浙江碳纳米管散热基板

PCB是电子设备的关键部件，包括电阻、芯片、三极管等，其中芯片发热功率很高，常见CPU为70～300W，是主要发热源。因PCB高集成化，其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时，结合的各种材料热胀冷缩程度不同，造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变，如晶体管、芯片电阻等，进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速，造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象，引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级，芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手，降低热阻，而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统，保证元器件能安全长效工作。碳纳米基板的高电导率和导电性能，使其在场发射场效应晶体管、等电子器件中有着应用实例。浙江碳纳米管散热基板

随着运算高速化和体积小型化，消费电子类产品对散热提出了更高要求。以金属铜和铝为主的散热材料，热辐射性能差，总体散热效率目前已不能满足消费电子类产品对散热的要求。中国科学院成都有机化学有限公司开发了碳纳米管散热涂料TNRC，提高金属/非金属材料表面热辐射能力，加强散热效果。碳纳米管（CNTs）是散热涂料理想的功能填料。CNTs被誉为世界上至黑的物质，辐射系数接近1，也是目前世界被验证认可的导热材料之一。与颗粒状的其它散热填料相比，纤维状的CNTs在涂层中更容易形成导热网络，还能对涂层产生明显的增强增韧作用。基于CNTs优异的散热性能，中国科学院成都有机化学有限公司开发了水性环保型碳纳米管散热涂料TNRC。应用结果表明：在材料表面涂覆TNRC，涂层导热系数可达到20W／m﹒K，热辐射系数大于0.95，表面电阻大于106Ω。涂层同时具有良好的耐水性和耐酸碱性。TNRC可实现微米级涂装，施工过程环保且能耗极低，各项性能指标处于国内前端水平。上海散热基板半导体钻模但在高碳纳米管含量或高温条件下，其热导率可能会受到负面影响。

一种碳纳米管散热结构与电子器件的集成方法，属于微电子工艺技术领域。本发明提供了一种简单、高效的碳纳米管散热结构与电子器件的集成方法。该方法利用碳纳米管阵列作为散热结构，通过在碳纳米管阵列自由端沉积金属浸润层以及制作焊锡层，再将碳纳米管从生长基板上剥离，形成散热结构体；然后将散热结构体的焊锡层与电子器件上的金属浸润层进行接触加热焊接，实现碳纳米管散热结构与电子器件的集成。本发明能够使一个性能良好的碳纳米管散热结构体直接集成于电子器件上，克服了其他碳纳米管散热结构集成方法中工艺复杂，效率低下的技术问题。

通过PCB板本身散热目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。铝基板作为一种成熟的金属基覆铜板，其成本相对较低，更适合于大规模应用。

材质特性：铝具有质量轻、成本较低、加工性能良好以及导热系数相对较高（约为200-240W/m・K）等优点，是散热基板常用的材料之一。同时，铝还具备良好的抗氧化性，能在一定程度上抵抗环境因素对其的侵蚀，延长使用寿命。结构与散热机制：常见的铝基散热基板有单层铝基板和多层复合铝基板。单层铝基板结构简单，通过在铝基板表面直接安装电子元件，利用铝本身的导热性将热量传导至基板边缘及表面，再通过散热鳍片、风扇等外部散热装置将热量散发到空气中；多层复合铝基板则在铝基层上通过特殊工艺添加绝缘层、电路层等，既实现了电气绝缘功能，又增强了散热效果，热量可在各层之间进行有效的传导和扩散。应用场景：广泛应用于对成本较为敏感且散热要求不是极高的电子设备中，如普通的LED照明灯具、中低端电脑主板等，在满足散热需求的同时，能有效控制生产成本。碳纳米散热材料在提高电子设备性能和可靠性方面将发挥更加重要的作用。安徽纳米复合石墨烯散热基板

航空航天：碳纳米板材可以制备出轻量级度的航空材料，有助于减轻飞行器的重量，提高飞行效率。浙江碳纳米管散热基板

通过微纳加工技术对散热基板的结构进行精细优化，如在基板内部构建微纳尺度的热传导通道、热管结构等，增加热量传递的路径和效率，进一步降低热阻。同时，利用微纳结构来调控材料的热学性能，实现对散热的精细控制，使散热基板能够更好地适应不同电子元件的散热需求，提高电子设备的整体散热效能。（三）多功能一体化集成散热基板有望朝着多功能一体化的方向发展，不仅具备散热功能，还能集成温度监测、自动调节散热策略、电磁屏蔽等多种功能。例如，在基板内嵌入微型温度传感器和智能控制芯片，根据实时温度自动调整散热方式和强度，或者通过添加特殊的电磁屏蔽材料，在散热的同时防止电磁干扰，提高电子设备的稳定性和安全性，减少外部因素对电子设备性能的影响。浙江碳纳米管散热基板