高功率電子設備的案例
日本JEOL發(fā)布新型電子束金屬3D打印機，高功率高密度高速度
南極熊獲悉，日本科學計量系統(tǒng)制造商JEOL已于2021年3月發(fā)布電子束金屬AM打印機——JAM-5200EBM。公司利用世界上性能最高的電子顯微鏡和用于半導體制造的電子束光刻技術，開發(fā)了具有更高功率、更高密度和更高速度的“電子束金屬增材制造機器”。此外，由于使用的陰極材料壽命較長且不含氦氣，從而降低了成本，可以大批量生產(chǎn)高質(zhì)量零件。公司期望這款機器能夠在航空航天、工業(yè)動力和醫(yī)療等高質(zhì)量要求的領域中使用。
△JAM-5200EBM
機器特點：
1. 陰極壽命長：陰極可持續(xù)使用超過1500小時，大大減少停機時間，并提高生產(chǎn)率。
△利用原始真空技術和長壽命陰極延長儀器使用時間。
2. 無需氦氣：機器不需要使用氦氣來防止粉末飛散。JEOL配備了粉末分散預防系統(tǒng)“e-Shield”避免散射現(xiàn)象。由于沒有氦氣，不僅可以低成本制造零件，而且陰極表面也不容易受到損壞，從而使電子束保持穩(wěn)定，并能夠保持制造質(zhì)量直到陰極壽命的盡頭。
△無氦和粉末防擴散系統(tǒng)
3. 自動電子束調(diào)整功能：利用電子顯微鏡和電子束光刻系統(tǒng)中開發(fā)的半導體制造技術使機器能夠自動調(diào)整電子束的聚焦和畸變，實現(xiàn)高質(zhì)量和可重復性制造。
△自動電子束校正
4. 遠程監(jiān)控系統(tǒng)：可實時遠程監(jiān)控檢查制造和系統(tǒng)的狀態(tài)。
E-PBF是JEOL的新產(chǎn)品部門，公司在電子顯微鏡以及其他科學、工業(yè)和醫(yī)療設備的收入在2015年達到了約1,073億日元（9.52億美元）。現(xiàn)在公司正在擴張業(yè)務，努力進軍增材制造市場。南極熊全球3D打印產(chǎn)品庫https://product.nanjixiong.com/已經(jīng)收錄了這款3D打印機，歡迎咨詢。
展開 東京電子 | 推出12吋晶圓功率器件用蝕刻設備
CINNO于2012年底創(chuàng)立于上海，是致力于推動國內(nèi)電子信息與科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國內(nèi)獨立第三方專業(yè)產(chǎn)業(yè)咨詢服務平臺。公司創(chuàng)辦十年來，始終圍繞泛半導體產(chǎn)業(yè)鏈，在多維度為企業(yè)、政府、投資者提供權威而專業(yè)的咨詢服務，包括但不限于產(chǎn)業(yè)資訊、市場咨詢、盡職調(diào)查、項目可研、管理咨詢、投融資等方面，覆蓋企業(yè)成長周期各階段核心利益訴求點，在顯示、半導體、消費電子、智能制造及關鍵零組件等細分領域，積累了數(shù)百家大陸、臺灣、日本、韓國、歐美等高科技核心優(yōu)質(zhì)企業(yè)客戶。
一種用于可穿戴熱管理的導熱柔性復合材料
來源 | Advanced Functional Material
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背景介紹
隨著高度集成的電子器件的出現(xiàn)，巨大的功耗產(chǎn)生了過多的熱量導致電子設備的熱失效。因此，電子器件中的熱管理對于提高器件耐用性具有重要意義。傳統(tǒng)的電子器件熱管理解決方案采用了散熱器和熱界面材料(TIM)，散熱器由高導熱金屬如銅或鋁基材料組成。雖然散熱器有高導熱系數(shù)，但是由于界面熱阻的問題導致傳熱效率低下。此外，近年來10nm級高集成電子器件的發(fā)展，TIM在封裝高集成電子芯片或異構集成中的熱管理作用至關重要。此外，隨著可穿戴式、可折疊式、可卷曲式等各種外形設備的發(fā)展，對在機械應力下具有高散熱性能的TIM的需求也在增加。
為了應對這些挑戰(zhàn)，聚合物基復合材料已經(jīng)投入了大量的精力。傳統(tǒng)的復合材料是將導熱填料如氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鋅或銅分散在聚合物基體中制備的，這些復合材料的導熱系數(shù)達到7 W/mK。然而，油脂類材料和低導熱系數(shù)的問題嚴重限制了它們在高功率電子設備中的熱管理。液態(tài)金屬導熱系數(shù)達到30 W/mK，并且通過表面改性方法與聚合物具有良好的可加工性，液態(tài)金屬基聚合物復合材料在可穿戴類電子的熱管理的應用中顯示出巨大的潛力。
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成果掠影
近期，新加坡南洋理工大學Pooi See Lee團隊針對電子設備的熱失效問題開發(fā)出了具有優(yōu)異熱管理性能的復合材料。該文介紹了一種用于熱管理的可印刷、導熱和機械穩(wěn)定的復合油墨的策略。該文報道了EGaIn納米顆粒修飾銀片/聚乙烯醇(PVB)復合油墨的熱管理應用。采用電替換的方法實現(xiàn)了EGaIn納米顆粒在銀片上的修飾。
展開 平流層電子設備的散熱問題研究結論
平流層電子設備的散熱問題關系到高功率密度電子設備在平流層飛行器上的應用與安全運行。
（1）太陽輻射、風速以及電子設備自身功率對電子設備的溫度特征具有重要的影響。在一天24 h 中,電子設備溫度發(fā)生規(guī)律性變化。在白天,電子設備溫度先上升,中午12:00 達最大,然后下降,夜晚基本維持穩(wěn)定。不同風速下,電子設備各元件的溫度分布規(guī)律相同,溫度隨風速增大而降低,風速越大,降幅越小。
（2）平流層20 km 處,強迫對流和輻射都會影響電子設備的散熱,風速為3 m/ s 時,電子設備對流散熱量占51.8%,風速為15 m/ s 時,對流散熱量占87.9%,在進行熱設計時需要綜合考慮這兩個因素的影響。
（3）對于平流層電子設備而言,強迫對流和輻射兩種散熱模式都會影響電子設備的溫度,且對流散熱是主要因素。
展開 
用于增強相變冷卻的液體超擴散助推高性能噴射流沸騰技術
通過利用工作流體（如氟化電子液體）沸騰的液體-蒸汽潛熱交換實現(xiàn)的相變冷卻，有利于將來大量技術或應用中的高功率密度電子設備的熱管理，在包括5G、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等領域具有巨大的潛力。然而，沸騰傳熱作為一種動態(tài)的界面現(xiàn)象，對其包括液體再濕潤和蒸汽離開等過程和機制的深入理解仍然具有挑戰(zhàn)性。
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成果掠影
中國科學院理化技術研究所江雷院士、田野副研究員等人設計了一種含有周期性微槽/金字塔陣列的微/納米結構銅表面，其上有機冷卻劑的超擴散行為（<134.1 ms）極大地促進了液體再濕潤過程，從而產(chǎn)生特化的、超快的射流沸騰現(xiàn)象，同時使臨界熱通量和傳熱系數(shù)分別提高了80%和608%。對噴射流沸騰微氣泡的成核、生長和分離行為的原位觀察表明，帶有納米皺紋的微型溝槽/金字塔通過超擴散誘導的超快液體再濕潤和持續(xù)蒸汽膜凝聚促進了潛熱交換過程。最后通過對超擴散微/納米結構的優(yōu)化，以超低電力使用效率（PUE<1.04）實現(xiàn)了高性能相變冷卻在超級計算機中心CPU芯片熱管理中的應用。該研究以題為“Liquid Super-Spreading Boosted High-Performance Jet-Flow Boiling for Enhancement of Phase-Change Cooling”的論文發(fā)表在《Advanced Materials》上。
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圖文導讀
圖1 在微/納米結構Cu表面上由超擴散促進的射流沸騰現(xiàn)象。
圖2 表面上不同金字塔高度的射流沸騰換熱性能。
圖3 超擴散促進的微型射流沸騰氣泡成核、生長和分離。
展開 液晶聚酰亞胺導熱復合膜
來源 | Angewandte Chemie International Edition
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背景介紹
聚酰亞胺（PI）膜具有優(yōu)異的絕緣性能、力學性能、耐熱性能、耐輻射性能等，廣泛應用于高精密智能控制系統(tǒng)、5G通訊終端與基站等領域。但PI膜的本征導熱系數(shù)（λ）較低，無法滿足當下及未來高功率電子電氣設備快速高效的導熱/散熱需求。在研究前期，研究團隊通過調(diào)控醚鍵含量以及優(yōu)化匹配熱致型液晶聚酰亞胺預聚膜（preLC-PI）的液晶區(qū)間與固化溫度制備出一種本征高導熱液晶聚酰亞胺（LC-PI）膜，其室溫下本征面內(nèi)λ（λ∥）與面間λ（λ⊥）分別達到2.11 W/(m·K)和0.32W/(m·K)，且兼具優(yōu)異的力學性能和耐熱性能。進一步地，采用聚乙二醇三甲基壬基醚（TMN）對“溶劑插層-超聲剝離”法制備的氟化石墨烯（GeF）進行液晶化改性（LC-GeF），再與本征導熱LC-PI基體復合制備LC-GeF/LC-PI導熱復合膜。當LC-GeF質(zhì)量分數(shù)為15 wt%時，LC-GeF/LC-PI導熱復合膜室溫下的λ∥和λ⊥分別達到4.21 W/(m·K)和0.63 W/(m·K)，較本征導熱LC-PI膜的λ∥和λ⊥提升了99.5%和96.9%，也高于相同GeF用量下GeF/LC-PI導熱復合膜（λ∥=3.36 W/(m·K)，λ⊥=0.61 W/(m·K)），實現(xiàn)了本征高導熱與填充導熱的協(xié)同效應。
展開 北大南昌院：極端條件下高性能均熱板與微流道散熱技術研究新突破
北大南昌院基于3D打印技術研發(fā)的超薄不銹鋼均熱板和超薄柔性均熱板，最大傳熱功率較市場競品提升50%~100%。在微通道散熱技術領域，聯(lián)合實驗室采用陶瓷3D打印技術一體化制備出陶瓷微通道散熱器，其熱阻相較競品降低15%；同時制備的硅基微通道散熱器，散熱能力提升將近一倍。目前聯(lián)合實驗室在散熱技術研究取得的重要突破，能有效解決半導體功率器件封裝存在的熱流密度過大及熱應力集中問題，為電子產(chǎn)品的正常運行“保駕護航”，為產(chǎn)品研發(fā)進程注入新的動力。
增材制造技術，又被稱為革命性的3D打印技術，正持續(xù)不斷地為制造業(yè)領域注入新的活力及無窮的創(chuàng)新潛能。該技術突破了復雜三維微米結構的制造瓶頸，以其獨特的一體化成型優(yōu)勢、高效的加工速度及較低的制作成本，深入到航空航天、醫(yī)療植入、汽車制造及消費品生產(chǎn)等多個行業(yè)。
在5G通信技術飛速發(fā)展的時代背景下，電子設備向智能化、輕薄化、多功能化及可折疊化方向發(fā)展，其高熱流密度散熱是個亟待解決的問題。北京大學南昌創(chuàng)新研究院聯(lián)合重慶摩方精密科技股份有限公司以及江西銅業(yè)研究院成立“精密增材制造技術聯(lián)合實驗室”，采用高精度3D打印技術，致力于極端環(huán)境下的熱管理技術及高性能散熱器的研究開發(fā)。
目前聯(lián)合實驗室配備了世界上最先進的高精密 光固化3D打印設備，如圖1所示，其中microArch S230/S240打印設備均采用PμSL（面投影微立體光刻）技術，可分別實現(xiàn)2μm/10μm的高精度微尺度3D打印。同時聯(lián)合實驗室正開展高性能超薄均熱板、超薄柔性均熱板、陶瓷微通道散熱器、硅基微通道散熱器、硅基均熱板及陶瓷均熱板的研制，產(chǎn)品可廣泛運用于5G微型基站、便攜式移動設備及相控雷達等領域。除此之外，聯(lián)合實驗室還在積極探索利用3D打印技術研制微流控芯片，以實現(xiàn)高均一性、高通量載藥微球的制備。
展開 用于提高熱管理能力的高導熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復合薄膜
【引言】
由于其多功能性和易加工性，現(xiàn)代電氣系統(tǒng)和電子設備的熱管理應用迫切需要導熱但電絕緣的聚合物復合材料。然而，增強聚合物復合材料的導熱性通常以輕質(zhì)損失、柔韌性和電絕緣性的劣化為代價。本文報告了含有定向氮化硼納米片（BNNS）的先進聚合物納米復合材料，其表現(xiàn)出高導熱性，優(yōu)異的電絕緣性和出色的柔韌性。這些納米復合薄膜可以通過靜電紡絲聚合物/BNNS納米復合纖維，垂直折疊電紡納米復合纖維，經(jīng)壓制而構建。納米復合薄膜在33wt％BNNS負載量時具有超高的面內(nèi)導熱系數(shù)。此外，與原始聚合物相比，納米復合膜具有優(yōu)異的電絕緣性能，例如低的介電損耗，較高的電阻率和擊穿強度。在電源器件中證明了納米復合薄膜的強大熱管理能力，這表明了管理高功率密度電子設備的熱平面內(nèi)高導熱性的重要性。
【成果簡介】
導熱且電絕緣的聚合物材料已廣泛應用于發(fā)光二極管（LED）、集成電子器件、能量存儲和轉換系統(tǒng)，軍事武器和航空航天工業(yè)中，以實現(xiàn)適當?shù)臒峁芾怼ｋS著電氣系統(tǒng)和電子設備的快速性能演進，傳統(tǒng)的聚合物復合材料不能滿足熱管理的高要求。因為聚合物材料雖具有優(yōu)異的電絕緣性能，靈活性和設計自由度，但低固有導熱率限制了它們在熱管理中的適用性。因此，結合聚合物的優(yōu)點和填料的高導熱性的復合材料被認為是理想的解決方案。其中，六方氮化硼納米片（BNNS）由于具有超高導熱性，寬帶隙（約5.9 eV）和高縱橫比2D形態(tài)，是有前途的導熱填料。
展開 水冷基礎知識淺談
由于水的熱傳導系數(shù)是空氣的24倍，比熱容是空氣的4倍，另外水冷系統(tǒng)噪聲比風冷低很多，系統(tǒng)安全穩(wěn)定，所以水冷技術在較高功率密度的電力電子設備中被廣泛應用。
簡單的水冷系統(tǒng)由水泵、冷頭、冷排、水箱、管路和接頭組成。
水泵：推動冷卻液循環(huán)往復，水泵多采用無刷電機的磁力泵設計。為了縮小整體體積，水泵和水箱的集成成為一種趨勢。
冷頭：水冷板，吸熱單元，涉及流道設計，需要根據(jù)器件熱點布局進行仿真分析和流道篩選。
水箱：一般并聯(lián)在系統(tǒng)中，起到補水和穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的目的，材料有不銹鋼、亞克力和POM。
冷排：水風換熱器，放熱單元，常選用板翅式換熱器，高效且體積小。
管路：材料有304不銹鋼、三元乙丙橡膠。
接頭：有快插、螺紋卡套接頭、寶塔卡箍接頭，常用G1/4，也有選用G3/8，G1/2等型號。
水冷系統(tǒng)整體的優(yōu)化需要配合仿真、實測等措施進行，以上信息大家可參考，有疑問可聯(lián)系我本人或給我留言，謝謝。
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