جميع الاقسام
التدوين

تصنيف المواد - مواد "الموصلية الحرارية العالية للغاية".

الوقت: 2023-12-05 الزيارات: 8

المواد "ذات الموصلية الحرارية العالية جدًا" تُجبر على الخروج بمقدار 5G

لقد تحسنت محطة 5G الأساسية بشكل كبير مقارنة بـ 4G من حيث قوة النقل وعرض النطاق الترددي وعدد اتصالات المستخدم وما إلى ذلك. ومع ذلك، إذا نظرت إلى اختبار مقارنة استهلاك طاقة المحطة الأساسية لمعدات 4G/5G، فستجد أن يبلغ استهلاك الطاقة لمحطة واحدة للمحطة الأساسية 5G ما يقرب من 2.5 إلى 3.8 أضعاف استهلاك محطة 4G الفردية! يزعم المطلعون على الصناعة أن الزيادة الكبيرة في استهلاك طاقة AAU هي السبب الرئيسي لزيادة استهلاك طاقة 5G. الاسم الصيني لـ AAU هو "وحدة الهوائي النشطة"، وهي مسؤولة بشكل أساسي عن تحويل الإشارات الرقمية للنطاق الأساسي إلى إشارات تناظرية، ثم تعديلها إلى إشارات تردد راديوي عالية التردد، والتي يتم بعد ذلك تضخيمها إلى طاقة كافية بواسطة PA (مضخم الطاقة) ) ومن ثم ينبعث من الهوائي.

 

بالإضافة إلى ذلك، أصبحت ترانزستورات دوائر 5G أصغر فأصغر، مما سيؤدي إلى زيادة تسرب التيار واستهلاك الطاقة. سوف يتغير تيار التسرب للرقاقة مع درجة الحرارة. عندما تزيد درجة حرارة الشريحة، سيزداد استهلاك الطاقة الثابتة بشكل كبير. لذلك، فإن إدخال تقنية تبديد الحرارة المتقدمة لضمان عمل المحطة الأساسية ضمن نطاق درجة حرارة معقول يمكن أن يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة للمحطة الأساسية.

 

وهذا يعني أن معدات 5G ستولد حرارة ثلاثة أضعاف حرارة 4G، لكن المساحة الداخلية ستنخفض إلى 30% من مساحة معدات 4G! بمعنى آخر، تبلغ الكثافة الحرارية لمعدات 5G ما يقرب من 10 أضعاف كثافة معدات 4G!

 

تُظهر هذه الزيادة الهائلة في كثافة الحرارة مدى وضوح التناقض بين تطور تقنية 5G وتبديد الحرارة. لا عجب أن الطلب على حشوات التوصيل الحراري العالية للغاية قد انفجر!

 

انطلاقًا من الوضع الحالي للصناعة، فإن المواد المرشحة الأكثر موثوقية كمواد مالئة موصلة للحرارة تشمل المواد التالية:

الخامةالموصلية الحرارية (ث / م ك)استقرارالعزلالكثافة (جم / سم مكعب)
Al2O338الخيرالخير4
Si15الخيرالخير2.6
كربيد83.6-220الخيرسيئة3.2
ن.80-320سيئةالخير3.3
BN60-300الخيرالخير2.3


يجب أن تكون الموصلية الحرارية أعلى بكثير من تلك الخاصة بالألومينا، والعاملان الوحيدان اللذان يتمتعان بخصائص عزل جيدة هما نيتريد الألومنيوم AlN ونيتريد البورون BN.

سطح نيتريد الألومنيوم AlN نشط للغاية. بعد امتصاص الرطوبة، يتم تحلله بسهولة لإنتاج Al(OH)3، الذي يقطع مسار الفونون ويؤثر بشكل خطير على التوصيل الحراري.

AlN+3H2O=Al(OH)3↓+NH3↑

أظهرت الدراسات أن تفاعل التحلل المائي لـ AlN يمكن أن يحدث حتى في درجات الحرارة المنخفضة، وهو عامل تحلل مائي في جميع الأحوال الجوية.

صورة مجهرية للتحلل المائي لنتريد الألومنيوم 40 نانومتر. ومع ذلك، باعتبارها مادة من الدرجة الإلكترونية، يجب أن تجتاز اختبار مزدوج 85 لدرجة الحرارة العالية والرطوبة لتكون مؤهلة. ولذلك، تتم معالجة سطح حشو AlN لتشكيل طبقة أكسيد كثيفة نانوية الحجم، بحيث يعادل تغليف كل جسيم AlN بمعطف واق من المطر. من الناحية النظرية، يتم حل مشكلة امتصاص الرطوبة والتحلل المائي بسهولة.

 

يتمتع نيتريد البورون BN بموصلية حرارية عالية وخصائص عزل جيدة جدًا، لذلك يطلق عليه اسم "الجرافين الأبيض". إذا تمت إضافة كمية كبيرة إلى المادة الأساسية لمطاط السيليكون، فيمكن تحسين التوصيل الحراري بعدة أوامر من حيث الحجم من تلقاء نفسها.

 

ومع ذلك، فإن سطح BN يفتقر إلى مجموعات وظيفية نشطة وخصائصه الكيميائية مستقرة للغاية، مما يجعل من الصعب ترطيب جسيمات BN النانوية ومتوافقة مع ركائز البوليمر، كما أن تشتته ضعيف، ومن السهل جدًا تكتله. سيؤثر هذا على الإنشاء الفعال لمسارات التوصيل الصوتي.

وقد أظهرت الدراسات أنه عندما تتجاوز كمية BN المضافة 180 جزءًا، تزداد اللزوجة بشكل حاد وتنخفض الخواص الميكانيكية بشكل ملحوظ. إذا قمت بالرجوع إلى نظام المعالجة السطحية للألومينا، فستجد أن معالجة تعديل BN تفتقر إلى طريقة خضراء وبسيطة وفعالة.

ومع ذلك، فإن معظم منتجات التوصيل الحراري الموجهة نحو السوق تتركز في أنظمة حشو الألومينا Al2O3، ولا يزال هناك عدد قليل جدًا من منتجات الحشيات الموصلة للحرارة التي تستخدم نيتريدات المعادن.

-------------------------------------------------- -----------------------أعيد طبعه من Zhihu-Bondme(知 乎-胶我选بوندمي).

السابق: ما هي المواد؟

التالي: ما هي الطريقة الشائعة وتدفق العملية لإنتاج المواد المستهدفة وإعدادها