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            5G基站散熱器沖壓、CNC加工等行業將面臨新的挑戰

            專業五金件沖壓、CNC機加工專注鋁外殼,鋁合金外殼,鋁型材外殼加工
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            5G基站散熱器沖壓、CNC加工等行業將面臨新的挑戰

            作者:沖壓、CNC加工 來源:5G基站散熱器 點擊:

             與4G網絡相比,5G提速10-100倍,提高網速,降低時延,提高可靠性,實現大連接,包括自動駕駛、智慧城市、工業互聯和萬物互聯,同時提高100倍的數據傳輸速率,這意味著5G基站的功率更大、發熱呈指數增長,溫度控制急劇上升。

             隨著5G時代傳輸速率的10倍提高,天線數量將增加,功率消耗將增加,能耗也將增加,特別是天線、功放等射頻器件將成為“能耗大戶”?;臼?G通信能源消耗的大戶,其能耗的80%來自于廣泛分布的基站。

             預計到2025年,全球通訊產業將耗電20%?;静粌H要適應全球的極端氣候,還要保持-40℃~55℃的正常工作溫度,這對基站散熱結構設計、新材料和新工藝提出了新的挑戰。華為,中興,愛立信,諾基亞等都從軟硬件入手。硬體方面,企業 通過低功耗基站芯片,高集成度基站設備,創新電源技術,實現了基站節能。

            通信業的工程師們都知道,通信基站通常安裝在樓頂的鐵架子上,高出地面。容積和重量是設備安裝的關鍵因素?!睙o獨有偶,在熱設計中,功耗、體積和重量是設計的核心邊界條件。

            根據以往的設計習慣,基站是典型的自然散熱設備(應用于室外,要求嚴格防水防塵),散熱后的元件發出的熱量只有兩個地方:

             被內部裝置吸收——將熱量轉換成內能,從而使裝置溫度上升;

             由于出現溫差,熱量從高溫的物體向低溫的物體傳遞——當溫度穩定時,熱量傳遞速率=產生熱量的速率;

            封閉自然散熱產品,當溫度穩定時,所有的熱量首先被送到外殼,再由外殼傳至空氣。熱傳輸路徑如下:

            隨著產品體積和重量的減少,對此類產品熱設計的要求逐漸發展為在同一空間內盡可能提高換熱效率,減小傳熱熱阻。傳熱阻又可分為內熱阻和外熱阻兩種。降低內部熱阻,需要合理的芯片布局,使熱源離散熱殼更近。它由硬件工程師和熱設計工程師共同完成。就材料而言,晶片與外殼之間需要施加熱傳導介面材料,而5G基座則可將熱傳導介面材料大幅提升,具體表現為:

            5G基站散熱器沖壓、CNC加工等行業將面臨新的挑戰

             一是盡可能降低熱阻——要求更高的熱傳導率,更好的界面潤濕性能;

             可靠——基站應用在戶外復雜的環境中,溫度范圍在-40C~55C之間,故障后難以維護,熱穩定性好,抗垂流,抗裂化;

            使用——5G基站使用量大,多片共用外殼散熱,對材料的裝配自動化、裝配過程產生的應力等都有要求。

            在提高機殼功耗方面,需要設計更合理的翅片形式,以匹配基站的高功耗。材料層,要求較低的密度,較好的導熱性能和耐腐蝕性能。在基站中應用吹脹板是基于其高導熱、低密度的特點。兩相流產品由于具有低密度、高導熱性等特點,將在基站中得到廣泛應用。半固態壓鑄等工藝的興起,也促進了壓鑄機殼材料熱導率的提高。

            隨著功耗墻的臨近,基站內部的風冷、液冷問題也正在逐步解決。在良好的溫度控制下,不僅影響產品的可靠性,而且降低設備的功耗。隨著溫度的升高,由泄漏電流引起的靜態功耗會迅速增加,而隨著晶體管制造工藝的演變,晶體管尺寸變小,泄漏電流也會變大。也就是說,溫度對芯片功耗的影響也會越來越大。若溫控不當,則使產品耗電量增大,從而進一步升溫,導致產品熱循環惡化。

             根據5G基站散熱器產品“大截面,高導熱,低密度,均勻性”的性能特點,部分企業還開發了高倍數的一次擠壓成型散熱器,這種鏟削式散熱器實現了超薄齒片,散熱片厚度可控制在3mm以下,超小間距,后處理可采用摩擦焊焊接技術,滿足超寬體散熱的要求,20倍以上高倍數的散熱器工藝技術。舉例來說,鳳鋁開發的“6063一體成型散熱器”,“1060鏟齒散熱器”。

             另外還有用純鋁或銅板沖壓或擠壓成型的散熱片。沖壓制取熱軋和冷軋鋼板和鋼帶,或依靠壓力機和模具對鋼板、鋼帶、管材和型材等施加外力,造成塑性變形或分離。

             基站加速落地,工信部透露,2020年全年新增5G基站50萬個,為保證后續5G通信設備的信號傳輸,小尺寸金屬濾清器、雙工器、諧振器、散熱器、基站外殼等精密金屬結構件也將迎來新一波需求高峰,5G終端、基站等通信設備制造商、半固態壓鑄、吹脹板、液態金屬、粉末冶金等金屬加工、模具、壓鑄機、注射機、數控、精雕機、鋅/鋁/鎂合金、不銹鋼等材料生產商加入到交流中來。

             在5G網絡建設中,基站的集中采購是最大的投資。各基站建設過程中均需配置散熱器,5G基站加速落地,散熱結構件需求激增,給產業鏈上下游企業帶來了新的挑戰和機遇,除產品設計、加工技術升級外,在材料研究與開發方面也有了新的發展。


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