六方氮化硼应用 | 电子器件散热导热

2023-04-15 08:55:31

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随着电脑、手机、电视等电子器件的集成程度和功率不断提高，器件内部产生大量难以耗散的热量，进而引起器件工作温度的急剧上升。过高的工作温度对电子器件的性能和寿命产生较大的影响。据统计，55%的电子设备失效是由温度超过规定值引起的。发展导热材料是解决电子器件散热问题的有效途径之一。

电子器件的高性能化和多功能化发展及其应用环境的复杂性对导热材料提出了新的要求。传统的导热材料金属、金属氧化物及其他无机材料具有很好的导热性，但存在稳定性差或电绝缘性较低等问题，限制了其在电子器件热管理领域的应用。

例如，在电器设备中使用的高散热界面材料及电子信息领域中使用的功率管、集成块，不仅要求材料具有较好的导热性能，还需要良好耐高温性以及电绝缘性。

六方氮化硼（h-BN ）也被称为“白色石墨烯”，是一种具有类石墨烯结构的层状晶体，具有超高的热导率，其理论计算热导率高达400W/(m·K)。更重要的是，六方氮化硼具有优良的绝缘性能，这使得六方氮化硼可在对绝缘和散热均有要求的工况下使用。再加上六方氮化硼优异的热稳定性、化学稳定性和电子绝缘性，是一种很有前途的电子散热和扩散材料。

六方氮化硼基导热复合材料热量主要依靠声子传播，通过将能量依次传递给相邻的分子或原子完成热传导过程。一个单独的六方氮化硼基面由交替的硼原子和氮原子构成，其中硼原子和氮原子通过强共价键相连接，正是因为这种长程有序的晶格结构和B－N 之间的强键合作用，使得声子可以沿晶格方向取向地运动，从而使得六方氮化硼具有很高的热导率。

因此，根据现代大功率电力电子器件的发展需求，在现有封装结构的基础上，合理利用六方氮化硼并发挥其物化性能和热传导性能等方面优势，将其作为高热导封装材料，应用到电子器件封装结构中，从横向和纵向同时减小热阻，在新一代电子器件热管理方案中有着广阔的应用前景。

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