Classificació de materials: materials de "conductivitat tèrmica ultra alta".

Materials de "conductivitat tèrmica ultra alta" forçats per 5G

L'estació base 5G ha millorat molt en comparació amb la 4G en termes de potència de transmissió, amplada de banda, nombre de connexions d'usuari, etc. Tanmateix, si observeu la prova de comparació del consum d'energia de l'estació base d'equips 4G/5G, trobareu que el El consum d'energia d'una estació única de l'estació base 5G és d'aproximadament 2.5 ~ 3.8 vegades el de l'estació única 4G! Els experts de la indústria afirmen que l'augment substancial del consum d'energia AAU és la raó principal de l'augment del consum d'energia 5G. El nom xinès d'AAU és "Active Antenna Unit", que s'encarrega principalment de convertir els senyals digitals de banda base en senyals analògics, i després modular-los en senyals de radiofreqüència d'alta freqüència, que després s'amplifica a una potència suficient per un PA (amplificador de potència). ) i després emesa per l'antena.

A més, els transistors dels circuits 5G són cada cop més petits, cosa que augmentarà el corrent de fuga i el consum d'energia de fuga. El corrent de fuga del xip canviarà amb la temperatura. Quan la temperatura del xip augmenta, el consum d'energia estàtica augmentarà exponencialment. Per tant, la introducció d'una tecnologia avançada de dissipació de calor per garantir que l'estació base funcioni dins d'un rang de temperatura raonable pot reduir significativament el consum d'energia de l'estació base.

Això vol dir que els equips 5G generaran tres vegades la calor del 4G, però l'espai intern es reduirà al 30% del dels equips 4G! En altres paraules, la densitat de calor dels equips 5G és gairebé 10 vegades superior a la dels equips 4G!

Un augment tan gran de la densitat de calor mostra com d'important és la contradicció entre el desenvolupament de la tecnologia 5G i la dissipació de calor. No és estrany que la demanda de juntes de conductivitat tèrmica ultra alta hagi explotat!

A jutjar per l'estat actual de la indústria, els candidats més fiables com a farcits conductors tèrmics inclouen els materials següents:

La conductivitat tèrmica ha de ser molt superior a la de l'alúmina, i els dos únics jugadors que tenen bones propietats d'aïllament són el nitrur d'alumini AlN i el nitrur de bor BN.

La superfície del nitrur d'alumini AlN és extremadament activa. Després d'absorbir la humitat, s'hidrolitza fàcilment per produir Al(OH)3, que interromp el camí del fonó i afecta seriosament la conducció de calor.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Els estudis han demostrat que la reacció d'hidròlisi d'AlN es pot produir fins i tot a temperatures més baixes, i és un jugador d'hidròlisi per a tot el temps.

Micrografia TEM d'hidròlisi de nitrur d'alumini de 40 nm. Tanmateix, com a material de grau electrònic, ha de superar la prova de doble 85 d'alta temperatura i humitat per ser qualificat. Per tant, la superfície del farciment d'AlN es tracta per formar una capa d'òxid densa a nanoescala, de manera que equival a embolicar cada partícula d'AlN amb un impermeable. En teoria, el problema de l'absorció d'humitat i la hidròlisi es resol fàcilment.

El nitrur de bor BN té una alta conductivitat tèrmica i molt bones propietats d'aïllament, per la qual cosa s'anomena "grafè blanc". Si s'afegeix una gran quantitat al material de base de cautxú de silicona, la conductivitat tèrmica es pot millorar per si sola en diversos ordres de magnitud.

No obstant això, la superfície de BN no té grups funcionals actius i les seves propietats químiques són massa estables, cosa que dificulta que les nanopartícules de BN es mullin i siguin compatibles amb substrats de polímer, té una dispersió pobre i és molt fàcil d'aglomerar. Això afectarà l'establiment efectiu de vies de conducció fonònica.

Els estudis han demostrat que quan la quantitat de BN afegit supera les 180 parts, la viscositat augmenta bruscament i les propietats mecàniques disminueixen significativament. Si us referiu a l'esquema de tractament superficial de l'alúmina, trobareu que el tractament de modificació BN no té un mètode verd, senzill i eficaç.

Tanmateix, la majoria dels productes conductors tèrmics actuals orientats al mercat es concentren en sistemes de farciment d'alúmina Al2O3 i encara hi ha molt pocs productes de juntes conductores tèrmiques que utilitzen nitrurs metàl·lics.

-------------------------------------------------- -----------------------Reimprès de Zhihu-Bondme (Saber gairebé-胶我选Bondme).