Materialeklassificering - "ultra-høj termisk ledningsevne" materialer
"Ultrahøj termisk ledningsevne"-materialer tvunget ud med 5G
5G-basestationen er faktisk blevet væsentligt forbedret sammenlignet med 4G med hensyn til transmissionseffekt, båndbredde, antal brugerforbindelser osv. Men hvis du ser på sammenligningstesten af basestationens strømforbrug af 4G/5G-udstyr, vil du opdage, at enkeltstations strømforbrug for 5G-basestationen er ca. 2.5~3.8 gange større end 4G-enkeltstation! Brancheinsidere hævder, at den betydelige stigning i AAU-strømforbruget er hovedårsagen til stigningen i 5G-strømforbruget. Det kinesiske navn på AAU er "Active Antenna Unit", som hovedsageligt er ansvarlig for at konvertere basebånds digitale signaler til analoge signaler og derefter modulere dem til højfrekvente radiofrekvenssignaler, som derefter forstærkes til tilstrækkelig effekt af en PA (effektforstærker) ) og derefter udsendes af antennen.
Derudover bliver transistorerne i 5G-kredsløb mindre og mindre, hvilket vil føre til øget lækstrøm og lækstrømforbrug. Chippens lækstrøm vil ændre sig med temperaturen. Når chiptemperaturen stiger, vil det statiske strømforbrug stige eksponentielt. Derfor kan introduktion af avanceret varmeafledningsteknologi for at sikre, at basestationen fungerer inden for et rimeligt temperaturområde, reducere basestationens strømforbrug betydeligt.
Det betyder, at 5G-udstyr vil generere tre gange så meget varme som 4G, men det indre rum vil blive reduceret til 30 % af 4G-udstyrs! Med andre ord er varmetætheden for 5G-udstyr næsten 10 gange højere end for 4G-udstyr!
En sådan enorm stigning i varmetæthed viser, hvor fremtrædende modsætningen mellem udviklingen af 5G-teknologi og varmeafledning er. Ikke underligt, at efterspørgslen efter pakninger med ultrahøj varmeledningsevne er eksploderet!
At dømme ud fra branchens nuværende status omfatter de mere pålidelige kandidater som termisk ledende fyldstoffer følgende materialer:
Materiale | Termisk ledningsevne (W/mK) | Stabilitet | Isolering | Massefylde (g/cc) |
Al2O3 | 38 | god | god | 4 |
Si | 15 | god | god | 2.6 |
SiC | 83.6-220 | god | Bad | 3.2 |
Aln. | 80-320 | Bad | god | 3.3 |
BN | 60-300 | god | god | 2.3 |
Den termiske ledningsevne skal være meget højere end for aluminiumoxid, og de eneste to spillere, der har gode isoleringsegenskaber, er AlN aluminiumnitrid og BN bornitrid.
Overfladen af aluminiumnitrid AlN er ekstremt aktiv. Efter at have absorberet fugt, hydrolyseres det let for at producere Al(OH)3, som afbryder fononbanen og alvorligt påvirker varmeledningen.
AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑
Undersøgelser har vist, at hydrolysereaktionen af AlN kan forekomme selv ved lavere temperaturer, og det er en hydrolyseafspiller til al slags vejr.
40nm aluminiumnitrid hydrolyse TEM mikrofotografi. Men som et materiale af elektronisk kvalitet skal det bestå testen med dobbelt 85 høj temperatur og luftfugtighed for at blive kvalificeret. Derfor behandles overfladen af AlN-fyldstoffet for at danne et tæt oxidlag i nanoskala, så det svarer til at pakke hver AlN-partikel med en regnfrakke. I teorien er problemet med fugtoptagelse og hydrolyse let løst.
BN bornitrid har høj varmeledningsevne og meget gode isoleringsegenskaber, så det får tilnavnet "hvid grafen". Hvis der tilsættes en stor mængde til silikonegummibasismaterialet, kan varmeledningsevnen forbedres med flere størrelsesordener alene.
Imidlertid mangler overfladen af BN aktive funktionelle grupper, og dens kemiske egenskaber er for stabile, hvilket gør det vanskeligt for BN-nanopartikler at blive befugtet og kompatible med polymersubstrater, har dårlig spredning og er meget let at agglomerere. Dette vil påvirke den effektive etablering af fononledningsveje.
Undersøgelser har vist, at når mængden af tilsat BN overstiger 180 dele, øges viskositeten kraftigt, og de mekaniske egenskaber falder betydeligt. Hvis man henviser til overfladebehandlingsordningen for alumina, vil man opleve, at BN modifikationsbehandling mangler en grøn, enkel og effektiv metode.
Imidlertid er de fleste af de nuværende markedsorienterede termisk ledende produkter koncentreret i aluminiumoxid Al2O3 fyldstofsystemer, og der er stadig meget få termisk ledende pakningsprodukter, der anvender metalnitrider.
-------------------------------------------------- -----------------------Genoptrykt fra Zhihu-Bondme(Kend næsten-胶我选Bondme).