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热管理行业资讯:瓦克中国新建热界面材料全球技术中心,PS5采用液态金属TIM……

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1、瓦克在上海新建导热界面材料全球技术中心

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近日,总部位于慕尼黑的瓦克化学集团,在中国上海漕河泾开发区内的瓦克中国区总部,正式启用新建的导热界面材料全球技术中心,将致力于基础研究,为电动汽车市场及消费电子和电信行业开发基于有机硅的新型导热界面产品和解决方案。


过去十年间,导热界面材料已成为全球材料市场中发展最快的领域之一,平均年复合增长率超过6%,广泛应用于个人电脑、消费电子产品、汽车和电信行业。随着这些行业里能量密度呈指数级增加,热管理系统变得越来越重要,市场对基于有机硅的导热界面材料的需求也有望继续增长。


电子部件和电池在工作时会产生大量热量,这会影响它们的工作效率,降低使用寿命,甚至会引起严重故障。因此,有效地进行散热管理变得越来越重要。“为了能够加快散热速度,工业生产商越来越倾向于使用导热材料。”瓦克有机硅业务部门工程有机硅业务单元负责人Christian Gimber先生表示,“瓦克的导热有机硅不仅加工效率高,还能满足电子及汽车工业对操作安全性和可靠性的严格要求。”


瓦克在上海新设立的这个研发实验室将致力于开发基于有机硅的导热界面材料和创新的应用,Gimber强调,“凭借新的实验室,瓦克将大幅提高对这种材料的基础研究能力,从而可以为我们世界各地的客户开发定制化的产品。”


新的导热界面材料技术中心坐落在位于漕河泾开发区的瓦克上海中心内,可以共享同一场所内的分析实验室和电动汽车实验室等资源。技术专家们将针对性能、工艺兼容和成本方面的技术难题进行基础研究,并利用瓦克固有技术开发新的产品类型。实验室不仅用本地可得的原材料为中国市场开发定制化的产品和解决方案,而且还为瓦克全球网络中其他实验室的配方开发提供支持,如位于德国和韩国的实验室等。


中国工业界广泛使用各种导热材料。“事实上,中国是世界上导热界面材料种类和应用最为丰富的地区之一”瓦克大中华区总裁林博(Paul Lindblad)表示。这个新的研发实验室将充分利用瓦克全球技术网络和专业技术知识进行以市场为导向的创新。“此外,将导热界面材料的主要研究设施放在中国,也使得我们可以更快地响应中国客户的需求,”林博补充道。


因其独特的性能,有机硅被广泛用于汽车、消费电子和电信行业的热管理。有机硅导热界面材料具有电绝缘、耐高低温、耐化学品和抗紫外线辐射性,可以填缝剂、灌封胶、粘结剂、油脂和泡棉的形式用于智能手机、电信基站及电动汽车的电池包和电控模组。


瓦克在上海新开设的技术能力中心将致力于基础研究,为快速发展的电动汽车市场和消费电子及电信行业开发新型有机硅导热界面材料。



2、PS5 采用液态金属TIM


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索尼公开了一段官方拆解视频,展示了即将在11月份发布的全新次世代游戏主机PlayStation 5的内部结构。据了解,索尼PS5团队在经过长达两年的考量及验证后,在PS5上采用了液态金属热界面材料(TIM),将主处理器(SoC)产生的巨大热量传递到散热器上,加快设备散热,确保PS5在高性能工况下长时间可靠运行。


高规格的硬件运转时,硅芯片的热密度非常高,因此必须提升芯片与散热器之间导热材料的效能。采用液态金属热界面材料作为芯片热量的传递桥梁,帮助设备在运算能力、散热性能及噪音控制上得到明显提升。


在PS5拆解视频中可以发现,刚拆下的SOC处理器上涂满了液态金属,边上有一层阻止泄漏的黑色隔离材料。使用液态金属可以说是PS5散热设计最大的亮点,其帮助PS5散热器回归到了传统的热管与散热鳍片的组合设计,避免了更高规格的散热组件增加系统的复杂度及使用成本。


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PS5上的液态金属周边一圈是"紫外线固化的树脂",这圈树脂把液态金属密封在芯片和散热器之间。根据索尼8月份曝光的专利说明,这种金属只有在主机开启的时候才会液化,长途运输不会发生泄露问题。


负责拆机解说的PS5机械和热设计负责人Yasuhiro Otori透露,PS5如果不采用液态金属TIM,则外壳会更大,散热模组更昂贵,并且冷却风扇的噪音会更大。尽管游戏期间冷却风扇的声音因情况而异,但“ PS5通常比PS4安静”。


Otori指出,PS5采用液态金属TIM的原因是主处理器具有较高的工作频率,但是芯片面积较小,导致热密度非常高,特别是在游戏过程中,SoC的热密度比PS4的“高得多”。这是因为PS5 SoC“在游戏中基本上以几乎全功率运行”。因此,TDP(热设计功率)的值和游戏过程中产生的热量“几乎相同”。


尽管液态金属比一般导热膏材料成本更高,但其优异的热导率、界面浸润性、低热阻特性更有利于帮助工程人员在设备热源附近布置散热装置。相比导热膏等热界面材料,液态金属降低了设备对昂贵高性能散热器的依赖,抑制了冷却风扇的转速,噪音得以控制在更低水平。


总而言之,通过采用液态金属TIM,PS5降低了散热系统的总成本,并保证了设备在高功耗情况下的稳定平静工作。

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3、石墨烯应用于EMI-RFI屏蔽和高热导率散热控制


领先的石墨烯制造商纳米技术能源公司(Nanotech Energy Inc.)宣布发布基于石墨烯技术的EMI薄膜及涂料。这一系列产品是将石墨烯应用于电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)屏蔽和热管理的涂层和片材,产品均具有高导电性,可提供出色的外部EMI / RFI保护,并防止内部EMI / RFI泄漏。根据使用要求,可以将EMI石墨烯产品喷涂、辊涂或浸涂在各种表面(例如玻璃,塑料和金属)上,满足不同场景的应用需求。


Nanotech EMI Shield产品线基于该公司高质量的石墨烯技术,包括以下类别:


Eco Armor涂料和片材:一种单组分的水性导电涂料,能够降低EMI / RFI并扩散热量以便进行热控制。该产品是具有石墨烯基的碳复合材料,可显著减轻重量,防腐蚀并降低成本,并在千兆赫兹频率范围提供所需的屏蔽保护。


Elite Armor涂料:双组分聚氨酯导电涂料,涂覆在镀银铜片上,可提供最高的屏蔽衰减,尤其适用于需要薄型材/涂层的情况下。


Elite Armor Sheets:薄而柔软,耐刮擦且轻质的导电金属片,具有出色的EMI屏蔽性能,以及出色的导热性和结构完整性。


Ultra Elite Armor涂料和片材:具有与上述Elite涂料和片材相同的属性,但其聚酯粘合剂具有出色的柔韧性。Ultra Elite涂料是一种单组分涂料,具有加工优势,能够对具有复杂几何形状的外壳进行喷涂。Ultra Elite片材有各种尺寸规格。


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纳米技术能源公司董事长兼首席执行官杰克·卡瓦诺博士表示:“ Nanotech Energy的EMI产品对于确保当今电子产品的有效性和安全性至关重要。随着技术的进步,电子设备需要更精密,更精致的零件,EMI屏蔽罩可实现对元件的完全密封,使电子设备对消费者更安全。”纳米技术能源联合创始人兼首席技术官Maher El-Kady博士表示:尽管电子设备给我们的生活带来了极大的便利,但它们也带来了潜在的危害和新的环境污染形式。我们开发的产品,可以阻挡99.9999%以上的电磁波,而重量仅是传统材料的一小部分。


目前,Nanotech Energy所有EMI产品均已通过第三方独立验证的IEEE Std.299-2006和MIL-STD-285的测试,其屏蔽水平达到60-80 dB或更高。



4、日本精细陶瓷高热导率氮化硅陶瓷基板新厂竣工


近日,日本精细陶瓷株式会社高热导率氮化硅陶瓷散热基板新建的第二第三工厂正式竣工,新厂是自2018年11月以来投资建设的大规模氮化硅陶瓷基板生产基地。随着新工厂的竣工启用,该公司计划跟随市场需求扩大逐步增加新工厂的产量,并计划将热导率相当于目前水平1.5倍的绝缘散热基板商业化。


氮化硅陶瓷基板是功率半导体模块上重要的绝缘散热部品,该基板能够有效地消散功率半导体电子设备产生的热量。


日本精细陶瓷株式会社生产的氮化硅陶瓷绝缘散热基板具有高热导率,优异的机械性能和绝缘性能,可用作混合动力汽车和电动汽车的功率半导体的绝缘散热基板。


据了解,由于小型化、多功能、高密度、高可靠性的电子封装技术发展,电子系统的功率密度增加并随之出现散热问题。氮化硅陶瓷基本由于具有优异的特性(高韧性、高机械强度和导热性),可提供可靠的机械支撑保护和电气互连,在转换器、功率半导体模块基板材料领域将替代传统的氧化铝或氮化铝基板,为功率电子设备提供更高的输出,更长的使用寿命,更轻的重量,更高的可靠性以及更广泛的应用范围。

信息来源:瓦克,热管理行业观察,Nanotech Energy Inc.,Nikki,转载目的在于分享更多行业资讯。


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