I. la « chaleur» et le « brouillage» de l'ère des ondes millimétriques: pourquoi les joints de conduction thermique traditionnels ne sont pas pris au sérieux
Les communications mmwave 5G fonctionnent plusieurs fois, voire des dizaines de fois plus souvent que la bande Sub - 6 GHz, ce qui entraîne une série de réactions en chaîne. Les amplificateurs de puissance (tels que les dispositifs Gan ou LDMOS), les modules d'antenne, etc. dans les modules frontaux RF fonctionnent à des fréquences plus élevées et génèrent plus de puissance thermique. Dans le même temps, l'intégration de l'appareil s'est considérablement améliorée, l'espace intérieur est de plus en plus compact et la chaleur s'accumule facilement sans pouvoir se dissiper rapidement. Chaque unité d'antenne du réseau massive MIMO contient une électronique de puissance qui doit conduire la chaleur de l'amplificateur vers un boîtier métallique ou une plaque homotherme.
Les joints de conduction thermique traditionnels exposent deux plaques courtes mortelles dans cette scène.
Les pertes diélectriques entraînent une atténuation du signal. Joint de conductivité thermique ordinaire à la recherche d'une conductivité thermique élevée, ont tendance à être remplis en grande quantité de remplissage en céramique ou en oxyde métallique. Ces charges, bien que présentant une excellente conductivité thermique, améliorent considérablement la constante diélectrique et le facteur de perte diélectrique du matériau – une partie de l’énergie du signal est absorbée ou réfléchie lorsque le signal d’ondes millimétriques à haute fréquence traverse le joint, ce qui entraîne une diminution de l’efficacité de l’antenne et des fluctuations des performances de détection Radar. La bande millimétrique est extrêmement sensible aux propriétés diélectriques du matériau, et la modification du facteur de perte diélectrique du matériau PTFE 0001 peut entraîner une atténuation du signal de 2,1 DB / cm dans la bande de 24 GHz.
La résistance thermique est difficile à presser au minimum. L'écart entre la puce interne d'un dispositif à ondes millimétriques et la structure de dissipation de chaleur a tendance à être seulement de quelques dizaines à quelques centaines de microns. A cette échelle, la résistance thermique de contact augmente fortement en proportion de la résistance thermique totale. La dureté plus élevée des joints de conduction thermique traditionnels rend difficile le remplissage adéquat des interfaces micro - inégales à basse pression, entraînant une résistance thermique élevée.
II. Le « seuil technique» du Joint thermique de guide d'onde millimétrique: faible diélectrique, faible perte, faible résistance thermique
La raison pour laquelle le joint thermique à guide d'onde millimétrique 5G est défini comme une catégorie de produits distincte est qu'il permet une percée systématique dans les joints thermiques conducteurs traditionnels dans plusieurs dimensions de performance.
Une faible constante diélectrique et de faibles pertes diélectriques sont le seuil central. Les joints thermiques à guide d'ondes millimétriques nécessitent une réduction optimisée de la constante diélectrique (DK) et du facteur de perte diélectrique (DF) du matériau par formulation afin de réduire les pertes d'énergie des ondes électromagnétiques lors de leur transmission. Certains produits conçus pour les communications mmwave 5G se concentrent sur la réduction de DK et DF dans les modules RF pour réduire les interférences pendant la phase de recherche et développement. Dans la bande des ondes millimétriques (24 - 40 GHz, 40 - 75 GHz et même 76 - 110 GHz), la stabilité des propriétés diélectriques du matériau détermine directement l'intégrité du signal.
La faible résistance thermique est la garantie de l'efficacité de la dissipation thermique. Les joints thermiques millimétriques de guide d'onde doivent atteindre la résistance thermique d'interface la plus faible possible, tout en garantissant de faibles pertes diélectriques. Certains produits de tapis de gel de conductivité thermique spécialement conçus pour les scènes d'ondes millimétriques ont une conductivité thermique allant jusqu'à 5,0 W / M · K. Le joint doit être capable de s'adapter étroitement à la puce, au module RF et à d'autres dispositifs générateurs de chaleur, d'absorber rapidement la chaleur et de la conduire efficacement à la zone de dissipation de chaleur.
La stabilité du signal à haute fréquence est tout aussi critique que les impuretés ioniques faibles. La bande des ondes millimétriques impose des exigences plus élevées en matière de pureté des matériaux – des traces d’impuretés ioniques peuvent entraîner une dérive des propriétés diélectriques, ce qui affecte la fiabilité à long terme de l’appareil. Le joint thermique de guide d'onde millimétrique doit répondre à des exigences telles que les impuretés ioniques faibles et la stabilité du signal à haute fréquence.
Le joint thermique de guide d'onde millimétrique 5g de la technologie avancée de l'Académie recherche le point d'équilibre optimal entre la conductivité thermique, la constante diélectrique et les pertes diélectriques grâce à un multiplexage de remplissage précis et à la modification de la matrice, fournissant aux dispositifs de communication à ondes millimétriques un chemin de conduction thermique à faible résistance thermique et à faibles pertes de la puce au radiateur.
Trois principaux scénarios d'application: de la station de base à ondes millimétriques au radar embarqué
La station de base d'ondes millimétriques 5G et le module frontal RF sont les domaines d'application les plus centraux du Joint thermique de guide d'ondes millimétriques 5G. Les dispositifs de base tels que les amplificateurs de puissance, les émetteurs - récepteurs et autres dans les stations de base 5G, les micro - stations de base et les modules frontaux RF génèrent beaucoup de chaleur en fonctionnement haute fréquence. Le joint thermique de guide d'onde millimétrique est placé entre la puce d'amplification et le boîtier de dissipation de chaleur métallique / plaque froide, remplissant efficacement l'espace microscopique, réduisant la résistance thermique de contact, assurant le fonctionnement stable du dispositif RF dans un environnement à haute température, empêchant l'atténuation des performances, la dérive de fréquence ou la réduction de la durée de vie due à la surchauffe. Le marché mondial des matériaux conducteurs de chaleur 5G devrait passer de 699 millions de dollars en 2025 à 2 122 millions de dollars en 2035. L'application en profondeur de la bande des ondes millimétriques et l'explosion des grands modèles d'IA poussent la consommation d'énergie d'une seule puce à franchir le seuil des 1000 W - les matériaux conducteurs de chaleur traditionnels sont remplacés par des alternatives plus performantes.
Le radar à ondes millimétriques automobile est l'une des applications à la croissance la plus rapide pour les joints thermiques à guide d'ondes millimétriques 5G. Les radars à ondes millimétriques embarqués (bandes de 24 GHz, 77 GHz, etc.) fonctionnent à des fréquences qui coïncident avec la hauteur des ondes millimétriques 5G et sont tout aussi exigeants en termes de performances des matériaux conducteurs de chaleur. Le joint thermique de guide d'onde millimétrique est principalement utilisé pour remplir le petit espace entre la puce RF du radar et le boîtier de dissipation thermique, permettant la conduction de chaleur et l'amortissement des contraintes. Dans le module radar à ondes millimétriques, les joints doivent également répondre aux exigences de faible perte diélectrique et de stabilité du signal à haute fréquence, évitant ainsi les fluctuations des performances de détection radar.
Les communications par satellite et les équipements RF haute fréquence représentent les domaines d'application les plus exigeants en termes de fiabilité pour les joints thermiques de guides d'ondes millimétriques 5G. Les systèmes de télécommunications par satellite en orbite basse fonctionnent dans des bandes de fréquences telles que 12 - 18 GHz, et les modules RF à l'intérieur de la cabine du satellite sont confrontés à des défis de gestion thermique plus difficiles dans un environnement sous vide. Le joint thermique de guide d'onde millimétrique doit combiner une faible aération, une grande stabilité de domaine de température et des caractéristiques de basse perte à haute fréquence pour garantir un fonctionnement fiable à long terme des équipements de communication par satellite dans des environnements extrêmes.
Iv. Éléments de sélection et recommandations de conception
Les ingénieurs doivent se concentrer sur les dimensions suivantes lors de l'option du Joint thermique de guide d'onde millimétrique 5G: équilibre des propriétés diélectriques et de la conductivité thermique - différents scénarios d'application ont des priorités différentes pour les pertes diélectriques et la conductivité thermique, qui doivent être adaptées en fonction des performances RF spécifiques et des besoins de dissipation thermique; Adaptation de la bande de fonctionnement - la bande d'ondes millimétriques couvre 24 - 110 GHz, il existe des différences dans les exigences de performance diélectrique du matériau pour différentes bandes de fréquences; Épaisseur et compressibilité - l'espace interne de l'équipement à ondes millimétriques est généralement compris entre 0,3 et 5,0 mm, le joint doit atteindre la résistance thermique optimale sous la quantité de compression cible; Résistance à l’environnement – la plage de température de fonctionnement, la classe de résistance à la flamme (par exemple UL94 V - 0) et les exigences de fiabilité à long terme doivent être évaluées.
Advanced Academy Technology fournit un support technique complet du processus, de la sélection des matériaux aux tests de performance, en passant par les essais d'échantillons et la livraison en série, afin d'aider les clients à intégrer des solutions de joints de conduction thermique dans leurs systèmes dès le début de la conception des équipements à ondes millimétriques.
V. Perspectives
En 2025, les ventes mondiales de joints thermiques pour guides d'ondes millimétriques sont d'environ 350 000 mètres carrés et le prix moyen du marché est d'environ 850 USD / m2. La taille du marché mondial des joints thermiques pour guides d'ondes millimétriques devrait atteindre 658 millions de dollars d'ici 2032, soit un taux de croissance annuel composé de 12,0%. Les joints thermiques pour guides d'ondes millimétriques passent d'une « option professionnelle» à une configuration standard pour la gestion thermique des équipements de communication haute fréquence, alimentée par le déploiement continu de l'infrastructure d'ondes millimétriques 5G, l'augmentation de la perméabilité des radars à ondes millimétriques automobiles, la commercialisation accélérée des communications par satellite en orbite basse et le lancement de la recherche et du développement de la technologie 6g.
Dans le même temps, l'industrie continue d'évoluer vers une conductivité thermique plus élevée, des pertes diélectriques plus faibles et une épaisseur plus fine et plus douce. Les matériaux intégrés conducteurs de chaleur et absorbant les ondes sont en train de devenir une tendance – un seul matériau répond simultanément au double besoin de dissipation de chaleur et de compatibilité électromagnétique. Il y a des matériaux intégrés de guide d'onde millimétrique 5G à absorption thermique développés par l'équipe de recherche, dédiés à la résolution de problèmes tels que le matériau "trop lourd, trop épais, large bande d'absorption étroite, faible conductivité thermique". Les joints thermiquement conducteurs avec des capacités d'intégration polyvalentes sont plus faciles à entrer dans la liste des conceptions électroniques haut de gamme. Le joint thermique de guide d'onde millimétrique 5G, avec ses avantages combinés dans les quatre dimensions "faible diélectrique, faible perte, faible résistance thermique, stabilité à haute fréquence", continuera à jouer un rôle clé irremplaçable dans l'ère des communications millimétriques.
Advanced Academy (Shenzhen) Technology Co., Ltd. Continuera à labourer le domaine du Joint thermique de guide d'onde millimétrique 5G pour fournir aux clients des solutions de gestion thermique à haute fréquence plus performantes et plus fiables grâce à l'innovation matérielle et à l'optimisation des processus.
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