随着运算高速化和体积小型化,消费电子类产品对散热提出了更高要求。以金属铜和铝为主的散热材料,热辐射性能差,总体散热效率目前已不能满足消费电子类产品对散热的要求。中国科学院成都有机化学有限公司开发了碳纳米管散热涂料TNRC,提高金属/非金属材料表面热辐射能力,加强散热效果。碳纳米管(CNTs)是散热涂料理想的功能填料。CNTs被誉为世界上至黑的物质,辐射系数接近1,也是目前世界被验证认可的导热材料之一。与颗粒状的其它散热填料相比,纤维状的CNTs在涂层中更容易形成导热网络,还能对涂层产生明显的增强增韧作用。基于CNTs优异的散热性能,中国科学院成都有机化学有限公司开发了水性环保型碳纳米管散热涂料TNRC。应用结果表明:在材料表面涂覆TNRC,涂层导热系数可达到20W/m﹒K,热辐射系数大于0.95,表面电阻大于106Ω。涂层同时具有良好的耐水性和耐酸碱性。TNRC可实现微米级涂装,施工过程环保且能耗极低,各项性能指标处于国内前端水平。如需要高性能、轻质和特殊功能的应用更倾向于选择碳纳米基板,而需要良好散热和较低成本则可能选择铝基板。上海日本散热基板LED灯基座散热
材质特性:氮化铝陶瓷的导热系数较高,可达到170-230W/m・K,同时还具备优良的绝缘性能、耐高温性能以及与硅等半导体材料相近的热膨胀系数,使其与电子元件的热匹配性更好,减少因热膨胀差异导致的热应力问题。结构与散热机制:通常也是采用多层复合结构,通过在氮化铝陶瓷层表面进行金属化处理,实现与电子元件的电气连接以及热量的高效传导。其散热过程是热量先在氮化铝陶瓷层内快速传导,再借助金属化层传递到外部散热结构,从而实现散热目的。应用场景:尤其适用于大功率、高频、高温的电子器件散热,如高功率激光二极管、航空航天电子设备中的功率模块等,在这些对散热和性能要求苛刻的场景中表现出色。江苏散热基板燃料电池铝基板作为一种成熟的金属基覆铜板,其成本相对较低,更适合于大规模应用。

材质特性:铜的导热系数非常高,可达380-400W/m・K左右,是一种极为出色的导热材料。此外,铜还具有良好的机械强度和耐腐蚀性,能够承受一定的外力冲击以及恶劣的工作环境。结构与散热机制:铜基散热基板同样有多种结构形式,如平板式铜基板,将电子元件产生的热量迅速收集并在铜基板内快速传导,由于其高导热性,热量能快速扩散至整个基板;还有采用铜柱、热管等与铜基板相结合的复合结构,进一步提升散热效率,热管内的工质在受热蒸发后将热量传递到散热端,再通过冷凝回流,形成高效的热量转移循环。应用场景:常用于对散热要求极高的电子设备,像高功率的服务器芯片、高性能图形处理器(GPU)等,凭借其杰出的导热性能,确保这些发热量大的元件能及时散热,维持稳定工作状态。
四)工业电子领域在工业自动化控制设备中,如大功率变频器、伺服驱动器等,内部的功率半导体器件(如IGBT等)发热量大,需要可靠的散热措施。氧化铝陶瓷散热基板或金属-陶瓷复合散热基板常被应用于此,通过良好的散热性能维持这些器件的正常工作温度,确保工业设备的精确控制和稳定运行,避免因过热引发的生产中断或设备损坏等问题,保障工业生产的高效性和连续性。五、散热基板的发展趋势(一)高性能材料研发未来,科研人员将继续致力于研发具有更高导热系数、更低热阻以及更好热匹配性的新材料作为散热基板。例如,探索新型陶瓷材料、碳纳米材料与金属的复合工艺,开发出能在极端高温、高功率密度环境下仍具备杰出散热性能的基板材料,以满足航空航天、高级芯片等领域不断提升的散热需求。碳纳米管和纳米颗粒的结合使得散热基板具有高效的导热性能,能够迅速将热量从热源传递到散热表面。

基站设备:通信基站中的各类电子设备,如收发信机、滤波器等,长时间高负荷运行会产生大量热量。散热基板可以有效降低设备温度,提高设备的可靠性和稳定性,减少故障发生概率,保障通信网络的正常运行38.光通信模块:光通信模块在数据传输过程中会产生热量,影响其性能和寿命。散热基板能够为光通信模块提供良好的散热条件,确保其高效稳定地工作,满足高速数据传输的需求。LED照明行业LED灯具:LED在工作时只有一部分电能转化为光能,其余大部分电能都转化为热能。如果热量不能及时散发出去,会导致LED芯片温度过高,从而影响其发光效率、显色性和寿命。散热基板可以有效降低LED灯具的温度,提高其性能和可靠性,延长使用寿命。汽车、船舶:在汽车、船舶等交通工具中,碳纳米散热基板可用于关键零部件的散热,提高行驶效率和安全性。上海日本散热基板LED灯基座散热
CNTs的导热性能高主要归因于其狭长的结构和较大的长径比,这使得它们在沿着长度方向的热交换性能非常高。上海日本散热基板LED灯基座散热
四)绝缘性能对于许多电子设备中的散热基板,尤其是应用在高压、高频电路中的基板,绝缘性能是一项必不可少的重要指标。良好的绝缘性能可以防止电路之间发生漏电、短路等电气故障,保障电子设备的安全稳定运行。陶瓷基散热基板和部分复合散热基板在绝缘性能方面表现突出,能够满足对电气安全要求较高的应用场景需求。(五)机械强度散热基板需要具备一定的机械强度,以承受电子元件的重量、安装过程中的外力以及在使用过程中可能遇到的振动、冲击等情况,避免出现基板变形、破裂等损坏现象。不同类型的基板因材质不同,机械强度也各有差异,例如金属基散热基板通常具有较好的机械强度,而陶瓷基散热基板虽然硬度较高,但相对脆性较大,在设计和使用时需要考虑相应的防护措施来增强其整体的机械稳定性。上海日本散热基板LED灯基座散热