Primjena heatpipea i parne komore u 5G mobitelu

Od ere 4G do ere 5G, došlo je do značajnog poboljšanja u performansama čipova pametnih telefona, brzinama prijenosa podataka, RF modulima i drugim značajkama. Bežično punjenje, NFC i druge funkcije postupno su postale standardna oprema, a pritisak rasipanja topline na mobilnim telefonima i dalje raste. Zbog stalnog porasta pokazatelja kao što su integracija, gustoća snage i gustoća sklapanja, elektronički uređaji u eri 5G doživljavaju nagli porast radne potrošnje energije i proizvodnje topline, dok se njihova izvedba nastavlja poboljšavati. Prema statistici, kvar materijala uzrokovan toplinskom koncentracijom u elektroničkim uređajima čini 65-80% ukupne učinkovitosti kvara. Kako bi se izbjegao kvar uređaja uzrokovan pregrijavanjem, pojavile su se i nastavile razvijati toplinski vodljive silikonske masti, toplinski vodljivi gel, grafitne toplinski vodljive ploče, toplinska cijev, parna komora i druge tehnologije. Upravljanje disipacijom topline postalo je važan izbor za elektroničke uređaje u eri 5G.

Općenito govoreći, postoje dva načina na koje elektronički uređaji rasipaju toplinu: aktivno hlađenje (kako bi se smanjilo spontano zagrijavanje telefona) i pasivno hlađenje (kako bi se ubrzalo rasipanje topline prema van). Među njima, aktivno hlađenje uglavnom koristi komponente napajanja koje nisu povezane s grijaćim elementom za prisilno raspršivanje topline, što se općenito primjenjuje na velike gustoće snage i relativno velike elektroničke uređaje, kao što su ventilatori opremljeni stolnim računalima i prijenosnim računalima, te hlađenje tekućinom za podatke središnji poslužitelji; Pasivna disipacija topline uglavnom oslobađa toplinu koju generiraju komponente u okolinu putem toplinski vodljivih materijala i uređaja. To je metoda odvođenja topline bez sudjelovanja komponenti napajanja i naširoko se koristi u mobilnim telefonima, tabletima, pametnim satovima, vanjskim baznim stanicama itd.

Trenutačno toplinske tehnologije koje se koriste u elektroničkim uređajima uglavnom uključuju materijale koji provode toplinu kao što su grafit za odvođenje topline, metalna stražnja ploča, odvod topline okvira, toplinski provodljivi gel za odvođenje topline i uređaje koji provode toplinu kao što su toplinske cijevi i VC. Među njima, toplinski vodljivi gel, toplinski vodljiva silikonska mast, grafitni lim i metalni lim uglavnom se koriste u malim i srednjim elektroničkim proizvodima, dok se toplinska cijev i VC uglavnom koriste u velikim i srednjim elektroničkim uređajima poput prijenosnih računala, računala i poslužitelji.

Toplinske cijevi i parna komora koriste svojstva brzog prijenosa topline medija za provođenje topline i hlađenje, što rezultira povećanjem toplinske vodljivosti više od 10 puta u usporedbi s metalnim i grafitnim materijalima. Kao novo tehnološko rješenje za hlađenje, naširoko su korišteni u području pametnih telefona posljednjih godina. Među njima, toplinska vodljivost toplinske cijevi kreće se od 10000 do 100000 W/mK, što je 20 puta više od čistog bakrenog filma i 10 puta više od višeslojnog grafitnog filma; Kao nadogradnja tehnologije toplinske cijevi, parna komora dodatno poboljšava toplinsku vodljivost.

Toplinska cijev općenito se sastoji od omotača, usisne jezgre i završnog poklopca, koji uvlači unutrašnjost cijevi u 1,3 × Nakon pritiska od (10-10-2) Pa, napunite odgovarajuću količinu radne tekućine napuniti kapilarno porozni materijal usisne jezgre čvrsto uz unutarnju stijenku cijevi tekućinom i zatvoriti ga. Jedan kraj cijevi je dio za isparavanje (dio za grijanje), a drugi kraj je dio za kondenzaciju (dio za hlađenje). Izolacijski dio može se rasporediti između dva dijela prema potrebama primjene. Usisna jezgra koristi kapilarni mikroporozni materijal, koji koristi kapilarno usisavanje (koje stvara površinska napetost tekućine) za refluks tekućine. Tekućina unutar cijevi apsorbira toplinu i isparava u odjeljku za upijanje topline, kondenzira se i refluksira u odjeljku za hlađenje i cirkulira toplinu.

Princip rada vpaor komore sličan je principu toplinske cijevi, koja također uključuje četiri glavna koraka: kondukciju, isparavanje, konvekciju i kondenzaciju. Glavna razlika između njih leži u različitim načinima provođenja topline. Način provođenja topline toplinske cijevi je jednodimenzionalan, što je linearni način provođenja topline, dok je način provođenja topline vpaor komore dvodimenzionalan, što je površinski način provođenja topline. U usporedbi s toplinskim cijevima, kontaktna površina između ploče za homogeniziranje, izvora topline i medija za raspršivanje topline je veća, što može učiniti temperaturu površine ujednačenijom; Drugo, korištenje vpaor komore može izravno kontaktirati izvor topline i opremu kako bi se smanjio toplinski otpor, dok toplinska cijev mora biti ugrađena s podlogom između izvora topline i toplinske cijevi; Konačno, vpaor komora je lakša i prilagodljivija trendu integriranih i laganih mobilnih telefona. Povezane studije pokazale su da je učinkovitost VC radijatora poboljšana za 20% do 30% u usporedbi s toplinskim cijevima.

Iako je toplinska vodljivost toplinskih cijevi i parne komore veća, princip je ubrzati prijenos topline s grijaćih komponenti telefona u okolinu. Konačni toplinski učinak još uvijek ovisi o toplinskoj konvekciji između toplinskog materijala i zraka. Stoga toplinska svojstva toplinskih materijala imaju neosporan utjecaj na toplinski učinak mobilnih telefona. Trenutačno je tržište postupno prepoznalo cjelokupno rješenje "odnosa topline (grafenski film/grafitna ploča) + toplinska cijev/parna komora".