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5G手机散热行业报告:石墨片、热管、均热板(31页)

行业报告下载 2020-05-06 30 管理员

高温对多数元器件将产生严重影响,热失效是电子设备主要的失效方式。高温使得大多数电 子元器件性能改变甚至失效,从而引起整个电子设备的故障。一方面,电子元件的“10℃法则” 显示,电子元件的故障发生率随工作温度的提高呈指数增长,温度每升高 10℃,系统可靠性降 低 50%。另一方面,热失效是电子设备失效的最主要原因,电子设备失效有 55%是因为温度过 高引起。电子设备在运行过程中会不断产生热量堆积在体内,因此在电子设备内部在元器件外部 施加散热手段,使设备保持在合适温度非常重要。在电子设备高性能、小型化发展趋势下,及时散热挑战提升,散热设计在电子设备开发中 重要性加大。随着集成电路工艺、集成度、工作速度提升,电子设备朝小型化发展、元件密度增 大、电源续航能力提高,电子设备系统功耗增加,单位体积产生的热量持续上升。以智能手机为 例,其处理器功耗不断增加,而机身厚度的不断压缩,电子设备面临的散热挑战不断加大,散热 设计重要性持续提升。

散热方式的选择,与产品特点和温度需求相关。结合不同热的传递方式,电子设备的散热方 式主要有自然散热和主动散热。 自然散热是没有动力元件的散热方式,广泛应用于手机、平板、智能手表、户外基站等。自 然散热方式的散热系统可以由散热片(如石墨片、金属散热片等) 和导热界面材料(Thermal  Interface Materials,TIM)组成。自然散热系统的工作原理是:通过导热界面材料从产热器件中 将热量取到散热器中,将热量传递至外部环境,最终降低电子产品温度。各种电子设备一般均有 自然散热系统。主动散热是有与发热体无关的动力元件参与的强制散热,包括强制风冷、间接液冷和直接液 冷等,一般应用于高功率密度且体积相对较大的电子设备,如台式机和笔记本中配备的风扇、数 据中心服务器的液冷散热。

导热界面材料、石墨片、铜片等金属、热管和均热板是自然散热中的主要元件,它们具有不 同的特性。导热界面材料、石墨片在目前中小型电子产品广泛使用,热管和均热板常在笔记本、 电脑、服务器等中大型电子设备中使用。 2、导热界面材料:发热元器件和散热器之间不可缺少的高效导热路径 由于机械加工的精度限制,刚性接触间会存在凹凸不平的空隙,由于空气导热系数低,这些 空隙间的热传递效率很低。在空隙间填满高导热柔性型材料,即导热界面按材料,将元器件的热 量传递到表面积更大的刚性面(散热器、水冷板)中,是有效的导热方法。常见的导热界面材料 有导热硅脂、导热衬垫、导热相变化材料、导热胶(水)、导热胶带、导热凝胶等。

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