¿I. el "calor" y la "perturbación" en la era de las ondas milimétricas: ¿ por qué las juntas térmicas tradicionales son incapaces?
La frecuencia de funcionamiento de la comunicación de ondas milimétricas 5G se ha multiplicado por varias o incluso decenas de veces en comparación con la banda sub6 ghz, lo que ha traído una serie de reacciones en cadena. Los dispositivos centrales como los amplificadores de Potencia (como los dispositivos Gan o ldmos) y los módulos de antena en los módulos Front - end de radiofrecuencia funcionan con mayor frecuencia y potencia térmica. Al mismo tiempo, la integración del equipo se ha mejorado considerablemente, el espacio interior se ha vuelto cada vez más compacto y el calor se acumula fácilmente y no se puede dispersar rápidamente. Cada unidad de antena en la matriz mimo massive contiene un dispositivo electrónico de potencia que requiere la conducción de calor del amplificador a una carcasa metálica o placa de igualación de calor.
Las juntas térmicas tradicionales exponen dos deficiencias fatales en esta escena.
La pérdida dieléctrica conduce a la atenuación de la señal. Para perseguir una alta conductividad térmica, las juntas térmicas ordinarias a menudo se llenan en grandes cantidades de rellenos de cerámica o óxido metálico. Aunque estos rellenos tienen una excelente conductividad térmica, pueden mejorar significativamente la constante dieléctrica y el factor de pérdida dieléctrica del material: cuando la señal de onda milimétrica de alta frecuencia pasa por la junta, parte de la energía de la señal se absorbe o refleja, lo que resulta en una disminución de la eficiencia de la antena y fluctuaciones en el rendimiento de Detección del radar. La banda de onda milimétrica es extremadamente sensible a las propiedades dieléctrico del material, y el factor de pérdida dieléctrica del material PTFE modificado 0001 puede causar una atenuación de la señal de banda de 24 GHz de 2,1 DB / cm.
La resistencia térmica es difícil de presionar al mínimo. La brecha entre el chip interno del equipo de ondas milimétricas y la estructura de disipación de calor es a menudo de solo decenas a cientos de micras. Bajo esta escala, la proporción de la resistencia térmica de contacto en la resistencia térmica total ha aumentado drásticamente. Las juntas térmicas tradicionales tienen una alta dureza y es difícil llenar completamente la interfaz micro - desigual a baja presión, lo que resulta en una alta resistencia térmica.
II. el "umbral técnico" de las juntas térmicas de guía de onda milimétrica: baja permitividad, baja pérdida, baja resistencia térmica
La razón por la que las juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5G se definen como una categoría de producto independiente es porque ha logrado un avance sistemático en las juntas térmicas tradicionales en múltiples dimensiones de rendimiento.
La baja constante dieléctrica y la baja pérdida dieléctrica son los umbrales centrales. Las juntas térmicas de guía de onda milimétrica requieren una reducción de la constante dieléctrica (dk) y el factor de pérdida dieléctrica (df) del material a través de la optimización de la fórmula para reducir la pérdida de energía de las ondas electromagnéticas durante la transmisión. Algunos productos especialmente diseñados para la comunicación de ondas milimétricas 5G se centran en reducir DK y DF en módulos de radiofrecuencia durante la fase de investigación y desarrollo para reducir la interferencia. En la banda de ondas milimétricas (24 - 40ghz, 40 - 75ghz o incluso 76 - 110ghz), la estabilidad de las propiedades dieléctrico del material determina directamente la integridad de la señal.
La baja resistencia térmica es la garantía de la eficiencia de disipación de calor. La Junta térmica de guía de onda milimétrica necesita lograr la resistencia térmica de interfaz lo más baja posible bajo la premisa de garantizar una baja pérdida dieléctrica. La conductividad térmica de algunos productos de almohadilla de gel térmico diseñados especialmente para escenarios de ondas milimétricas puede alcanzar los 5,0w / M · K. Las juntas deben ser capaces de adherirse estrechamente a dispositivos de calefacción como chips y módulos de radiofrecuencia, absorber rápidamente el calor y transmitirlo eficazmente a la zona de disipación de calor.
La estabilidad de la señal de alta frecuencia es tan crítica como las impurezas de iones Bajos. La banda de ondas milimétricas plantea mayores requisitos para la pureza de los materiales: las trazas de impurezas iónicas pueden conducir a la deriva del rendimiento dieléctrico y afectar la fiabilidad a largo plazo del equipo. Las juntas térmicas de guía de onda milimétrica deben cumplir con los requisitos de impurezas de iones bajos y estabilidad de señal de alta frecuencia.
A través de una combinación precisa de rellenos y una modificación de la matriz, la Junta térmica de guía de onda milimétrica 5g de la tecnología avanzada de la Academia busca el equilibrio óptimo entre la conductividad térmica, la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica, proporcionando una ruta de conducción térmica de baja resistencia térmica y baja pérdida desde el chip hasta el disipador de calor para los equipos de comunicación de onda milimétrica.
Tres y tres escenarios básicos de aplicación: desde la Estación base de ondas milimétricas hasta el radar a bordo
La Estación base de onda milimétrica 5G y el módulo frontal de radiofrecuencia son los campos de aplicación más centrales de las juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5g. Los dispositivos centrales como amplificadores de potencia y transceptores en estaciones base 5g, microestaciones base y módulos Front - end de radiofrecuencia generarán una gran cantidad de calor en condiciones de trabajo de alta frecuencia. La Junta térmica de guía de onda milimétrica se coloca entre el chip amplificador de potencia y la carcasa de disipación de calor metálica / placa fría, llenando efectivamente la brecha microscópica, reduciendo la resistencia térmica de contacto, asegurando que el dispositivo de radiofrecuencia funcione de manera estable en un ambiente de alta temperatura y evitando la atenuación del rendimiento, la deriva de frecuencia o la reducción de la vida útil causada por el sobrecalentamiento. Se espera que el mercado mundial de materiales conductores de calor 5G aumente de 699 millones de dólares en 2025 a 2.122 millones de dólares en 2035. La aplicación en profundidad de la banda de ondas milimétricas y la explosión de grandes modelos de Ia están impulsando el consumo de energía de un solo chip a cruzar el umbral de 1000w: los materiales conductores de calor tradicionales están siendo reemplazados por alternativas de mayor rendimiento.
El radar de ondas milimétricas automotrices es una de las direcciones de aplicación con mayor crecimiento de juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5g. La frecuencia de funcionamiento del radar de ondas milimétricas a bordo (24 ghz, 77 GHz y otras bandas de frecuencia) coincide con la altura de las ondas milimétricas 5g, y los requisitos de rendimiento de los materiales conductores de calor son igualmente estrictos. La Junta térmica de guía de onda milimétrica se utiliza principalmente para llenar la pequeña brecha entre el chip de radiofrecuencia del radar y la carcasa de disipación de calor para lograr la conducción de calor y el amortiguador de tensión. En el módulo de radar de ondas milimétricas, la Junta también debe cumplir con los requisitos de baja pérdida dieléctrica y estabilidad de la señal de alta frecuencia para evitar fluctuaciones en el rendimiento de detección del radar.
Las comunicaciones por satélite y los equipos de radiofrecuencia de alta frecuencia representan las áreas de aplicación con los mayores requisitos de fiabilidad de las juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5g. El sistema de comunicación por satélite de órbita baja funciona en bandas de 12 - 18 ghz, y los módulos de radiofrecuencia en la cabina del satélite se enfrentan a desafíos de gestión térmica más graves en el entorno de vacío. Las juntas térmicas de guía de onda milimétrica deben tener las características de baja salida de aire, estabilidad de amplio rango de temperatura y baja pérdida de alta frecuencia para garantizar el funcionamiento confiable a largo plazo de los equipos de comunicación por satélite en entornos extremos.
IV. puntos clave de selección y sugerencias de diseño
Al seleccionar las juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5g, los ingenieros deben centrarse en las siguientes dimensiones: el equilibrio entre la propiedad dieléctrica y la conductividad térmica - las diferentes prioridades de pérdida dieléctrica y conductividad térmica en diferentes escenarios de aplicación deben coincidir de acuerdo con las propiedades específicas de radiofrecuencia y las necesidades de disipación de calor; Coincidencia de banda de trabajo: la banda de onda milimétrica cubre 24 - 110ghz, y hay diferencias en los requisitos de rendimiento dieléctrico de los materiales en diferentes bandas de frecuencia; Espesor y compresión: la brecha interna del equipo de ondas milimétricas suele estar entre 0,3 y 5,0 mm, y la Junta debe lograr la resistencia térmica óptima bajo la cantidad de compresión objetivo; Tolerancia ambiental - es necesario evaluar el rango de temperatura de trabajo, el nivel retardante de llama (como ul94 V - 0) y los requisitos de fiabilidad a largo plazo.
La tecnología avanzada de la Academia proporciona soporte técnico de todo el proceso, desde la selección de materiales, las pruebas de rendimiento hasta la producción de prueba de muestras y la entrega por lotes, ayudando a los clientes a incorporar el esquema de Junta térmica en las consideraciones del sistema en las primeras etapas del diseño de equipos de ondas milimétricas.
V. perspectivas
En 2025, las ventas mundiales de juntas térmicas de guía de onda milimétrica fueron de aproximadamente 350.000 metros cuadrados, con un precio promedio de mercado de aproximadamente 850 dólares por metro cuadrado. Se espera que para 2032, el tamaño del mercado mundial de juntas térmicas de guía de onda milimétrica alcance los 658 millones de dólares estadounidenses, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 12,0%. Bajo el despliegue continuo de la infraestructura de ondas milimétricas 5g, el aumento de la penetración del radar de ondas milimétricas automotrices, la comercialización acelerada de las comunicaciones por satélite de órbita baja y el inicio de la investigación y el desarrollo de la tecnología 6g, las juntas térmicas de guía de onda milimétrica están pasando de la "selección profesional de materiales" a la configuración estándar para la gestión térmica de equipos de comunicación de alta frecuencia.
Al mismo tiempo, la industria continúa evolucionando hacia una mayor conductividad térmica, menor pérdida dieléctrica y más delgada y suave. Los materiales integrados de conducción de calor y absorción de ondas se están convirtiendo en una tendencia: un solo material resuelve las necesidades dobles de disipación de calor y compatibilidad electromagnética al mismo tiempo. El material integrado de absorción térmica de guía de onda milimétrica 5G desarrollado por un equipo de investigación se compromete a resolver los problemas de "exceso de peso, exceso de espesor, banda ancha de absorción estrecha y baja conductividad térmica" del material. Las juntas térmicas con capacidad de integración multifuncional tienen un acceso más fácil a la lista de diseño electrónico de alta gama. Con sus ventajas integrales en las cuatro dimensiones de "baja permitividad, baja pérdida, baja resistencia térmica y estabilidad de alta frecuencia", la Junta térmica de guía de onda milimétrica 5G seguirá desempeñando un papel clave insustituible en la era de la comunicación de ondas milimétricas.
Advanced Academy (shenzhen) Technology co., Ltd. continuará cultivando profundamente el campo de las juntas térmicas de guía de onda milimétrica 5G para proporcionar a los clientes soluciones de gestión térmica de alta frecuencia de mayor rendimiento y confiables con innovación de materiales y optimización de procesos.
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