Table des matières
Chapitre 1 Introduction
1.1 Comprendre les matériaux des dissipateurs thermiques
1.1.1 Définition et fonction des matériaux dissipateurs thermiques
1.1.2 Le rôle clé des matériaux dissipateurs thermiques dans les systèmes électroniques
1.2 Introduction de base au dissipateur thermique en cuivre tungstène
1.2.1 Rapport des composants du dissipateur thermique en cuivre et tungstène commun
1.2.2 Microstructure du dissipateur thermique en cuivre tungstène
1.2.3 Analyse du mécanisme de liaison du tungstène et du cuivre au niveau atomique
1.3 Propriétés de base du dissipateur thermique en cuivre tungstène
1.4 Historique du développement et état actuel du dissipateur thermique en cuivre tungstène
1.4.1 Développement d’un dissipateur thermique en cuivre et tungstène
1.4.2 Principales avancées technologiques à différentes périodes
1.4.3 État d’application et perspectives de développement du dissipateur thermique en cuivre tungstène
Chapitre 2 Performances du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1 Conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.1 Mécanisme de conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.2 Facteurs affectant la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.2.1 Effet de la composition sur la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.2.2 Effet de la structure sur la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.2.3 Effet des impuretés sur la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.3 Méthode d’essai de la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.1.4 Comment améliorer la conductivité thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.2 Contrôle du coefficient de dilatation thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.2.1 Principe du coefficient de dilatation thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.2.2 Effet du rapport tungstène-cuivre sur le coefficient de dilatation thermique
2.2.3 Méthode d’essai du coefficient de dilatation thermique du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.2.3 Méthodes et stratégies pour obtenir une correspondance précise du coefficient de dilatation thermique
2.3 Propriétés mécaniques du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.3.1 Résistance du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.3.2 Dureté du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.3.3 Ténacité du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.3.4 Ductilité du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.3.5 Corrélation entre les propriétés mécaniques et thermiques du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.4 Conductivité électrique et autres propriétés du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.4.1 Conductivité électrique du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.4.2 Résistance à l’oxydation du dissipateur thermique en cuivre tungstène et sa méthode d’essai
2.4.3 Résistance à la corrosion et autres caractéristiques de performance du dissipateur thermique en cuivre tungstène
2.5 Dissipateur thermique en cuivre tungstène CTIA GROUP LTD MSDS
Chapitre 3 Classification des dissipateurs thermiques en cuivre tungstène
3.1 Classification des dissipateurs thermiques en cuivre tungstène par rapport de composition
3.1.1 Performances et application du W90Cu10
3.1.2 Performances et application du W85Cu15
3.1.3 Performances et application du W80Cu20
3.1.4 Performances et application du W75Cu25
3.1.5 Performances et application du W50Cu50
3.1.6 Comparaison des performances de différents rapports de composition tungstène-cuivre
3.2 Classification des dissipateurs thermiques en cuivre tungstène par procédé de fabrication
3.2.1 Préparation d’un dissipateur thermique en cuivre tungstène par métallurgie des poudres
3.2.2 Préparation d’un dissipateur thermique en cuivre tungstène par méthode d’infiltration
3.2.3 Autres nouveaux procédés de préparation
3.3 Classification des dissipateurs thermiques en cuivre tungstène par domaine d’application
3.3.1 Dissipateur thermique en cuivre tungstène pour boîtier électronique
3.3.2 Dissipateur thermique en cuivre tungstène pour applications aérospatiales
3.3.3 Dissipateur thermique en cuivre tungstène pour la gestion thermique industrielle
3.3.4 Dissipateur thermique en cuivre tungstène pour chauffage laser
3.3.5 Autres dissipateurs thermiques en cuivre tungstène à usage spécial
Chapitre 4 Technologie de préparation du dissipateur thermique en cuivre tungstène
4.1 Procédé traditionnel de préparation du dissipateur thermique en cuivre tungstène
4.1.1 Métallurgie des poudres (principe, procédé et étapes clés)
4.1.2 Méthode d’infiltration (analyse du processus et des avantages et inconvénients)
4.1.3 Points techniques du frittage en phase liquide à haute température
4.2 Technologie innovante moderne de dissipateur thermique en cuivre tungstène
4.2.1 Principes et avantages du pressage isostatique à chaud
4.2.2 Introduction à la technologie de frittage par plasma d’étincelles
4.2.3 Autres technologies émergentes telles que la technologie d’impression 3D
4.3 Comparaison des processus et sélection du dissipateur thermique en cuivre tungstène
4.3.1 Différences dans les effets des différents procédés de préparation sur les propriétés des matériaux
4.3.2 Considérations pour la sélection d’un processus de préparation approprié en fonction des exigences de l’application
4.3.3 Analyse des coûts et stratégie d’optimisation du processus de préparation
4.4 Contrôle de la qualité et inspection du dissipateur thermique en cuivre tungstène
4.4.1 Liens clés dans le contrôle de la qualité des matériaux
4.4.2 Méthodes et normes d’essai des performances des matériaux
4.4.3 Analyse des défauts et mesures d’amélioration du dissipateur thermique en cuivre tungstène
Chapitre 5 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans le domaine de l’information électronique
5.1 Dissipation thermique des dispositifs semi-conducteurs
5.1.1 Défis de dissipation thermique des puces semi-conductrices de puissance
5.1.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène à la dissipation thermique des puces
5.1.3 Comparaison des performances entre le dissipateur thermique en cuivre tungstène et d’autres matériaux de dissipation thermique
5.2 Conditionnement de circuits intégrés
5.2.1 Exigences relatives aux matériaux de dissipation thermique dans les boîtiers de circuits intégrés
5.2.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans différentes formes d’emballage
5.2.3 Mécanisme d’amélioration des performances des circuits intégrés par dissipateur thermique en cuivre tungstène
5.3 Dissipation thermique des équipements de communication
5.3.1 Caractéristiques des exigences de dissipation thermique pour les équipements de station de base de communication 5G
5.3.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans le module de communication
5.3.3 Le dissipateur thermique en cuivre tungstène favorise le développement de la miniaturisation et de la haute efficacité des équipements de communication
5.4 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans d’autres appareils électroniques
5.4.1 Application aux solutions de refroidissement des processeurs informatiques
5.4.2 Exploration des applications potentielles dans l’électronique grand public
Chapitre 6 Application du dissipateur thermique en cuivre et tungstène dans l’industrie de l’énergie et de l’électricité
6.1 Dissipation thermique des dispositifs électroniques de puissance
6.1.1 Problèmes de chauffage des dispositifs électroniques de puissance tels que les thyristors et les IGBT
6.1.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les dispositifs électroniques de puissance
6.1.3 Contribution du dissipateur thermique en cuivre tungstène à l’amélioration de la stabilité et de l’efficacité du système électrique
6.2 Nouveaux équipements de production d’énergie
6.2.1 Exigences de dissipation thermique des onduleurs solaires photovoltaïques
6.2.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les convertisseurs d’éoliennes
6.2.3 L’importance du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans le développement de l’industrie des nouvelles énergies
6.3 Dissipation thermique du système de stockage d’énergie
6.3.1 Défis de gestion thermique des systèmes de stockage d’énergie par batterie au lithium
6.3.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène à la dissipation thermique des batteries de stockage d’énergie
6.3.3 Le rôle du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans l’amélioration des performances du système de stockage d’énergie
Chapitre 7 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans le domaine aérospatial
7.1 Dissipation thermique des équipements électroniques des aéronefs
7.1.1 Problèmes de dissipation thermique des équipements avioniques dans des environnements complexes
7.1.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les systèmes avioniques des avions
7.1.3 Le dissipateur thermique en cuivre tungstène répond aux exigences de légèreté et de hautes performances dans le domaine de l’aviation
7.2 Contrôle thermique des satellites et des engins spatiaux
7.2.1 Principe de fonctionnement et exigences du système de contrôle thermique par satellite
7.2.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les équipements électroniques des satellites
7.2.3 Application du dissipateur thermique en cuivre et tungstène dans les systèmes énergétiques des satellites
7.2.4 L’importance des dissipateurs thermiques en cuivre tungstène pour assurer un fonctionnement stable à long terme des engins spatiaux
7.3 Performances du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans des environnements spéciaux
7.3.1 Effet de la température élevée sur le dissipateur thermique en cuivre tungstène
7.3.2 Effet de la basse température sur le dissipateur thermique en cuivre tungstène
7.3.3 Effet du rayonnement sur le dissipateur thermique en cuivre tungstène
7.3.4 Étude de la stabilité du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans des environnements extrêmes
7.3.5 Stratégie d’optimisation du dissipateur thermique en cuivre tungstène pour les environnements extrêmes
Chapitre 8 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans d’autres domaines
8.1 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les équipements médicaux
8.1.1 Exigences de dissipation thermique des équipements d’imagerie médicale
8.1.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans les équipements laser médicaux
8.1.3 Le rôle du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans l’amélioration des performances des équipements médicaux
8.2 Application du dissipateur thermique en cuivre tungstène dans la fabrication industrielle
8.2.1 Application des matériaux d’électrodes en EDM
8.2.2 Exploration des applications potentielles dans la fabrication de moules
Chapitre 9 Perspectives de développement du dissipateur thermique en cuivre tungstène
9.1 Direction de la recherche et du développement du nouveau dissipateur thermique en cuivre tungstène
9.1.1 Conception de structures à gradient et innovation de processus
9.1.2 Renforcement des nanocomposites et ingénierie des interfaces
9.1.3 Conception intégrée multifonctionnelle
9.2 Intégration et développement du dissipateur thermique en cuivre tungstène et des technologies émergentes
9.2.1 Ingénierie génétique des matériaux pilotée par l’IA
9.2.2 Internet des objets et système de gestion thermique intelligent
9.3 Demande du marché et perspectives de l’industrie des dissipateurs thermiques en cuivre et tungstène
9.4 Paysage concurrentiel régional des dissipateurs thermiques en cuivre et tungstène
9.4.1 Domination de l’Asie-Pacifique (proportion de capacité de la Chine et du Japon)
9.4.2 Obstacles techniques européens et américains et objectifs de substitution nationaux
9.5 Défis et solutions du dissipateur thermique en cuivre tungstène
9.5.1 Stratégie de contrôle des coûts
9.5.2 Direction de l’amélioration des performances
Chapitre 10 : Normes et spécifications pour les dissipateurs thermiques en cuivre et tungstène
10.1 Norme nationale chinoise pour les dissipateurs thermiques en cuivre et tungstène
10.2 Normes internationales pour les dissipateurs thermiques en cuivre tungstène
10.3 Normes relatives aux dissipateurs thermiques en cuivre tungstène en Europe, en Amérique, au Japon, en Corée du Sud et dans d’autres pays du monde
appendice:
Glossaire des dissipateurs thermiques en cuivre et tungstène
Références
Chapitre 1 : Introduction
1.1 Comprendre les matériaux des dissipateurs thermiques
1.1.1 Définition et fonction des matériaux dissipateurs thermiques
Les matériaux dissipateurs thermiques désignent une classe de matériaux présentant une conductivité thermique élevée, un coefficient de dilatation thermique approprié et de bonnes propriétés mécaniques. Ils sont utilisés pour absorber, conduire et dissiper la chaleur générée lors du fonctionnement des appareils électroniques ou autres équipements afin de maintenir ces derniers dans une plage de températures de fonctionnement sûre. Leur fonction principale est de transférer la chaleur des zones à haute température (comme les puces ou les modules d’alimentation) vers les zones à basse température (comme l’environnement ou le système de refroidissement) grâce à une conduction et un rayonnement thermiques efficaces, empêchant ainsi la surchauffe de l’appareil et la dégradation de ses performances, voire sa défaillance. Les matériaux dissipateurs thermiques présentent généralement une conductivité thermique élevée (par exemple, la conductivité thermique du cuivre est d’environ 401 W/ m·K et celle de l’alliage molybdène-cuivre d’environ 150 à 270 W/ m·K ), peuvent transférer la chaleur rapidement et doivent correspondre au coefficient de dilatation thermique des composants électroniques pour réduire les contraintes thermiques. Par exemple, les feuilles de molybdène-cuivre (comme le Mo70Cu30) sont hautement compatibles avec les substrats céramiques (comme le nitrure d’aluminium) grâce à leur coefficient de dilatation thermique réglable (environ 8-10×10⁻⁶/K), et sont souvent utilisées comme substrats de dissipation thermique pour les équipements de communication 5G. Un autre rôle important des matériaux dissipateurs thermiques est d’améliorer la fiabilité à long terme du système et de réduire le vieillissement des appareils grâce à une gestion thermique efficace. Par exemple, dans les modules de puissance des véhicules électriques, les matériaux dissipateurs thermiques assurent la stabilité des batteries et des onduleurs sous de fortes charges et prolongent la durée de vie des équipements. De plus, les matériaux dissipateurs thermiques doivent également présenter une bonne aptitude à la mise en œuvre et une bonne résistance à la corrosion pour s’adapter aux processus de fabrication complexes et à divers environnements de travail, tels que les températures élevées et les vibrations des équipements aérospatiaux.
Le rôle des matériaux dissipateurs thermiques ne se limite pas à la gestion thermique, mais inclut également le support structurel et l’optimisation des performances électriques. Dans certaines applications, les matériaux dissipateurs thermiques doivent être conducteurs. Par exemple, les feuilles de cuivre-molybdène sont utilisées à la fois comme substrats de dissipation thermique et comme composants conducteurs dans les dispositifs électroniques haute fréquence, et leur conductivité peut atteindre 30 à 40 % IACS (International Annealed Copper Standard). Le choix des matériaux dissipateurs thermiques a un impact direct sur les performances, le coût et la fiabilité des équipements. Par exemple, dans le domaine de l’optoélectronique, les lasers haute puissance utilisent des matériaux dissipateurs thermiques (tels que Mo60Cu40) pour gérer les charges thermiques et assurer la stabilité de la longueur d’onde laser. Globalement, les matériaux dissipateurs thermiques contribuent au bon fonctionnement des systèmes électroniques modernes en optimisant les propriétés thermiques, électriques et mécaniques, et sont essentiels à la miniaturisation et à la puissance élevée des équipements hautes performances.
1.1.2 Le rôle clé des matériaux dissipateurs thermiques dans les systèmes électroniques
Les matériaux dissipateurs thermiques jouent un rôle essentiel dans les systèmes électroniques. Les hautes performances, la miniaturisation et la forte densité de puissance des appareils électroniques ont entraîné une forte augmentation de la demande en gestion thermique. L’intégration des puces étant régie par la loi de Moore, la densité de puissance des appareils électroniques modernes (tels que les processeurs, les cartes graphiques et les semi-conducteurs de puissance) a considérablement augmenté, générant ainsi une chaleur importante. Par exemple, l’amplificateur de puissance RF d’une station de base 5G génère des charges thermiques élevées lors d’un fonctionnement à haute fréquence. Si la chaleur n’est pas efficacement dissipée par les matériaux dissipateurs thermiques, elle peut entraîner une dégradation des performances de l’appareil, voire des dommages permanents. Les matériaux dissipateurs thermiques conduisent rapidement la chaleur pour maintenir la température de fonctionnement de l’appareil dans une plage de sécurité (généralement inférieure à 100-150 °C, selon le type d’appareil), garantissant ainsi un fonctionnement efficace et une fiabilité à long terme du système. Par exemple, les feuilles de cuivre-molybdène sont largement utilisées comme dissipateurs thermiques dans les équipements de communication 5G en raison de leur conductivité thermique élevée et de leur dilatation thermique adaptée aux substrats céramiques, garantissant ainsi la stabilité de la transmission du signal.
La position clé des matériaux dissipateurs thermiques dans les systèmes électroniques se reflète également dans leur impact sur la conception et l’optimisation des performances. Les systèmes électroniques modernes sont de plus en plus miniaturisés, laissant peu d’espace aux composants de dissipation thermique, et les matériaux dissipateurs thermiques doivent assurer une gestion thermique efficace dans un volume restreint. Par exemple, dans les smartphones et les ordinateurs portables, les matériaux dissipateurs thermiques (tels que les feuilles de graphite ou les composites à base de cuivre) dissipent rapidement la chaleur grâce à une conception en couches minces, favorisant ainsi l’amincissement des appareils. Dans le domaine des véhicules électriques, les matériaux dissipateurs thermiques sont utilisés dans les systèmes de gestion de batterie et les onduleurs afin de garantir la sécurité des batteries lors des charges rapides et des environnements à haute température. La croissance des ventes mondiales de véhicules électriques en 2023 (une hausse de 49 % en glissement annuel aux États-Unis) souligne encore davantage l’importance des matériaux dissipateurs thermiques. Dans le secteur aérospatial, les matériaux dissipateurs thermiques (tels que le Mo85Cu15) sont utilisés dans les composants de gestion thermique des satellites et des réacteurs en raison de leur stabilité à haute température et de leur légèreté, qui répondent aux exigences de performance dans des environnements extrêmes.
De plus, l’importance des matériaux de dissipation thermique dans les systèmes électroniques se reflète également dans leur impact sur le coût et la durabilité du système. Les matériaux de dissipation thermique hautes performances (tels que les alliages molybdène-cuivre) réduisent la consommation d’énergie et les coûts de fabrication en améliorant l’efficacité de la dissipation thermique et en réduisant la dépendance aux systèmes de refroidissement actifs (tels que les ventilateurs ou le refroidissement liquide). Parallèlement, la tendance à la fabrication verte a favorisé l’utilisation de matériaux de dissipation thermique recyclables (tels que les déchets de molybdène-cuivre recyclés), conformes aux normes ESG (environnementales, sociales et de gouvernance) mondiales. Par exemple, CTIA GROUP LTD produit des dissipateurs thermiques Mo70Cu30 en recyclant des déchets d’alliages molybdène-cuivre, réduisant ainsi son impact environnemental et sa compétitivité sur le marché. Les matériaux de dissipation thermique prolongent également la durée de vie du système en optimisant la dilatation thermique, réduisant ainsi le risque de défaillance des dispositifs due aux contraintes thermiques. Par exemple, dans les systèmes optoélectroniques, les matériaux de dissipation thermique assurent la stabilité des puces laser et LED et réduisent les coûts de maintenance. En résumé, les matériaux de dissipateur thermique ne sont pas seulement au cœur de la gestion thermique des systèmes électroniques, mais jouent également un rôle irremplaçable dans l’optimisation des performances, le contrôle des coûts et le développement durable.
1.2 Introduction de base au dissipateur thermique en cuivre tungstène
1.2.1 Rapport des composants du dissipateur thermique en cuivre et tungstène commun
Le dissipateur thermique en tungstène-cuivre est un matériau composite composé de tungstène (W) et de cuivre (Cu). En ajustant le rapport tungstène-cuivre, son coefficient de dilatation thermique (CTE) peut être adapté à des matériaux tels que la céramique ( Al₂O₃ , etc.). BeO ) , des semi-conducteurs (tels que le Si) ou des métaux (tels que le Kovar). Les ratios courants de composition du dissipateur thermique en cuivre tungstène sont W50Cu50, W60Cu40, W70Cu30, W75Cu25, W80Cu20 et W90Cu10, où le ratio représente le pourcentage massique (% en poids). Par exemple, W70Cu30 signifie 70 % en poids de tungstène et 30 % en poids de cuivre. Sa conductivité thermique est d’environ 256 W/ m·K et son coefficient de dilatation thermique est d’environ 9,2 × 10⁻⁶ / K.
READ MORE: Qu’est-ce qu’un dissipateur thermique en cuivre tungstène
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