Défis thermiques des stations 5G

D'ici 2025, l'industrie des télécommunications consommera 20 % de l'électricité mondiale, et dans le réseau de communication mobile, les stations de base sont les principaux consommateurs d'énergie, et environ 80 % de la consommation d'énergie provient de stations de base largement distribuées. Des stations de base plus denses signifient une consommation d'énergie plus élevée, ce qui représente un défi de coût majeur pour les réseaux 5G.

En termes de structure énergétique, la consommation d'énergie signifie des coûts plus élevés et une plus grande pression indirecte sur la pollution de l'environnement. Du point de vue de la conception thermique, la génération de chaleur de la station de base augmente et la difficulté de contrôle de la température augmente soudainement.

Les ingénieurs qui ont travaillé dans l'industrie des communications savent que les stations de base de communication sont généralement installées sur des cadres en fer sur les toits des bâtiments et des hauts lieux à l'état sauvage. Le volume et le poids sont essentiels à la facilité d'installation de l'équipement. Par coïncidence, la consommation d'énergie, le volume et le poids sont tous des conditions aux limites de conception de base dans la conception thermique.

D'après les habitudes de conception passées, la station de base est un dispositif de dissipation de chaleur naturel fermé typique (l'application en extérieur nécessite une étanchéité et une protection contre la poussière strictes). Une fois la chaleur émise par les composants, il n'y a plus que deux endroits :

1. Absorbé par les appareils internes - la chaleur est convertie en énergie interne, provoquant une augmentation de la température de l'appareil;

2. En raison de la différence de température, la chaleur est transférée de l'objet à haute température à l'objet à basse température - lorsque la température est stable, le taux de transfert de chaleur=le taux de génération de chaleur.

Pour réduire le volume et le poids des produits, la demande de conception thermique de ces produits a évolué pour maximiser l'efficacité du transfert de chaleur et réduire la résistance thermique du transfert de chaleur dans le même espace. La résistance thermique de transfert de chaleur est ici divisée en résistance thermique interne et résistance thermique externe.

La réduction de la résistance thermique interne nécessite une disposition de puce raisonnable, de sorte que la source de chaleur elle-même soit plus proche de la coque de dissipation thermique. Il s'agit d'un effort de collaboration entre les ingénieurs en matériel et les ingénieurs en conception thermique.

D'un point de vue matériel, un matériau d'interface thermique doit être appliqué entre la puce et le boîtier. Les stations de base 5G peuvent favoriser une grande amélioration des matériaux d'interface thermique, qui se reflètent dans les aspects suivants :

1. La résistance thermique la plus faible possible - une conductivité thermique plus élevée et un meilleur mouillage de l'interface sont nécessaires ;

2. Fiabilité - les stations de base sont utilisées dans des environnements extérieurs complexes, partout dans le monde, avec une plage de température de -40C~55C, et la maintenance est difficile après les pannes - excellente stabilité thermique, anti-affaissement, anti-fissuration

3. Facilité d'utilisation - 5Les stations de base G sont utilisées en grande quantité et plusieurs puces partagent la dissipation thermique du châssis, ce qui nécessite l'automatisation de l'assemblage des matériaux et des contraintes générées pendant le processus d'assemblage.

Du point de vue du boîtier, la consommation d'énergie est augmentée et une forme d'ailette plus raisonnable doit être conçue pour correspondre au niveau de matériau à forte consommation d'énergie de la station de base, et des matériaux à faible densité, une meilleure conductivité thermique et une forte résistance à la corrosion sont requis. L'application de la plaque de gonflage dans la station de base est basée sur sa conductivité thermique élevée et sa faible densité. En raison de la faible densité et des propriétés de conductivité thermique élevée, l'application de produits d'écoulement diphasique dans les stations de base deviendra de plus en plus étendue. L'essor du moulage sous pression semi-solide et d'autres procédés a également favorisé l'amélioration de la conductivité thermique des matériaux de boîtier de moulage sous pression.

L'efficacité de la dissipation naturelle de la chaleur est limitée. Avec l'augmentation de la puissance, le refroidissement par air et le refroidissement par liquide des stations de base sont également à l'étude. Lorsque la température est bien contrôlée, cela améliore non seulement la fiabilité du produit, mais réduit également la consommation électrique de l'appareil.