穿戴式裝置用散熱材料技術：材料世界網

近期穿戴式裝置可以說是今年市場上關注度最高的發展領域之一。伴隨這些穿戴式裝置不斷朝高功能化與輕薄化方向發展，其單位體積所散出的熱量愈來愈高，使散熱問題受到重視。

除了散熱問題，因應電子產品輕薄化需求而發展出來的軟性電子，主要將電子元件建構在軟性基板上達到可撓曲之目的，可以滿足穿戴裝置貼近人體運作的應用需求，因此散熱材料要能符合電子元件應用需求，將成為散熱設計的一項重點。本文將介紹可用於穿戴式裝置的散熱材料，特別是近年來極為熱門的人工石墨片，具高熱傳導性、可撓性及 EMI 遮蔽效果。

圖一、穿戴式裝置出貨量及成長率

市場與需求
根據 IEK 的報告指出，電子裝置的損壞原因（例如：潮濕、震動、灰塵等因素），以高溫導致電子功能喪失的比重最高，達 55%。全球散熱市場因不同需求的增加而不斷成長，推算全球導熱材料市場，從 2014年的 8億 5,006萬美元，至 2020年達到 13億 7,902萬美元。以 LED之市場應用為例，近年來發展十分迅速，其中散熱基板、封裝散熱、熱介面材料及熱燈具等相關的散熱材料，具有爆發性的成長。此外，通訊雲端計算能源等新興產業的散熱需求相繼崛起，因此未來穿戴式裝置對於散熱需求勢必與日俱增。

散熱材料發展趨勢
過去由於傳統電子裝置或行動智慧裝置的功能規格並不高，基本上使用鋁箔或銅箔即可解決散熱的問題。鋁材之優勢在於密度低且成本低，但其導熱係數較低；銅材之優勢在於較高的導熱係數，然而，其缺點在於密度過大，較不利於應用在可攜式產品之開發上。

近年來行動裝置的功能越來越高效能，其微處理器速度越來越快，產品也越來越薄型化，再加上鋰電池、LED背光源及晶片產生的熱，也從鋁箔或銅箔到使用天然石墨片，還是無法有效解決散熱問題，而且在散熱面積小及厚度較薄的限制下，使用高導熱的散熱元件，才能提高產品效能。

另一方面，隨著穿戴裝置時代的揭幕，軟性電子是因應穿戴裝置薄型化需求而發展的技術，主要將電子元件建構在軟性基板上達到可撓曲之目的，優點在於可使用捲對捲製程，可以大面積鍍塗及圖案化加工製程，提高生產速度與降低成本；而且可撓式的特性，讓裝置的設計能更貼近人體工學。因此，具有薄型化、高導熱性且有可撓曲性的散熱材料，勢必是穿戴裝置解決散熱問題的方案。

高導熱人工石墨片
可撓性人工石墨片具有優異的熱傳導性能，熱傳導率高達 1,600 W/m·K，相較於傳統的導熱材料，為鋁箔的 8倍、銅箔的 4倍及天然石墨片的 3倍；且該材料密度約 1.9 g/cm³，重量上比鋁輕 25%，比銅輕 75%，此外，具柔軟性，可以被彎折。由此可見，具高熱傳導性及可撓性的人造石墨片極適合應用在穿戴式裝置上。圖三為人工石墨片與其他材料之熱傳導率比較，從結果分析發現，足見人工石墨片優異的傳熱與散熱特性。自 1997年起，松下電子積極開發以聚醯亞胺為原料來製造人工石墨片，尤其是專注於……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。