일반적인 구조 조합:
칩 → 방열판/실리콘 → VC 방열판/동판 → 흑연 시트(측면 열팽창용) → 인클로저/핀;
고온-진공 시나리오: 고-순도 등방성 흑연 베이스/방열 블록/흑연 나사, 직접 열 전달 및 열 분산 역할을 합니다.
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열전도 원리: 이방성 적층 구조
흑연은 육각형 층 구조로 배열된 sp² 혼성 탄소 원자로 구성됩니다.
층 내(in-plane): 강한 공유 결합, 포논 전달 효율이 매우 높음 → In-plane 초-높은 열 전도성
층 사이(수직면): 약한 반데르발스 힘 → 평면-밖-면 열전도도가 매우 낮음(⁵ 10⁻²⁵ W/m・K)
핵심 특성: 이방성 - 평면을 따른 강한 열 전도성, 평면에 수직인 매우 약한 열 전도성; 측면 열 팽창을 달성하려면 설계가 평면 내- 방향으로 배열되어야 합니다.am
핵심 이점
효율적인 열전도
매우-면 내 열 전도율이 매우 높으며 매우 강력한 열팽창 용량: 평면 내 1500~2000 W/m・K, 이는 구리의 4~5배입니다. 점 열원을 평면으로 빠르게 확산시켜 칩 접합 온도를 크게 낮추고 핫스팟을 제거합니다.
극도의 환경 적응성
매우 가볍고, 매우 얇으며,{0}}유연하고 적합합니다. 밀도는 구리의 1/4, 알루미늄의 0.8배입니다. 두께는 17μm에 달할 수 있습니다. 구부릴 수 있고, 곡면에 접착할 수 있으며, 좁은 공간에도 들어갈 수 있어 얇고 소형화된 반도체/전자소자에 적합합니다.
맞춤형 디자인
낮은 열팽창, 안정적인 치수, 열 충격에 대한 저항성: 열팽창계수 1-4ppm/도, 구리 및 알루미늄보다 훨씬 낮습니다. 고온 사이클링 중에 변형이나 균열이 발생하지 않으며-SiC/GaN, 웨이퍼 처리 및 전력 모듈의 장기간 안정적인 작동에 적합합니다.
고온 저항성, 화학적 불활성, 우수한 진공 안정성: 불활성/진공 조건에서
시장 규모 및 성장률(2024~2032)
2024년 반도체용 특수 흑연(방열 포함) 세계 시장: 3억 9,900만 달러, CAGR 5.5%로 2031년 5억 7,700만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
2024년 SiC 잉곳 흑연 부품 세계 시장: 27억 8300만 위안, CAGR 12.91%로 2031년 69억 4100만 위안에 이를 것으로 예상됩니다.
2025년 중국 흑연 방열판 시장: 186억 7천만 위안, 전년 대비-19.3% 증가- 휴대폰은 42.5%, 신에너지 자동차/전력 전자 28%, 서버/AI 15%, 기타 14.5%를 차지합니다.
동인: SiC/GaN 보급률 증가, AI 컴퓨팅 성능, 경량화 및 박형화, 국내 대체 가속화
기술 사양
| 목 | 고순도-강성 흑연 | 함침된 흑연 | 유연한 흑연 | 테스트 조건 |
|---|---|---|---|---|
| 고정 탄소 | 99.95% 이상 | 99.9% 이상 | 98.5% 이상 | 실내온도 |
| 부피밀도(g/cm3) | 1.75~1.90 | 1.70~1.85 | 1.10~1.40 | 실내온도 |
| 최대. 온도 (진공) | 2200도 | 2100도 | 1800도 | Ar / N2 |
| 최대. 온도 (공기) | 450도 / 1800도 (SiC 코팅) | 420도 | 380도 | 대기 |
| 가스 누출률(Pa·m³/s) | 10−9 이하 | 5×10−9보다 작거나 같음 | 10−8 이하 | 고진공 |
| 열팽창계수(/도) | 1.8∼2.2×10−6 | 2.0∼2.5×10−6 | 2.5∼3.0×10−6 | 25~1000도 |
| 압축비 | - | 8%~12% | 25%~40% | 표준압력 |
| 회수율 | - | 75% 이상 | 60% 이상 | 표준압력 |
| 적용 진공 | 10−4∼10−6 Pa | 10−3∼10−5 Pa | 10−2∼10−4 Pa | 진공작업 |
핵심성과 데이터(정량적)
합성 흑연 시트:-면내 열전도율 1500~1900W/m·K, 두께 0.017~2mm, 밀도 2.1g/cm³;
TPG 열분해 흑연:-면내 열전도도 2000~2200W/m·K, 고급 군사/항공우주용-
등방성 고순도- 흑연(방열 구조 구성 요소): 순도 99.99% 이상(4N~5N), 밀도 1.75~1.9g/cm3, 굴곡 강도 30MPa 이상, 진공 배기율 10⁻⁹ Pa·m³/(m²·s) 이하;
열팽창 계수: 1-4ppm/도, 구리의 1/5, 알루미늄의 1/6.
가축화와 경쟁 구도
글로벌 리더: SGL(독일), Toyo Carbon(일본), Mercon(프랑스);
중국의 국산화율: 2020년 < 15%, 2025년 ≒ **35%**, 2030년 목표 > 60%; 최고급-고순도-순도와 코팅 흑연(SiC/TaC)이 혁신을 가속화하고 있습니다.
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