5G通信機器 熱分析

4G と比較して、5G は少なくとも 9 ～ 10 倍増加します。 5G ネットワークの時代では、どのような 5G ソリューションも 5G 通信デバイスと切り離すことはできず、5G では、小型、高集積、高レート、低消費電力など、光デバイスに対する要求がますます高くなっています。 5Gフォワード、ミドル、およびバック伝送で一般的に使用される主なデバイスレートは、25G、50G、100G、200G、および400G光デバイスです。その中で、25Gおよび100G光デバイスは、最も広く使用されている5G通信デバイスです。

高速化と小型化により、これは光デバイスの開発の必然的な傾向です。 同時に、光デバイスの内部熱管理に対する要求も高くなります。 迅速かつ効果的に放熱する方法は、真剣に取り組まなければならない問題です。

熱設計が必要な理由:

ご存知のように、当社の光電チップが機能すると、注入された電流の 100% が出力オプトエレクトロニクスに変換されるわけではなく、その一部が熱の形でエネルギー損失として使用されます。 大量の熱が蓄積し続け、時間内に除去できない場合、コンポーネントのパフォーマンスに多くの悪影響を及ぼします。 一般的に言えば、温度が上昇すると、抵抗値が低下し、デバイスの耐用年数が短くなります。性能が低下し、材料が老化し、コンポーネントが損傷します。 さらに、高温は材料に応力と変形をもたらし、デバイスの信頼性と誤動作を低下させます。

熱伝達には、熱伝導、熱対流、熱放射の 3 つの基本的な方法があります。

熱伝導:

チップは底部のヒートシンクを介して熱を放散し、光デバイスはシェルに接触して熱放散シリコーングリースを介して熱を放散します。これらはすべて熱伝導に属します。

熱対流:

自然対流は、主に高温と低温の流体の密度差による浮力を利用して熱交換を行います。 発熱量の少ない環境に適したパッシブ放熱方式です。 携帯電話や光モジュールなどの端末製品では、主に自然対流熱伝達が利用されています。

強制対流熱伝達は、ポンプやファンなどの外部電源を介して流体の熱交換を加速することによって引き起こされる効率的な熱放散方法であり、追加の経済的投資が必要です。 発熱量が大きく、放熱環境が悪い場合に適しています。 ファン冷却は、通常、キャビネットまたはスイッチで動作する光モジュールに使用されます。これは、典型的な強制対流熱伝達です。

熱放射:

電磁波を介してエネルギーを伝達するプロセス。 熱放射は、物体の温度が絶対零度よりも高いときに電磁波を放射するプロセスです。 熱放射による2つの物体間の熱伝達は、放射熱伝達と呼ばれます。 この放熱方法は効率が悪いため、熱設計ではあまり使用されません。