Νέα τάση των ηλεκτρονικών θερμομόνωσης υλικών: υψηλής απόδοσης χαλκό πλέγμα

Με την ταχεία ανάπτυξη της επικοινωνίας 5G, της τεχνητής νοημοσύνης, των οχημάτων νέας ενέργειας και άλλων τεχνολογιών, η υψηλή πυκνότητα ισχύος και η μικρογραφία του ηλεκτρονικού εξοπλισμού θέτουν υψηλότερες απαιτήσεις για την απόδοση απαγωγής θερμότητας. Τα παραδοσιακά θερμομονωτικά υλικά (όπως το φύλλο γραφίτη και οι κεραμικές ίνες) δεν έχουν καταφέρει να ανταποκριθούν στις διπλές απαιτήσεις της υψηλής απόδοσης θερμικής αγωγιμότητας και της ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης, ενώ τα σύνθετα υλικά με βάση το μέταλλο, ειδικά το πλέγμα χαλκού, έχουν γίνει μια δημοφιλής επιλογή για μια νέα γενιά ηλεκτρονικών θερμομονωτικών υλικών λόγω της εξαιρετικής θερμικής αγωγιμότητας, του μικρού βάρους και της μηχανικής τους ικανότητας.

Βασικά πλεονεκτήματα του πλέγματος χαλκού

• Αποτελεσματική θερμική αγωγιμότητα και μόνωση

Η θερμική αγωγιμότητα του χαλκού είναι τόσο υψηλή όσο 401 W/(m k), η οποία μπορεί να απομακρύνει γρήγορα τη θερμότητα των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων. Ταυτόχρονα, η τοπική θερμομόνωση μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω σχεδιασμού πολυστρωματικής δομής για την αποφυγή συσσώρευσης θερμότητας.
Σενάρια εφαρμογής: ψύκτρα τσιπ, μονωτικό στρώμα μονάδας μπαταρίας, υπόστρωμα φωτισμού LED κ.λπ.

• Απόδοση ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης (EMI)

Το πλέγμα χαλκού μπορεί να αντανακλά και να απορροφά ηλεκτρομαγνητικά κύματα και η αποτελεσματικότητα θωράκισής του (SE) είναι πάνω από 60dB, ξεπερνώντας κατά πολύ αυτή των πλαστικών ή των υλικών επίστρωσης.
Σενάρια εφαρμογής: σταθμός βάσης 5G, εσωτερική θωράκιση έξυπνων τηλεφώνων, αεροδιαστημικός ηλεκτρονικός εξοπλισμός.

• Ελαφρύ και ευέλικτο σχέδιο

Το εξαιρετικά λεπτό πλέγμα χαλκού (πάχος 0,05~0,2 mm) μπορεί να λυγίσει για να ταιριάζει σε πολύπλοκες δομές και να μειώσει το βάρος του εξοπλισμού (για παράδειγμα, η μπαταρία των οχημάτων νέας ενέργειας μπορεί να μειωθεί κατά 30%).

• Προστασία του περιβάλλοντος και πλεονέκτημα κόστους

Το πλέγμα χαλκού μπορεί να ανακυκλωθεί, το οποίο είναι φθηνότερο από τα σπάνια μέταλλα (όπως ο άργυρος) και κατάλληλο για μαζική παραγωγή.

οι προοπτικές εφαρμογής στην αγορά

• Τομέας ηλεκτρονικών καταναλωτικών προϊόντων

Οδήγηση ζήτησης: Τα smartphone και τα tablet γίνονται όλο και πιο λεπτά, γεγονός που απαιτεί υψηλότερη απόδοση απαγωγής θερμότητας. Παράδειγμα: Τα τσιπ της σειράς M της Apple υιοθετούν το συνδυασμένο σχέδιο απαγωγής θερμότητας πλέγματος χαλκού και γραφίτη.

• Οχήματα νέας ενέργειας και αποθήκευση ενέργειας

Μπαταρία ισχύος: Το πλέγμα χαλκού χρησιμοποιείται για την απομόνωση του θερμικού στρώματος του πυρήνα της μπαταρίας για την αποφυγή εξόδου της θερμότητας από τον έλεγχο (πατενταρισμένη τεχνολογία στην Contemporary Amperex Technology Co., Limited). Σταθμός φόρτισης: η ζήτηση απαγωγής θερμότητας της μονάδας φόρτισης υψηλής ισχύος προωθεί το ποσοστό διείσδυσης του πλέγματος χαλκού.

• Βιομηχανικός και επικοινωνιακός εξοπλισμός

Ο σταθμός βάσης 5G AAU (ενεργή μονάδα κεραίας) πρέπει να λύσει τα προβλήματα της απαγωγής θερμότητας και των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών ταυτόχρονα και το πλέγμα χαλκού είναι μια ιδανική επιλογή.

• Αεροδιαστημική και στρατιωτική βιομηχανία

Οι δορυφόροι, τα ραντάρ και άλλος εξοπλισμός έχουν αυστηρές απαιτήσεις για ελαφρύ και αντι-ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και η τάση αντικατάστασης του παραδοσιακού μεταλλικού φύλλου με πλέγμα χαλκού είναι προφανής.

η αναπτυξιακή τάση της τεχνολογίας

• Σύνθετος σχεδιασμός

Το πλέγμα χαλκού συνδυάζεται με γραφένιο, αεροτζέλ και άλλα υλικά για την περαιτέρω ενίσχυση της θερμικής αγωγιμότητας και της μηχανικής αντοχής (όπως η πατέντα της Huawei για το «Υπεραγώγιμο πλέγμα χαλκού»).

• Τεχνολογία κατασκευής ακριβείας

Το πλέγμα χαλκού μικρο-διαφράγματος πραγματοποιείται με τεχνολογία χάραξης με λέιζερ και ηλεκτροχημικής εναπόθεσης για την κάλυψη των απαιτήσεων των μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

• Έξυπνη διαχείριση θερμότητας

Το αυτο-προσαρμοζόμενο σύστημα πλέγματος χαλκού ενσωματωμένο με αισθητήρα θερμοκρασίας μπορεί να ρυθμίσει δυναμικά τη διαδρομή απαγωγής θερμότητας (η κατεύθυνση εφαρμογής της μπαταρίας Tesla).

Προκλήσεις και Αντιμετώπιση

• Πρόβλημα οξείδωσης

Η επιμετάλλωση νικελίου ή η αντιοξειδωτική επίστρωση (όπως SiO₂) στην επιφάνεια μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής.

• Ανταγωνισμός κόστους

Μεγάλης κλίμακας παραγωγή + τεχνολογία ανακύκλωσης για τη μείωση της τιμής μονάδας (οι επιχειρήσεις πλέγματος χαλκού της Κίνας αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 60% της παγκόσμιας παραγωγικής ικανότητας).

• Απειλή εναλλακτικού υλικού

Ενίσχυση του αναντικατάστατου και διαφοροποιημένου ανταγωνισμού του πλέγματος χαλκού σε EMI και ευελιξία.

υποστήριξη δεδομένων

Μέγεθος αγοράς: Το παγκόσμιο μέγεθος της αγοράς ηλεκτρονικής μόνωσης πλέγματος χαλκού είναι περίπου 1,2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2023 και αναμένεται να φτάσει τα 1,2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2030, 1,2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2030 και 2,8 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2030 (CAGR 10,2%).
Περιφερειακή ανάπτυξη: Η Ασία-Ειρηνικός αντιπροσωπεύει πάνω από το 50% (με κυρίαρχη την Κίνα και τη Νότια Κορέα) και η Ευρώπη και οι Ηνωμένες Πολιτείες επικεντρώνονται σε εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας.

ετικέτα

Το πλέγμα χαλκού αναδιαμορφώνει τη δομή της αγοράς των ηλεκτρονικών θερμομονωτικών υλικών χάρη στην τριαδική του απόδοση «θερμική αγωγιμότητα-θερμομόνωση-θωράκιση». Με την αναβάθμιση της σύνθετης τεχνολογίας και της νοημοσύνης, αναμένεται να γίνει το τυπικό υλικό στον τομέα της διαχείρισης θερμότητας του ηλεκτρονικού εξοπλισμού τα επόμενα πέντε χρόνια. Οι επιχειρήσεις πρέπει να επιταχύνουν την έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογίας, να συνδέσουν τους κορυφαίους πελάτες τους (όπως η TSMC και η BYD) και να εκμεταλλευτούν τις ευκαιρίες στην αυξανόμενη αγορά.