Plataforma térmica de guia de ondas de 5G milímetros quando sinais de alta frequência encontram acumulação térmica - duas garantias de gestão térmica de comunicação de ondas de milímetros e integridade do sinal

1[UNK] Calor e perturbação na era de ondas de milímetros: por que as placas térmicas tradicionais são inadequadas

A frequência operacional da comunicação de ondas de 5G milímetros aumentou várias vezes ou até dezenas de vezes em comparação com a banda de frequência sub-6GHz, o que trouxe uma série de reações em cadeia. Os amplificadores de potência (como dispositivos GaN ou LDMOS) e módulos de antena no módulo frontal RF têm frequências operacionais mais elevadas e maior potência de aquecimento. Ao mesmo tempo, a integração dos dispositivos melhorou muito, e o espaço interno tornou-se mais compacto, facilitando a acumulação do calor e incapaz de dissipar rapidamente. Cada unidade de antena em um array Massive MIMO contém eletrônica de energia que precisa transferir calor do amplificador para um caixão de metal ou espalhador de calor.

A placa térmica tradicional expõe duas deficiências fatais neste cenário.

A perda dietelétrica leva a atenuação do sinal. Pads térmicos comuns são muitas vezes preenchidos com uma grande quantidade de enchimentos de cerâmica ou óxido de metal para perseguir alta condutividade térmica. Embora estes enchimentos tenham excelente condutividade térmica, aumentam significativamente o fator de perda dielétrica constante e dielétrica do material - quando sinais de onda de alta frequência de milímetros passam através do gasquete, parte da energia do sinal é absorvida ou refletida, resultando em uma diminuição da eficiência da antena e flutuações no desempenho da detecção radar. A band a de frequência de ondas de milímetros é extremamente sensível às propriedades dielétricas dos materiais, e um fator de perda dielétrica de 0,001 para o material PTFE modificado pode causar uma atenuação do sinal de 2,1dB/cm na banda de frequência de 24GHz.

É difícil minimizar a resistência térmica. A diferença entre o chip interno e a estrutura de dissipação de calor dos dispositivos de onda de milímetros é muitas vezes apenas dezenas a centenas de micrometros. Nessa escala, a proporção de resistência térmica de contato à resistência térmica total aumenta fortemente. Pads térmicos tradicionais têm alta dureza e são difíceis de preencher completamente interfaces microdesiguais sob baixa pressão, resultando em alta resistência térmica.

2[UNK] O "limiar técnico" da placa térmica de guia de onda de milímetros: baixa dielectrica, baixa perda, baixa resistência térmica

A razão pela qual as placas térmicas de guia de onda de 5G milímetros são definidas como uma categoria independente de produtos é porque elas têm alcançado avanços sistemáticos em múltiplas dimensões de desempenho em comparação com as placas térmicas tradicionais.

Constante dielétrica baixa e perda dielétrica baixa são os limiares básicos. As placas térmicas de guia de ondas de milímetros precisam ser otimizadas através da formulação para reduzir a constante dielétrica (Dk) e o fator de perda dielétrica (Df) do material, para minimizar a perda de energia de ondas eletromagnéticas durante a transmissão. Alguns produtos projetados especificamente para comunicação de ondas de 5G milímetros focam na redução de Dk e Df em módulos de RF durante a fase de pesquisa e desenvolvimento para minimizar a interferência. Na faixa de frequência de ondas de milímetros (24-40GHz, 40-75GHz e até 76-110GHz), a estabilidade das propriedades dielétricas do material determina diretamente a integridade do sinal.

A baixa resistência térmica é a garantia da eficiência da dissipação de calor. As placas térmicas de guia de ondas de milímetros precisam alcançar a menor resistência térmica possível da interface, assegurando baixa perda dielétrica. Algumas placas de gel de condutividade térmica especialmente projetadas para cenários de ondas de milímetros têm uma condutividade térmica de 5,0W/m.K. O gasket deve ser capaz de aderir fortemente a dispositivos de aquecimento como chips e módulos RF, rapidamente absorver o calor e efetivamente conduzir-o para a área de dissipação do calor.

A estabilidade dos sinais de alta frequência é igualmente crucial quanto as baixas impurezas iónicas. A banda de frequência de ondas de milímetros coloca maiores demandas na pureza dos materiais - quantidades de traços de impurezas iónicas podem causar desvio de desempenho dielétrico, afetando a confiabilidade a longo prazo do equipamento. Pads térmicos de guia de ondas de milímetros precisam satisfazer requisitos como baixas impurezas iónicas e estabilidade de sinais de alta frequência.

O tubo térmico de onda de 5G milímetros do Advanced Institute Technology encontra o ponto de equilíbrio óptimo entre condutividade térmica, constante dielétrica e perda dielétrica através de composição de preenchimento preciso e modificação de matriz, fornecendo uma baixa resistência térmica e caminho de condução térmica de baixa perda do chip para o fundo de calor para equipamento de comunicação de ondas de milímetros.

3[UNK] Três cenários principais de aplicação: de estações de base de ondas de milímetros para radar montado no veículo

A estação de base de ondas de 5G milímetros e o módulo frontal de RF são as áreas de aplicação central de placas térmicas de guia de ondas de 5G milímetros. Os componentes essenciais como amplificadores e transceivers de energia em estações de base 5G, estações de base micro e módulos de frente RF geram uma grande quantidade de calor durante a operação de alta frequência. O palco térmico de guia de onda de milímetro é colocado entre o chip de amplificador de energia e a concha de dissipação de calor de metal/placa fria, preenchendo efetivamente o micro-espaço, reduzindo a resistência térmica de contato, assegurando o funcionamento estável dos dispositivos de RF em ambientes de alta temperatura, e evitando degradação de desempenho, desvio de frequência ou curto tempo de vida causado por aquecimento excessivo. O mercado global de materiais condutivos térmicos 5G deve crescer de 699 milhões de dólares em 2025 para 2,122 bilhões de dólares em 2035. A aplicação profunda da band a de frequência de ondas de milímetros e a explosão de modelos de AI estão impulsionando o consumo de energia de um único chip para atravessar o limiar de 1000 W - materiais termicamente condutivos tradicionais estão sendo substituídos por alternativas de maior desempenho.

O radar de onda de milímetros automóveis é uma das direções mais rápidas de aplicação para as placas térmicas de guia de onda de 5G milímetros. A frequência de funcionamento do radar de onda de milímetros montado no veículo (24GHz, 77GHz e outras bandas de frequência) coincide com a altura de onda de 5G milímetros, e os requisitos de desempenho para materiais condutivos térmicos são igualmente estritos. Pads térmicos de guia de ondas de milímetros são principalmente usados para preencher pequenas lacunas entre chips de radar RF e conchas de dissipação de calor, alcançando condução de calor e buffering de estresse. Em módulos de radar de ondas de milímetros, o gasquete também precisa satisfazer os requisitos de baixa perda dielétrica e estabilidade de sinais de alta frequência para evitar flutuações no desempenho de detecção do radar.

Os equipamentos de comunicação por satélite e RF de alta frequência representam as áreas de aplicação com os maiores requisitos de confiabilidade para placas térmicas de guia de onda de 5G milímetros. O sistema de comunicação por satélite de baixa órbita opera em bandas de frequência como 12-18 GHz, e o módulo RF dentro da cabin a por satélite enfrenta desafios mais graves de gestão térmica em um ambiente de vácuo. As placas térmicas de guia de ondas de milímetros precisam ter baixa emissão de gás, estabilidade de ampla gama de temperaturas e características de baixa perda de alta frequência para assegurar o funcionamento a longo prazo fiável do equipamento de comunicação por satélite em ambientes extremos.

4[UNK] Pontos de seleção e sugestões de design

Ao selecionar placas térmicas de guia de onda de 5G milímetros, os engenheiros precisam focar nas seguintes dimensões: equilíbrio entre desempenho dielétrico e condutividade térmica - diferentes cenários de aplicação têm diferentes prioridades para perda dielétrica e condutividade térmica, que precisam ser alinhados de acordo com os requisitos específicos de desempenho de RF e dissipação térmica; Coincidência da banda de frequência de trabalho - banda de frequência de ondas de milímetros cobre 24-110GHz, e há diferenças nos requisitos de desempenho dielétrico de materiais em diferentes bandas de frequência; Espessura e compressibilidade - A lacuna interna do equipamento de onda de milímetros é geralmente entre 0,3-5,0 mm, e o gasquete precisa alcançar a resistência térmica óptima sob a quantidade de compressão alvo; Tolerança ambiental - requer avaliação do intervalo de temperatura operacional, classificação de retardantes de chamas (como UL94 V-0) e requisitos de confiabilidade a longo prazo.

Tecnologia do Instituto Avançado fornece suporte técnico de processo completo a partir da seleção de materiais, testes de desempenho para produção de amostras de ensaios e entrega de lotes, ajudando os clientes a incorporar soluções de placas térmicas em considerações do sistema nos estágios iniciais do projeto de equipamento de ondas de milímetros.

5[UNK] Perspectivas

Em 2025, as vendas globais de placas térmicas de guia de ondas de milímetros serão aproximadamente 350000 metros quadrados, com um preço médio de mercado de cerca de 850 dólares americanos por metro quadrado. Espera-se que, em 2032, o tamanho do mercado global das placas térmicas de guia de ondas de milímetros alcançará 658 milhões de dólares americanos, com uma taxa de crescimento anual composta de 12,0%. Driven by the continuous deployment of 5G millimeter wave infrastructure, the increasing penetration rate of automotive millimeter wave radar, the accelerated commercialization of low orbit satellite communication, and the launch of 6G technology research and development, millimeter wave thermal pads are moving from "professional material selection" to standard configuration for thermal management of high-frequency communication equipment.

Ao mesmo tempo, a indústria está continuamente evoluindo para maior condutividade térmica, menor perda dielétrica e materiais mais finos e mais suaves. A integração da condutividade térmica e dos materiais de absorção está se tornando uma tendência - um único material resolve simultaneamente as duas necessidades de dissipação de calor e compatibilidade eletromagnética. Uma equipe de pesquisa desenvolveu um material integrado de absorção térmica de 5G milímetros, dedicado a resolver problemas como "sobrepeso, espessura excessiva, largura de banda de absorção estreita e baixa condutividade térmica" do material. Pads térmicos com capacidades de integração multifuncional são mais propensos a entrar na lista de design eletrônico de alto nível. A onda de 5G milímetros guia a placa térmica, com suas vantagens abrangentes em quatro dimensões de "baixa dielétrica, baixa perda, baixa resistência térmica e estabilidade de alta frequência", continuará a desempenhar um papel chave irremplaçível na era da comunicação de ondas de milímetros.

Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd. continuará a desviar-se para o campo de tubos térmicos de guia de onda de 5G milímetros, proporcionando aos clientes maior desempenho e soluções mais confiáveis de gestão térmica de alta frequência através da inovação material e otimização de processos.