5G通信テクノロジーがサブ- 6GHzおよびミリメートルの波バンドに向かって急速に進化するにつれて、基地局のパワーアンプ（PA）および無線周波数フロント-エンドモジュール（FEM）の電力密度は15W/mm²を超えています。 24W/MKでの従来の酸化アルミニウム（Al₂O₃）基質の熱伝導率は、冷却要件を満たすには不十分であり、デバイスの信頼性を制限する重要なボトルネックになります。 170〜220 W/MKの超高熱伝導率を備えた窒化アルミニウム（ALN）セラミックは、5G電源デバイスの熱管理の究極のソリューションとして浮上しています。
5G熱管理の課題：熱流束密度の指数関数的成長
GANデバイスの熱蓄積効果
5Gの大規模なMIMOアンテナで使用される- sicパワーデバイスのGan -} sicパワーデバイスは、操作中に200度を超える接合温度に達することができます。熱を迅速に放散できない場合、温度が10度上昇するごとに、デバイスの寿命が50％減少します（Arrheniusモデル）。
高{-周波数信号の誘電損失
アルミナ基質は、28 GHz周波数帯域で誘電損失（Tanδ≈0.0004）を示し、信号減衰を引き起こします。対照的に、窒化アルミニウムにはTanΔ<0.0001（@40 GHz）があり、高い熱伝導率と低信号損失特性を組み合わせています。
3Dパッケージの熱散逸経路をブロックしました
AIP（パッケージのアンテナ）テクノロジーは、RFチップをアンテナと統合します。従来の金属ヒートシンクは、電磁界を妨害し、セラミック基板を介した横方向の熱伝導を必要とします。
窒化アルミニウムの3つの主要な技術的ブレークスルー
熱伝導率の大幅な増加
高-純度Aln粉末（酸素含有量<0.8 wt％）および圧力焼結技術を使用することにより、熱伝導率は170 W/mk（195 W/mkで測定）を超えており、これは酸化アルミニウムのそれよりも7倍高く、GAN Chipsの接合温度を45度低下させる可能性があります。
正確なCTEマッチング
窒化アルミニウムの熱膨張係数（4.5×10°/度）は、GAN（3.5×10°/度）の熱膨張係数と密接に一致し、熱サイクリングによって引き起こされる溶接層の亀裂を防ぎます。
金属化プロセスの革新
アクティブな金属ろう付け（AMB）テクノロジーの使用は、Cu - ALNインターフェイスで5×10sm².k/Wの熱抵抗を達成し、30W/mm²を超える熱散逸要件を満たしています。
業界の証拠：大手基地局メーカーによる熱散逸のアップグレード
特定の5Gベースステーション機器メーカーがALNセラミック基板を採用した後：
1.動作ジャンクション温度は、182度から137度に低下しました（赤外線熱イメージングで測定）。
2。デバイスのMTBF（故障間の平均時間）は、150,000時間に増加しました（元の酸化アルミニウム溶液では60,000時間と比較）。
3.全体的な消費電力は8％減少しました（熱効率の低下により）
将来の傾向：統合冷却ソリューション
1.次世代の窒化アルミニウム基質は、多機能統合に向かって動いています。
2。埋め込みマイクロチャネル：水冷相乗的冷却により、熱抵抗がさらに30％減少します。
3。3-次元回路co -発射：信号伝達と冷却のための3 -次元アーキテクチャを達成します。
4。NANO-ダイヤモンド複合材：研究所の熱伝導率は400W/mkを超えています。
5Gから6Gまでのレースでは、窒化アルミニウムセラミック材料は、材料科学を通じて電力装置の熱放散の限界を再定義しています。消費電力のすべてのワットが信号のカバレッジとエネルギー効率に影響を与えると、厚さ1 mm未満のこのセラミックは、ワイヤレス通信インフラストラクチャの「熱管理ハブ」になりつつあります。