5G 基站散热需求大，半固态压铸件+吹胀板有望成为 AAU 散热主流选择
5G基站散热
在基站领域，传统的散热方案难以满足 5G 基站的散热要求，集散热性能提升和产品重量 减轻于一身的半固态压铸件+吹胀板散热方案有望超出市场预期。5G 基站的功耗约为 3kW~4kW，较 4G 基站提升约 2~3 倍；而且 5G 基站天线等单元的体积、重量也有较大 幅度增加，因此亟需实现基站散热模组散热性能提升+产品重量减轻。
对于 BBU 散热，目前主流的散热方案为：正面采用大面积鳍片散热片；背 面采用大面积金属散热片，主要为热管/均热板；内部使用导热凝胶、金属 散热片等导热界面材料。
对于 AAU 散热，采用热管/均热板等液冷散热模 组、采用半固态压铸件+吹胀板的新型散热方案、采用新型散热片结构设计 是更有效的散热设计。其中半固态压铸件+吹胀板的组合结合了半固态压铸 件重量轻、散热性能好的优势和吹胀板热传导效率高、散热速度快的优势， 有望成为 5G 基站 AAU 散热的主流方案；此外，中兴、华为采用的新型散 热片结构设计能使基站的整体散热能力提升 20%。
根据伊之密官网， 半固态压铸件的导热率比一般压铸件高 50%，能够满足基站产品快速散热的要求；同时， 其重量轻的特点能够帮助基站产品减重 30%。此外，吹胀板具有导热速度快、可靠性高、 性价比高等优势，也能起到提升散热性能和减轻设备重量的效果。因此我们认为，半固态 压铸件+吹胀板有望成为 5G 基站散热的主流方案。
一、5G 基站散热需求大，半固态压铸件+吹胀板散热方案有望普及
基站是典型的封闭式自然散热设备，热量从元器件发出后，首先会被内部器件吸收，导致 器件温度升高；由于温差出现，热量会从高温物体转移到低温物体。因此基站的热量会先 传到外壳，再由外壳传导到空气，具体的热量传递路径如下：芯片（发热源）→界面材料 →导热结构件→内部空气→外壳→外部环境。基站的热设计需要在相同空间下尽可能提高 换热效率、降低传热热阻。
封闭式自然散热产品温度问题解决思路汇总
二、BBU 散热依靠自身散热设计，主要使用散热片、导热凝胶等散热材料
BBU 应用环境多在室外，无法依靠风扇散热，因此散热主要依靠自身的散热设计。以华为 BBU 为例，目前主流的 5G 基站 BBU 散热方案为：BBU 正面采用大面积鳍片散热片，几 乎覆盖了整个 PCB，仅露出电源部分；BBU 背面同样覆盖大面积的金属散热片，主要为 热管/均热板；BBU 内部使用导热凝胶、金属散热片等导热界面材料。
三、AAU 散热需求激增，半固态压铸件+吹胀板新型散热方案有望成为主流
传统的 AAU 散热方案包括：
（1）降低芯片与外壳的温差，采用高导热界面材料和热桥接 导热块或热管，但是当外壳被太阳光暴晒时，表面温度可高达 60℃至 90℃，导致实际散 热效果有限。
（2）降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，优化散热叶片设计，加大表 面积；
（3）改善外壳温度均匀性，采用铸铝加厚外壳；方案（2）、（3）的缺点是对产品的 外观、尺寸和重量有一定的限制，不能随意的增大。为解决 5G 基站 AAU 的散热问题， 可以从采用液冷散热方式、新型的散热材料、新型的结构设计方向入手。
1、采用基站热管/基站均热板等液冷散热模组
热管/均热板应用于基站中具有诸多优势：导热速度快；可承受热流密度大，消除系统热点；不存在异种金属连接，反复的温度变化不会破坏连接；与热源面直接接触，减少接触热阻， 宽度与长度方向任意调整。
2、采用半固态压铸件+吹胀板新型散热方案
通信设备使用普通机箱与半固态机箱散热效果对比
吹胀型铝质均热板是一种新型均热板结构，需要先采用印刷、滚压、吹胀等工艺制造出中 空铝质板壳，再通过真空、灌注、封口等工艺制造出可高效传热的均热板。密封式吹胀板 内部为真空状态，作为工作介质的冷媒在热源位置汽化吸收热量，在热源外区域液化释放 热量，从而实现整个吹胀板平面内的温度均匀。
吹胀板具有导热速度快（由于内部蒸汽腔互通，具有更优异的均热性能）、可靠性高（工 质不结冰，启动温度低，可在负 60 度环境中正常工作）、性价比高、适用于各种狭小空间、 可作为散热鳍片等优势。吹胀板组装在基站壳体上，效果强于普通金属翅片，并且质量较 轻，在大幅度提升散热效果的同时，又能相当程度的减轻设备总体重量。
用于基站散热的吹胀板
相比于传统的散热材料及方案，“半固态压铸件+吹胀板”结合了半固态压铸件重量轻、散 热性能好的优势和吹胀板热传导效率高、散热速度快的优势，有望成为 5G 基站 AAU 散 热的主流方案。随着 5G 商用基站大规模建设的推进，将进而驱动半固态压铸件和吹胀板 散热市场规模的增长。
3、采用新型散热片结构设计以提升基站散热能力
基站厂商可以采用新型结构设计来提升基站的散热能力。例如散热片结构中的散热齿，下 部热量上部扩散，造成散热齿结构上部温度高，降低散热效率，成为散热瓶颈。中兴通讯采用独特的V齿结构设计，改进散热气流，使冷空气正面进两侧出，避免热级联，散热提 升 20%，成为业界首创。华为也采用了独创的仿生散热技术——辊压接合散热齿，同样使 基站的整体散热能力提升 20%。
本文来源：eCooling热设计
标签： 点击： 评论: