グラファイト放熱フィルム

コンテンツ

1. はじめに

2.グラファイト放熱フィルムとは

3. 黒鉛の分類

4. 放熱グラファイトフィルムの特性

5. グラファイトシートとは

6. 黒鉛材料の応用

1. 序文

高集積化、高コンピューティング分野における電子機器や製品の発展に伴い、消費電力は倍増し、放熱が喫緊の課題となっています。

2011年9月16日、Xiaomi携帯電話は北京798でカンファレンスを開催した。その席上、Xiaomi TechnologyのCEOであるLei Jun氏は、Xiaomi携帯電話はデュアルコア1.5Gプロセッサと大画面を使用しているため、放熱が重要であると述べた。

この問題を解決するにはどうすればよいでしょうか?

グラファイト放熱フィルムは、高性能による発熱の問題を効果的に解決できます。

2. グラファイト放熱フィルムとは何ですか?

まずはグラファイトのようなものを見てみましょう。グラファイトは炭素元素の同素体です。各炭素原子は、共有結合して共有分子を形成する他の 3 つの炭素原子 (蜂の巣状の六角形に配置) に囲まれています。

グラファイトは、その特殊な構造により、次のような特殊な特性を持っています。 a) 高温耐性。 b) 伝導率と熱伝導率。 c) 潤滑性。 d) 化学的安定性。 e) 可塑性。 f) 耐熱衝撃性。

3. 黒鉛の分類

1)。天然黒鉛

グラファイトの技術的特性は主にその結晶形態に依存します。異なる結晶形態を持つ黒鉛鉱物には、異なる工業的価値と用途があります。産業界では、さまざまな結晶形態に応じて、天然黒鉛はブロック黒鉛、フレーク黒鉛、隠微結晶黒鉛の 3 つのカテゴリに分類されます。

2)。人造黒鉛

一般に、炭素繊維、熱分解炭素、発泡黒鉛など、有機炭化、黒鉛化により高温処理して得られる黒鉛材料全般を人造黒鉛と呼ぶことができます。狭義の人造黒鉛とは、通常、低不純物炭素を骨材とし、コールタールピッチをバインダーとして混合、混練、成型、炭化、黒鉛化して得られる黒鉛電極、等方性黒鉛などのバルク固体材料を指します。

人造黒鉛は通常、振動、押出、成形、静水圧プレスによって形成されます。

放熱グラファイトフィルムは非常に薄いGTSであり、熱伝導グラファイトフィルム、熱伝導グラファイトシート、グラファイトヒートシンクシートなどとも呼ばれる総合的な熱伝導材料であり、薄型電子製品の開発の可能性を提供します。 。放熱グラファイトフィルムは再生加工性に優れており、用途に応じてPET等の他のフィルム素材との複合や貼り合わせが可能です。弾性があり、任意の形状に切断・打ち抜きができ、何度でも曲げることができる素材です。点熱源から面熱源への素早い熱伝導に適しており、熱伝導率が高く、高配向性グラファイトポリマーフィルム製です。従来の方法に加えて、放熱グラファイトフィルムは、放熱管理、限られた領域のパワーデバイスの放熱、または補助パワーデバイスの放熱にも理想的な材料です。

4. 放熱グラファイトフィルムの特徴

1)。優れた熱伝導率: 700-1300 w/(mk) (銅の 2-4 倍、アルミニウムの 3-6 倍)、熱抵抗はアルミニウムより 40%、銅より 20% 低い。

2)。軽量：0.75～2.1g/cm3（銅の1/4～1/10、アルミニウムの1/1.3～1/3）。

3)。熱抵抗が低く、柔らかくカットしやすい（繰り返し曲げ可能）。

4)。超薄さ：厚さ（0.025〜0.1mm）。

5)。表面は、金属、プラスチック、粘着剤などの他の素材と組み合わせて、より多くのデザイン機能やニーズを満たすことができます。

5. グラファイトシートとは何ですか？

グラファイトシートは新しい熱伝導・放熱素材です。熱を両方向に均一に伝導します。熱源とコンポーネントをシールドし、家庭用電化製品の性能を向上させます。グラファイトフォイル、グラファイトフィルム、グラファイトペーパー、またはグラファイトペーパーとも呼ばれます。 グラファイトテープ.

グラファイトヒートシンクシートの放熱原理

一般的な熱管理システムは、外部冷却装置、ラジエーター、および熱セクションで構成されます。ラジエーターの重要な機能は、熱が伝達され、外部の冷却媒体によって奪われる最大の有効表面積を作り出すことです。グラファイト ヒートシンク シートは、熱を 2 次元平面内で均一に分散することで効果的に熱を伝達し、コンポーネントがさらされる温度で確実に動作するようにします。

図1 TCGS-Sグラファイト放熱シートの熱拡散図

以下は、基準値のいくつかの材料と熱の 3 つの重要なパラメータ (熱伝導率、比熱容量、密度) の関係です。

材料 熱伝導率(W/mK) 比熱容量(J/kg・K) 密度 (g/cm3)

アルミニウム 200 880 2.7

銅 380 385 8.96

黒鉛 横100～1500、縦5～20 710 0.7～2.1

熱伝導率は非常に理解しやすく、一般的な理解は熱の伝導の速さであり、放熱の場合はもちろん、速いほど優れており、値が大きいほど優れており、断熱材の場合はその逆です。

これは熱伝導率のパラメータです。

各種材料の熱伝導率（ab方向）

ダイヤモンド

グラファイトシート 25um

グラファイトシート 70um

グラファイトシート 100um

銅

アルミニウム

酸化マグネシウム合金

ステンレス鋼

熱伝導シート

熱伝導率 W/(mK)

図に示されたデータから、グラファイト放熱フィルムの水平熱伝導率は、従来の放熱材料の水平熱伝導率よりも大きな利点があると結論付けることができます。同時に、グラファイトは垂直方向の熱伝導率がわずか 5 ～ 20W/mk であるため、このパラメータに対して優れた断熱効果があることにも注意する必要があります (下図を参照)。熱は十分に拡散され、均一に分散されるため、局所的なホットスポットが排除され、局所的な過熱が回避されます。

グラファイト放熱フィルムと従来の放熱材料のパラメータ（熱伝導率）の比較

次に、2 番目のパラメータである比熱容量を見てみましょう。このパラメータは、材料の温度を KG あたり 1℃上昇させるのに必要な熱量を表します。したがって、ラジエーターの比熱容量が大きいほど、熱を吸収した後の温度上昇が低くなり、つまり比熱容量が大きくなるため、ラジエーターの比熱容量は大きいほど良いことになります。このパラメータから、グラファイトはアルミニウムに近く、銅のほぼ 2 倍です。一般的には、蓄熱能力は同等ですが、熱を放散するものではないと理解されています。発熱量があまり大きくない場合は、比熱容量が大きい方が温度上昇が少ないため有利です。ただし、熱が急激に増加し続ける場合、比熱容量は熱放散にほとんど影響しません。

グラファイト放熱フィルムと従来の放熱材料のパラメータ（比熱容量）の比較

別のアプリケーション環境は、熱自体とは無関係である可能性があります。グラファイトは柔らかいため、フィルム状のラジエーターを平面に貼り付ける必要があります。つまり、基本的にはいくつかの部分に取り付ける必要があります。これが、シールド、空の PCB 表面、LED 基板で主に見られる理由です。同時に、熱伝導率が良いため、非常に優れたシールド効果も発揮します。

電子機器や回路モジュールの表面の変動に追従させるためには、グラファイト熱伝導シートを加工する必要があります。主な加工方法は次のとおりです。 1. ガム。 2.バックフィルム。製品の実際の需要に応じて、適切な加工方法を選択してください。

ガム加工：ICやPCBとの密着性を高めるため、熱伝導性グラファイトシートの表面にガム加工を施しております。

グラファイト放熱フィルムガムの加工

裏面膜処理：絶縁や断熱が必要な一部の回路設計において、機能の最適化を図るためにグラファイトシートの表面に裏面膜処理が行われます。

グラファイト放熱フィルムの裏面フィルム加工

電子製品のアップグレードが加速し、小型、高集積、高性能の電子機器の放熱管理に対する需要が高まる中、Dasen は電子製品向けの新しい放熱技術、つまりグラファイト材料放熱の新しいソリューションを導入しました。 。この新しい人造黒鉛ソリューションは、高い放熱効率、小さな占有スペース、軽量という特徴を備えています。熱を 2 方向に均一に伝導し、「ホットスポット」領域を排除し、熱源とコンポーネントをシールドし、家電製品の性能を向上させます。 PDP、LCD TV、ノートPC、UMPC、フラットパネルディスプレイ、MPU、プロジェクター、電源、LED照明、その他の電子製品に広く使用されているグラファイト放熱材料です。グラファイト放熱材料は、通信産業、医療機器、その他の放熱分野で広く使用されています。

製品アプリケーションのいくつかの写真:

iPhoneでのアプリケーション

サムスン携帯電話でのアプリケーション

HTC 携帯電話でのアプリケーション

Xiaomi携帯電話でのアプリケーション

SONY VAVIOラップトップでのアプリケーション