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导热塑料或将成为5G散热材料方案

着通信的发展,能量损耗逐渐增加,到如今5G通信,由于传输速度的大幅提升,能量的损耗也急剧增加,发热也变得更多,因此,对于设备的散热性能要求也更高。散热成为5G设备亟需解决的一大问题。


图   通信发展的能量损耗情况


据了解,5G基站功耗是4G基站功耗的2.5~4倍,这势必增加基站发热量,常见的散热器件是金属压铸散热件,但金属质重且不绝缘,工艺复杂,加工精度要求高,抗腐蚀性较差。出于减重降本的目的,对于散热材料的要求更高,需要密度更低、导热更好、抗腐蚀性强的材料。


图   5G散热器


除了基站外,手机、笔记本电脑、平板电脑等电子设备的散热问题也是大家关注的焦点,电子设备的实现功能越来越多使得电子设备的功耗越来越大,发热也越来越严重,同时有限的空间设计对散热提出了更高要求。在未来5G千元机市场,塑胶外壳或将迎来爆发,但我们都知道普通塑料材质的外壳导热性能差,无法将终端设备内部产生的热量及时散发出去,这将影响设备的性能。


为解决设备散热问题,同时,出于减重降本的目的,以塑代钢、以塑代铝等散热材料解决方案应运而生,导热塑料受到关注。


什么是导热塑料?


导热塑料是利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充,以提高其导热性能,其主要基体材料有PPS、PA6/PA66、LCP、TPE、PC、PP、PPA、PEEK 等,是通过填充AlN、SiC、Al2O3、Mg(OH)2、石墨等填料来提高材料的导热性能。


导热塑料的导热机理


导热塑料的导热性能取决于聚合物与导热填料的相互作用,不同种类的填料具有不同的导热机理。

  • 金属填料:金属填料的导热主要是靠电子运动进行导热,电子运动的过程伴随着热量的传递。
  • 非金属填料:非金属填料导热主要依靠声子导热,其热能扩散速率主要取决于邻近原子或结合基团的振动,包括金属氧化物、金属氮化物以及碳化物。

导热塑料填料种类


  • 金属粉末填料:铜粉、铝粉、铁粉、锡粉、镍粉等。
  • 金属氧化物:氧化铝、氧化铋、氧化铍、氧化镁、氧化锌。
  • 金属氮化物:氮化铝、氮化硼、氮化硅。
  • 无机非金属:石墨、碳化硅、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、碳化铍等。


图    导热塑料的散热情况


导热塑料的优势


  • 散热均匀,避免灼热点,减少零件因高温造成的局部变形,热导率以及各项物理性能可调;
  • 重量轻,比铝材轻 40-50%;
  • 成型加工方便,可大批量快速成型,无需二次加工,大大缩短了产品生产周期,降低生产成本;
  • 产品设计自由度高,可制成较复杂的形状;
  • 基材选择广泛,可根据产品要求进行选材,降低产品成本,应用广泛。


目前,导热塑料应用于电池外壳、LED灯罩、手机外壳、无线网卡外壳、汽车散热器等方面,未来在5G通讯设备、功率变换设备、存储模块等散热部件以及手机等电子设备将有较大应用需求。


在基站方面,信息消费联盟理事长项立刚表示,与4G相比,5G基站数量要翻一倍。从今年开始的此后3年,每年或需建100万个5G基站,最终可能需要建成800万到1000万个5G基站;在智能终端方面,据高通预计,到2022年,5G智能手机出货量将达到14亿部。到2025年,全球5G联网设备将达到28亿部。这或将给导热塑料带来可观的的市场增量。


散热材料迎来了5G新时代,基站、手机以及笔记本电脑等设备等都将对5G散热材料有更高的要求。欢迎长按下方二维码加入艾邦5G散热材料交流群进行交流,共谋发展进步!


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