PCB是电子设备主要部件,包括电阻、芯片、三极管等,其中芯片发热功率很高,常见CPU为70~300W,是主要发热源。因PCB高集成化,其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时,结合的各种材料热胀冷缩程度不同,造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变,如晶体管、芯片电阻等,进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速,造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象,引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级,芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手,降低热阻,而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统,保证元器件能安全长效工作。国际半导体技术发展组织提出,系统级冷却是限制芯片能量损失增长的主要原因。这表明高性能系统级散热技术的重要性。陶瓷基板绝缘性好、耐高温、热膨胀系数与芯片匹配。氮化铝导热性好,氮化硅可靠性高。浙江耐高压散热基板太阳能电池
三)热膨胀系数热膨胀系数反映了材料在温度变化时的尺寸变化特性,其数值大小对于散热基板与电子元件之间的热匹配性有着关键影响。如果散热基板与电子元件的热膨胀系数相差过大,在设备运行过程中,温度的反复变化会导致二者之间产生热应力,可能引发焊点开裂、接触不良等问题,影响电子设备的可靠性和寿命。因此,在选择散热基板时,通常会尽量选用与所连接电子元件热膨胀系数相近的材料,以减少热应力的产生。因此,在选择散热基板时,通常会尽量选用与所连接电子元件热膨胀系数相近的材料,以减少热应力的产生。福建纳米复合石墨烯散热基板半导体钻模碳纳米基板和铝基板在力学性能、热学性能、应用领域和成本等方面存在明显的差异。

高散热基板,碳纳米管基板,它是将碳纳米管(CNT)嵌入氧化铝粉末颗粒并与高分子材料混合而成,已成为韩国新的PCB绝缘材料。其特点包括很强散热性能、极低的热膨胀率、强大的强度、优异的耐腐蚀性、出色的绝缘性能以及无静电产生,从而有效解决了PCB散热问题和加工过程中因静电产生的不良静电噪声问题。利用这种碳纳米管复合材料制作的半固化片,在与铜板热压成覆铜板(CCL)后,其散热性能远超MCCL和陶瓷基板。此外,采用我们的半固化片制作的CCL基板,相较于陶瓷基板,具有以下优势:1.成本效益,比陶瓷板更经济,降低了整体成本。2.垂直散热性能很好,散热效果更佳。3.固化时收缩率可控,裁切、倒角、冲孔等加工过程更为便捷。4.材料坚固,不易破碎,加工过程中破损率极低。5.返工修复过程简便,需修复部分工序。6.重量轻,比重为1.9,远轻于陶瓷的3.3-3.9。7.热膨胀率极低,保证了电路板的稳定性。8.适用于多层电路板的制作。
三)汽车电子领域新能源汽车的发展对电子设备的散热提出了更高要求。在电动汽车的电机控制器率模块工作时会产生大量热量,金属-陶瓷复合散热基板或铜基散热基板被用于此处,一方面保证电气绝缘,防止漏电短路影响汽车行驶安全,另一方面快速将热量散发出去,保障电机控制器的稳定工作,进而确保电动汽车的动力输出和行驶性能。同时,汽车的车载娱乐系统、自动驾驶辅助系统等电子设备,也需要散热基板来解决散热问题,防止因高温导致系统故障,保障行车安全和舒适性。IGBT、MOSFET等功率模块中,散热基板(如陶瓷基板)可提高散热效率,提升可靠性。

通过微纳加工技术对散热基板的结构进行精细优化,如在基板内部构建微纳尺度的热传导通道、热管结构等,增加热量传递的路径和效率,进一步降低热阻。同时,利用微纳结构来调控材料的热学性能,实现对散热的精细控制,使散热基板能够更好地适应不同电子元件的散热需求,提高电子设备的整体散热效能。(三)多功能一体化集成散热基板有望朝着多功能一体化的方向发展,不仅具备散热功能,还能集成温度监测、自动调节散热策略、电磁屏蔽等多种功能。例如,在基板内嵌入微型温度传感器和智能控制芯片,根据实时温度自动调整散热方式和强度,或者通过添加特殊的电磁屏蔽材料,在散热的同时防止电磁干扰,提高电子设备的稳定性和安全性,减少外部因素对电子设备性能的影响。随着科学技术的不断进步和碳纳米技术的深入发展,碳纳米散热基板的应用领域将进一步拓展。广东MCCL散热基板电器外壳散热
碳纳米管垂直散热技术是一种利用碳纳米管(CNTs)独特性质进行高效散热的解决方案。浙江耐高压散热基板太阳能电池
碳纳米管取向和排列由于长径比大,碳纳米管在纵向上具有较高的导热性,而垂直方向上的相对导热系数要低得多,表现出传热性能的各项异性。由于其具有高导热性,制备的复合材料只需要添加少量碳纳米管即表现出所需的导热性。通过构造CNT阵列,CNTs可以在基体中定向排列,以制造具有各向异性的导热复合材料。使用化学气相沉积(CVD)方法制备定向CNT阵列;CNT复合薄膜采用原位注射成型的方法制造,可以保证CNT阵列在基体内的定向排列,同时使突出的尖头保持在基体表面外。研究显示分散的CNT对聚合物的导热性没有明显影响,而定向CNT可以明显增强聚合物的导热性。利用电场或磁场等外力也可以构造定向CNT阵列。浙江耐高压散热基板太阳能电池