5G स्टेशनों की थर्मल चुनौतियां

2025 तक, दूरसंचार उद्योग दुनिया की 20 प्रतिशत बिजली की खपत करेगा, और मोबाइल संचार नेटवर्क में, बेस स्टेशन प्रमुख बिजली उपभोक्ता हैं, और लगभग 80 प्रतिशत ऊर्जा खपत व्यापक रूप से वितरित बेस स्टेशनों से आती है। अधिक सघन बेस स्टेशनों का अर्थ उच्च ऊर्जा खपत है, जो 5G नेटवर्क के लिए एक प्रमुख लागत चुनौती है।

ऊर्जा संरचना के संदर्भ में, बिजली की खपत का अर्थ है उच्च लागत और पर्यावरण प्रदूषण पर अधिक अप्रत्यक्ष दबाव। थर्मल डिज़ाइन के दृष्टिकोण से, बेस स्टेशन की ऊष्मा उत्पादन बढ़ जाता है, और तापमान नियंत्रण की कठिनाई अचानक बढ़ जाती है।

संचार उद्योग में काम कर चुके इंजीनियरों को पता है कि संचार बेस स्टेशन आमतौर पर इमारतों की छतों और जंगल में ऊंचे स्थानों पर लोहे के फ्रेम पर स्थापित किए जाते हैं। उपकरण की स्थापना में आसानी के लिए मात्रा और वजन महत्वपूर्ण हैं। संयोग से, थर्मल डिजाइन में बिजली की खपत, मात्रा और वजन सभी मुख्य डिजाइन सीमा स्थितियां हैं।

पिछले डिजाइन की आदतों से, बेस स्टेशन एक विशिष्ट बंद प्राकृतिक गर्मी लंपटता उपकरण है (बाहरी अनुप्रयोग के लिए सख्त जलरोधी और डस्टप्रूफ की आवश्यकता होती है)। घटकों से गर्मी निकलने के बाद, केवल दो स्थान होते हैं:

1. आंतरिक उपकरणों द्वारा अवशोषित - गर्मी आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिससे डिवाइस का तापमान बढ़ जाता है;

2. तापमान के अंतर के कारण, गर्मी को उच्च तापमान वस्तु से कम तापमान वस्तु में स्थानांतरित किया जाता है - जब तापमान स्थिर होता है, गर्मी हस्तांतरण दर=गर्मी उत्पादन दर।

उत्पादों की मात्रा और वजन को कम करने के लिए, ऐसे उत्पादों के थर्मल डिजाइन की मांग गर्मी हस्तांतरण दक्षता को अधिकतम करने और एक ही स्थान में गर्मी हस्तांतरण थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए विकसित हुई है। यहाँ गर्मी हस्तांतरण थर्मल प्रतिरोध को आंतरिक थर्मल प्रतिरोध और बाहरी थर्मल प्रतिरोध में विभाजित किया गया है।

आंतरिक थर्मल प्रतिरोध को कम करने के लिए एक उचित चिप लेआउट की आवश्यकता होती है, ताकि गर्मी स्रोत स्वयं गर्मी अपव्यय खोल के करीब हो। यह हार्डवेयर इंजीनियरों और थर्मल डिजाइन इंजीनियरों के बीच एक सहयोगी प्रयास है।

भौतिक दृष्टिकोण से, चिप और आवास के बीच एक थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री को लागू करने की आवश्यकता होती है। 5G बेस स्टेशन थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री में काफी सुधार को बढ़ावा दे सकते हैं, जो निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं:

1. सबसे कम संभव थर्मल प्रतिरोध - उच्च तापीय चालकता और बेहतर इंटरफ़ेस गीला करने की आवश्यकता होती है;

2. विश्वसनीयता - बेस स्टेशनों का उपयोग जटिल बाहरी वातावरण में किया जाता है, पूरी दुनिया में -40C ~ 55C की तापमान सीमा के साथ, और विफलताओं के बाद रखरखाव मुश्किल होता है - उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता, एंटी-सैग, एंटी-क्रैकिंग

3. उपयोगिता - 5जी बेस स्टेशनों का उपयोग बड़ी मात्रा में किया जाता है, और कई चिप्स चेसिस की गर्मी अपव्यय को साझा करते हैं, जिसके लिए असेंबली प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाली सामग्री असेंबली और तनाव के स्वचालन की आवश्यकता होती है।

आवरण के परिप्रेक्ष्य से, बिजली की खपत में वृद्धि हुई है, और बेस स्टेशन के उच्च बिजली खपत सामग्री स्तर से मेल खाने के लिए एक अधिक उचित फिन फॉर्म को डिजाइन करने की आवश्यकता है, और कम घनत्व वाली सामग्री, बेहतर तापीय चालकता और मजबूत संक्षारण प्रतिरोध हैं आवश्यक। बेस स्टेशन में इन्फ्लेशन प्लेट का अनुप्रयोग इसकी उच्च तापीय चालकता और कम घनत्व पर आधारित है। कम घनत्व और उच्च तापीय चालकता गुणों के कारण, बेस स्टेशनों में दो-चरण प्रवाह उत्पादों का अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक हो जाएगा। अर्ध-ठोस डाई कास्टिंग और अन्य प्रक्रियाओं के उदय ने भी डाई कास्टिंग आवरण सामग्री की तापीय चालकता में सुधार को बढ़ावा दिया है।

प्राकृतिक गर्मी अपव्यय की दक्षता सीमित है। बिजली की वृद्धि के साथ, बेस स्टेशनों की एयर कूलिंग और लिक्विड कूलिंग का भी अध्ययन किया जा रहा है। जब तापमान अच्छी तरह से नियंत्रित होता है, तो यह न केवल उत्पाद की विश्वसनीयता में सुधार करता है, बल्कि डिवाइस की बिजली खपत को भी कम करता है।