村田与安永共同开发使用新材料的吸液芯用于电子设备散热部件“热导板”

发布时间：2023-06-08 09:37
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：2002

　　村田制作所和株式会社安永正在共同开发使用新材料的吸液芯用于电子设备散热部件“热导板”。该吸液芯是拥有小型电子元件设计技能的村田制作所与拥有优异精细金属加工技术的安永共同开发的首款产品。两家公司今后将继续加强合作，以创造解决下一代设备散热问题的产品。

村田与安永共同开发使用新材料的吸液芯用于电子设备散热部件“热导板”

　　伴随电子设备的高性能、大容量和高速化，其数据处理量急剧增加，散热对策已变得不可或缺。尤其是近年来，智能手机、可穿戴终端、游戏PC不断要求小型化、薄型化，为实现电子设备内局部的散热，配备热导板作为超薄散热设备的情况越来越多。

　　此次，通过将村田制作所的设计技能与安永独自开发的精细形状加工箔相组合，开发出了新吸液芯。配备吸液芯的热导板由Cooler Master公司生产和销售。

　　关于热导板和吸液芯

　　热导板是一种将工作液（水）和吸液芯封装在由薄金属箔贴合而成的外壳（容器）中而制成的热扩散设备。

村田与安永共同开发使用新材料的吸液芯用于电子设备散热部件“热导板”

　　热源产生的热量使工作液蒸发，通过蒸汽在热导板内部扩散进行散热。热量放出后，水蒸气再次凝结成液体，通过带有细微间隙的吸液芯再次循环到热源。

　　迄今为止，传统吸液芯一般使用金属网和金属粉末烧结，而新吸液芯则使用了安永独自开发的精细形状加工箔。

　　下图显示了在热导板中嵌入新吸液芯和传统吸液芯（金属网）时的性能。与传统吸液芯相比，新吸液芯具有数倍的毛细管力，因此有望进一步提高热导板的性能并减少其厚度。

村田与安永共同开发使用新材料的吸液芯用于电子设备散热部件“热导板”

　　由于使用了新吸液芯，开发厚度小于200μm的超薄型热导板获得了成功。

　　尽管采用了超薄型结构，但即使在智能手机所需的热输入量下也能实现较高的热均匀性。


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　　是否具有很好地支持脱碳和回收的环保性能，目前已成为人们决定购买商品和服务时的一个重要考虑因素。村田制作所正在利用积累的技术和知识，创建为实现可持续发展社会做贡献的新技术和新事业。　　村田在去年举办的“CEATEC 2023”上，就展示了两项新的脱碳环保技术成果：　　利用CO2传感器，简单低成本量化碳吸收，支持脱碳和海洋环境恢复;　　使用生物质材料的轻质导热材料，优化电子电气设备导热。　　CO2传感器：量化碳吸收　　目前，人们将可直接减少大气中CO2的自然界机制分为”绿碳“和”蓝碳“两种，森林中的树木吸收和储存的CO2被称作绿碳，蓝碳则是通过海藻和海草进行光合作用吸收并储存的CO2(下图)。　　蓝碳主要在被称为“海藻床”的海洋森林中被吸收和储存，那里生长着繁茂的海藻和海草。通过维护和扩大海藻床，可以增加蓝碳的吸收和储存量。此外，海藻床中还生活着多种多样的小鱼和海洋生物，保护海藻床，在增加蓝碳的同时恢复生物多样性。　　然而，迄今为止，人们却一直难以将蓝碳的吸收和储存量实现量化。蓝碳可以交易，但如何对吸收的CO2进行量化，还存在需要解决的课题!　　据村田制作所技术与事业开发本部 技术企划与新事业推进统括部的天白介绍，为了推动蓝碳生态系统的保护和扩大，日本制定了名为“J Blue Credit®认证”的制度，允许将在海藻床吸收的CO2量转化为经济价值并进行交易。争取实现脱碳目标的企业可以通过购买积分来对举措进行补充，而培育和管理海藻床的企业和团体能够通过出售积分来加快保护和扩大海藻床。J Blue Credit®可通过J Blue Credit - 日本蓝色经济技术研究协会(JBE)进行交易。申请积分时，需要对象海藻床吸收的CO2进行量化，但这项作业并不容易。　　目前，海藻床的CO2吸收量是通过无人机航拍和潜水员目视确认来调查海藻床面积和海藻种类，从而计算出来的，这需要很高的专业水平和调查成本。因此，很可能会导致通过积分获得的资金被调查用光、没有钱用于海藻床管理这种本末倒置的状况。　　村田的水下CO2传感器技术，可以便捷、低成本测量蓝碳的吸收量和储存量。据介绍，该技术基于村田现有产品——采用非色散型红外吸收法(Non-Dispersive InfraRed)方式、用于建筑物空调管理和农业温室的CO2浓度管理等的CO2传感器而开发的(图2)。该传感器不需要校准，可长期、准确、稳定地使用。但是，这是一种检测大气中CO2的传感器，无法检测溶解在水中的CO2。因此，村田通过添加从水中提取CO2的机构，成功开发出了水下CO2传感器。　　村田目前已经将该技术带到海藻床上验证其功能，并已确认它可以检测由于水下生态系统的光合作用而导致的CO2浓度因白天日照量变化而波动的情形。今后，村田制作所将积累与提高海藻床功能并有效扩大其面积的方法有关的知识，希望以这款传感器为起点，为生物多样性和海洋可视化做贡献。此外，我们还认为它可以用来帮助儿童和学生在环保教育中切实感受海藻床的作用。　　轻质导热材料：优化设备导热　　通常，在电气和电子设备中，通过让发热元件与设备的金属外壳接触以形成热传导路径并将热量释放到外部。但是，很难维持和确保稳定的接触点以便有效地散热，因此在发热元件和外壳之间填充基于树脂的导热材料以使其保持紧密接触。　　在高性能的电气和电子设备中，用于散热的导热材料多得出人意料。例如，在日益智能化的汽车领域，每辆车使用5至6kg的导热材料，并且今后还有继续增加的倾向。汽车制造商正在努力从元件材料层面开始减轻电动汽车(EV)的重量，以降低电动汽车的电力费用以及生产所耗电力时排放的CO2量。　　传统的导热材料采用氧化铝、氮化铝等相对较重的材料作为填料。村田制作所致力于开发的新型导热材料取代传统材料，据村田制作所技术与事业开发本部 材料技术中心 环境技术开发部的大西介绍，村田开发了一种更轻、热导率更高的新型导热填料，与传统材料相比，重量减轻了40%。　　导热材料一般是将具有导热作用的陶瓷等的颗粒(填料)用树脂硬化而成。村田对填料和树脂进行了改进，使用生物质材料的轻质导热材料是以生物质材料作为部分原料制成的新型轻质导热材料，有助于减轻对环境的影响，以进一步提高导热材料的环保性能。通过将其应用在半导体、电池等电气电子设备的发热部分与外部金属部分之间，可以提高散热效率并降低能耗。　　而且，传统的导热材料使用硅树脂作为树脂。然而，硅在废弃时，会被施以高温焚烧或填埋处理，废弃1kg的硅会产生约2kg的CO2。村田采用生物质材料作为树脂，将CO2的实质性排放量降到了零。生物质材料可以在500℃的较低温度下完全分解，并且可以通过将其与填料分离而容易地回收利用。　　此外，我们开发的新型导热材料有线膨胀系数比传统的硅小一个数量级的优点。在温度快速变化的环境中使用导热材料时，温度变化导致树脂反复膨胀和收缩，由此可能会导致发生填料分离的现象。使用新型导热材料可以防止这种现象的发生，提高电气和电子设备的可靠性并延长其寿命。　　村田技术创新DNA：助力脱碳环保　　村田为什么能成功开发出如此与众不同的新型导热材料?介入诸如水下传感应用这样的领域?　　村田开发的新型导热材料是通过应用我们在多层陶瓷电容器(MLCC)制造中积累的制作均质微粒材料并将其均匀分散的技术而产生的。可以说，正是因为有了村田的技术积累才实现了这种材料。我们开发的新型导热材料除了可用于汽车以外，还可以用到因高性能化而导致电子电路发热量增加的手机基站等多种领域。我们预计，需要散热材料轻量化和改进环保性能的电气和电子设备数量将越来越多。　　水下CO2传感器和使用生物质材料的轻质导热材料，让客户知道了如果利用村田迄今为止积累的技术和知识，就可能会从意想不到的角度诞生能为实现可持续发展做贡献的创新技术。
2024-09-25 14:50 阅读量：484
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