Trong quá trình vận hành hiệu quả của các thiết bị điện tử hiện đại, việc tản nhiệt có tầm quan trọng then chốt. Là một giải pháp tản nhiệt hiệu suất cao, tản nhiệt gốm đang dần nổi lên và đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ những ưu điểm độc đáo của chúng.
I. Đặc tính vật liệu
Tản nhiệt gốm chủ yếu được làm từ các vật liệu gốm hiệu suất cao như alumina (Al₂O₃) và nhôm nitrua (AlN). Những vật liệu này có những đặc tính tuyệt vời, đặt nền tảng vững chắc cho hoạt động hiệu quả của tản nhiệt. Lấy alumina làm ví dụ, gốm alumina có độ tinh khiết 96% có thể có độ dẫn nhiệt từ 24 - 35W/m·K, cao hơn 10 lần so với nhựa epoxy truyền thống, cho phép dẫn nhiệt nhanh chóng. Đồng thời, điện trở suất thể tích của nó là >10¹⁴Ω·cm và nó có thể chịu được điện áp đánh thủng cao tới 15kV. Trong khi đảm bảo độ dẫn nhiệt tốt, nó cung cấp khả năng cách điện cực cao, ngăn ngừa hiệu quả nguy cơ đoản mạch. Ngoài ra, vật liệu gốm còn có điểm nóng chảy cao. Ví dụ, điểm nóng chảy của gốm alumina cao tới 2054°C, có thể duy trì ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và đảm bảo hoạt động liên tục và bình thường của tản nhiệt.
II. Nguyên lý tản nhiệt
Nguyên lý tản nhiệt của tản nhiệt gốm dựa trên cấu trúc đặc biệt và tính chất vật liệu của chúng. Một mặt, bản thân gốm có dung lượng nhiệt thấp và không lưu trữ nhiệt, do đó nhiệt có thể nhanh chóng được dẫn ra bên ngoài thông qua gốm, làm giảm sự tích tụ nhiệt bên trong thiết bị. Mặt khác, một số tản nhiệt gốm áp dụng cấu trúc vi xốp, có thể có độ xốp hơn 30% dưới cùng một diện tích đơn vị, làm tăng đáng kể diện tích tiếp xúc với các môi trường đối lưu như không khí, tăng cường đáng kể hiệu ứng đối lưu nhiệt, và do đó có thể lấy đi nhiều nhiệt hơn trong cùng một đơn vị thời gian. Hơn nữa, cấu trúc đa tinh thể của gốm làm tăng thêm khả năng tản nhiệt, vượt trội hơn hầu hết các vật liệu dẫn nhiệt và cách nhiệt có sẵn trên thị trường trong cùng điều kiện.
III. Ưu điểm về hiệu suất
- Tản nhiệt hiệu quả: Độ dẫn nhiệt cao cho phép tản nhiệt gốm nhanh chóng dẫn nhiệt từ bộ phận làm nóng ra bên ngoài, giảm nhiệt độ hoạt động của thiết bị một cách hiệu quả. Ví dụ, trong một thử nghiệm thực tế của một trạm gốc 5G, nhiệt độ chip giảm 12°C sau khi lắp đặt tản nhiệt gốm, đảm bảo mạnh mẽ hoạt động ổn định của thiết bị trạm gốc.
- Cách điện cao: Hiệu suất cách điện tuyệt vời đảm bảo rằng tản nhiệt sẽ không gây ra các lỗi điện như đoản mạch trong môi trường điện áp cao, cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy cho hoạt động an toàn của thiết bị điện tử, đặc biệt thích hợp cho các tình huống ứng dụng có yêu cầu cách điện nghiêm ngặt, chẳng hạn như mô-đun pin xe năng lượng mới.
- Khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn: Nó có thể chịu được môi trường nhiệt độ cao và có khả năng chống lại axit, kiềm và các chất hóa học khác. Nó vẫn có thể duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường làm việc khắc nghiệt, kéo dài đáng kể tuổi thọ của nó. Ví dụ, trong ứng dụng của bộ biến tần quang điện, tấm dẫn nhiệt gốm alumina 99% có thể hoạt động ổn định trong môi trường sa mạc với nhiệt độ cao 70°C, nhiều cát và gió, và tia cực tím mạnh, trong khi sơ đồ tản nhiệt bằng tấm nhôm truyền thống có sự gia tăng đột ngột về điện trở nhiệt do quá trình oxy hóa.
- Chống nhiễu và chống tĩnh điện: Nó có thể chống nhiễu (EMI) và tĩnh điện một cách hiệu quả, giảm tác động của nhiễu điện từ bên ngoài lên thiết bị và tránh làm hỏng các linh kiện điện tử do tĩnh điện, cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của hoạt động của thiết bị.
- Kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ: Trong khi cung cấp khả năng tản nhiệt hiệu quả, nó chiếm ít không gian và có trọng lượng nhẹ, phù hợp với xu hướng thiết kế của các thiết bị hiện đại mỏng, nhẹ, ngắn và nhỏ, đồng thời tạo điều kiện cho bố cục nhỏ gọn và thiết kế di động của sản phẩm.
- Bảo vệ môi trường: Gốm là vật liệu hữu cơ tự nhiên, thân thiện với môi trường trong quá trình sản xuất và sử dụng, phù hợp với các khái niệm bảo vệ môi trường hiện tại và các yêu cầu bảo vệ môi trường liên quan.
IV. Lĩnh vực ứng dụng
- Thiết bị điện tử: Được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng như điện thoại di động, máy tính xách tay và máy tính bảng. Ví dụ, điện thoại di động hàng đầu của một thương hiệu nhất định nhúng một tấm dẫn nhiệt gốm alumina 0,2mm giữa CPU và vỏ. Sau khi chơi "Genshin Impact" trong nửa giờ, nhiệt độ cơ thể giảm từ 48°C xuống 36°C và tốc độ khung hình ổn định ở mức 60fps, cải thiện đáng kể trải nghiệm chơi game của người dùng. Trong máy tính xách tay, tản nhiệt gốm thay thế keo tản nhiệt truyền thống, giảm thể tích của mô-đun tản nhiệt đi 30%, tạo điều kiện cho máy tính xách tay mỏng và nhẹ được trang bị CPU điện áp tiêu chuẩn.
- Xe năng lượng mới: Nó rất quan trọng đối với việc quản lý nhiệt của pin. Bộ pin 4680 của Tesla sử dụng các tấm dẫn nhiệt gốm xốp với độ dẫn nhiệt 30W/m·K. Kết hợp với hệ thống làm mát bằng chất lỏng, chênh lệch nhiệt độ của các tế bào pin được kiểm soát trong khoảng ±2°C, giảm hiệu quả nguy cơ pin bị nhiệt. Một phép đo thực tế của một nhà sản xuất ô tô trong nước cho thấy xác suất pin bị nhiệt khi sạc nhanh là gấp 8 lần so với pin có lắp tấm gốm.
- Bộ biến tần quang điện: Trong các nhà máy điện quang điện, bộ biến tần tạo ra rất nhiều nhiệt trong quá trình hoạt động lâu dài. Các bộ biến tần trong Nhà máy điện quang điện Dunhuang sử dụng các tấm dẫn nhiệt gốm alumina 99%, vẫn có thể hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt với nhiệt độ cao, tia cực tím mạnh và nhiều cát và gió, đảm bảo việc phát điện hiệu quả của hệ thống quang điện.
- Sản xuất chất bán dẫn: Trong các ứng dụng như giá đỡ thiết bị khắc bản bán dẫn, các tấm dẫn nhiệt gốm alumina nano có thể đạt được độ chính xác kiểm soát nhiệt độ là ±0,01°C, đảm bảo rằng sự dao động nhiệt độ không ảnh hưởng đến độ chính xác của mạch trong quá trình phơi lớp phủ quang học và cải thiện tỷ lệ sản lượng của sản xuất chip. Theo dữ liệu từ một nhà máy đóng gói, tỷ lệ sản lượng chip tăng 3,2% sau khi sử dụng các tấm dẫn nhiệt gốm.
- Các lĩnh vực khác: Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các hộp giải mã tín hiệu, đèn LED, máy hàn tần số cao, bộ khuếch đại/loa, bóng bán dẫn công suất, mô-đun công suất, bộ biến tần, mạng/băng thông rộng, bộ nguồn UPS và các thiết bị khác, cũng như hàng không vũ trụ, sản xuất công nghiệp và các lĩnh vực khác có yêu cầu cao về tản nhiệt và hiệu suất vật liệu, cung cấp khả năng bảo vệ tản nhiệt đáng tin cậy cho hoạt động ổn định của các thiết bị khác nhau.
V. Dịch vụ tùy chỉnh
Chúng tôi hiểu rõ rằng các khách hàng khác nhau có những nhu cầu khác nhau, vì vậy chúng tôi cung cấp các dịch vụ tùy chỉnh toàn diện. Cho dù đó là kích thước, hình dạng hay lựa chọn vật liệu, chúng tôi đều có thể điều chỉnh theo yêu cầu cụ thể của bạn. Từ các kích thước tiêu chuẩn phổ biến như TO - 220, TO - 247, TO - 264, TO - 3P đến các kích thước phi tiêu chuẩn khác nhau, chúng tôi có thể sản xuất chính xác. Đồng thời, theo sự nhấn mạnh của bạn vào các chỉ số hiệu suất khác nhau như hiệu suất tản nhiệt, cách điện và khả năng chịu nhiệt độ, chúng tôi có thể đề xuất và chọn các vật liệu gốm phù hợp nhất, chẳng hạn như alumina và nhôm nitrua, và tối ưu hóa các vật liệu để đáp ứng các tình huống ứng dụng cụ thể của bạn.
Với hiệu suất tuyệt vời và khả năng ứng dụng rộng rãi, tản nhiệt gốm cung cấp một giải pháp lý tưởng để giải quyết các vấn đề tản nhiệt của các thiết bị hiện đại. Việc lựa chọn tản nhiệt gốm của chúng tôi có nghĩa là chọn khả năng bảo vệ tản nhiệt hiệu quả, an toàn và đáng tin cậy, có thể đảm bảo cải thiện hiệu suất và hoạt động ổn định của thiết bị của bạn.
