Le bon fonctionnement de ce vaste réseau dépend non seulement de millions de stations de base, mais aussi, en partie, des
contacts électriques à l'intérieur des équipements de distribution, de protection et de contrôle de l'énergie qui les prennent en charge.
Selon le ministère chinois de l'Industrie et des Technologies de l'information, la Chine avait déployé 5,102 millions de stations de base 5G fin juin 2026, soit plus de 60 % du total mondial. Dans le cadre de son 15e plan quinquennal (2026-2030), la Chine prévoit de construire 500 000 stations de base 5G-Advanced (5G-A). Sur la même période, le développement plus large des réseaux de communication de nouvelle génération devrait générer environ 7 000 milliards de yuans de production économique dans les secteurs connexes.
À mesure que le déploiement des stations de base se poursuit, que l'infrastructure informatique s'étend et que les terminaux évoluent, la demande en équipements et composants de communication fiables devrait croître. Parallèlement,
l'infrastructure 5G évolue vers une densité de puissance plus élevée et des conceptions plus compactes et intégrées, ce qui impose des conditions d'exploitation plus exigeantes aux points de commutation et de connexion électriques.
Dans les relais, les disjoncteurs CC et autres dispositifs de contrôle de puissance utilisés dans les systèmes de communication, le choix du matériau de contact influe sur les performances électriques, la fiabilité de la commutation, l'échauffement et la durée de vie. Les matériaux de contact performants et fiables jouent donc un rôle important dans le maintien de la stabilité à long terme de l'infrastructure 5G.
Défis liés aux matériaux de contact dans l'infrastructure 5G
L'évolution de l'infrastructure 5G redéfinit les exigences de fonctionnement des contacts électriques. À mesure que les équipements deviennent plus compacts et plus puissants, les limitations des matériaux de contact conventionnels s'accentuent, engendrant de nouveaux défis pour la fiabilité à long terme des équipements.
1. Densité de courant plus élevée dans des conceptions compactes
Avec la miniaturisation et l'intégration croissantes des modules de distribution et de contrôle de l'énergie dans les stations de base 5G, l'espace disponible pour les composants de commutation se réduit, malgré l'augmentation des besoins en courant dans de nombreuses applications. L'élévation de la densité de courant qui en résulte peut entraîner une surchauffe des contacts.
Ces températures élevées peuvent accroître la résistance de contact et accélérer l'oxydation de surface, créant ainsi un cercle vicieux d'accumulation de chaleur et de dégradation électrique. Dans les dispositifs de protection, cette chaleur excessive peut également provoquer des déclenchements intempestifs et perturber le fonctionnement normal des équipements.
2. Érosion à l'arc et soudage par contact dans des conditions de commutation exigeantes
La commutation de contacts mécaniques sous charge peut générer un arc électrique. À la longue, les arcs répétés peuvent éroder les surfaces de contact, provoquer un transfert de matière et accroître le risque de soudage des contacts.
Le soudage des contacts est l'un des modes de défaillance les plus graves. Si la force maintenant les contacts en place dépasse la force de séparation du mécanisme de commutation, les contacts peuvent ne pas s'ouvrir, compromettant ainsi la fonction de commutation ou de protection du circuit. Les applications impliquant des commutations répétées, des courants d'appel élevés, la coupure de défauts ou des charges continues imposent donc des exigences particulièrement strictes aux matériaux de contact.
3. Exposition à des environnements extérieurs exigeants
De nombreuses stations de base 5G et installations connexes fonctionnent en extérieur ou dans des environnements semi-protégés. Les variations de température, l'humidité élevée, les embruns salés dans les régions côtières et les polluants atmosphériques peuvent favoriser l'oxydation et la corrosion, déstabiliser la résistance de contact et accélérer la dégradation des matériaux.
Sans un choix approprié de matériaux et une conception de protection adéquate, ces conditions peuvent réduire la fiabilité de commutation et raccourcir la durée de vie des composants.
Les matériaux de contact conventionnels peuvent avoir du mal à satisfaire à cette combinaison d'exigences électriques, thermiques, mécaniques et environnementales. Les solutions matérielles pour l'infrastructure 5G doivent concilier une conductivité élevée et une faible résistance de contact stable avec une résistance à l'érosion par arc électrique, au soudage des contacts et à la dégradation environnementale. Elles doivent également être adaptées à la tension, au courant, au type de charge, à la fréquence de commutation, à l'environnement d'exploitation et à la durée de vie requise pour chaque application.
Solutions de matériaux de contact de Fudar Alloy pour l'infrastructure 5G
Pour répondre aux défis électriques, thermiques et environnementaux posés par l'infrastructure 5G,
Fudar Alloy développe des solutions de matériaux de contact adaptées à chaque application, grâce à une formulation optimisée, des procédés de fabrication perfectionnés et une conception de produits innovante. Notre gamme de produits comprend des relais, des disjoncteurs CC et d'autres dispositifs de commutation et de protection utilisés dans les équipements de communication.
Relais pour modules de stations de base 5G : solution de rivets de contact AgSnO₂/Cu
Pour les relais utilisés dans les modules de stations de base 5G, un client exigeait que la chute de tension aux bornes des contacts reste inférieure à 55 mV dans des conditions de test d'endurance électrique spécifiées. Avec le matériau de contact conventionnel, la chute de tension augmentait lors des dernières phases du test et finissait par dépasser la limite spécifiée. Ceci entraînait une élévation excessive de la température et réduisait la stabilité opérationnelle à long terme de l'équipement.
Fudar Alloy a développé une
solution de rivet de contact AgSnO₂/Cu sur mesure pour cette application. L'AgSnO₂ offre une forte résistance à l'érosion par arc électrique et au transfert de matière, ce qui le rend parfaitement adapté aux conditions de commutation exigeantes. La conception du rivet composite associe une couche active en AgSnO₂ à une base en cuivre. En optimisant les proportions de matériaux et le procédé de liaison interfaciale, la solution a permis d'obtenir un meilleur équilibre entre la tenue en température, l'endurance électrique et l'intégrité de la liaison.
Les tests effectués par le client ont montré que la chute de tension aux bornes des contacts restait dans la limite spécifiée tout au long du test d'endurance. En limitant la dérive de la chute de tension, la solution a amélioré la stabilité des contacts à long terme et a contribué à réduire les risques de défaillance, à prolonger la durée de vie de l'équipement et à diminuer les besoins de maintenance.
Disjoncteurs CC : Pointes de contact en AgSnO₂ avec une couche de brasage BAg15CuP
Pour les disjoncteurs CC utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie 5G, la solution de contact existante d'un client présentait une élévation de température excessive, une résistance insuffisante au soudage des contacts et une endurance électrique limitée. Ces problèmes pouvaient compromettre la fiabilité de fonctionnement et accroître les besoins de maintenance.
Fudar Alloy a développé une
solution de pointe de contact en AgSnO₂ avec une couche de brasage BAg15CuP. Un procédé de fabrication de poudre atomisée a permis un contrôle plus précis de la microstructure du matériau et une dispersion plus uniforme des particules de SnO₂ au sein de la matrice d'argent. Cette microstructure uniforme assure une résistance constante à l'érosion par arc et au soudage des contacts, même dans des conditions de commutation à courant élevé.
La couche de BAg15CuP offre une interface de brasage fiable entre la pointe de contact et son support en cuivre, permettant à la jonction de résister aux contraintes thermiques et mécaniques générées en fonctionnement.
La validation par le client a démontré que le disjoncteur assemblé a atteint 8 000 cycles de fonctionnement électriques, contre 3 000 auparavant. Son endurance mécanique a également atteint 20 000 cycles, contre 12 000 auparavant. En prolongeant la durée de vie électrique et en améliorant la stabilité de fonctionnement, la solution a permis de réduire les besoins de maintenance tout au long du cycle de vie et d'accroître la marge de sécurité de l'équipement.
Soutenir la prochaine génération d'infrastructures de communication
Une infrastructure de communication fiable repose sur de nombreux composants fonctionnant de concert, notamment les contacts électriques qui garantissent une distribution d'énergie sûre et stable.
Forte de plusieurs décennies d'expérience dans les matériaux de contact électrique, Fudar Alloy allie expertise en formulation de matériaux, procédés de fabrication avancés et conception de produits adaptés aux applications pour répondre aux exigences évolutives de l'infrastructure 5G.
À l'avenir, nous continuerons de suivre les progrès des technologies de communication et de développer des matériaux de contact électrique plus performants, assurant un contrôle et une protection fiables de l'alimentation dans les réseaux 5G et de nouvelle génération.
