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    技術應用

    石墨片知識
    來源:科健儀器 時間:2017-05-15
    一、石墨的理化特性
     
    1.石墨的結構
     
    石墨晶體具有六角平面網狀結構,可分為天然石墨和人造石墨兩種。前者多呈鱗狀,由石墨礦中提煉出來。
     
    特性:①潤滑性②熱膨脹性?、哿己玫膶?、導電性④廣泛溫區內的可使用性⑤化學性能穩定且無毒性⑥其他特性:具有可涂敷性、質輕、可塑性大、易加工成形等特點。
     
     
    2、石墨的作用
     
    石墨散熱片表面可以與金屬、塑膠、不干膠等其它材料組合以滿足更多的設計功能和需要。
     
    ①高導熱:平面內熱傳導率最大可以達到1500W/mK;
     
    ②低熱阻:熱阻比鋁低40%,比銅低20%;
     
    ③非常輕:比同樣尺寸的鋁要輕30%,比銅要輕80%;
     
    ④易加工:可以模切制作成不同大小、形狀及厚度,厚度可以從0.075至1.5mm;
     
    ⑤靈活性:很容易與金屬、絕緣層或者雙面膠制成層板,增加設計靈活性,可以在背后有粘合劑;
     
    ⑥耐溫性:使用溫度最高可達400℃,最低可低于 - 40℃;
     
    ⑦易用性:石墨散熱片能平滑貼附在任何平面和彎曲的表面。
     
    3、天然石墨
     
    天然石墨一般都是石墨片巖、石墨片麻巖、含石墨的片巖及變質頁巖等礦石中出現。
     
    天然石墨的大致成分(%)
     
    品種
     
    固定碳 硫 灰分 揮發份 水分
    鱗片石墨 85-95 0.1-0.7 5-15 1-2 -
    微晶石墨 60-80 0.1-0.2 20-40 1-2 0.5
    4、人工石墨
     
    人工石墨是將炭原料(如石油焦、瀝青焦、無煙煤、冶金焦、炭黑等)經過煅燒、破碎與篩分、與粘接劑(主要用煤瀝青)混捏后,再經壓型和焙燒、高溫石墨化,最后加工成所需規格尺寸。
     
     
    5、石墨的微觀結構
     
     
    二、石墨散熱片的散熱原理
     
    項目 天然石墨片 人工厚度
    厚度 很難做到≤0.1mm 最薄可以做到0.003mm
    導熱系數(水平方向) ≤400w/mk ≤1500w/mk
    導熱系數(垂直方向) 10~20w/mk 10~240w/mk
    1.熱傳遞
     
    熱傳遞,是熱從溫度高的物體傳到溫度低的物體,或者從物體的高溫部分傳到低溫部分的過程。
     
     
    2.導熱系數公式
     
    導熱系數是指在穩定傳熱條件下,1m厚的材料,兩側表面的溫差為1度(K,°C),在1秒內,通過1平方米面積傳遞的熱量,用λ表示,單位為瓦/(米·度),w/(m·k)(w/m·k,此處的k可用℃代替)。
     
    λ=ρ* a*Cp;λ—材料導熱系數;
     
    ρ-材料密度;
     
    a-熱擴散系數;
     
    Cp-比熱容。
     
    材料 導熱系數w/mk 比熱熔j/kg·k 密度g/cm3
    鋁 200 880 2.7
    銅 380 385 8.96
    石墨 水平100-500垂直5-40 710 0.7-2.1
     
     
    導熱系數,這是石墨作為新型導熱材料的基礎。
     
     
    石墨獨特的晶體結構,致使其熱量傳輸主要集中在兩個方向:XY軸和Z軸。
     
    X-Y軸的導熱系數為300---1500W/mk
     
    Z軸的導熱系數約為10W/mk
     
     
     
    三、石墨加工
     
    為了更好地適應電子器件及電路模塊起伏的表面,需要對石墨導熱片進行一定的加工處理,主要的加工方法為:
     
    1、背膠加工;
     
    2、背膜加工。
     
     
    背膠加工
     
    以更好地粘附IC及電路板為目的,在導熱石墨片的表面進行背膠加工。
     
    背膜加工
     
    在某些需要絕緣或隔熱的電路設計中,為了更好地實現功能最優化,石墨片的表面進行背膜處理。
     
     
    四、石墨片的廣泛應用
     
    在消費類電子向超薄化、智能化和多功能化方向發展的今天,功率的日益增加和產品的越做越薄日益凸現出熱量發散的問題。
     
    因其在導熱方面的突出特性,石墨導熱片受到了越來越多的關注,在智能手機、超薄的PC和LED電視等方面有著廣泛的應用。
     
    GTS在智能手機上的應用
     
    智能手機所采用的CPU速度不斷增大,內存容量擴大,操作系統性能提高,超薄的機身,對散熱的要求逐漸增大。
     
    目前國內市場上銷售的智能手機越來越多的采用石墨片作為導熱材料,例如蘋果、三星、HTC、小米等等。
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