Classification des matériaux : matériaux à « conductivité thermique ultra élevée »

Les matériaux à « conductivité thermique ultra élevée » expulsés par 5G

La station de base 5G s'est en effet grandement améliorée par rapport à la 4G en termes de puissance de transmission, de bande passante, de nombre de connexions utilisateur, etc. Cependant, si vous regardez le test comparatif de la consommation électrique des stations de base des équipements 4G/5G, vous constaterez que le La consommation électrique d'une station unique de la station de base 5G est d'environ 2.5 à 3.8 fois celle d'une station unique 4G ! Les initiés de l’industrie affirment que l’augmentation substantielle de la consommation électrique de l’AAU est la principale raison de l’augmentation de la consommation électrique de la 5G. Le nom chinois de l'AAU est « Active Antenna Unit », qui est principalement responsable de la conversion des signaux numériques en bande de base en signaux analogiques, puis de leur modulation en signaux radiofréquences haute fréquence, qui sont ensuite amplifiés à une puissance suffisante par un PA (amplificateur de puissance). ) puis émis par l'antenne.

De plus, les transistors des circuits 5G deviennent de plus en plus petits, ce qui entraînera une augmentation du courant de fuite et de la consommation d'énergie de fuite. Le courant de fuite de la puce changera avec la température. Lorsque la température de la puce augmente, la consommation d'énergie statique augmente de façon exponentielle. Par conséquent, l'introduction d'une technologie avancée de dissipation thermique pour garantir que la station de base fonctionne dans une plage de température raisonnable peut réduire considérablement la consommation électrique de la station de base.

Cela signifie que les équipements 5G généreront trois fois plus de chaleur que la 4G, mais l'espace interne sera réduit à 30 % de celui des équipements 4G ! Autrement dit, la densité thermique des équipements 5G est près de 10 fois supérieure à celle des équipements 4G !

Une telle augmentation de la densité thermique montre à quel point la contradiction entre le développement de la technologie 5G et la dissipation thermique est importante. Pas étonnant que la demande de joints à très haute conductivité thermique ait explosé !

À en juger par l’état actuel de l’industrie, les candidats les plus fiables en tant que charges conductrices thermiques comprennent les matériaux suivants :

La conductivité thermique doit être bien supérieure à celle de l'alumine, et les deux seuls acteurs qui possèdent de bonnes propriétés isolantes sont le nitrure d'aluminium AlN et le nitrure de bore BN.

La surface du nitrure d'aluminium AlN est extrêmement active. Après avoir absorbé l'humidité, il est facilement hydrolysé pour produire Al(OH)3, qui interrompt le trajet des phonons et affecte sérieusement la conduction thermique.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

Des études ont montré que la réaction d’hydrolyse de l’AlN peut se produire même à des températures plus basses et qu’il s’agit d’un acteur d’hydrolyse par tous les temps.

Micrographie TEM d'hydrolyse du nitrure d'aluminium de 40 nm. Cependant, en tant que matériau de qualité électronique, il doit passer le test de température et d'humidité doubles 85 pour être qualifié. Par conséquent, la surface de la charge AlN est traitée pour former une couche d'oxyde dense à l'échelle nanométrique, de sorte que cela équivaut à envelopper chaque particule d'AlN avec un imperméable. En théorie, le problème de l’absorption de l’humidité et de l’hydrolyse est facilement résolu.

Le nitrure de bore BN a une conductivité thermique élevée et de très bonnes propriétés isolantes, c'est pourquoi il est surnommé « graphène blanc ». Si une grande quantité est ajoutée au matériau de base en caoutchouc de silicone, la conductivité thermique peut être améliorée de plusieurs ordres de grandeur à elle seule.

Cependant, la surface du BN manque de groupes fonctionnels actifs et ses propriétés chimiques sont trop stables, ce qui rend difficile le mouillage et la compatibilité des nanoparticules de BN avec les substrats polymères, a une mauvaise dispersion et est très facile à agglomérer. Cela affectera l’établissement efficace des voies de conduction des phonons.

Des études ont montré que lorsque la quantité de BN ajoutée dépasse 180 parties, la viscosité augmente fortement et les propriétés mécaniques diminuent considérablement. Si vous vous référez au schéma de traitement de surface de l'alumine, vous constaterez qu'il manque une méthode verte, simple et efficace pour le traitement de modification du BN.

Cependant, la plupart des produits thermoconducteurs actuels orientés vers le marché sont concentrés dans des systèmes de remplissage à base d'alumine Al2O3, et il existe encore très peu de produits de joints thermoconducteurs utilisant des nitrures métalliques.

-------------------------------------------------- -----------------------Réimprimé de Zhihu-Bondme(知 乎-我选Bondme).