隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,電子元件向著小型化、微型化、高算力發(fā)展,功率密度越來(lái)越高、發(fā)熱量越來(lái)越大,散熱和冷卻的需求變得越來(lái)越重要。
以5G基站為例,5G單站功耗大約是4G單站的3-4倍,且由于5G設(shè)備的集成化更高,設(shè)備體積遠(yuǎn)小于4G設(shè)備,因此5G設(shè)備單位體積內(nèi)散發(fā)的熱量要遠(yuǎn)高于4G設(shè)備,最多可達(dá)近10倍。當(dāng)芯片溫度升高時(shí),靜態(tài)功耗將呈指數(shù)上升,故引入優(yōu)秀的散熱技術(shù),將芯片的工作溫度控制在合理的范圍內(nèi),能大幅減少5G基站的功耗。
浸沒(méi)式液冷技術(shù)作為一項(xiàng)重要的熱管理技術(shù),在近年來(lái)得到了大幅推廣,為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排做出了巨大的貢獻(xiàn),同時(shí)也對(duì)導(dǎo)熱界面材料的性能提出了新的要求和挑戰(zhàn)。其中最重要的一點(diǎn)是需要導(dǎo)熱界面材料在具有較高的導(dǎo)熱性能的前提下與冷卻液有良好的兼容性,同時(shí)還需要確保其對(duì)電子設(shè)備的安全性。
導(dǎo)熱墊片是導(dǎo)熱界面材料中的一種,能夠填充發(fā)熱器件和散熱片或金屬底座之間的空氣間隙,它的柔性、彈性特征使其能夠用于覆蓋非常不平整的表面。導(dǎo)熱墊片能夠使熱量從分離器件或整個(gè)PCB傳導(dǎo)到金屬外殼或擴(kuò)散板上,從而提高發(fā)熱電子組件的效率和使用壽命,在不同領(lǐng)域的電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。
導(dǎo)熱墊片的作用
按填料性質(zhì),導(dǎo)熱墊片主要分為導(dǎo)電和絕緣兩種。
導(dǎo)電的導(dǎo)熱墊片具有極高的導(dǎo)熱性能,其填料主要以碳纖維和石墨為主,導(dǎo)熱方式是以電子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱,導(dǎo)熱效率高,可實(shí)現(xiàn)20 W/(m·K)以上的超高導(dǎo)熱系數(shù);
絕緣導(dǎo)熱墊片則是以Al(2)O(3)、AlN、MgO、BN等陶瓷粉體作為主要填料,以聲子導(dǎo)熱的方式實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞,導(dǎo)熱效率低,墊片的導(dǎo)熱效果低于導(dǎo)電的導(dǎo)熱墊片。
但導(dǎo)電的導(dǎo)熱墊片應(yīng)用到液冷環(huán)境中會(huì)使設(shè)備處于潛在的風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中,即如果其具有導(dǎo)電性能的填料(碳纖維、石墨)從墊片中剝離,剝離的填料可以隨冷卻液的運(yùn)動(dòng)到液冷機(jī)柜中的任何位置,可能會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備發(fā)生短路進(jìn)而損壞。因此絕緣具有良好導(dǎo)熱性能的墊片成為了液冷設(shè)備中導(dǎo)熱界面材料的首選解決方案。
當(dāng)前市場(chǎng)上絕緣的高導(dǎo)熱導(dǎo)熱墊片的導(dǎo)熱系數(shù)多以6-8W/(m·K)為主,也有部分10 W/(m·K)及以上的導(dǎo)熱墊片在售,但這些產(chǎn)品中又大多存在虛標(biāo)產(chǎn)品性能的問(wèn)題,僅有少量以國(guó)外企業(yè)為主的導(dǎo)熱墊片制造企業(yè)真正具備生產(chǎn)10 W/(m·K)導(dǎo)熱墊片的能力。此外,由于液冷的特殊應(yīng)用環(huán)境,導(dǎo)致部分材質(zhì)的導(dǎo)熱墊片無(wú)法與冷卻液兼容,出現(xiàn)機(jī)械性能下降、甚至破損的現(xiàn)象。所以可選擇的、真正適合液冷環(huán)境使用、并具有較高導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱墊片并不多,且大多價(jià)格較高。
導(dǎo)熱墊片示意圖 圖源網(wǎng)絡(luò)
基于此現(xiàn)狀,云酷智能依托在液冷領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)積累及技術(shù)優(yōu)勢(shì),組建導(dǎo)熱材料專(zhuān)項(xiàng)研究團(tuán)隊(duì),在行業(yè)內(nèi)沒(méi)有相關(guān)研究可借鑒的條件下,經(jīng)過(guò)近一年的實(shí)驗(yàn)和研究,在液冷導(dǎo)熱材料上取得重大技術(shù)突破,實(shí)現(xiàn)了10 W/(m·K)液冷導(dǎo)熱墊片的制備,邁向全球領(lǐng)先。
導(dǎo)熱墊片通常都具有以下特點(diǎn):
· 有良好的彈性和恢復(fù)性,能適應(yīng)壓力變化和溫度波動(dòng);
· 有適當(dāng)?shù)娜彳浶裕芘c接觸面很好地貼合;
· 不污染工藝介質(zhì);
· 有足夠的韌性而不因壓力和緊固力造成破環(huán);
· 低溫時(shí)不硬化,收縮量??;
· 加工性能好,安裝、壓緊方便;
· 不粘結(jié)密封面、拆卸容易。
云酷自研導(dǎo)熱墊片除滿(mǎn)足上述需求外,還具有成本可控、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),同時(shí)該墊片與冷卻液具有良好的兼容性,長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定,導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)10 W/(m·K),可滿(mǎn)足多種設(shè)備、尤其是高功率設(shè)備在液冷環(huán)境中的散熱需求,進(jìn)一步降低設(shè)備散熱能耗,提高設(shè)備的效率和使用壽命。
該導(dǎo)熱墊片的成功制備再次印證了云酷智能的技術(shù)能力與創(chuàng)新能力,也充分說(shuō)明了云酷智能在浸沒(méi)式液冷行業(yè)的領(lǐng)先地位。未來(lái),云酷智能將繼續(xù)加大在技術(shù)研發(fā)方面的投入,從源頭上把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān),為數(shù)據(jù)中心、5G通信基站等高能耗場(chǎng)景提供可靠、高效的液冷產(chǎn)品及解決方案。