氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮,具有四种不同的变体:六方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。
氮化硼问世于100多年前,最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼,不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似,且自身洁白,所以俗称:白石墨。
1975年日本从美国引进技术也制备了CBN刀具。
1979年首次成功采用脉冲等离子体技术在低温低压卜制备崩c—BN薄膜。
20世纪90年代末,人们已能够运用多种物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)的方法制备c-BN薄膜。
CBN通常为黑色、棕色或暗红色晶体,为闪锌矿结构,具有良好的导热性。硬度仅次于金刚石,是一种超硬材料,常用作刀具材料和磨料。
氮化硼六方晶系结晶,最常见为石墨晶格,也有无定形变体,除了六方晶型以外,氮化硼还有其他晶型,包括:菱方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)、纤锌矿型氮化硼(w-BN)。人们甚至还发现像石墨稀一样的二维氮化硼晶体。
应用领域:
1.金属成型的脱模剂和金属拉丝的润滑剂。
2.高温状态的特殊电解、电阻材料。
3.高温固体润滑剂,挤压抗磨添加剂,生产陶瓷复合材料的添加剂,耐火材料和抗氧化添加剂,尤其抗熔融金属腐蚀的场合,热增强添加剂、耐高温的绝缘材料。
5.压制成各种形状的氮化硼制品,可用做高温、高压、绝缘、散热部件。
6.航天航空中的热屏蔽材料。
7.在触媒参与下,经高温高压处理可转化为坚硬如金刚石的立方氮化硼。
8.原子反应堆的结构材料。
9.飞机、火箭发动机的喷口。
10.高压高频电及等离子弧的绝缘体。
11.防止中子辐射的包装材料。
12.由氮化硼加工制成的超硬材料,可制成高速切割工具和地质勘探、石油钻探的钻头。
13.冶金上用于连续铸钢的分离环,非晶态铁的流槽口,连续铸铝的脱模剂。
15.各种保鲜镀铝包装袋等。
16.各种激光防伪镀铝、商标烫金材料,各种烟标,啤酒标、包装盒,香烟包装盒镀铝等等。
17.化妆品用于口红的填料,无毒又有润滑性,又有光泽。
前景:
由于钢铁材料硬度很高,因而加工时会产生大量的热,金刚石工具在高温下易分解,且容易与过渡金属反应,而c-BN材料热稳定性好,且不易与铁族金属或合金发生反应,可广泛应用于钢铁制品的精密加工、研磨等。c-BN除具有优良的耐磨性能外,耐热性能也极为优良,在相当高的切削温度下也能切削耐热钢、铁合金、淬火钢等,并且能切削高硬度的冷硬轧辊、渗碳淬火材料以及对刀具磨损非常严重的Si-Al合金等。实际上,由c-BN晶体(高温高压合成)的烧结体做成的刀具、磨具已应用于各种硬质合金材料的高速精密加工中。
二
(一)简介Introduction
(二)特性Features
高导热;
高绝缘;
高柔韧性;
透电磁波;
低介电;
低损耗。
(三)性能参数Properties
什么是导热垫片?
导热垫片是填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙,它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。
有机硅导热垫片一般的特性:
(1)有良好的弹性和恢复性,能适应压力变化和温度波动;
(2)有适当的柔软性,能与接触面很好地贴合;
(3)不污染工艺介质;
(4)有足够的韧性而不因压力和紧固力造成破环;
(5)低温时不硬化,收缩量小;
(6)加工性能好,安装、压紧方便;
(7)不粘结密封面、拆卸容易;
(8)成本有竞争力,使用寿命长。
碳纤维导热垫片
导热垫片的应用领域:
·航天航空、軍工及汽車電子冷卻發熱元件,如電子器件、半導體存儲器件等;
·通用變頻器、醫療設備、DSC;
·激光HUD光源;
·3C消費品及手持電子器件(如手機、平板、電腦、AR/VR等);
导热垫片的使用设计考虑因素:
在导热垫设计时,需要考虑元芯片、散热冷板、导热垫和印制板等诸多因素,所以在导热垫设计时要综合考虑,一般情况下导热垫可按照以下方法进行设计:
查询芯片手册,得到芯片的最大许用压强;
导热垫选型,确定选用的导热垫的类型和导热系数,得到导热垫的压缩应力曲线;
根据芯片最大许用压强值结合导热垫的压缩应力曲线,得到导热垫的最大压缩率;
根据导热垫的预留间隙值,设计散热板尺寸,注意避免累积误差和翘曲变形;
在根据元芯片厚度公差和车间加工水平,计算出芯片焊接后高度的变化范围,对芯片焊接后高度的变化范围划分区间,根据不同区间选择不同厚度的导热垫。
使用导热垫片的电子产品介绍
智能安防对图像传输速度、清晰度、视频存储的时长及数据分析均提出了更高的要求。这种组合在提高视频监控储存方案成本的同时,其电路系统的热流密度和发热量也日益升高,对整体智能安防解决方案的可管理性带来了巨大的压力。众所周知,电子器件的工作温度直接决定其使用寿命和稳定性,散热俨然成为电子行业中一项衡量产品性能的重要指标,尤其是监控摄像机散热。在实际应用中,如果散热不良导致核心芯片温度过高,易引发监控画面模糊、丢包、误码以及重启等一系列热故障问题。
摄像头逐渐向1080P、4K、8K画质等高端,高清像素靠拢,高清图像处理和大数据运算等先进技术使得热管理和EMI屏蔽问题日益凸显。功耗和发热量大且密闭环境,对整体散热方案提出更高要求,导热材料分子挥发以及硅油析出,硅迁移现象等对光学镜头影响重要;芯片耐温较低成为散热瓶颈,如何减小界面热阻是热设计中需要考虑重要因数。
为保证摄像机稳定可靠运行,急需降低核心元件工作热负荷,缓解电路板热应力集中现象。诺丰电子的低挥发、高导热、低渗油、超柔软等高性能界面材料(导热硅脂、导热硅胶片、导热胶带等),经过高温老化测试,为安防行业提供专业的热管理解决方案,保证安防产品正常运行的安全性和长期运行的可靠性。
二、智能手机产品
随着5G时代的来临,手机散热已经成为行业的热点,在智能手机电池容量无法大幅度提高的情况下,除了研发降低能耗的方案以外,散热对于智能手机而言的重要性进一步突出,此外,当前玻璃后盖将成为市场主流,其散热性能与金属后盖相比要差,这也是当前众多玻璃后盖手机采用了在玻璃后盖上贴了石墨片的重要原因!据市场消息称,华为5G手机有望采用0.4mm铜片并配合涂抹导热硅脂填充缝隙作为手机核心散热组件!
5G手机天线及射频前端将发生较大变化,高频段手机天线还有望采用有源方式,手机耗电量将大幅增加,散热技术方案将至关重要,除了传统的石墨散热和液冷热管散热技术以外,未来还将会有的散热技术诞生,包括一些新的散热材料也将在智能手机中应用。
导热灌封胶
导热胶灌封分为分局部灌封和整体灌封,电源适配器内部凹凸不平又不规则,需要的是一种既可以完全包裹变压器,又不能随意移动的导热材料。局部灌封一般会集中在发热量较大,又无法用其他导热材料替代的情况下。整体灌封是因为部分电源要长期在户外工作,除了要解决散热问题,还要考虑到电源的防水和密封性,所以户外电源基本上都是采用整体灌封散热。
导热硅胶片
导热硅胶片对于电源行业而言,其应用的比例通常较少,但是有时候也是必不可缺的,通常电源适配器关于导热硅胶片的应用主要集中在PCB板上,一种特殊的应用和需求必将会有一种特殊的供给去满足它,导热硅胶片应用在PCB板上,具备高导热效率、电气绝缘、防震防刺穿等多种作用,能有效的为客户端解决安规问题。
单组份硅胶
单组份硅胶通常应用于电源元器件的局部导热,同时又能起到固定元件的作用,对于金属与非金属都具备着良好的附着力与密封性。
导热矽胶布
一般都用在电源MOS管封装上,常规标准件TO-220、TO-3P等,通常在硅胶片与MOS管上涂抹一层硅脂作为增加贴合性、降低热阻的作用。
氧化铝陶瓷
无论是导热系数、耐温范围还是绝缘性能都远超导热矽胶布,可用于替代硅胶在MOS管的地位,对于TO-220、TO-3P系列都有标准件,需要通过涂抹硅脂增加与MOS管的接触面积。
无线充电技术打破了传统的连接线充电,是一种利用智能通电传输的无线充电技术,提高了充电的效率和便捷性;近几年,手机无线充得到广泛的认可,使用率也越来越高,一度成为手机充电行业的爆款产品。
为了使散热效率更好,无线充底部一般为一体的金属材质加上导热硅胶防震垫,这样即可以为内部电子部件散热打下良好的基础,又能起到防滑防震不易磨损的效果。
在无线充内部线圈的部分,这块部包括中间也是发热集中的部分。所以线圈中间都会安装一个温度主探头,用来确保充电器的使用温度在安全温度范围内。
把线圈金属基板的螺丝拆掉,就能看到产品的底壳的内部结构,底壳采用的是金属一体成型,也是散热的关键所在,使用金属是为了更好的把产品内部的热量通过底壳传导到外部,使内部的工作温度一直处理安全的状态,从而延迟产品使用寿命。
由于与底壳相连的是无线充的电路板,所有的元器件都集中在这块PCB的一面,电路板都是不规则的整体,所以与底壳之间没有办法直接无缝连接,所以在底壳上贴上导热硅胶垫片和导电泡棉来填充底壳与电路板之间的间隙,使电路板的热量通过导热硅胶垫片和导电泡棉导向底壳来使之散热,也可起到电磁屏蔽的作用。
五、路由器产品
采用导热系数达到2.0W/mk;ShoreC测试硬度达35度;耐高温,在-40~200℃环境下稳定工作,绝缘性,压缩性好;并符合环保要求的导热硅胶片解决方案既能满足客户产品使用需求。
六、网络机顶盒产品
目前市场上的机顶盒质量参差不齐,多数结构简单,在夏季使用的时候更加容易在机顶盒体内产生大量热量,机顶盒在使用过程中会产生的大量热量对日常使用造成影响,导致视频信号不稳定,甚至烧毁机顶盒,造成了家中的安全隐患,而且一般机顶盒的风扇处容易积攒灰尘。
如果在常年高温的地区使用机顶盒,单靠风扇散热是完全不够的,所以很多网络机顶盒厂家对机顶盒内部安装的风扇进行改造,改造包括散热方式、导热材料等方面,从根本上解决机顶盒无法连续工作的问题。
导热硅胶片柔软、导热绝缘、特别是其可压缩性好,厚度均可适应不同机顶盒的空间范围,可控性好。一般而言,家用电器如电磁炉、电饭煲、机顶盒、微波炉等等电器在正常工作时所产生的热能若不能及时导出,将会使电器结面温过高,进而影响产品生命周期、使用效率、稳定性,而电器结面温度、运转效率及寿命之间的关系。机顶盒是通过导热硅胶片将芯片的热量传递到外壳上,通过自然对流散热的方式,所以不用担心由于外壳太热而烧坏机顶盒。
在机顶盒的主IC或温度高的部件与散热片或机顶盒的外壳之间使用软性导热硅胶片,可以使温度下降18度左右。
导热硅胶片是填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙,导热硅胶片的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上,从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。导热硅胶片在机顶盒上的应用,使它能够更快的散热从而产品使用寿命更长久。
七、行车记录仪产品
高温是集成电路的大敌,不但会导致设备运行不稳,使用寿命缩短,甚至会造成设备部件烧毁,如果是便携的电子设备还会对人体造成伤害。导致高温的热量来自电子设备内部,或者说是集成电路内部。散热部件的作用就是将这些热量吸收,发散到设备内或者设备外,保证电子部件的温度正常。
无人机散热结构中,包括连接块、安装板、散热板、散热管、排热口;散热板顶端两侧安装有散热管,散热板内部安装有排热口,散热板两侧安装有连接块,连接块两侧安装有安装板,散热板包括散热底板、散热片、进风口、出风口,散热底板内部两侧设有散热片,散热底板前端左侧连接有进风口,散热底板前端右侧连接有出风口,散热底板两侧与连接块相连接。
无人机电机和电调的布局往往是比较紧凑的,如果使用导热硅胶片,因尺寸太小问题,操作员不便取放安装,而导热凝胶在实际操作上就比导热硅胶片更胜一筹。导热凝胶实现了设备自动点胶操作,这样就更加匹配现今高科技生产线操作了。
导热凝胶主要应用于图传主板与散热板之间的散热;导热凝胶,散热管与排热口的配合使用,在使用时散热管可以对无人机内部的热量进行有效吸收,通过排热口将散热管上的热量进行快速散热,解决了散热效果差的现象。
导热凝胶在无人机及其他电子产品中的散热应用中,并不像导热硅胶片那样为人们所熟知,但是导热凝胶在无人机技术迭代中扮演着十分重要的角色。
通过屏蔽罩将热量向空气中辐射和主板的接地层进行传导散热。
九、智能投影仪产品
近年来,投影仪广泛应用于办公室、娱乐场所、家用和学校等地方,为更好的优化用户体验,投影仪产品不断地演变,然而在提升功能的同时,必须有效排热,保持稳定的温度,确保工作效率。
投影仪的散热结构包括导热管、设于导热管上的多个翅片、以及设于多个翅片的一侧的风扇。导热管的一端与投影仪主体的光源侧固定连接,另一端远离投影仪主体设置,多个翅片固定设于导热管的远离投影仪主体的一端,风扇与投影仪主体电性连接,用以驱动空气流动以降低翅片的温度。投影仪主体工作产生的热量可通过导热管传送至翅片,再通过风扇驱动空气的流动而降低翅片的温度。如此,加快了投影仪的散热,同时也避免了高温空气滞留于投影仪主体的附近,而影响投影仪正常工作的问题的发生。
如果在常年高温的地区使用投影仪,单靠风扇散热是完全不够的,所以很多公司对投影仪内部安装的风扇进行改造,改造包括散热方式、散热材料等方面,从根本上解决投影仪无法连续工作的问题。
导热硅胶垫片柔软、导热绝缘、特别是其可压缩性好,厚度均可适应不同智能投影仪的空间范围,可控性好。导热硅胶片很好的填充于投影仪导热管翅片与散热风扇之间,实现热源与散热风扇的无缝连接,降低了投影仪内部发热件与散热风扇接触面的热阻,完美有效地将热量传递出去,保持投影仪稳定的温度,确保其工作效率。
网络交换机是连接服务器和网络设备,构建数据中心的重要部件。而由于云服务普及导致的网络设备高密度化,连接设备数激增使得交换机的负载更大。新型交换机面临着平衡性能提高以及降功耗的难题。
工业交换机中集成了MAC交换模块、PHY接口芯片、主控芯片、存储器等器件。由于过高温度对工业级交换机影响是致命性的,所以在设计这类产品时,除了设备的元器件要选择宽温度范围的工业级元器件外,更要充分重视设备的热设计。
工业级交换机为了满足其可靠性应用要求,大多整机采用无风扇散热设计。对于发热量比较大的芯片可以采用导热硅胶垫片、导热相变化材料来填充接触面的间隙,形成芯片表面到外壳的导热通道,从而保证芯片工作在安全的温度区间内,保证交换机在高温环境下,可靠、安全地工作。
交换机的散热结构包括交换机外壳和线路板:线路板的上面设置有上导热垫片,导热垫片的上面设置有金属散热片,线路板的下面设置有导热垫片,导热垫片与交换机的外壳内表面贴合;导热垫片为有一定弹性的物体,能有效保证导热垫片与交换机外壳内表面贴合紧密;线路板产生的热量一部分通过上层导热垫片传递至金属散热片再扩散至交换机内部,再通过交换机外壳扩散至空气中,一部分热量通过下层导热垫片传递至交换机外壳再扩散至空中;此方案尤其适用于小型交换机,可有效避免因安装散热风扇而带来的体积增大,成本增加,容易损坏等问题。
导热硅胶垫片主要应用在主板与外壳间的导热散热。选用导热硅胶垫片的最主要目的是减少热源表面与散热器件接触面之间产生的接触热阻,导热硅胶垫片可以很好的填充接触面的间隙;有了导热硅胶片的补充,可以使发热源和散热器之间的接触面更好的充分接触,真正做到面对面的接触,在温度上的反应可以达到尽量小的温差;导热硅胶片不仅具有绝缘性能,还有减震吸音的效果。
十一、计算机服务器产品
计算机服务器是一种高性能计算机,网络终端设备如家庭、企业中的微机上网,获取资讯,与外界沟通、娱乐等,也必须经过计算机服务器,因此也可以说是计算机服务器在“组织”和“领导”这些设备。一个长久、高效的计算机服务器是一家企业所必须拥有的。
影响计算机服务器的因素有很多,而散热问题是主要因素之一,计算机服务器是高性能计算机,同时也是功耗极高的机器,其所散发的热量有很大,一些大型企业会为计算机服务器设立一间专属空调机房。
计算机服务器设备发热是一件广泛存在于生活中的现象,主要是因为电能转换成目标能量时无法做到完全地转换,其中大部分能量会以热量的形式损耗掉,所以导致机器设备运行时发热,空气是热的不良导体,热量经过空气时传递效率会降低,从而导致散热效果不佳。
导热材料是为了解决热量传递效率低的材料,而导热材料有很多种,如导热硅胶片、导热硅脂、导热凝胶、导热双面胶、导热粘接胶、导热硅胶布等等,每一种导热材料都有其特点和其所擅长的领域,虽然它们有着各种差异,但它们的目的是提高热量传递效率。
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