Materiaaliluokitus - "erittäin korkean lämmönjohtavuuden" materiaalit

"Erittäin korkean lämmönjohtavuuden" materiaalit pakotetaan pois 5:lläG

5G-tukiasema on todellakin parantunut huomattavasti 4G:hen verrattuna lähetystehon, kaistanleveyden, käyttäjäyhteyksien määrän jne. suhteen. Jos kuitenkin tarkastellaan tukiasemien virrankulutuksen vertailutestiä 4G/5G-laitteiden osalta, havaitaan, että 5G-tukiaseman yksittäisen aseman virrankulutus on noin 2.5–3.8 kertaa suurempi kuin yksittäisen 4G-aseman! Alan sisäpiiriläiset väittävät, että aktiiviantenniyksikön (AAU) virrankulutuksen huomattava kasvu on tärkein syy 5G:n virrankulutuksen kasvuun. AAU:n kiinalainen nimi on "Active Antenna Unit", ja se vastaa pääasiassa kantataajuisten digitaalisten signaalien muuntamisesta analogisiksi signaaleiksi ja niiden moduloinnista korkeataajuisiksi radiotaajuussignaaleiksi, jotka sitten vahvistetaan riittävään tehoon PA:lla (tehovahvistimella) ja lähetetään antennista.

Lisäksi 5G-piirien transistorit pienenevät jatkuvasti, mikä johtaa vuotovirran ja vuototehonkulutuksen kasvuun. Sirun vuotovirta muuttuu lämpötilan mukaan. Kun sirun lämpötila nousee, staattinen virrankulutus kasvaa eksponentiaalisesti. Siksi edistyneen lämmönpoistotekniikan käyttöönotto sen varmistamiseksi, että tukiasema toimii kohtuullisella lämpötila-alueella, voi merkittävästi vähentää tukiaseman virrankulutusta.

Tämä tarkoittaa, että 5G-laitteet tuottavat kolme kertaa enemmän lämpöä kuin 4G-laitteet, mutta niiden sisäinen tila pienenee 30 prosenttiin 4G-laitteiden tilavuudesta! Toisin sanoen 5G-laitteiden lämpötiheys on lähes 10 kertaa suurempi kuin 4G-laitteiden!

Lämpötiheyden valtava kasvu osoittaa, kuinka merkittävä ristiriita 5G-teknologian kehityksen ja lämmönhukkavaikutuksen välillä on. Ei ihme, että erittäin korkean lämmönjohtavuuden omaavien tiivisteiden kysyntä on räjähtänyt!

Alan nykytilanteen perusteella luotettavampia ehdokkaita lämmönjohtaviksi täyteaineiksi ovat seuraavat materiaalit:

Lämmönjohtavuuden on oltava paljon korkeampi kuin alumiinioksidin, ja ainoat kaksi toimijaa, joilla on hyvät eristysominaisuudet, ovat AlN-alumiininitridi ja BN-boorinitridi.

Alumiininitridin (AlN) pinta on erittäin aktiivinen. Kosteuden imeytymisen jälkeen se hydrolysoituu helposti muodostaen Al(OH)3:a, joka katkaisee fononien kulkureitin ja vaikuttaa merkittävästi lämmönjohtavuuteen.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Tutkimukset ovat osoittaneet, että AlN:n hydrolyysireaktio voi tapahtua jopa alhaisemmissa lämpötiloissa, ja se on sään vaikutuksille altis hydrolyysitekijä.

40 nm:n alumiininitridihydrolyysi-TEM-mikrokuva. Elektroniikkalaatuisena materiaalina sen on kuitenkin läpäistävä kaksinkertainen 85 asteen korkean lämpötilan ja kosteuden testi, jotta se voidaan hyväksyä. Siksi AlN-täyteaineen pinta käsitellään nanomittakaavan tiheän oksidikerroksen muodostamiseksi, mikä vastaa jokaisen AlN-hiukkasen käärimistä sadetakkiin. Teoriassa kosteuden imeytymisen ja hydrolyysin ongelma on helppo ratkaista.

BN-boorinitridillä on korkea lämmönjohtavuus ja erittäin hyvät eristysominaisuudet, joten sitä kutsutaan lempinimellä "valkoinen grafeeni". Jos sitä lisätään suuri määrä silikonikumipohjaiseen materiaaliin, lämmönjohtavuutta voidaan parantaa useita kertaluokkia yksinään.

BN:n pinnalta kuitenkin puuttuu aktiivisia funktionaalisia ryhmiä ja sen kemialliset ominaisuudet ovat liian vakaat, mikä vaikeuttaa BN-nanohiukkasten kostuttamista ja yhteensopivuutta polymeerialustojen kanssa, dispergoitumista on huonoa ja agglomeroitumista on erittäin helppoa. Tämä vaikuttaa fononijohtavuusreittien tehokkaaseen muodostumiseen.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että kun lisätyn BN:n määrä ylittää 180 osaa, viskositeetti kasvaa jyrkästi ja mekaaniset ominaisuudet heikkenevät merkittävästi. Jos tarkastellaan alumiinioksidin pintakäsittelyjärjestelmää, havaitaan, että BN-modifiointikäsittelyssä ei ole ympäristöystävällistä, yksinkertaista ja tehokasta menetelmää.

Useimmat nykyisistä markkinoille suuntautuneista lämmönjohtavista tuotteista ovat kuitenkin keskittyneet alumiinioksidin Al2O3-täyteainejärjestelmiin, ja metallinitridejä käyttäviä lämmönjohtavia tiivistetuotteita on edelleen hyvin vähän.

-- ...Uudelleenpainos Zhihu-Bondmesta(知 乎-胶我选Bondme).