來(lái)源：未知 作者：admin

5G基站引入大規(guī)模天線(xiàn)技術(shù)，AAU的體積、重量、散熱都受到挑戰(zhàn)。如何在三者之間找到平衡點(diǎn)，做好AAU設(shè)計(jì)，需要采用多種新技術(shù)、新工藝、新材料結(jié)合。在聊我們今日即將展開(kāi)的AAU散熱設(shè)計(jì)之前，我們先看看AAU的結(jié)構(gòu)。

AAU作為基站的主設(shè)備，其可拆解為四個(gè)部分：

（1）保護(hù)罩，采取了玻璃纖維和新型材料形成的混合材料，重量要比原來(lái)輕40%，另外在信號(hào)穿透損耗降低了90%，氣透性更強(qiáng)，表面不容易老化，壽命更長(zhǎng)，而傳統(tǒng)的塑料材料時(shí)間久了材質(zhì)會(huì)變脆，容易損耗。

（2）天線(xiàn)底板和振子的組合結(jié)構(gòu)，與4G相比變化較大，材質(zhì)上高頻化，通道數(shù)量上也有增加。5G AAU天線(xiàn)底板主要是高頻PCB，為天線(xiàn)振子的載體，并負(fù)責(zé)傳輸信號(hào)。5G AAU天線(xiàn)振子與4G相比也有大幅升級(jí)，傳統(tǒng)的方案一個(gè)振子有多個(gè)零件，現(xiàn)在5G把幾個(gè)振子通過(guò)加工技術(shù)整合成一個(gè)零件，減少了焊點(diǎn)數(shù)量，故障率就下降了，振子是由塑料、金屬鍍膜、PCB構(gòu)成。

（3）射頻 功放的組合結(jié)構(gòu)，5G方案中，以技術(shù)較為領(lǐng)先的廠(chǎng)商為例，射頻部分和天線(xiàn)部分整合在AAU中，且射頻部分以一塊多層PCB為載體，其上布設(shè)了中頻芯片、濾波器、功放等。

功放芯片采用氮化鎵工藝、需要幾塊PCB作為載體，再與射頻PCB底板組合在一起，結(jié)合軟件算法可將功放效率提升10%（相對(duì)業(yè)界其他5G AAU方案的平均水平）。

AAU中頻芯片則采用自研的ASIC，性能上也有優(yōu)化。

陶瓷介質(zhì)濾波器方面，相比原來(lái)的金屬腔體濾波器單器件重量和體積減小約40%，數(shù)量更多，對(duì)應(yīng)的功放數(shù)量也相應(yīng)提升（一個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)一個(gè)功放）。

（4）散熱模組、光模塊、保護(hù)罩等組合結(jié)構(gòu)：

由于5G結(jié)構(gòu)及天線(xiàn)等的變化，AAU相對(duì)于4G方案的主要變化之一是散熱等模塊的升級(jí)。

AAU傳統(tǒng)散熱方案

1、降低芯片與外殼的溫差，采用高導(dǎo)熱界面材料和熱橋接導(dǎo)熱塊或熱管；

2、降低外殼表面溫度，增加設(shè)備的外殼體積，優(yōu)化散熱葉片設(shè)計(jì)，加大表面積；

3、改善外殼溫度均勻性，采用鑄鋁加厚外殼。

在實(shí)際產(chǎn)品中，方案 1 的改善效果有限，當(dāng)外殼被太陽(yáng)光暴曬時(shí)，其表面溫度可高達(dá)60℃至90℃。而很多芯片的Tc要求在90℃以?xún)?nèi)，此時(shí)將無(wú)法滿(mǎn)足散熱要求；對(duì)于方案 2 和方案 3 ，通常產(chǎn)品的外觀尺寸和產(chǎn)品重量有一定的限制，不能隨意的增大。因此5G散熱將是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

AAU目前基站散熱方案

基站內(nèi)部發(fā)熱模塊產(chǎn)生的熱量，會(huì)使密閉腔體內(nèi)的溫度升高，當(dāng)溫度一致后，再傳至外殼，通過(guò)空氣對(duì)流散熱。AAU散熱可以從材質(zhì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及新的散熱方案入手。

（1）新的散熱方案，液冷散熱。

液冷散熱模組：散熱片連接的導(dǎo)熱管下方有特殊的散熱液體，其沸點(diǎn)比較低，吸收熱量后會(huì)蒸發(fā)為氣體到頂部，散發(fā)熱量后重新液化，回流至原來(lái)的地方，從而提高散熱效率。

然而由于散熱模組與散熱片均適于剛性材料，兩者之間出在界面熱阻，因此內(nèi)部必定會(huì)使用到TIM材料。如導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱硅脂等。

光模塊方面，其本身有一個(gè)最佳的工作溫度范圍。AAU在室外工作溫度范圍變化比較大，比如東北氣候偏冷、南方氣候炎熱，為此光模塊周?chē)捎昧诵碌牟牧希ㄟ^(guò)控制材料電流出入方向就可以實(shí)現(xiàn)光模塊溫度的調(diào)節(jié)，升溫可至30度，降溫可至10度，相當(dāng)于“空調(diào)”。

（2）新材料。AAU除了內(nèi)部使用TIM、散熱材料及方案外，半固態(tài)壓鑄件具有重量輕和散熱性能好的優(yōu)勢(shì)，吹脹板具有熱傳導(dǎo)效率高、制冷速度快的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合半固態(tài)壓鑄件和吹脹板的散熱器件有望大幅提升5G基站散熱價(jià)值量。

圖為吹脹板

（3）材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。另外廠(chǎng)商在AAU散熱片結(jié)構(gòu)上通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)優(yōu)化整機(jī)體積重量，引入新工藝，在整機(jī)結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了輕量化。例如傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的散熱齒，下部熱量上部擴(kuò)散，造成散熱齒結(jié)構(gòu)上部溫度高，降低散熱效率，成為散熱瓶頸。中興通訊獨(dú)特的V齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改進(jìn)散熱氣流，使冷空氣正面進(jìn)兩側(cè)出，避免熱級(jí)聯(lián)，散熱提升20%，成為業(yè)界首創(chuàng)。

圖為V齒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

AAU散熱做不好，將導(dǎo)致設(shè)備功耗上升，這對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也是我們推進(jìn)5G建設(shè)的一個(gè)重要障礙。如果無(wú)法有效解決散熱問(wèn)題，5G的落地推進(jìn)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展將受到一定影響。