التحديات الحرارية لمحطات 5G

بحلول عام 2025 ، ستستهلك صناعة الاتصالات 20 في المائة من الكهرباء في العالم ، وفي شبكة اتصالات الهاتف المحمول ، تعد المحطات الأساسية هي المستهلك الرئيسي للطاقة ، ويأتي حوالي 80 في المائة من استهلاك الطاقة من محطات قاعدية موزعة على نطاق واسع. تعني المحطات الأساسية الأكثر كثافة استهلاكًا أعلى للطاقة ، وهو ما يمثل تحديًا كبيرًا من حيث التكلفة لشبكات الجيل الخامس.

فيما يتعلق بهيكل الطاقة ، يعني استهلاك الطاقة ارتفاع التكاليف وزيادة الضغط غير المباشر على التلوث البيئي. من منظور التصميم الحراري ، يزداد توليد الحرارة للمحطة الأساسية ، وتزداد صعوبة التحكم في درجة الحرارة فجأة.

يعرف المهندسون الذين عملوا في صناعة الاتصالات أن محطات الاتصالات الأساسية تُركب عادةً على إطارات حديدية على أسطح المباني والأماكن المرتفعة في البرية. الحجم والوزن ضروريان لسهولة تركيب المعدات. وبالمصادفة ، فإن استهلاك الطاقة والحجم والوزن كلها شروط أساسية لحدود التصميم في التصميم الحراري.

من عادات التصميم السابقة ، المحطة الأساسية عبارة عن جهاز تبديد حرارة طبيعي مغلق (يتطلب التطبيق الخارجي مقاومة شديدة للماء والغبار). بعد انبعاث الحرارة من المكونات يوجد مكانان فقط:

1. تمتصه الأجهزة الداخلية - يتم تحويل الحرارة إلى طاقة داخلية ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجهاز ؛

2. نظرًا لاختلاف درجات الحرارة ، يتم نقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة المرتفعة إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة - عندما تكون درجة الحرارة مستقرة ، يكون معدل نقل الحرارة=معدل توليد الحرارة.

لتقليل حجم ووزن المنتجات ، تطور الطلب على التصميم الحراري لهذه المنتجات لزيادة كفاءة نقل الحرارة وتقليل المقاومة الحرارية لنقل الحرارة في نفس المكان. تنقسم المقاومة الحرارية لنقل الحرارة هنا إلى مقاومة حرارية داخلية ومقاومة حرارية خارجية.

يتطلب تقليل المقاومة الحرارية الداخلية تصميم رقاقة معقولًا ، بحيث يكون مصدر الحرارة نفسه أقرب إلى غلاف تبديد الحرارة. هذا جهد تعاوني بين مهندسي الأجهزة ومهندسي التصميم الحراري.

من وجهة نظر مادية ، يجب تطبيق مادة واجهة حرارية بين الرقاقة والمبيت. قد تعزز محطات 5G الأساسية تحسينًا كبيرًا في مواد الواجهة الحرارية ، وهو ما ينعكس في الجوانب التالية:

1. أقل مقاومة حرارية ممكنة - مطلوب توصيل حراري أعلى وترطيب أفضل للواجهة ؛

2. الموثوقية - تُستخدم المحطات القاعدية في البيئات الخارجية المعقدة ، في جميع أنحاء العالم ، مع نطاق درجة حرارة -40 درجة مئوية ~ 55 درجة مئوية ، والصيانة صعبة بعد الفشل - ثبات حراري ممتاز ، ومقاومة الترهل ، ومقاومة التشقق

3. قابلية الاستخدام - 5 تُستخدم المحطات الأساسية G بكميات كبيرة ، وتتشارك شرائح متعددة في تبديد حرارة الهيكل ، الأمر الذي يتطلب أتمتة تجميع المواد والضغط الناتج أثناء عملية التجميع.

من منظور الغلاف ، يتم زيادة استهلاك الطاقة ، ويلزم تصميم شكل زعنفة أكثر منطقية لتتناسب مع مستوى المواد عالية استهلاك الطاقة للمحطة الأساسية ، والمواد ذات الكثافة المنخفضة ، والتوصيل الحراري الأفضل ، والمقاومة القوية للتآكل مطلوب. يعتمد تطبيق لوحة التضخم في المحطة الأساسية على الموصلية الحرارية العالية والكثافة المنخفضة. نظرًا للكثافة المنخفضة وخصائص التوصيل الحراري العالية ، فإن تطبيق منتجات التدفق ثنائي الطور في المحطات القاعدية سيصبح أكثر وأكثر شمولاً. أدى ظهور الصب بالقالب شبه الصلب والعمليات الأخرى أيضًا إلى تحسين التوصيل الحراري لمواد غلاف الصب بالقالب.

كفاءة تبديد الحرارة الطبيعي محدودة. مع زيادة الطاقة ، يتم أيضًا دراسة تبريد الهواء والتبريد السائل للمحطات القاعدية. عندما يتم التحكم في درجة الحرارة بشكل جيد ، لا يؤدي ذلك إلى تحسين موثوقية المنتج فحسب ، بل يقلل أيضًا من استهلاك الطاقة للجهاز.