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本文转载自公众号 | 山西星河通信技术有限公司
5G的脚步在加快。据了解，2020年我国将实现5G大规模正式商用。“在实现万物互联的场景下，屏蔽材料、热传导材料、吸波材料等功能材料厂商迎来机遇和挑战。5G时代，3C、汽车等领域终端产品对散热、电磁波屏蔽材料的巨大需求，发力高端市场，解决行业应用难点和痛点。
5G时代下，智能手机正变得越来越轻薄，器件排布紧密，有效散热成了保障手机正常运行的关键。谢佑南认为5G时代产品散热需求表现为：一是高热流密度，大于50瓦每立方厘米，二是高功率，单颗芯片大于600瓦，三是要求稳定性强，可连续工作7天24小时，四是热响应，满足不同温度下的散热稳定性，五是产品外形超薄。
他提出5G时代材料的设想与预测，在散热材料方面，多层石墨、超薄热管、均温板、相变储能材料是方向；在热传导方面，超高导热系数导热垫、薄才低热阻导热垫、导热电磁波吸收复合材料、低介电常数材料、相变化界面材料、高K值凝胶等材料是方向。会上，谢佑南介绍了5G新型导热材料各向异性导热垫片的特性，表示，其原理是依靠高导热性能填料本身的方向性导热；填料在材料中的取向化排列起热传导效果。据了解，各向异性导热垫片是材料本身的方向性高导热和在材料中的取向排列，较低的填充比例有很高的导热效果，此外力学性能优异。“与传统填充导热材料相比，各向异性导热垫片将无序化规范，缩短有效导热路径的距离，提升导热效率。”在5G时代，信号介质延迟时间是多芯片组建传输特性的重要参数，延迟时间越短，越能高速处理信号，组件性能越好。如果信号介质的延迟时间过长，会影响芯片的反应时间，从而影响到信号接收/发射的强度。“所以，要降低信号延迟时间，必须减小界面介质材料(TIM)的介电常数。”谢佑南认为，低介质常数导热垫片能解决这一问题。
会上，他还介绍了导热凝胶等新型导热材料在5G时代的优势。
超薄均热板（VC）为适应智能手机的发展需求，已采用蚀刻工艺以保证薄度和空腔结构成型，目前能稳定批量超薄VC的企业还为数不多。超薄均热板（VC）是利用真空腔体中工作液的蒸发冷凝循环，在工质冷凝过程中快速把热量传导到薄铜片上，实现快速热传导及快速热扩展功能的新型5G散热材料。
均热板/热管工作原理（来源公开资料）随着5G的推进及手机性能的多样化、高性能化，手机芯片的功耗，整机能耗越来越高，对快速导热散热的需求强烈。因此，现阶段的智能手机除了使用导热石墨、导热硅脂、导热硅片、微胶囊相变材料、高导合金中框和超薄热管外，逐渐把超薄均热板（VC）引入手机散热设计。下表为近期部分5G和高性能游戏电竞手机的散热方案:
三星、华为等在5G智能手机中导入了超薄均热板（VC），散热企业供不应求超薄均热板（VC）是在热管的原理与类似结构上，为适应智能手机的集成化、轻薄化、高性能化而设计的新型薄壁散热产品。经业界工艺改进和材料升级，目前超薄VC厚度往0.3mm下探，成熟应用的产品厚度暂时为0.4mm。目前，超薄均热板（VC）业界一般采用蚀刻工艺制程，分别在两片厚度仅为0.2mm的特殊铜合金上，蚀刻出真空腔体，再采用电阻焊工艺把毛细铜网固定在腔体中，然后铜片经钎焊工艺焊接为一体，并经抽真空、注液、二次除气、头部点焊等工序，完成超薄均热板的制造。
图：VC蚀刻样品（来源昆山盈之通）▌钎焊原理
将表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化），并借助毛细作用被吸入和充满固态工件间隙之间，液态钎料与工件金属相互扩散溶解，冷凝后即形成钎焊接头。
▌电阻焊原理
电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种方法。电阻焊方法主要有四种，即点焊、缝焊、凸焊、对焊。
【原文链接】5G时代 手机功耗带来的散热难题
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