Výkonné tepelné řešení pro chlazení komunikace 5G
Odvod tepla je důležitým článkem pro zajištění dlouhodobého bezpečného a spolehlivého provozu elektronických zařízení a produktů. Jako nejhustěji využívaný obor pro zařízení na rozptyl tepla, jako jsou čipy, rozvoj komunikačních a informačních technologií podpořil rozptyl tepla nebo tepelný design, aby se stal systematickým průmyslem. Výzkum a vývoj v oblasti energetiky, bezpečnosti, spotřební elektroniky, automobilového průmyslu, LED atd. také stále více klade důraz na tepelný výkon produktů, aby měly více výhod v konkurenceschopnosti na trhu. V současné době se komunikační a informační produkty 5G vyvíjejí směrem k cílům větší kapacity, vyššího výkonu, energetické účinnosti a nízké hlučnosti. Úroveň integrace zařízení se zvyšuje, s výkonnějšími jednočipovými funkcemi a výrazně zvýšenou spotřebou energie. Uspořádání je však stále kompaktnější a hustota tepelného toku se zdvojnásobila, což představuje vážné problémy pro tepelnou technologii.
Tradiční tepelné systémy se spoléhají hlavně na jednofázové materiály, které odvádějí teplo ze zařízení na povrch chladiče a poté odvádějí teplo do prostředí přirozenou konvekcí (systém přirozeného chlazení) nebo nucenou konvekcí (systém chlazení nuceným vzduchem). vzduch. Účinnost vedení tepla závisí a je také omezena vlastní tepelnou vodivostí materiálu.
Technologie přenosu tepla s fázovou změnou reprezentovaná tepelnými trubicemi a VC (Vapor Chamber) využívá médium k odpařování ve vyhřívané oblasti a kondenzaci v ochlazované oblasti, přičemž absorbuje nebo uvolňuje odpovídající latentní teplo změny fáze a střídavě cirkuluje pro dosažení rychlé difúze. nebo migrace tepla. Absorpce a uvolňování latentního tepla je rychlý a účinný proces a při použití dvoufázového přenosu tepla se obvykle volí pracovní tekutiny s vyšším latentním teplem, což má za následek velmi vysokou účinnost přenosu tepla. Ekvivalentní tepelná vodivost může dosáhnout více než 2000 W/m · K
Vapor Chamber je v současnosti nejrozšířenějším produktem pro přenos tepla s fázovou změnou v komunikačním a elektronickém průmyslu s vyspělými procesy jinými než heat pipes. Typická VC je plochá uzavřená forma, sestávající z pláště, kapilární struktury, nosné struktury a pracovní tekutiny. Odpařováním, kondenzací a kapilárním transportem pracovní tekutiny je dosaženo účinného vedení tepla, které šíří teplo z koncentrované oblasti do celé konstrukční roviny.
Díky výhodám velkoplošných kapilárních charakteristik a dvourozměrné nebo i trojrozměrné tepelné difúze má VC vyšší nosnost tepelného toku, zejména pro chlazení elektronických zařízení s hustotami tepelného toku přesahujícími 50W/cm2. Účinek teplotního vyrovnání je výrazně lepší než u čistých kovových substrátů nebo vestavěných tepelných trubic pro odvod tepla, což může výrazně zlepšit účinnost chladičů. Při trendu vývoje hustoty tepelného toku čipu přesahující 100W/cm2 je VC bezpochyby klíčovou technologií podporující výkonnostní upgrade komunikačních zařízení.
Vyšší výkon VC často odpovídá místnímu zhuštění kapilární struktury v odpařovací zóně odpovídající umístění zdroje tepla. Kromě zvýšení kapilární síly a zpětného toku kapaliny povrch těchto kapilárních struktur také rozšiřuje oblast odpařování a zvyšuje rychlost odpařování. Z tohoto pohledu je součástí návrhu také vrstva kapilárního materiálu pokrývající vnější část zašifrované čisté kovové struktury. Protože čisté kovy, zejména čistá měď, mají vyšší tepelnou vodivost než kapilární struktury, vnitřní čistý kov vede teplo do povrchové kapilární struktury efektivněji a pevnost čistých kovů je také lepší. Existují různé konstrukční formy tohoto typu a kapacita přenosu tepelného toku VC může dosáhnout 30-100W/cm2.
S vývojovým trendem vysoké spotřeby energie a čipů s vysokou hustotou tepelného toku jsou vyšší požadavky na výkon vyrovnávání teploty VC. Optimalizační návrh VC musí zlepšit kapilární výkon a zároveň zvýšit účinnost vedení tepla a transportu plyn-kapalina z mnoha aspektů materiálů a konstrukcí, čímž se výrazně sníží tepelný odpor VC. Jen tak může být teplotní rozdíl od zdroje tepla ke studenému povrchu VC stále srovnatelný se současnou úrovní za podmínek aplikace s nízkou hustotou tepelného toku, i když je hustota pracovního tepelného toku zdvojnásobena nebo dokonce znásobena.
