Clasificación de materiales: materiales de "conductividad térmica ultraalta"

Materiales de "conductividad térmica ultraalta" expulsados ​​por 5G

De hecho, la estación base 5G ha mejorado mucho en comparación con 4G en términos de potencia de transmisión, ancho de banda, número de conexiones de usuario, etc. Sin embargo, si observa la prueba de comparación del consumo de energía de la estación base de equipos 4G/5G, encontrará que la ¡El consumo de energía de una sola estación de la estación base 5G es aproximadamente 2.5 ~ 3.8 veces mayor que el de una sola estación 4G! Los expertos de la industria afirman que el aumento sustancial en el consumo de energía de AAU es la razón principal del aumento en el consumo de energía 5G. El nombre chino de AAU es "Unidad de antena activa", que es principalmente responsable de convertir señales digitales de banda base en señales analógicas y luego modularlas en señales de radiofrecuencia de alta frecuencia, que luego se amplifican a potencia suficiente mediante un PA (amplificador de potencia). ) y luego emitido por la antena.

Además, los transistores de los circuitos 5G son cada vez más pequeños, lo que provocará un aumento de la corriente de fuga y del consumo de energía de fuga. La corriente de fuga del chip cambiará con la temperatura. Cuando aumenta la temperatura del chip, el consumo de energía estática aumentará exponencialmente. Por lo tanto, la introducción de tecnología avanzada de disipación de calor para garantizar que la estación base funcione dentro de un rango de temperatura razonable puede reducir significativamente el consumo de energía de la estación base.

Esto significa que los equipos 5G generarán tres veces más calor que los 4G, ¡pero el espacio interno se reducirá al 30% del de los equipos 4G! En otras palabras, ¡la densidad de calor de los equipos 5G es casi 10 veces mayor que la de los equipos 4G!

Un aumento tan enorme en la densidad de calor muestra cuán prominente es la contradicción entre el desarrollo de la tecnología 5G y la disipación de calor. ¡No es de extrañar que se haya disparado la demanda de juntas de conductividad térmica ultraalta!

A juzgar por el estado actual de la industria, los candidatos más confiables como rellenos conductores térmicos incluyen los siguientes materiales:

La conductividad térmica debe ser mucho mayor que la de la alúmina, y los únicos dos jugadores que tienen buenas propiedades de aislamiento son el nitruro de aluminio AlN y el nitruro de boro BN.

La superficie del nitruro de aluminio AlN es extremadamente activa. Después de absorber humedad, se hidroliza fácilmente para producir Al(OH)3, lo que interrumpe el recorrido de los fonones y afecta gravemente la conducción de calor.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3 ↑

Los estudios han demostrado que la reacción de hidrólisis del AlN puede ocurrir incluso a temperaturas más bajas, y es un actor de hidrólisis en todo clima.

Micrografía TEM de hidrólisis de nitruro de aluminio de 40 nm. Sin embargo, como material de grado electrónico, debe pasar la prueba de doble 85 de alta temperatura y humedad para ser calificado. Por lo tanto, la superficie del relleno de AlN se trata para formar una capa de óxido densa a nanoescala, de modo que equivale a envolver cada partícula de AlN con un impermeable. En teoría, el problema de la absorción de humedad y la hidrólisis se resuelve fácilmente.

El nitruro de boro BN tiene una alta conductividad térmica y muy buenas propiedades de aislamiento, por lo que recibe el sobrenombre de "grafeno blanco". Si se añade una gran cantidad al material base de caucho de silicona, la conductividad térmica se puede mejorar por sí sola en varios órdenes de magnitud.

Sin embargo, la superficie de BN carece de grupos funcionales activos y sus propiedades químicas son demasiado estables, lo que dificulta que las nanopartículas de BN se humedezcan y sean compatibles con sustratos poliméricos, tenga poca dispersión y sea muy fácil de aglomerar. Esto afectará el establecimiento efectivo de vías de conducción de fonones.

Los estudios han demostrado que cuando la cantidad de BN añadida supera las 180 partes, la viscosidad aumenta bruscamente y las propiedades mecánicas disminuyen significativamente. Si consulta el esquema de tratamiento de superficies de alúmina, encontrará que el tratamiento de modificación de BN carece de un método ecológico, simple y eficiente.

Sin embargo, la mayoría de los productos conductores térmicos orientados al mercado actual se concentran en sistemas de relleno de alúmina Al2O3, y todavía hay muy pocos productos de juntas conductoras térmicas que utilicen nitruros metálicos.

-------------------------------------------------- -----------------------Reimpreso de Zhihu-Bondme(Saber-Bondme).