【原创】这种碳化硅材料,华为要搞?


来源:中国粉体网   山川

[导读]  华为盯上了它?

中国粉体网讯  近日,据国家知识产权局消息,华为技术有限公司公布《导热组合物及其制备方法和应用》、《一种导热吸波组合物及其应用》两项“导热材料”相关专利,该两项专利技术均将“碳化硅导热填料”列为关键材料。




电子芯片面临日益严峻的散热挑战


在电子设备中,电子器件工作时会产生热量,这就需要使这些热量及时散出去,保持温度在适当的范围内。因此,需要确保产热电子器件与散热装置之间高效的热传递。此外,电子元器件(如芯片)的集成度不断提高、尺寸不断缩小,它们之间的电磁干扰现象还影响电子设备的运行。


由于电子器件的表面往往高低不平,电子器件与散热元件之间一般存在空隙。空气是热的不良导体(热导率为0.025W/(m·K)),其存在会极大的降低散热效率。为了解决这一问题,需要在界面处填充具有较高热导率的界面导热材料,以降低接触热阻。随着集成电路的小型化和微型化,电子设备厂家对高效的导热散热材料的需求愈发强烈。


热界面材料使用示意图


界面导热材料通常采用含有机基体和导热填料复合而成,其导热性能的提升主要依靠导热填料的作用。


由于具有优异的电绝缘性能,陶瓷填料已经逐渐成为导热填料的研究热点。其中氧化铝、氮化铝、氮化硼是当前主要的陶瓷填料。


华为选择了碳化硅


华为在上述专利中表明碳化硅材料具有极高的理论导热系数和理论耐击穿强度,同时也是一种典型的介电型吸波材料,有望成为具有导热和吸波双功能的填料。


于是我们看到,以上公布的两项发明专利中,华为均采用了碳化硅填料,并阐述了该碳化硅填料的相同的性能参数高球形度高纯碳化硅填料,球形度在0.8以上,碳化硅的质量含量大于或等于99.0%,堆积密度大于1.5g/cm3;击穿场强大于200V/mm;导热系数大于250W/mk。


华为是在扯淡吗?


上面我们提到,氧化铝、氮化铝、氮化硼是当前主要的陶瓷填料。碳化硅极少被用于导热填料,华为在上述两项发明专利中也均有同样的观点。至于原因,小编了解到的与华为所解释的完全不同。



小编曾在经过查阅相关文献资料后,在“碳化硅:明明导热性能逆天,却成为导/散热界的“弃子”?”一文中阐述过其原因无机粒子与材料本体之间的电导率和介电常数相差越大,高导热绝缘材料在应用过程中内部电场畸变越强烈,电场高度集中致使材料击穿强度降低。因此,制备高导热复合绝缘材料时,应当选取电绝缘性能优良、低介电常数和低损耗的与聚合物本体电学性能相近的无机粒子作为导热填料。但是SiC的介电性能较差,采用SiC作为导热填料不可避免会导致复合材料介电性能的弱化,因而在高绝缘聚合物复合材料中的应用受到了一定的限制。


而华为的解释却是现有碳化硅粉体大多数来自于磨料行业,球形度过差,若将其直接填充至导热组合物中会导致组合物的流动性差、填充率低等,故现有导热组合物中极少使用碳化硅作为高导热填料。


于是,华为表示它们的应对方法是采用砂磨整形、高温等离子体火焰熔融成球、微粉造粒成球中的一种或多种技术对碳化硅粉体进行球形化处理,得到球形度在0.8以上的碳化硅填料。


小编对此颇有不解。


首先,“碳化硅粉体大多数来自于磨料行业”这一描述有些问题,碳化硅粉体并不是来自于磨料行业,而应该是“磨料行业是碳化硅粉体一大应用领域”,与磨料用碳化硅粉体类似的还有陶瓷级碳化硅粉体,半导体级碳化硅粉体,如果你需要,自会有厂家给你定制导热级碳化硅粉体。


其次,其解释说“碳化硅球形度过差”,这就更扯淡了,要知道碳化硅单晶理论导热率可高达490W•m−1•K−1,在实际应用中即便达不到此上限,在无机材料中也属于佼佼者,难道就因为其“来自于磨料行业,球形度过差”而弃之不用?


当然,华为强调的不是“碳化硅粉体大多数来自于磨料行业”,而是当前碳化硅粉体球形度差的问题,因此它们采用砂磨整形、高温等离子体火焰熔融成球、微粉造粒成球中的一种或多种进行球形化处理。


可是,考虑到碳化硅超高的导热性能,以及与氮化铝、六方氮化硼相比更低的成本,谁能经受得住这种诱惑?难道在他们之前,仅仅一个“球形化处理”就难倒了大家吗。


所以,你认同华为“碳化硅粉体大多数来自于磨料行业,球形度过差,故现有导热组合物中极少使用碳化硅作为高导热填料。”这一说法吗?


(中国粉体网/山川)

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作者:山川

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