热传导-TC 5G「热商机」 散热技术面临的挑战

2020年迎来5G技术大规模的商用，在实现万物互联的荣景下，大则从物联网及车联网等平台技术的兴起，小则从行动多媒体影音的大量应用以及人手一支的手机。据消息指出，各家手机大厂也即将于今年8月起陆续推出多款5G手机问世。5G技术的发展俨然是目前全球较关注的重点技术之一。

无线通信技术的成长带动功耗的提升，对于模块化以及系统整合的要求提高，直接影响的就是模块散热问题。在散热的方式上，对于基地台及手机等终端装置通常以被动散热的自然对流为主，以下整理了在5G技术中扮演关键材料的PCB及散热材料分类：   

  

▲图一.  5G关键PCB、散热材料
 

模块化的系统中主要的散热方式为热传导，因此散热材料必须具备高的热传导率。应用在计算机及手机的散热材料必须同时考虑表面温度的限制，因此各向异性的热传导、热扩散特性更显得重要。目前主要应用在计算机及手机的散热材料主要以铜箔、石墨片为主。另一个重要的散热组件是TIM热接口材料，包含了散热膏、散热胶及散热片等材料，TIM主要功用是填补两种材料接合时所产生的空隙及固体表面的孔洞，减少热传递的接触热阻所造成的影响，对于被动式散热尤其重要，请参考下方示意图：
 

▲图二.  TIM热接口材料之功能及示意图
 

▲图三.  左侧为Hot Disk TPS3500示意图，右侧为Hot Disk测试时Sensor与样品的放置示意图

5G新技术的出现对材料提出新的性能要求，包括PCB材料、半导体材料、手机天线材料、手机外壳材料、电磁屏蔽材料、导热散热材料等都将在5G应用中迎来变革。面对多种形态的散热材料，传统的热传导量测技术也面临挑战。Hot Disk作为目前国际上具可信度的导热测试方法之一，符合ISO22007-2标准测试规范，属于TPS瞬态平面热源法的测试方式。透过一次性的量测即可快速得到多数材料类型的热传导系数、热扩散系数和比热容。能够量测块体、液体、粉体、膏体、薄膜、高导热片材等多种型态的样品。目前Hot Disk也提供更多样的测试模块，如：异方向性模块(Anisotropic)、薄膜模块(Thin film)、比热测试模块(Specific heat)和低密度高绝缘测试模块(Low Density/High Insulator)等。我们也深信Hot Disk这样的先进量测技术，定能搭上这波5G技术发展的浪潮，提供所有散热测试需求的业界先进们较佳的解决方法。