Классификация материалов – материалы со сверхвысокой теплопроводностью.

Материалы «сверхвысокой теплопроводности» вытеснены на 5G

Базовая станция 5G действительно значительно улучшилась по сравнению с 4G с точки зрения мощности передачи, пропускной способности, количества пользовательских подключений и т. д. Однако, если вы посмотрите на сравнительный тест энергопотребления базовой станции оборудования 4G/5G, вы обнаружите, что Потребляемая мощность одной станции базовой станции 5G примерно в 2.5–3.8 раза выше, чем у одной станции 4G! Инсайдеры отрасли утверждают, что существенное увеличение энергопотребления AAU является основной причиной увеличения энергопотребления 5G. Китайское название AAU — «Активный антенный блок», который в основном отвечает за преобразование цифровых сигналов основной полосы частот в аналоговые сигналы, а затем их модуляцию в высокочастотные радиочастотные сигналы, которые затем усиливаются до достаточной мощности с помощью PA (усилителя мощности). ), а затем излучается антенной.

Кроме того, транзисторы цепей 5G становятся все меньше и меньше, что приведет к увеличению тока утечки и энергопотребления утечки. Ток утечки чипа будет меняться в зависимости от температуры. Когда температура чипа увеличивается, статическое энергопотребление будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Таким образом, внедрение передовой технологии рассеивания тепла, обеспечивающей работу базовой станции в разумном температурном диапазоне, может значительно снизить энергопотребление базовой станции.

Это означает, что оборудование 5G будет генерировать в три раза больше тепла, чем оборудование 4G, но внутреннее пространство будет уменьшено до 30% по сравнению с оборудованием 4G! Другими словами, тепловая плотность оборудования 5G почти в 10 раз выше, чем у оборудования 4G!

Столь огромный рост плотности тепла показывает, насколько заметным является противоречие между развитием технологии 5G и рассеиванием тепла. Неудивительно, что спрос на прокладки со сверхвысокой теплопроводностью резко возрос!

Судя по нынешнему состоянию отрасли, к наиболее надежным кандидатам в качестве теплопроводящих наполнителей можно отнести следующие материалы:

Теплопроводность должна быть намного выше, чем у оксида алюминия, и единственными двумя игроками, которые обладают хорошими изоляционными свойствами, являются нитрид алюминия AlN и нитрид бора BN.

Поверхность нитрида алюминия AlN чрезвычайно активна. После поглощения влаги он легко гидролизуется с образованием Al(OH)3, который прерывает путь фононов и серьезно влияет на теплопроводность.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Исследования показали, что реакция гидролиза AlN может протекать даже при более низких температурах, и он является всепогодным игроком в гидролизе.

Микрофотография ПЭМ гидролиза нитрида алюминия 40 нм. Однако, как материал электронного класса, он должен пройти испытание двойной высокой температурой и влажностью 85, чтобы получить квалификацию. Поэтому поверхность наполнителя AlN обрабатывается с образованием наноразмерного плотного оксидного слоя, что эквивалентно обертыванию каждой частицы AlN плащом. Теоретически проблема поглощения и гидролиза влаги легко решается.

Нитрид бора BN обладает высокой теплопроводностью и очень хорошими изоляционными свойствами, поэтому его прозвали «белым графеном». Если к основному материалу силиконового каучука добавить большое количество, теплопроводность сама по себе может быть улучшена на несколько порядков.

Однако на поверхности BN отсутствуют активные функциональные группы, а его химические свойства слишком стабильны, что затрудняет смачивание и совместимость наночастиц BN с полимерными подложками, имеет плохую дисперсию и очень легко агломерируется. Это повлияет на эффективное установление путей фононной проводимости.

Исследования показали, что когда количество добавленного BN превышает 180 частей, вязкость резко возрастает и механические свойства существенно снижаются. Если вы обратитесь к схеме обработки поверхности оксида алюминия, вы обнаружите, что при модификации BN отсутствует экологически чистый, простой и эффективный метод.

Однако большая часть современных теплопроводящих продуктов, ориентированных на рынок, сосредоточена в системах наполнителей из оксида алюминия Al2O3, и до сих пор очень мало теплопроводных прокладок, использующих нитриды металлов.

-------------------------------------------------- -----------------------Перепечатано с сайта Zhihu-Bondme(知 乎-胶我选Bondme).