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    石墨片常识
    来源:科健仪器 时间:2017-05-15
    一、石墨的理化特性
     
    1.石墨的结构
     
    石墨晶体具有六角平面网状结构,可分为天然石墨和人造石墨两种。前者多呈鳞状,由石墨矿中提炼出来。
     
    特性:①润滑性②热膨胀性小③良好的导热、导电性④广泛温区内的可使用性⑤化学性能稳定且无毒性⑥其他特性:具有可涂敷性、质轻、可塑性大、易加工成形等特点。
     
     
    2、石墨的作用
     
    石墨散热片表面可以与金属、塑胶、不干胶等其它材料组合以满足更多的设计功能和需要。
     
    ①高导热:平面内热传导率最大可以达到1500W/mK;
     
    ②低热阻:热阻比铝低40%,比铜低20%;
     
    ③非常轻:比同样尺寸的铝要轻30%,比铜要轻80%;
     
    ④易加工:可以模切制作成不同大小、形状及厚度,厚度可以从0.075至1.5mm;
     
    ⑤灵活性:很容易与金属、绝缘层或者双面胶制成层板,增加设计灵活性,可以在背后有粘合剂;
     
    ⑥耐温性:使用温度最高可达400℃,最低可低于 - 40℃;
     
    ⑦易用性:石墨散热片能平滑贴附在任何平面和弯曲的表面。
     
    3、天然石墨
     
    天然石墨一般都是石墨片岩、石墨片麻岩、含石墨的片岩及变质页岩等矿石中出现。
     
    天然石墨的大致成分(%)
     
    品种
     
    固定碳 硫 灰分 挥发份 水分
    鳞片石墨 85-95 0.1-0.7 5-15 1-2 -
    微晶石墨 60-80 0.1-0.2 20-40 1-2 0.5
    4、人工石墨
     
    人工石墨是将炭原料(如石油焦、沥青焦、无烟煤、冶金焦、炭黑等)经过煅烧、破碎与筛分、与粘接剂(主要用煤沥青)混捏后,再经压型和焙烧、高温石墨化,最后加工成所需规格尺寸。
     
     
    5、石墨的微观结构
     
     
    二、石墨散热片的散热原理
     
    项目 天然石墨片 人工厚度
    厚度 很难做到≤0.1mm 最薄可以做到0.003mm
    导热系数(水平方向) ≤400w/mk ≤1500w/mk
    导热系数(垂直方向) 10~20w/mk 10~240w/mk
    1.热传递
     
    热传递,是热从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。
     
     
    2.导热系数公式
     
    导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,°C),在1秒内,通过1平方米面积传递的热量,用λ表示,单位为瓦/(米·度),w/(m·k)(w/m·k,此处的k可用℃代替)。
     
    λ=ρ* a*Cp;λ—材料导热系数;
     
    ρ-材料密度;
     
    a-热扩散系数;
     
    Cp-比热容。
     
    材料 导热系数w/mk 比热熔j/kg·k 密度g/cm3
    铝 200 880 2.7
    铜 380 385 8.96
    石墨 水平100-500垂直5-40 710 0.7-2.1
     
     
    导热系数,这是石墨作为新型导热材料的基础。
     
     
    石墨独特的晶体结构,致使其热量传输主要集中在两个方向:XY轴和Z轴。
     
    X-Y轴的导热系数为300---1500W/mk
     
    Z轴的导热系数约为10W/mk
     
     
     
    三、石墨加工
     
    为了更好地适应电子器件及电路模块起伏的表面,需要对石墨导热片进行一定的加工处理,主要的加工方法为:
     
    1、背胶加工;
     
    2、背膜加工。
     
     
    背胶加工
     
    以更好地粘附IC及电路板为目的,在导热石墨片的表面进行背胶加工。
     
    背膜加工
     
    在某些需要绝缘或隔热的电路设计中,为了更好地实现功能最优化,石墨片的表面进行背膜处理。
     
     
    四、石墨片的广泛应用
     
    在消费类电子向超薄化、智能化和多功能化方向发展的今天,功率的日益增加和产品的越做越薄日益凸现出热量发散的问题。
     
    因其在导热方面的突出特性,石墨导热片受到了越来越多的关注,在智能手机、超薄的PC和LED电视等方面有着广泛的应用。
     
    GTS在智能手机上的应用
     
    智能手机所采用的CPU速度不断增大,内存容量扩大,操作系统性能提高,超薄的机身,对散热的要求逐渐增大。
     
    目前国内市场上销售的智能手机越来越多的采用石墨片作为导热材料,例如苹果、SAMSUNG、HTC、小米等等。
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