本產品是國內首創自主研發的高質量二維氮化硼納米片，成功制備了大面積、厚度可控的二維氮化硼散熱膜，具有透電磁波、高導熱、高柔性、低介電系數、低介電損耗等多種優異特性,解決了當前我國電子封裝及熱管理領域面臨的“卡脖子”問題，擁有國際先進的熱管理TIM解決方案及相關材料生產技術，是國內低維材料技術領域頂尖的創新型高科技產品。

什么是5G?

一

定義

“5G”一詞通常用于指代第5代移動網絡。5G是繼之前的標準（1G、2G、3G、4G 網絡）之后的最新全球無線標準，并為數據密集型應用提供更高的帶寬。除其他好處外，5G有助于建立一個新的、更強大的網絡，該網絡能夠支持通常被稱為 IoT 或“物聯網”的設備爆炸式增長的連接——該網絡不僅可以連接人們通常使用的端點，還可以連接一系列新設備，包括各種家用物品和機器。

公認的5G優勢是：

?具有更高可用性和容量的更可靠的網絡

?更高的峰值數據速度（多Gbps）

?超低延遲

與前幾代網絡不同，5G網絡利用在26GHz 至40GHz范圍內運行的高頻波長（通常稱為毫米波）。由于干擾建筑物、樹木甚至雨等物體，在這些高頻下會遇到傳輸損耗，因此需要更高功率和更高效的電源。

5G部署最初可能會以增強型移動寬帶應用為中心，滿足以人為中心的多媒體內容、服務和數據接入需求。增強型移動寬帶用例將包括全新的應用領域、性能提升的需求和日益無縫的用戶體驗，超越現有移動寬帶應用所支持的水平。

二

毫米波是關鍵技術

毫米波通信是未來無線移動通信重要發展方向之一，目前已經在大規模天線技術、低比特量化ADC、低復雜度信道估計技術、功放非線性失真等關鍵技術上有了明顯研究進展。但是隨著新一代無線通信對無線寬帶通信網絡提出新的長距離、高移動、更大傳輸速率的軍用、民用特殊應用場景的需求，針對毫米波無線通信的理論研究與系統設計面臨重大挑戰，開展面向長距離、高移動毫米波無線寬帶系統的基礎理論和關鍵技術研究，已經成為新一代寬帶移動通信最具潛力的研究方向之一。

毫米波的優勢：毫米波由于其頻率高、波長短，具有如下特點：

頻譜寬，配合各種多址復用技術的使用可以極大提升信道容量，適用于高速多媒體傳輸業務；可靠性高，較高的頻率使其受干擾很少，能較好抵抗雨水天氣的影響，提供穩定的傳輸信道；方向性好，毫米波受空氣中各種懸浮顆粒物的吸收較大，使得傳輸波束較窄，增大了竊聽難度，適合短距離點對點通信；波長極短，所需的天線尺寸很小，易于在較小的空間內集成大規模天線陣。

毫米波的缺點：毫米波也有一個主要缺點，那就是不容易穿過建筑物或者障礙物，并且可以被葉子和雨水吸收，對材料非常敏感。這也是為什么5G網絡將會采用小基站的方式來加強傳統的蜂窩塔。

什么是TIM熱管理?

定義

熱管理？顧名思義，就是對“熱“進行管理，英文是：Thermal Management。熱管理系統廣泛應用于國民經濟以及國防等各個領域，控制著系統中熱的分散、存儲與轉換。先進的熱管理材料構成了熱管理系統的物質基礎，而熱傳導率則是所有熱管理材料的核心技術指標。

導熱率，又稱導熱系數，反映物質的熱傳導能力，按傅立葉定律，其定義為單位溫度梯度（在1m長度內溫度降低1K）在單位時間內經單位導熱面所傳遞的熱量。熱導率大，表示物體是優良的熱導體；而熱導率小的是熱的不良導體或為熱絕緣體。

5G手機以及硬件終端產品的小型化、集成化和多功能化，毫米波穿透力差，電子設備和許多其他高功率系統的性能和可靠性受到散熱問題的嚴重威脅。要解決這個問題，散熱材料必須在導熱性、厚度、靈活性和堅固性方面獲得更好的性能，以匹配散熱系統的復雜性和高度集成性。

一

5G時代高功率、高集成、高熱量趨勢明顯，熱管理成為智能手機“硬需求”

一代通信技術，一代手機形態，一代熱管理方案。通信技術的演進，會持續引發移動互聯網應用場景的變革，并推動手機芯片和元器件性能快速提升。但與此同時，電子器件發熱量迅速增加，對手機可靠性和移動互聯網發展帶來了嚴峻挑戰。從4G時代進入5G時代，智能手機芯片性能、數據傳輸速率、射頻模組等都有著巨大提升，無線充電、NFC等功能逐漸成為標配，手機散熱壓力持續增長。5G手機散熱的主流方案，高導熱材料、并加速向超薄化、結構簡單化和低成本方向發展，技術迭代正在加速進行。未來隨著5G終端產品進一步放量，TIM市場增長潛力巨大。

2020年，5G技術邁向全面普及，消費電子產品向高功率、高集成、輕薄化和智能化方向加速發展。由于集成度、功率密度和組裝密度等指標持續上升，5G時代電子器件在性能不斷提升的同時，工作功耗和發熱量急遽升高。據統計，電子器件因熱集中引起的材料失效占總失效率的65-80%。為避免過熱帶來的器件失效，導熱硅脂、導熱凝膠、石墨導熱片、熱管和均熱板（VC）等技術相繼出現、持續演進，散熱管理已經成為5G時代電子器件的“硬需求”。

根據EUCNC數據，LTE智能手機功耗主要來源于功率放大器、應用處理器、屏幕和背光、信號收發器和基帶處理器。隨著消費電子產品向高集成、輕薄化和智能化方向發展，芯片和元器件體積不斷縮小，功率密度卻在快速增加，智能手機的散熱需求成為亟需解決的問題：

（1）芯片性能更高，四核、八核成為主流；

（2）柔性顯示、全面屏逐漸普及，2K/4K屏占領高端市場；

（3）內置更多無線功能，例如NFC、GPS、藍牙和無線充電；

主要導熱材料

二

熱管/均熱板解決方案優勢顯著，超薄均熱板技術迭代進一步加速

由物理學原理中熱傳導定律,熱傳遞的三種方式包括:熱傳導?熱對流?熱輻射?熱傳導是物質和物質之間的接觸時,能量的傳遞?這種熱的傳遞方式有局限性,常見于固體與液體間,由于氣體的分子不是特別緊密,在氣體中不常見,只是熱的擴散?

熱對流是流體與固體表面接觸,造成流體從固體表面將熱量帶走的傳熱形式?這種傳熱方式是流體受熱之后或者是產生溫度差,產生了熱的傳遞?可以分為自然對流和強制對流?這種對流方式更具有效率?且這種散熱方式與熱對流系數?有效接觸面積和溫度差成正比,有效接觸面積越大,溫度差越大,熱對流系數越大,熱量被帶走的越多?

熱輻射是在沒有介質?無需接觸的情況下產生的熱的傳遞的方式?熱輻射與熱輻射系數?物質表面面積和溫度差有關,只是熱輻射在沒有介質的熱量的吸收效率比較低?

我們可以從這三個方面來解決手機散熱的問題?但是這三種方式中熱輻射對于手機是不太好實現的,并且現在手機變的越來越薄,體積越來越小,對流?輻射都不是那么容易做到的?目前廠商們采用的也都是熱傳導的方法來為手機“降溫”?

這是目前主流的一種散熱方式?石墨散熱片是一種將手機發熱的中心溫度均勻的分布在一個二維平面上,以方便均勻散熱?再加上導熱的凝脂,直接將處理器表面熱量傳遞到散熱材料上,以保證手機內的組件可以正常穩定工作。

關于石墨片的散熱原理的一項實驗表明,在手機持續使用過程中,未采取散熱的措施時,高溫局部集中,周圍也是接近高溫?在使用石墨散熱片后,局部高溫擴散,熱源高溫得到了控制?

石墨散熱片的例子:在iPhone4S?三星GALAXYNote系列都加入了石墨散熱片,在小米手機里,芯片和中間層有一石墨散熱片,屏幕和中間層也有一石墨散熱片?

這種方式就是在手機的內部放入了一層金屬導熱板,將手機產生的熱量傳到金屬導熱板,再傳到機身的四處,從而確保手機可以處于正常溫度運行,讓熱量可以迅速擴散?

關于金屬背板散熱的方式的研究表明,這種的散熱方式缺點就是散熱不是很快很明顯,常見在這些中端機型中使用,例如三星GALAXY的C系列就采用了金屬邊框?金屬背板導熱的設計,除了美觀外,也是為了散熱?

熱管是一種傳熱性極好的人工構件,常用的熱管由三部分組成:主體為一根封閉的金屬管,內部有少量工作介質和毛細結構,管內的空氣及其他雜物必須排除在外?熱管工作時利用了三種物理學原理:(1)在真空狀態下,液體的沸點降低;(2)同種物質的汽化潛熱比顯熱高的多;(3)多孔毛細結構對液體的抽吸力可使液體流動?

這種散熱方式的優點是熱管自冷散熱系統無需風扇?沒有噪音?免維修?安全可靠,熱管風冷甚至自冷可以取代水冷系統,節約水資源和相關的輔助設備投資?此外,熱管散熱還能將發熱件集中,甚至密封,而將散熱部分移到外部或遠處,能防塵?防潮?防爆,提高電器設備的安全可靠性和應用范圍?

這種熱管散熱方式常見于高端機型,由于這些手機都是高性能的,在運行時都是高性能運轉,這時候就要特殊的散熱方式?散熱管里有特殊的液體,當手機發熱時,熱管里液體就會吸收熱能變成氣體,并且擴散到其他區域,達到熱能交換與平均散熱的效果?這種散熱的效果遠比金屬的要好?目前的電腦的散熱器中常說的液冷散熱,其原理就基本和熱管散熱一樣?

這種手機散熱系統的例子有iQOONeo855,內部采用了超長熱管?可固化導熱凝膠?高導熱鋁合金框架以及多層復合石墨散熱片組成一套完善的手機散熱系統,可以讓手機在長時間游戲之后,依然保持著舒適的握持溫度?再有就是在黑鯊?紅魔手機中也是應用了這樣的先進的散熱方式,并且加入了一些可拆裝式的散熱器或者內置散熱風扇?

手機散熱方式的研究一直是在追求更好更強更穩定的散熱系統,對此可以利用技術創新方法中沖突理論解決方法來創新?

首先,從“散熱材料的分布影響散熱”為入手點解決問題,該問題的技術沖突解決過程如下:(1)沖突描述?為了改善系統的“散熱材料增加散熱”問題,我們需要改變散熱材料的體積問題從而找更加先進的小型散熱材料,但這樣做了會導致系統的成本增加?(2)轉換成TRIZ標準沖突?改善的參數:8,9;惡化的參數:18,27?(3)查找沖突矩陣,得到如表1所示的發明原理?

所以方案為:依據7套疊原理,35性能轉換原理發明原理,得到的解如下:可以利用套疊原理將一些散熱材料從平面式變成堆疊的方式,也就是將其做成3D立體式,利用35性能轉換原理內容通過改變物理狀態濃度或密度?柔性和靈活程度,實現性能優化和改變,可以改變散熱材料的熱流密度,導熱系數來增加散熱?

其次,以“散熱材料的散熱方式的改變”為入手點解決問題,該問題的技術沖突解決過程:(1)沖突描述?為了改善系統的“散熱材料增加散熱”,我們需要改變散熱的材料或散熱方式,但這樣做了會導致系統的復雜性增加?(2)轉換成TRIZ標準沖突?改善的參數:32,43;惡化的參數:18,27?(3)查找沖突矩陣,得到如表2所示的發明原理?

所以方案為:依據6多元性原理,13反向作用原理,28機械系統替代原理,35性能轉換原理發明原理,得到的解如下:可以利用多元性原理得到采用集成散熱芯片來代替前面所述的方式,來達到更好的散熱效果?利用機械系統替代原理:過程可以加入熱?光?電?磁場等系統代替原機械系統,所以可以利用加入熱管散熱的方式來代替之前的石墨烯直接散熱。利用反向作用原理:把物體(或者過程)倒過來從而達到相同目的,這個發明原理加上之前提出的芯片方式,就類似于倒裝芯片提高散熱?

可以將上面從兩個不同問題著手點開始得到的解綜合來看,對此,可以簡單的提出一種新型的散熱系統—立體式芯片通道熱管散熱,這種散熱系統是利用半導體集成技術,納米技術和熱管散熱技術?將該散熱芯片從傳統平面2D式做法變成帶有中間的堆疊3D式并在這個立體式芯片存在的間隙間加入水冷的散熱方式等等?

所以手機散熱一直是困擾手機發展的大問題之一,相信隨著科技的發展,這個問題也會得到有效的改善?