好看的小说君子以泽,君子以泽,穿越小说完本

導語：5G時代巨大數據流量對于通訊終端的芯片、天線等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同時，引起了這些部位發熱量的急劇增加。BN氮化硼散熱膜是當前5G射頻芯片、毫米波天線、無線充電、無線傳輸、IGBT、印刷線路板、AI、物聯網等領域最為有效的散熱材料，具有不可替代性。

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。

材料的散熱性能

市場上的散熱材料令人眼花繚亂，在測試方法、協議和報告標準等混亂排列的事實面前，我們發現各種材料的性能差異很大。對于芯片設計人員來說，指定一種TIM是項非常困難的任務，大部分趨勢是將重點放在材料的體熱導率上。熱導率是指任何一種材料傳遞熱量的固有內在能力。對于傳熱化合物，熱導率主要取決于填充材料的散熱特性，包括填充物的數量、類型及有機模具中填充粒子的大小、形狀及配比。一般而言，填充物比例越高，界面材料的熱導率越大。采用更加微小顆粒填充的TIM能夠達到更細的鍵合線和更低的熱阻。熱材料中填充物的碎片體積總量也對其熱性能有很重要的影響。研究人員已經發現，將填充物顆粒的尺寸與作為結果的熱傳導率增益進行優化結合，填充物可以增加50%。

表1總結了許多常用填充物材料的熱導率。

雖然熱傳導率無疑是一項很重要的性質，但也僅僅是決定TIM當中的一部分，不能解釋在兩個或更多表面間的界面熱傳導。同樣的，理解兩者之間的關系很重要，即熱傳導和另一個常采用的熱性能測量方法：熱阻。在TIM中，熱阻是鍵合線厚度、表面粗糙度和形成界面的材料硬度的函數。通過采用更加平滑的界面可促成TIM和基板之間的接觸改良，使界面熱阻（有時被稱作接觸熱阻）最小化。越軟的界面材料往往獲得越緊密的表面接觸，有助于消除阻止有效熱傳導的空隙。

對于封裝應用，典型的TIM鍵合線非常細（<50μm），這就使得熱阻成為選擇材料時最先需要考慮的問題。界面熱阻一般大于TIM材料本身的熱阻，穿過各種界面后的溫降要大于穿過導熱材料本身。

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。

測量

選定恰當的TIM材料，需要采用各種方法去測量并總結熱性能，這就使問題變得復雜起來。大多數的技術可分類為瞬態或穩態。不幸的是，已報道的熱特性變化范圍很寬，這取決于測試方法、溫度、壓力、表面平坦度及樣品厚度。熱特性不應該通過不同的測試方法比較，這將很難比較材料的數據；另外數據來自不同的供應商，很難獲得他們測試的詳細資料。

非熱特性

選定恰當的TIM材料，需要采用各種方法去測量并總結熱性能，這就使問題變得復雜起來即使存在這些問題，但如果指定了TIM是基于熱性能數據，那么事情就相當容易了。而事實上，影響材料挑選的其他因素會使得事情復雜化，包括物理特性、加工難度和成本。機械性能，例如：彈性和黏附力，因為它們會影響界面上的接觸熱阻及長期可靠性，因此也是非常重要的因素。雖然有很多方式測量并描述材料的彈性，但在上文提到的討論中，我們通常考慮材料硬度、可壓縮性或適應不規則表面的能力。產品數據資料一般列出硬度值或者壓縮模量，或者提供應力/應變曲線。對于鍵合線較細的封裝應用，選擇能夠使接觸電阻最小化的TIM是必須的。高接觸熱阻主要由于基板的表面粗糙、非平面的匹配表面或者組裝中高度錯配造成。

例如：如果一個特殊應用采用高彈性模量、10W/m·K體傳導率的熱材料，界面處表面硬度可能會造成TIM無法充分貼合芯片高度或者不規則表面。如果彈性模量太高，就會在界面材料和接觸表面之間留有極小的空氣縫隙，產生一個絕熱層，阻止有效熱傳導。相反，低彈性模量材料更容易壓縮，以適應各種芯片高度和粗糙表面，并且其彈性相對其他硬材料也是一個關鍵優勢。在這種情況下，體熱傳導率只有2W/m·K的軟TIM或許遠勝于具有更大熱轉移勢的硬材料。緊密表面接觸是關鍵。

圖4. 在多元件應用中，必須確保T IM的彈性模量顧及到所有元件的完整表面覆蓋。

除了采用人造橡膠界面材料，工程師或許可以考慮選擇更軟一些的凝膠體或油脂。一般而言，封裝應用中鍵合線非常細，表明接觸熱阻是主要考慮因素。接觸熱阻越低，熱性能越好。與彈性模量類似，有許多方式評估黏附力。搭接剪切和芯片剪切測試僅僅是其中的一部分。除了熱傳導，熱應用中的粘合劑可以實現兩個關鍵功能。一個是作為機械上的繃緊，另一個是防止任何熱材料從配合表面上產生微小分層。分層常常發生在隨著器件的啟動關閉的重復溫度循環之后的一段時間內。為了消除這個問題，TIM供應商對各種基板包含不同的粘合劑組合，為應用于特定配合表面的高級夾具設計單獨的粘合劑，無論是鋁、銅、陶瓷或其他基板。可靠性數據被用于證明在長期測試后無分層現象發生。通用方法包含85℃、85%的相對濕度下HAST測試1000個小時，150℃下熱烘烤測試1000個小時，或者從-40到100℃內各種熱循環周期測試。如果熱阻保持穩定，其不變的性能表明TIM沒有發生分層現象。在所有測試條件下，需要模仿壽命末期的性能，以及剛剛完成組裝后生產末期的性能相反。選定某種TIM要求工程師擁有這兩類數據，才能夠評估某種材料熱性能隨時間的惡化情況。由于溫度直接影響元件性能，因此惡化程度對于器件可靠性和壽命是至關重要的。除去在熱性能上的影響，填充系統在材料機械性能上有直接的影響。大的填充顆粒可以防止形成過細的鍵合線層，這是有效熱傳遞的關鍵元素之一。較小的顆粒和較高的填充物也會影響濕式或絲網印刷材料的粘度，造成正面或負面的影響。較高粘度的材料往往保持適當的更好，長時間之后會有更少的抽空，但是它們也更難精確的變形，留有潛在的空氣間隙或者散熱點。指定合適的TIM，要求很好的理解TIM公式中，這些相互依賴的元素如何在一起工作，以及何時需要考慮某種特殊情況，因此，工程師才能夠選定某種材料以滿足應用標準。做出選擇必須看得更深，而不僅僅是依靠體熱傳導率來預測整個預期壽命周期內的界面材料性能，需要考慮諸多參數例如鍵合線厚度、彈性模量、長期性能和工藝。避免TIM體熱導率的誘惑。不要假定具有最高熱導率的材料也會擁有最低的熱阻。總之，堅持比較生產末期與壽命末期的特性，就像通過加速實驗證明的那樣，不要猶豫，去求助于特定測試方法或協議的詳細資料。著名的材料供應商有辦法獲取此類數據，并且很可能與未來的客戶共同分享。

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的優勢是：

?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 26 GHz 至 40 GHz 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。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。

毫米波5G手機使用的TIM膜材料

一

石墨片、石墨烯片（非絕緣材料）

隨著智能時代的來臨，人們對手機的需求越來越高，手機的硬件配置也隨之提高，CPU從單核到雙核在逐漸提升至四核、八核，屏幕大小和分辨率也不斷提升。伴隨著手機硬件和性能提升所帶來的則是手機發熱越來越嚴重的問題，如果熱量未能及時散發出去面臨的將是手機發燙、卡頓、死機甚至爆炸等問題。

目前手機中使用的散熱技術主要包括人工石墨、石墨烯、金屬背板、邊框散熱、導熱凝膠散熱、熱管散熱、均溫板等等。

5G時代硬件產品散熱設計新趨勢：

1、散熱材料選擇多種多樣；

2、VC/銅管發揮核心作用；

3、散熱設計從“點面”到“整（系統）”；

4、攝像頭模組散熱問題日益受到重視。

充滿變革性技術創新的時代，帶來了無數日常活動的變化。在這樣的背景下，隨著全新商業模式的涌現，提供商品與服務的舊方式被急劇改變或徹底拋棄，毫米波5G手機產品的設計也面臨全新的挑戰。

人工石墨散熱片

石墨散熱片也稱導熱石墨片，是一種全新的導熱散熱材料，具有獨特的晶粒取向，沿兩個方向均勻導熱，片層狀結構可很好地適應任何表面，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。

導熱石墨片是一種導熱散熱材料，沿兩個方向均勻導熱，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。石墨導熱片解決方案獨特的導熱性能組合讓導熱石墨成為熱量管理解決方案的杰出材料選擇。

石墨烯散熱片

石墨烯（Graphene）是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種革命性的材料，石墨烯具有非常好的熱傳導性能。

石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

二

白石墨烯片（BN氮化硼膜材特點：低介電、絕緣、透波、抗電壓、柔性、導熱）

六方氮化硼（h-BN）這種二維結構材料，又名白石墨烯，看上去像著名的石墨烯材料一樣，僅有一個原子厚度。但是兩者很大的區別是六方氮化硼是一種天然絕緣體而石墨烯是一種完美的導體。與石墨烯不同的是，h-BN的導熱性能很好，可以量化為聲子形式（從技術層面上講，一個聲子即是一組原子中的一個準粒子）。

有材料專家說道：“使用氮化硼去控制熱流看上去很值得深入研究。我們希望所有的電子器件都可以盡可能快速有效地散射。而其中的缺點之一，尤其是在對于組裝在基底上的層狀材料來說，熱量在其中某個方向上沿著傳導平面散失很快，而層之間散熱效果不好，多層堆積的石墨烯即是如此。”與石墨中的六角碳網相似，六方氮化硼中氮和硼也組成六角網狀層面，互相重疊，構成晶體。晶體與石墨相似，具有反磁性及很高的異向性，晶體參數兩者也頗為相近。