5G场谁是佳散热材料

5G5G 市场，谁是最佳散热材料？市场，谁是最佳散热材料？ 我国导热领域起步较晚，由于高端产品技术仍垄断在欧美及日本等少数企业 中，国内众多导热界面材料生产厂家仍以低端产品输出为主，销售额仅占市销售额仅占市 场总额场总额 10%10%左右。左右。 传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等TIM 材料（导热界面材料）为主， 石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。 目前热管和 VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端， 石墨烯材料也开始应用。相对而言， VCVC 和石墨烯的导热系数高、厚度低，是和石墨烯的导热系数高、厚度低，是 性能更佳的散热材料。性能更佳的散热材料。 ◤ 石石墨墨膜膜：：散散热热方方案案的的主主流流材材料料 主流散热材料，单手机用量为 3~6 片 石墨是相较于铜和铝等金属更好的导热材料，主要原因在于石墨具有特殊的 六角平面网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。在水 平方向上，石墨的导热系数为 300~1900W/ （m〃K），而铜和铝的导热系数 约为 200~400 W/ （m〃K）。在垂直方向上，石墨的导热系数仅为 5~20W/ （m〃K）。因此，石墨具备良好的水平导热、垂直阻热效果。 同时，石墨的比热容与铝相当，约为铜的2 倍，这意味着吸收同样的热量 后，石墨温度升高仅为铜的一半。此外，石墨密度仅为 0.7~2.1g/cm3 ，原低 于铜的 8.96g/cm3 和铝的 2.7g/cm3 ， 因此可以做到轻量化，能够平滑粘附在 任何平面和弯曲的表面。 基于高导热系数、高比热容和低密度等性能优势，石墨自 2009 年开始批量应 用于消费电子 产品，2011 年开始大规模应用于智能手机，目前已经取代传统 金属，成为消费电子领域主流的散热材料。 理论上，石墨膜越薄，导热系数越高。早期石墨膜厚度主要介于 20~50µ m 之 间，其水平轴 的导热系数介于 300~1,500W/(m 〃K)。随着技术改善，石墨膜 的加工工艺更加成熟，目前最 薄可到 0.01mm ，其水平轴的导热效率也高达 1,900W/(m 〃K)。然而，石墨散热片并不是越薄越好，关键是要将功率器件 和散热器之间的缝隙填满。因此，不同应用场景下使用的石墨散热膜各有不 同。 主流的散热膜有天然石墨散热膜、人工合成石墨散热膜和纳米碳散热膜三 种。 （1）天然石墨膜：完全由天然石墨制成，在真空条件下不会发生脱气现象， 在 400℃以上 的温度也可继续使用，最低能做到 0.1mm 左右，主要应用在数 据中心、基站和充电站等。 （2）人工石墨散热膜：由聚酰亚胺（ PI 膜）经过碳化和石墨化制成，是当前 最薄的散热膜材料，最薄可做到 0.01mm ，广泛应用于手机、电脑等智能终端 产品。 （3）纳米碳散热膜：由纳米碳（石墨同素异构体）制成，最薄可做到 0.03mm，散热功率可 高达 1000~6000 。由于纳米碳散热膜加工工序简单，只 需要开模和冲切，成本低售价也低。 智能手机中主要使用人工合成石墨膜，用量视手机性能和要求而定，大概在 3~6 片，使用到 的部件包括镜头、 CPU、OLED 显示屏、WiFi 天线、无线充 和电池等。 其中 CPU 对散热的性能要求最高，其次是无线充，再次是镜头和电池，最后 是显示屏和 WiFi 天线。目前，高导热石墨膜的价格约为 0.2~0.3 美金/片。初 步估算，单机石墨膜价值量为 1~2 美金。未来， 随着智能手机更多创新型的 电子化设计，单机石墨膜价值量有望进一步提升。 ◤◤ 行行业业竞竞争争激激烈烈，，价价格格持持续续走走低低 目前导热石墨膜行业主要参与者为日本松下、美国Graftech 、日本 Kaneka 、 碳元科技、中石科技和飞荣达等国内外企业。日本松下和美国 Graftech 进入 该领域较早，技术较为成熟，是先行者。国内碳元科技、中石科技和飞荣达 等技术成熟且相对领先，并且成功进入三星、华为等主要手机生产商的供应 链体系。 由于行业进入门槛相对较低，众多厂商参与进来，导致价格竞争激烈，产品 价格持续走低。根据碳元科技和中石科技招股说明书等公告披露，2014 年以 来，单层和多层高导热石墨膜价格持续下滑，已经从 2014 年 400 元/m2 下降 至 2017 年的 180 元/㎡左右。 ◤◤ P PI I 膜膜是是人人工工石石墨墨膜膜的的核核心心材材料料，，高高端端产产能能集集中中在在国国外外厂厂商商手手 中中 智能手机中广泛使用的人工石墨散热膜是由聚酰亚胺（ PI 膜）经过碳化和石 墨化制成的。从生产工艺的角度来说，主要经过 6 道工序，依次是基材处 理、碳化、石墨化、压延、贴合、模切。其中，碳化指的是高温下将 PI 膜的 结构分子径向排列打乱，羰基断裂，非碳成分全部或大部分挥发，最后形成 乱层结构的聚酰亚胺碳化膜（一种多环化合物）。 石墨化则是进 一步在高温下将多环化合物分子重整，有序性增大，无序性减 少，向六角平面的层状石墨结 构转变，最后形成高结晶度的大面积石墨原 膜。碳化和石墨化之后，再经过压延（挤压延展形成柔软且高密度的石墨原 膜）、 贴合（在上下表面贴覆离型膜和保护膜）和模切（加工和切割使材料 定制零部件），最终形成满足需求的高导热石墨膜成品。 聚酰亚胺、胶带和保护膜等是上游关键原材料，其中又以聚酰亚胺（PI 膜） 为主，成本占比高达 30%。 PI 膜是一种高性能的绝缘材料，可广泛应用于卫星导航、数码产品、计算 机、手机等领域。该产品具有较高的技术壁垒，全球范围内生产厂商较少， 高端主要有美国杜邦、日本 Kaneka 、韩国 SKPI 等，其中美国杜邦公司占据 全球 40%以上的高性能聚酰亚胺薄膜市场，是 PI 膜厂商龙头，产品品种齐 全，能够满足各类 PI 薄膜应用需求。国内厂商主要生产低端产品。 ◤◤ 石石墨墨烯烯膜膜：：理理化化性性能能丰丰富富，，国国产产优优势势明明显显 1. 导热系数最高、导电性能好，下游锂电材料和导热膜空间巨大 石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到 5300W/m 〃K，远高 于石墨。它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度 仅为 0.335nm ，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。根据 中国石墨烯产业技术创新战略联盟标准，单层石墨烯指由一层碳原子构成的 二维碳材料。 石墨烯的快速导热特性与快速散热特性，使其成为传统石墨散热膜的理想替 代材料，广泛用于智能手机、平板电脑、大功率节能 LED 照明、超薄 LCD 电视等散热。 除高导热性之外，石墨烯还有其他优异的理化特性，因此下游应用广泛。例 如，导电性高，可应用在集成电路、导电剂、传感器和锂电等领域；比功率 高，可作为超级电容和储能元件；柔性强，弯折不影响性能，可作为柔性材 料用于曲面屏和可穿戴设备；具有高透光率，可用于透明导电薄膜。 石墨烯产品形态包括薄膜和粉体两类，石墨烯粉体的应用领域包括： （1）锂电池正负极材料 的导电添加剂，可以提高充放电速度和循环性能； （2）超级电容的电极材料，储能活性强且循环性能优良； （3）特征涂料，作为添加剂掺杂在防腐涂料、散热涂层和导电涂层中改善涂 料性能