【技术实现步骤摘要】
本专利技术关于天线模块，更具体地，本专利技术关于具有各向异性六方氮化硼热界面材料的5g天线模块。
技术介绍
1、5g通讯模块中，天线系统可以最小延迟地来发送和接收信号。因此，需要对于天线的一些如增益、波束成形和方向性等的设计参数进行优化，以确保最有效的信号传播和接收。此外，通过先进的天线技术(如大规模多输入多输出(multiple input multipleoutput，mimo)和波束成形)，可以帮助改善空间复用和减少干扰，进而提高系统的容量并减少延迟。
2、环境因素或模块内部产生的热量所造成的温度变化可能会对天线性能产生严重的影响，例如温度的升高会导致天线的谐振频率产生变化，因为随着温度上升，天线及其组件的长度和介电常数等的物理特性会发生变化，进而导致谐振频率降低。对于5g通信系统而言，低网络延迟是一个基本的要求，因为应用场景包括自动驾驶汽车、远程手术和增强现实等一些实时和交互式的应用。谐振频率的降低和回波损耗的增加都会导致天线的制定频率与实际工作频率不相符，从而降低天线效率和信号传输质量，因此，网络延迟会产生许多负面影响。图7中显示了天线的回波损耗，回波损耗特指在天线功率输入端口的返回或反射功率量，一般在天线设计中，反射损耗越低越好，其中回波损耗的波谷可用于观察天线的谐振频率。温度会影响天线的谐振频率；当温度升高，谐振频率将降低至较低的频率。因此在图7中，当温度从27℃增加到117℃时，波谷(v)从2.95ghz下移到2.9ghz，这是一个很大的改动，会对整个通信系统产生影响。
3、此外，5g天线
4、另外，5g天线模块中用于调谐和解调无线信号的收发器集成电路在处理信号过程中也会产生热量，尤其是在高频率和高数据速率工作的情况下。因此，充分的热管理对于保持这些集成电路的最佳性能和可靠性也相当重要。除此之外在5g天线模块中负责信号数字处理的基带处理器，在执行诸如数据编码、解码和信号同步之类的工作时，也可能会消耗大量功率并产生热量，因此对于基带处理器来说，也需要有效的散热机制来防止关于其性能和寿命的热问题。
5、开关和滤波器是5g天线模块中负责信号路由、波束形成和频率选择的重要组件。根据模块的设计和复杂性，这些组件可能会消耗电力并产生热量。同样地，也需要适当的热管理技术，以最大限度地减少热量积累并保持其性能。最后，5g天线模块还可以包括管理模块操作的控制和监测电路，以进行电源管理、信号监测和系统诊断。虽然这些电路可能不是主要的产热组件，但仍然是模块整体散热需求的考虑之一。
6、尽管5g天线模块可能会因为具体的模块设计、功率要求和操作条件而有所不同，但同样地都需要有效的热管理策略，像是使用适当的热接口材料、散热器和冷却机制，以确保适当的散热，避免模块内组件的性能退化或损坏。然而，现有的热界面材料仍具有些未克服的挑战，特别是关于介电常数(dk)和损耗角正切(df)，以及在高频下(特别是在20ghz以上)的金属问题。
7、热界面材料通常是具有相对较高介电常数和损耗角正切的材料，其中介电常数代表材料储存电能的能力，而损耗角正切反映能量转换为热量时所造成的耗散。在大于20ghz的高频下，电磁波的波长变小，并且热界面材料的寄生电容和电感效应变得更加显着，进而可能导致信号损耗增加、阻抗失配和天线性能降低。
8、许多现有的热界面材料利用金属颗粒或填料来增强其热导率，然而，金属可能导致更高的电损耗，尤其是在更高的频率下，因为在20ghz以上的频率时，金属的趋肤深度会增加，即电流会集中在材料表面附近，导致更高的电阻损耗和信号衰减，并产生热量积聚，进而降低整体系统的效率。
9、热接口材料可将热量从功率放大器传递到散热器或机箱。然而，由于介电常数、损耗角正切和金属等的上述问题都可能会导致导热性降低和热阻上升，使天线模块内的热量积聚，对系统的可靠性和效率产生负面影响，甚至可能导致相关组件提早失效。
10、综合以上，5g模块的天线系统的优化需要通过适当的热管理来确保低网络延迟，以最大限度地减少温度变化的影响，藉此，也可以提高5g通信系统的性能、可靠性和效率，以在各种应用中实现无缝且实时响应式的连接。而本专利技术解决了这一需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种整合的天线模块来解决上述技术问题。
2、根据本专利技术的第一方面，提供了一种整合的天线模块。
3、本专利技术提供了具有由六方氮化硼(hexagonal boron nitride，hbn)制成的热界面材料的天线模块。六方氮化硼是一种在其基面具有优异导热性的二维材料，因此适合做为各向异性热界面材料，其中六方氮化硼具有由硼原子和氮原子交替排列组成六边形晶格的独特结构，因此可通过晶格震动进行有效的热传递，六方氮化硼的基面具有可超过500w/mk的热导率；此外，六方氮化硼具有约3.5到4的低介电常数以及0.0012的低损耗角正切。
4、在5g天线模块中，以各向异性六方氮化硼作为热界面材料可增强散热能力并改善其热管理，同时还可防止常见于因热界面材料的高介电常数和损耗角正切所导致的信号损耗和延迟。本专利技术通过在发热组件(如功率放大器)和散热器或底座之间添加六方氮化硼薄层，可以最小化热阻，有利于有效的热传递，同样地，也可以防止热量积聚，保持较低的工作温度，维持天线模块的性能和可靠性。
5、此外，做为热界面材料，各向异性六方氮化硼具有其他特性，包括高电阻率、化学稳定性和与各种材料的低界面热阻，这些特性都凸显各向异性六方氮化硼适合用于解决5g天线模块中热和电的问题。
6、在一个方面，本专利技术提供了一种具有热管理的整合天线模块，该模块包括至少一个天线或天线阵列以及至少一个放大器，例如功率放大器或低噪声放大器；各向异性热界面材料，其与该至少一个天线或天线阵列、至少一个放大器之间具有热连通，其中该各向异性热界面材料包括多个彼此对齐的热各向异性复合层，其在第一方向上具有第一热导率，在第二方向上具有较高的第二热导率，并且该对齐的热异性复合层在第一方向上基本彼此呈现平行延伸。
7、每个热各向异性复合层都包含六方氮化硼和粘合剂。该六方氮化硼在第二方向上对齐，且該第二方向约垂直于第一方向，因此該六方氮化硼的x-y平面在在所述第二方向上对齐，以呈现更高的所述第二导热率。通过这种排列方式，第二方向的导热系数至少为13.5w/mk，介电常数小于4，且损耗角正切小于0.007。且该热各向异性导电复合层粘附于相邻的热各向异性复合层上，从而产生层压的各向异性复合热界面装置。
8、在一个方面，该各向异性热界面材料的粘合剂是聚合物粘合剂。
9、每个热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有热管理的整合天线模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述粘合剂为聚合物粘合剂。
3.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述每个各向异性复合层包括60至95％重量百分比的六方氮化硼和5至40％重量百分比的粘合剂。
4.如权利要求3所述的整合天线模块，其中所述所述每个各向异性复合层包括70至75％重量百分比的六方氮化硼和25至30％重量百分比的粘合剂。
5.如权利要求2所述的整合天线模块，其中所述聚合物粘合剂选自聚硅氧烷、热塑性弹性体、聚异戊二烯或聚丁二烯。
6.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料的厚度为0.1至0.6毫米。
7.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料具有至少为13kV/mm的介质击穿电压。
8.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料进一步与散热器或热交换器热接触，以强化热管理。
9.如权利要求1所述的整合天线模块，进一步包括与所述各向异性热界面材料热接触的被动或主动
10.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料是柔性的，可与所述天线或天线阵列、所述放大器和被动组件的不规则表面紧密接触。
11.如权利要求10所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料的一侧或两侧进一步包括一层导热粘合剂，以增强与所述天线或天线阵列、所述放大器和所述被动组件的热接触。
12.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料具有-40℃至150℃的工作温度范围。
13.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述至少一个天线或天线阵列被集成到印刷电路板中，而所述各向异性热界面材料位于所述印刷电路板和所述放大器之间。
14.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料进一步包括保护层或涂层，以提供保护效果并增强其耐久性。
15.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料的一侧或两侧包括一层导热粘合剂，以增强与所述天线或天线阵列及所述放大器的热接触。
16.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述至少一个天线或天线阵列可在VHF、UHF、L波段、S波段、C波段、X波段、Ku波段、K波段或Ka波段的频率范围内运行。
17.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料在所述第二方向上的热阻小于0.5℃/W。
18.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述六方氮化硼具有选自片状、纤维状或薄片状的形式。
...【技术特征摘要】
1.一种具有热管理的整合天线模块，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述粘合剂为聚合物粘合剂。
3.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述每个各向异性复合层包括60至95％重量百分比的六方氮化硼和5至40％重量百分比的粘合剂。
4.如权利要求3所述的整合天线模块，其中所述所述每个各向异性复合层包括70至75％重量百分比的六方氮化硼和25至30％重量百分比的粘合剂。
5.如权利要求2所述的整合天线模块，其中所述聚合物粘合剂选自聚硅氧烷、热塑性弹性体、聚异戊二烯或聚丁二烯。
6.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料的厚度为0.1至0.6毫米。
7.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料具有至少为13kv/mm的介质击穿电压。
8.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料进一步与散热器或热交换器热接触，以强化热管理。
9.如权利要求1所述的整合天线模块，进一步包括与所述各向异性热界面材料热接触的被动或主动冷却装置，以更有效地散热。
10.如权利要求1所述的整合天线模块，其中所述各向异性热界面材料是柔性的，可与所述天线或天线阵列、所述放大器和被动组件的不规则表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金亮，郭志豪，刘燕，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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