創(chuàng)新助力5G生態(tài)系統(tǒng) 陶氏公司有機硅新品完美解決5G手機和基站散熱問題

　　近日，據(jù)中國信通院最新數(shù)據(jù)顯示：中國已經(jīng)建成了全球最大的5G 網(wǎng)絡，5G終端連接數(shù)超過2億，已經(jīng)上市的5G手機達到218款。在今年年初召開的2021年全國工業(yè)和信息化工作會議上，工信部提出了再建60萬5G基站的目標任務，毫無疑問，當下5G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如火如荼。作為推動5G網(wǎng)絡覆蓋的重要載體，無論是5G基站、數(shù)據(jù)中心、還是5G終端設備，與4G時代相比，都產(chǎn)生了諸多新需求。其中，各類設備對于導熱材料和散熱處理技術也提出了更高的要求。那么應該如何應對5G時代對導熱材料的新需求?

　　圖：陶氏公司展臺

　　5G終端設備，以5G手機為例，由于功耗高，基帶發(fā)熱量大，導熱問題尤為突出。某網(wǎng)友在知乎網(wǎng)站上吐槽：某廠商手機采用驍龍865芯片加外掛基帶，使用30分鐘就有明顯的發(fā)熱狀況。同時，5G基站內(nèi)，芯片散熱更是成倍增加，且基站小型化、高可靠性和產(chǎn)能都對導熱材料提出了更高要求。那么，這些痛點，又該如何解決?陶氏攜帶創(chuàng)新材料賦予了5G時代散熱新方案。在上海慕尼黑電子生產(chǎn)設備展現(xiàn)場，陶氏公司就帶來了基于5G生態(tài)系統(tǒng)布局的先進材料解決方案。陶氏公司消費品解決方案事業(yè)部全球消費電子及通訊市場經(jīng)理劉榮榕和陶氏公司消費品解決方案事業(yè)部消費電子和通訊全球應用技術負責人魏鵬針對公司最新推出的高性能有機硅創(chuàng)新產(chǎn)品和5G市場應用最新趨勢進行了解讀。

　　陶氏公司消費品解決方案事業(yè)部全球消費電子及通訊市場經(jīng)理劉榮榕對記者表示：“從4G時代開始，中國就是全球最大的單一通訊市場，占據(jù)全球約60%的市場份額。我們相信，未來5年，在5G的發(fā)展當中，中國5G市場將占全球通訊網(wǎng)絡基礎設施60%以上的市場份額。”

　　作為全球領先的材料公司，陶氏看好中國市場的潛力。陶氏公司一直是以市場導向進行創(chuàng)新研發(fā)，這次以5G生態(tài)系統(tǒng)端到端解決方案為展會主題，公司認為隨著全球尤其是中國5G網(wǎng)絡的快速部署，其大帶寬、低時延、海量連接等特性，為萬物互聯(lián)帶來了新的世界。

　　“5G網(wǎng)絡是一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，從通訊基礎設施，到云計算及數(shù)據(jù)中心，再到5G智能終端設備，缺一不可。5G生態(tài)系統(tǒng)中各項設施及產(chǎn)品帶來的全新挑戰(zhàn)：散熱、電磁屏蔽、穩(wěn)定性、安全性等技術要求增長迅速。材料解決方案是應對挑戰(zhàn)的關鍵之一。這次展會，陶氏公司在中國市場向全球首發(fā)了陶熙TMTC-4083導熱凝膠和陶熙TM TC-5550導熱硅脂，這些領先的材料創(chuàng)新產(chǎn)品，可以廣泛應用于5G基站、汽車、數(shù)據(jù)中心相關的產(chǎn)品設計當中，提供良好的導熱性能和界面性能。” 劉榮榕分析說。

　　圖：陶熙TM品牌的導熱凝膠

　　圖：陶熙TM品牌的導熱硅脂

　　陶氏公司消費品解決方案事業(yè)部消費電子和通訊全球應用技術負責人魏鵬對記者重點分析了5G基站對材料提出了三大要求。他說：“首先，與4G時代相比，5G基站能耗達到4-5.5倍，芯片發(fā)熱成倍的增加;并且因為5G基站的小型化趨勢，導致一些散熱的結構無法做大。因此，從整體設計的角度看，5G基站對導熱材料的要求更高。以前用2-3W/mk導熱系數(shù)的材料就可以解決的問題，到了今天的5G基站，則需要更高的導熱系數(shù)，更低熱阻的材料，才能解決基站小型化、高能耗和散熱問題，保證其在較高的功率下的良好運行。

　　其次，5G基站對可靠性要求高，戶外基站工作的環(huán)境不僅要考慮到晝夜的溫差，還有可能部署在極其惡劣的高低溫環(huán)境中(零下40度到125度之間)，因此要求材料保持高度穩(wěn)定性。

　　再者，5G基站呈小型化趨勢，且部署成幾何數(shù)量級猛增，傳統(tǒng)上采用導熱墊片，手工貼片的作業(yè)流程已經(jīng)無法滿足5G基站飛速建設中，對效率及產(chǎn)能的需求了。于是，液體材料的需求應運而生，因為采用液體材料可以進行快速點膠及固化。”

　　筆者在現(xiàn)場看到，陶氏公司此次全球首發(fā)的陶熙™ TC-4083導熱凝膠和陶熙™ TC-5550高可靠性導熱硅脂，具備幾大特性：陶熙™ TC-4083導熱凝膠作為一款雙組分導熱凝膠，具備高達10W/mK(ASTM D5470)的導熱率，兼具65g/min的高擠出率，且具有優(yōu)異的長期熱穩(wěn)定性，可滿足消費電子、通訊、汽車等行業(yè)中120微米到3mm厚度的導熱填縫。陶熙™ TC-5550高可靠性導熱硅脂是針對裸晶片設計的獨特配方，導熱率高達5.3W/mK，熱循環(huán)后具有出色的抗溢出性能。此外，還有另一款明星產(chǎn)品——陶熙™ TC-3065 導熱凝膠，榮獲2021年“BIG創(chuàng)新獎”和“愛迪生發(fā)明獎”。其具有6.5W/mK的導熱率，適用于通訊和數(shù)通領域高速光模塊導熱填縫，固化后無滲油、揮發(fā)性有機物(VOC)含量低，可替代預制導熱墊片。

　　今年，全球5G手機出貨量預計達到4.5億部，隨著5G時代到來，智能手機產(chǎn)品面臨的散熱挑戰(zhàn)更為嚴峻。陶氏公司此次展出的一款行業(yè)革新的產(chǎn)品是陶熙™ TC-3015可重工導熱凝膠，在這款產(chǎn)品誕生之前，智能手機多采用導熱墊片或導熱泥作為手機芯片導熱界面材料。陶熙™ TC-3015 創(chuàng)新地將導熱墊片可以重工的特點，以及導熱泥可以點膠的工藝優(yōu)勢結合起來，采用完全固化的技術路線，解決了傳統(tǒng)材料容易出現(xiàn)滲油、老化后開裂等問題。作為升級版，陶氏公司又研發(fā)出了4W/mK導熱率的陶熙™ TC-3035可重工導熱凝膠，可靠性高、固化后可重工、無殘留剝離。

　　圖：陶氏公司為5G手機散熱提出的系統(tǒng)解決方案

　　針對個人電腦、工作站、游戲機主機、服務器CPU等需要高性能導熱硅脂的界面應用，陶氏公司推出了陶熙™ TC- 5888導熱硅脂，導熱率達5.2W/mK，低壓下可以實現(xiàn)最薄為0.02mm的界面厚度。此外，在無人駕駛應用中，針對安全性問題，陶熙™ TC- 4040點膠式導熱凝膠，為PCB應用需求而設計，具有高可靠性及超高的擠出率——350g/min;應用在高級輔助駕駛系統(tǒng)(ADAS)的載體激光雷達中，有助于更好地應對系統(tǒng)因高功率密度帶來的高發(fā)熱情況，提升駕乘體驗，保障駕乘安全。

　　據(jù)悉，憑借在高性能有機硅領域70多年的創(chuàng)新經(jīng)驗及應用優(yōu)勢，陶氏公司除了擁有“陶熙TM(DOWSILTM)”有機硅電子膠品牌，還擁有“熙耐特TM(SiLASTICTM)”有機硅彈性體品牌，針對一些前沿的需求，如可注塑光學而研發(fā)的產(chǎn)品系列，也擁有很大的市場需求/潛力。兩大產(chǎn)品品牌均擁有豐富的產(chǎn)品組合，可以為市場提供更全面的解決方案。

　　這些多元化的產(chǎn)品及相關的定制化解決方案能夠幫助5G智能設備、通訊基礎設施、云計算及數(shù)據(jù)中心中關鍵元器件解決在5G時代面臨的各類挑戰(zhàn)和需求，包括：熱管理、電磁屏蔽、粘接與密封、灌封及噴涂、注塑及模壓成型部件等。

　　筆者查詢資料顯示，即使去年疫情的大環(huán)境下，陶氏公司2020年第四季度財報依然顯示出了亮麗的業(yè)績。2020年第四季度凈銷售額為107.06億美元，同比增長5%，凈利潤為12.54億美元。中國是陶氏公司在海外最重要市場之一，近年來不斷加大在華投入，建成多個生產(chǎn)基地。今年1月，陶氏公司張家港年產(chǎn)1.2萬噸有機硅樹脂工廠建成，該工廠是陶氏公司在美國本土以外建立的第一家海外有機硅樹脂工廠，也是陶氏公司全球第二家高附加值有機硅樹脂生產(chǎn)基地。此外，陶氏公司也積極和5G產(chǎn)業(yè)鏈上更多的客戶進行協(xié)同創(chuàng)新，相信今年他們在5G導熱材料市場將會迎來更大的市場商機。