电子元件在工作时会产生较多热量,为了尽快散热,通常要加装金属散热片。但是金属表面的热辐射系数很低,在没有对流传热的条件下,汇集到金属表面的热量很难散发出去。通过涂层技术改善金属表面的热辐射效率,是提高金属材料散热性能的重要途径。在电子工业迅速发展的现在,散热涂料广受关注。碳纳米管(CNTs)是散热涂料理想的功能填料。CNTs是目前世界上已知的良好的导热材料之一。CNTs是一维纳米材料,比表面积大,被誉为世界上黑的物质,辐射系数接近1。纳米纤维状的CNTs,与颗粒状的其它散热填料相比,更容易形成导热网络,对涂层增强增韧效果明显,涂层很薄时,比如5-10微米,就能形成均匀光洁、机械性能优异的膜。碳纳米管散热涂料以辐射能力强、涂层薄、热阻小为明显特征,可以激发金属散热器表面的共振效应,明显提高远红外发射效率,加快热量从散热器表面的快速散发。适用于薄膜散热、金属基板散热、LED灯基座散热、电器外壳散热。陶瓷基板(如AlN)导热率极高(≥170W/m·K)、绝缘性好,可大幅降低器件结温,提升系统效率。浙江耐高压散热基板超级电容器
PCB是电子设备的关键部件,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。江苏陶瓷电路板散热基板太阳能电池碳化硅 (SiC) 基板;金刚石复合材料/微通道基板;能金属散热板(如扩散粘结铜板)。

石墨烯是一种超轻、超薄、大比表面积的准二维材料,面密度约0.77mg/m2,单层石墨烯的厚度约0.34nm,石墨烯的韧性极好,弹性模量为1.0tpa,微观强度可达30gpa,是传统钢材的100多倍,理论比表面积为2630m2/g,而且具有非常高的导电、导热性能,如电阻率为2×10-6ω.cm,电子迁移率可达2×105cm2/v.s,在室温下水平热导率约为5×103w/m.k。同时,石墨烯具有高的热稳定性、化学稳定性以及优异的抗渗透性和抗磨性能。因此,石墨烯在力学、电子学、光学、热学以及新能源等各领域中都拥有了很好的应用前景,尤其在散热材料的合成应用方面吸引了人们的关注。
纳米碳材料(碳纳米管、石墨烯等)是目前世界上已知的良好的导热材料之一,是散热涂料理想的功能填料。该散热涂料以辐射能力强、涂层薄、热阻小为特征,可以激发金属散热器表面的共振效应,提高远红外发射效率,加快热量从散热器表面的快速散发。适用于薄膜散热、金属基板散热、LED灯基座散热、电器外壳散热。TNRC-1,固化温度较低,适合铜箔、铝箔的转移涂布和凹版印刷,各种金属件的喷涂。TNRC-2,固化温度不低于130℃,涂层硬度更高,附着力更好,适合各种金属件的喷涂。TNRC-3,丝网印刷的水性散热油墨,适合金属件局部的散热需求。除了提供各种金属基材的散热方案,我们还可以提供多种塑料基材的散热方案,基材包括:PET、PC、PS、PA、ABS等等。从当前的趋势可以看到,未来的热管理将不再是简单的“材料堆砌”,而是走向“材料-结构-系统”的协同设计。

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。散热基板的技术演进,支撑着从绿色能源到人工智能等各个领域的创新突破。深圳纳米复合石墨烯散热基板太阳能电池
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。浙江耐高压散热基板超级电容器
导热系数是衡量散热基板导热能力的指标,它反映了材料在单位时间内传导热量的快慢程度,单位为瓦特每米开尔文(W/m・K)。导热系数越高,意味着基板能够更迅速地将电子元件产生的热量传导出去,对于保障电子设备的散热效率至关重要。不同类型的散热基板因其材料和结构差异,导热系数有较大不同,如前面提到的铜基散热基板导热系数高于铝基散热基板,这也是在高散热需求场景下优先选择铜基基板的重要原因之一。如前面提到的铜基散热基板导热系数高于铝基散热基板,这也是在高散热需求场景下优先选择铜基基板的重要原因之一。浙江耐高压散热基板超级电容器