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水性油墨技术扩展碳纳米管在散热领域的应用

作者:中国科学院成都有机化学有限公司 来源:http://www.timesnano.com 日期:2017-04-11 11:44:26


碳纳米管水性散热印刷油墨开发成功,这是中国科学院成都有机化学有限公司(以下称成都有机)继碳纳米管水性散热喷涂涂料之后针对消费电子产品散热推出的又一个新产品。

碳纳米管(CNTs)是散热应用最理想的功能填料。CNTs被誉为世界上最黑的物质,辐射系数接近1,也是目前世界上最好导热材料之一。与颗粒状散热填料相比,纤维状CNTs在涂层中更容易形成导热网络,对涂层产生明显的增强增韧作用,实现薄涂,降低热阻,发挥最好性能。

CNTs水性散热涂料,采用喷涂的方式成膜于电子元器件表面,匀热强、热阻小、热辐射系数高,增强金属基材散热。但是手机里面的电子元器件由于体积小、重量轻,喷涂的方式生产效率低,导致成本高。

自动化设备的发展,特别是高精密全自动丝印设备的出现,不仅可实现全自动印刷,更可定制图形,精确控制印刷涂层厚度,精密度<1um,为CNTs规模化应用于手机散热提供了可行性。

成都有机与深圳市和瑞通科技有限公司深度合作,成功地将水性油墨技术通过丝印工艺在金属料带表面涂覆CNTs散热涂层,使洋白铜/不锈钢/马口铁等金属材料具备优秀的散热性能,涂层实测发射率大于0.98,百格附着力0级,铅笔硬度3-4H100/200小时老化后性能无变化。碳纳米管水性散热油墨的出现,散热工程师得以解决导热匀热材料不能解决的痛点,设计出颠覆性的产品,目前已有一线手机品牌批量应用在屏蔽罩及LED背光散热,众多品牌正在进行设计验证。

手机/平板有多个射频器件和天线,电磁波会对高速运行的CPU/DRAM/FLASH等半导体器件造成串扰,用印刷了碳纳米管散热油墨的金属(洋白铜/不锈钢/马口铁)制成屏蔽罩,涂层可将屏蔽罩下的电子器件产生的热量辐射传出,确保关键器件长时间稳定工作。印刷了碳纳米管散热油墨的屏蔽罩不用再开透气孔散热,屏蔽性能得到最大发挥,频率器件相互干扰问题得到解决。印刷碳纳米管散热油墨的屏蔽罩支持全自动PCBA贴板(波峰焊/回流焊温区测试已通过),生产厂商省略人工贴合石墨片的工序,降低成本,生产效率大幅度提升。

手机背光源(LED)在工作时产生高发热量,传统的解决方案是使用石墨片进行匀热,新型的设计理念是利用碳纳米管涂层高辐射特性将热量从屏幕正面辐射到空气中对流散热。且研究数据表明,碳纳米管涂层的低镜面反射率2.6%及低漫反射率0.1%指标,可用于LED背框的遮光。

手机整机通过屏蔽罩印刷、中框/底壳喷涂/印刷碳纳米管散热油墨等方式将器件产生的热能高效率传递转移,大幅度提升用户体验。

碳纳米管涂层同时具有散热及静电消散功能(涂层表面阻抗107-108)。手机结构设计时可将静电引导至涂层消散,保障人体安全及减少静电对产品器件的冲击。

印刷碳纳米管散热油墨的铜箔具有导热匀热,辐射散热,静电消散,电磁屏蔽等功能,且碳纳米管散热铜箔可弯折,图形可定制,模切加工工序简单,贴合直通率高,可完全替代人工石墨类片导热材料。

目前,成都有机和深圳市和瑞通科技有限公司正在紧密合作,大力推广碳纳米管水性散热油墨新产品,和瑞通公司提供全程散热设计技术支持。

 

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