Aplikace heatpipe a parní komory v 5G mobilním telefonu
Od éry 4G do éry 5G došlo k výraznému zlepšení výkonu čipů smartphonů, rychlosti přenosu dat, RF modulů a dalších funkcí. Bezdrátové nabíjení, NFC a další funkce se postupně staly standardní výbavou a tlak na odvod tepla u mobilních telefonů stále roste. Kvůli neustálému nárůstu ukazatelů, jako je integrace, hustota výkonu a hustota montáže, zaznamenávají elektronická zařízení v éře 5G prudký nárůst provozní spotřeby energie a výroby tepla, přičemž jejich výkon se neustále zlepšuje. Podle statistik představuje selhání materiálu způsobené tepelnou koncentrací v elektronických zařízeních 65-80 % celkové účinnosti selhání. Aby se předešlo selhání zařízení způsobenému přehřátím, objevily se a nadále vyvíjejí tepelně vodivé silikonové mazivo, tepelně vodivý gel, grafitová tepelně vodivá fólie, tepelná trubice, parní komora a další technologie. Řízení odvodu tepla se stalo důležitou volbou pro elektronická zařízení v éře 5G.
Obecně řečeno, existují dva způsoby, jak mohou elektronická zařízení odvádět teplo: aktivní chlazení (pro snížení samovolného zahřívání telefonu) a pasivní chlazení (pro urychlení odvodu tepla směrem ven). Mezi nimi aktivní chlazení využívá hlavně výkonové komponenty nesouvisející s topným článkem k nucenému rozptylu tepla, což se obecně používá u vysoce výkonných a relativně velkých elektronických zařízení, jako jsou ventilátory vybavené ve stolních počítačích a noteboocích, a kapalinou chlazené chlazení pro data. centrální servery; Pasivní odvod tepla hlavně uvolňuje teplo generované součástmi do prostředí prostřednictvím tepelně vodivých materiálů a zařízení. Jedná se o metodu odvodu tepla bez účasti silových komponent a je široce používána v mobilních telefonech, tabletech, chytrých hodinkách, venkovních základnových stanicích atd.
V současné době tepelné technologie používané v elektronických zařízeních zahrnují především tepelně vodivé materiály, jako je grafitový odvod tepla, kovová zadní deska, odvod tepla rámem, tepelně vodivý gelový odvod tepla a tepelně vodivá zařízení, jako jsou tepelné trubice a VC. Mezi nimi se tepelně vodivý gel, tepelně vodivé silikonové mazivo, grafitový plech a kovový plech používají hlavně v malých a středně velkých elektronických produktech, zatímco heatpipe a VC se používají hlavně ve velkých a středně velkých elektronických zařízeních, jako jsou notebooky, počítače. a servery.
Tepelné trubice a parní komora využívají vlastnosti rychlého přenosu tepla tepelně vodivých a chladicích médií, což má za následek více než desetinásobné zvýšení tepelné vodivosti ve srovnání s kovovými a grafitovými materiály. Jako nově vznikající řešení technologie chlazení jsou v posledních letech hojně využívány na poli chytrých telefonů. Mezi nimi se tepelná vodivost tepelné trubice pohybuje od 10 000 do 100 000 W/mK, což je 20krát více než u čisté měděné fólie a 10krát více než u vícevrstvé grafitové fólie; Jako upgrade technologie heatpipe parní komora dále zlepšuje tepelnou vodivost.
Tepelná trubice se obecně skládá z pláště, sacího jádra a koncového krytu, který vtahuje vnitřek trubky do 1,3 × Po tlaku (10-10-2) Pa naplňte odpovídající množství pracovní kapaliny. kapilárně porézní materiál sacího jádra naplňte těsně k vnitřní stěně trubice kapalinou a utěsněte. Jeden konec potrubí je odpařovací část (ohřívací část) a druhý konec je kondenzační část (chladicí část). Mezi těmito dvěma sekcemi může být uspořádán izolační úsek podle potřeb aplikace. Sací jádro využívá kapilární mikroporézní materiál, který využívá kapilární sání (generované povrchovým napětím kapaliny) k refluxu kapaliny. Kapalina uvnitř trubice absorbuje teplo a odpařuje se v sekci pro absorpci tepla, kondenzuje a refluxuje v chladicí sekci a odvádí teplo pryč.
Princip činnosti vpaor komory je podobný principu tepelné trubice, který také zahrnuje čtyři hlavní kroky: vedení, odpařování, konvekce a kondenzace. Hlavní rozdíl mezi nimi spočívá v různých způsobech vedení tepla. Režim vedení tepla tepelné trubice je jednorozměrný, což je lineární režim vedení tepla, zatímco režim vedení tepla parní komory je dvourozměrný, což je režim povrchového vedení tepla. Ve srovnání s tepelnými trubicemi je kontaktní plocha mezi homogenizační deskou, zdrojem tepla a médiem rozptylujícím teplo větší, což může způsobit rovnoměrnější povrchovou teplotu; Za druhé, použití vpaor komory může přímo kontaktovat zdroj tepla a zařízení, aby se snížil tepelný odpor, zatímco tepelná trubice musí být vložena se substrátem mezi zdroj tepla a tepelnou trubici; Konečně, vpaor Chamber je lehčí a lépe se přizpůsobí trendu integrovaných a lehkých mobilních telefonů. Související studie ukázaly, že výkon radiátorů VC se zlepšil o 20 % až 30 % ve srovnání s tepelnými trubicemi.
Tepelná vodivost tepelných trubic a parní komory je sice vyšší, ale principem je urychlení přenosu tepla z topných součástí telefonu do okolí. Konečný tepelný efekt stále závisí na tepelné konvekci mezi tepelným materiálem a vzduchem. Tepelné vlastnosti tepelných materiálů mají proto nepopiratelný vliv na tepelný účinek mobilních telefonů. V současnosti je trhem postupně uznáváno celkové řešení „chladič (grafenová fólie/grafitová deska)+tepelná trubice/parní komora“.
