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叮咚~,頭條新聞又來啦,“華為”、“5G時代”在這幾個月大家一定不陌生,幾乎覆蓋了每天的頭條,成為人們茶余飯后的談資,深入民心。
5G是比4G多一個G嗎
從1G演變的5G,可不是爬樓梯一樣連續(xù)提升,而是質的飛躍?!癎 = generation”,換句話說,1G時代,我們僅僅能傳輸電子信號,只能打電話;2G可以QQ、短信與好友相互問候;3G刷微博,朋友圈;4G拉近了人與人的距離,讓地球成為地球村,讓你與遠在千里的他面與面交流。從1G到4G,信號越來越好,安全系數(shù)提高,網(wǎng)速成為我們追求指標。那么5G究竟有什么不同?5G下載速率理論值將達到每秒10GB,將是當前4G上網(wǎng)速率的10倍,只需1秒,電影下載結束。
:手機的變遷
5G時代呼嘯而來,散熱需求日益凸顯
5G時代呼嘯而來,必然涉及到關鍵器件的更新?lián)Q代,小到從核心芯片向射頻器件,大到基站端向應用端,全部需要更新?lián)Q代。隨著人們對電子產(chǎn)品輕薄化和性能高效化需求越來越高,半導體元器件功率密度不斷提高,熱通量也會越來越大,有些甚至高達數(shù)十千瓦/平方厘米,是太陽表面的5倍,如何給材料散熱降溫成為首要難題。
那么在導熱散熱領域,材料如何選擇?
導熱散熱界網(wǎng)紅方案
目前,比較熱門的散熱方案主要有石墨片、石墨烯、導熱界面材料(TIM)、熱管(HP)和均熱板(VC)以及半固態(tài)壓鑄件。而天然石墨散熱膜產(chǎn)品較厚,且熱導率不高,難以滿足未來高功率、高集成密度器件的散熱需求,同時也不符合人們對超輕薄、長續(xù)航等高性能要求。因此,尋找超熱導新材料具有及其重要的意義。這就要求這類材料具有極低的熱膨脹率,超高熱導率,以及輕薄。金剛石、石墨烯等碳材料剛好滿足要求,他們具有很高的導熱系數(shù),其復合材料是一類極具應用潛力的導熱散熱材料,目前已經(jīng)成為人們關注焦點。
金剛石導熱散熱的優(yōu)異性
金剛石作為上述材料的代表,是自然界中熱導率最高的物質,常溫下熱導率(Type Ⅱ Diamond)可達2000 W/(mK),熱膨脹系數(shù)約(0.86±0.1)*10-5/K,且室溫下絕緣。另外,金剛石還具有優(yōu)異的力學、聲學、光學、電學和化學性質,使其在高功率光電器件散熱問題上具有明顯優(yōu)勢,這也表明了金剛石在散熱領域具有巨大的應用潛力。
表:金剛石的導熱率(Wm-1k-1)
金剛石導熱原理
金剛石是立方晶體,由碳原子通過共價鍵結合形成。金剛石的許多極致屬性都是形成剛性結構的sp3共價鍵強度和少量碳原子作用下的直接結果。金屬通過自由電子傳導熱量,其高熱傳導性與高導電性相關聯(lián),相比之下,金剛石中的熱量傳導僅由晶格振動(即聲子)完成。金剛石原子之間極強的共價鍵使剛性晶格具有高振動頻率,因此其德拜特征溫度高達2,220 K。由于大部分應用遠低于德拜溫度,聲子散射較小,因此以聲子為媒介的熱傳導阻力極小。但任何晶格缺陷都會產(chǎn)生聲子散射,從而降低熱傳導性,這是所有晶體材料的固有特征。金剛石中的缺陷通常包括較重的13C同位素、氮雜質和空位等點缺陷,堆垛層錯和位錯等擴展缺陷以及晶界等2D缺陷。
未來散熱方向在哪里?
對于半導體而言,發(fā)熱仍然是一個正常且無法回避的問題,那么熱管理技術有哪些最新趨勢?如何協(xié)調各種材料、工藝的設計應用?
鋯剛玉砂圈,棕剛玉砂圈,碳化硅砂圈,陶瓷磨料砂圈,煅燒剛玉砂圈
2019年11月27日,Carbontech 2019 Workshop系列活動將邀請代表性企業(yè)及專家團隊,與您相約上海,共同探討先進碳材料在導熱散熱領域的機遇和發(fā)展之路。
金剛石論壇部分參考話題
金剛石和碳基薄膜材料在高端制造加工應用分論壇
金剛石行業(yè)宏觀現(xiàn)狀
1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀
2.中國超硬材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢解讀
3.人造金剛石珠寶市場發(fā)展解讀
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金剛石(薄膜)功能材料合成新工藝、新思路
1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀
2.大腔體靜高壓技術的發(fā)展與相關問題研究
3.大單晶金剛石合成設備及新工藝分享
4.CVD法合成金剛石及摻雜工藝介紹
5.大面積、高質量金剛石薄膜合成工藝
6.納米(聚晶)金剛石制備工藝介紹
7.高質量金剛石微粉生產(chǎn)及現(xiàn)狀介紹
鋯剛玉砂圈,棕剛玉砂圈,碳化硅砂圈,陶瓷磨料砂圈,煅燒剛玉砂圈
8.金剛石復合片的異型加工工藝介紹
9.CBN工具的開發(fā)及應用
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金剛石制品及下游應用
1.天然、單晶、多晶、聚晶金剛石刀具的開發(fā)及應用
2.金剛石線鋸的開發(fā)及在光伏、寶石加工、磁性材料,精密陶瓷領域的應用
3金剛石磨粒、磨具及研磨液在精密磨削、研磨、拋光中的應用
4金剛石刀具在軸承、汽車零部件、復合材料加工領域的應用
5金剛石涂層在拉絲模、刀具、紅外窗口中的應用
6金剛石工具(刀具、磨具等)在3C產(chǎn)品中的應用
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納米金剛石功能材料和器件分論壇
半導體等功能器件
1.金剛石器件整體研究狀況解讀
2.金剛石半導體的新進展
3.金剛石和SiC襯底散熱技術在GaN的中的應用
鋯剛玉砂圈,棕剛玉砂圈,碳化硅砂圈,陶瓷磨料砂圈,煅燒剛玉砂圈
4.金剛石量子傳感技術
5.金剛石襯底研究
6.納米金剛石的摻雜及其光電性能研究
7.透過納米晶金剛石薄膜提升碳納米管之電子場發(fā)射特性
8.金剛石在電子封裝和相變儲熱領域的研究進展
9.金剛石紫外探測器
10.金剛石射頻生長技術
11.金剛石氮空穴色心研究
12.金剛石磁性傳感器及功率器件
13.納米金剛石的改性及其在催化反應中的應用研究
14.金剛石高導熱散熱涂層的開發(fā)及應用
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環(huán)保和生物醫(yī)用
1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀
2.納米金剛石在腫瘤藥物中的應用
3.納米金剛石在基因傳輸和治療中的應用
鋯剛玉砂圈,棕剛玉砂圈,碳化硅砂圈,陶瓷磨料砂圈,煅燒剛玉砂圈
4.納米金剛石生物探針的開發(fā)及應用
5.人造(類)金剛石手術刀具等醫(yī)療器械中的開發(fā)及應用
6.類金剛石在生物醫(yī)學(心血管支架、心臟瓣膜等)上的應用
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