鋁鎂合金加速5G基站的應用

鎂動力 分類: 電子 發布時間: 2020-04-30 16:27

?4月23日工信部在發布會上表示:大力支持5G、人工智能、工業互聯網、物聯網、車聯網、大數據、區塊鏈等技術創新和產業應用,加快推進4G和5G基站建設進度,并透露今年全年將新建50萬個5G基站。5G基站加速落地,為保證后續的各種5G設備的信號傳輸工作,5G通信機箱正在全國各地大面積鋪設,作為基站通信設備組成的精密金屬結構件,需求也在不斷增加。

1小型金屬濾波器在5G低頻段具備優勢

在未來高頻發展趨勢下,介質濾波器、陶瓷濾波器將成為5G基站濾波器的主流,但是金屬腔體卻依舊在5G基站相關的應用場景占據一定的市場。5G 的有源天線要求天線濾波器和 RRU 集成到一個模塊中,其中散熱后蓋和外罩仍需要大量金屬結構件,甚至是小型化金屬濾波器在5G基站低頻段仍舊具有競爭力。

圖 小型金屬濾波器 來自大富科技

小型金屬腔體濾波器是通過在3G/4G成熟的腔體濾波器方案上提升金屬加工工藝,使得濾波器在性能保持基本穩定的前提下縮減濾波器的體積和重量,滿足5G基站系統的要求。相比于暫時還不太成熟,無法滿足大批量量產的介質濾波器和陶瓷濾波器,小型金屬腔體濾波器性能穩定,工藝成熟,能快速商用。在5G低頻段(如2.6GHz)與現有4G頻段相近,小型金屬濾波器依然具備競爭力,仍舊有一定的市場空間,目前試點用的大部分都是金屬腔體濾波器,據行業預測,金屬濾波器在 2.6GHz 以下的低頻段將會有20%的比例。

目前在小型金屬化濾波器已實現批量量產,武漢凡谷已有多個型號的全金屬形態及金屬腔體+介質諧振桿形態的5G小型化濾波器實現批量銷售。此外,目前生產5G金屬腔體濾波器的企業有大富科技、春興精工、東山精密、世嘉科技、國人射頻、國睿科技、宜安科技等

25G基站海量增長,金屬散熱殼體半固態壓鑄需求強勁

5G商用基站大規模建設,除了5G低頻段使用的小型化金屬濾波器,金屬配件其他的應用場景也將逐步擴大,尤其是具備重量輕、散熱性能好的半固態壓鑄殼體增長強勁。這主要因為通信設備高頻傳輸,在運行過程中消耗的部分電能轉化熱能,使得設備的溫度上升,尤其是5G基站引入Massive MIMO技術,典型應用是64T64R,單基站典型功耗超過3500W,而4G基站主要采用4T4R MIMO,單基站典型功耗僅1000W左右。高頻使用下,5G基站一體化機柜內的溫度不斷上升,為了不影響通信設備的使用,就要想辦法提高散熱能力。

目前基站結構設備的散熱方式除了金屬散熱片、熱管和均熱板、導熱界面材料,還要求結合壓鑄殼體和吹脹板的散熱器件來大幅提升5G基站的散熱能力。重量輕、散熱性能好的半固態壓鑄件已被廣泛用于基站中使用。

4G及其以前的通訊基站基礎材料主要采用鋁合金,但5G基站功耗是4G基站的2.5倍至4倍,這就意味著發熱量增加。如果散熱不及時,就會嚴重影響網絡的穩定性和設備的使用壽命。精密金屬工藝技術的升級將帶來產品價值的顯著提升,進而推動導熱產業市場規模在 5G 時代全面到來后有望實現顯著增長。

圖 通訊交換機散熱片 攝于中原特鋼展臺下面我們來看看5G金屬加工目前的熱門工藝半固態壓鑄件制備

半固態壓鑄是通過壓鑄機將半固態金屬熔液壓入一定形狀的金屬模具內,形成精密壓鑄件,然后經過CNC加工、表面處理、電裝等工序完成。其關鍵之處在于半固態壓鑄件的壓鑄機需要高壓、高速,從而降低壓鑄件中的氣孔含量,提高致密度,讓壓鑄件體積更小,更輕,有助于提高壓鑄件的導熱率。

5G AAU殼體相關的金屬件對產品尺寸、精密度要求都很高,而且需要輕薄化,因此也對壓鑄設備、周邊配件都提出了新的要求。目前基站通信設備相關配件加工的基本3500~4000噸以上,甚至4500噸重型壓鑄機來壓鑄成型。這種半固態自動化壓鑄設備,相比傳統的壓鑄還需要增加接口集成制漿機,甚至增加壓鑄模溫機,來控制模具的溫度均勻,延長模具壽命,提高生產效果。目前國內壓鑄機廠商形成了力勁、伊之密和海天三足鼎立的格局,國外進口供應商以布勒、意德拉、富來和意特為主。鋁鎂合金半固態射出成型可以考慮JSW,日本制鋼所的設備

(鎂合金半固態射出成型原理)

5G基站體積比4G小,產品結構精細度也更高,所需要的生產工藝也更為復雜。為滿足5G設備加工精度要求,高精度加工的機床也稱之為CNC相關的企業布局的重點。據了解海天、臺群、迪奧、創世紀等企業都已開發出針對5G設備高精密加工的機床,屆時這些企業將在艾邦舉辦的2020年第三屆5G終端加工產業鏈展覽會(8月27-29日)展示5G金屬加工設備。同時展會現場將展示國內首條濾波器全制程展示線。

         圖 5G通信設備殼體硬件機加工演示  

目前,精密鋁合金是重要的結構材料,通信產業各類設備對鋁合金精密結構件有著較大的依賴,5G通信的發展為鋁合金精密結構制造業的發展提供了廣闊的市場空間。同時由于基站金屬結構件的薄壁化要求,質輕,因此促使材料廠家開發出密度更小,導熱效率更佳的材料。鎂合金比鋁合金的密度小,但是導熱率卻只有鋁合金的60%,攻堅突破的關鍵就在于提高鎂合金的導熱系數。據了解現在已有廠家開發出散熱性能更佳的鎂合金材料用于5G基站。

萬豐鎂業推出高導熱鎂合金用于5G基站中 來自威海新聞網

在新冠疫情下,5G在抗擊疫情中也發揮了重要作用。工信部也于近日發布《關于推動5G加快發展的通知》,要求全力推進5G網絡建設、應用推廣、技術發展和安全保障,充分發揮5G新型基礎設施的規模效應和帶動作用,支撐經濟高質量發展。基站建設潮將不可避免,基站散熱器,光伏逆變散熱器,5G光模塊,甚至是5G手機中應用的壓鑄中板等精密金屬結構件將迎來新一波需求高峰,在這樣的背景下,濾波器廠商、金屬加工、設備、材料廠家將有望利用自身優勢實現技術升級、產業快速擴張與發展,享受5G時代的紅利。

來源: 深圳市興榮精密機械有限公司

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