Anvendelse af heatpipe og dampkammer i 5G mobiltelefon

Fra 4G-æraen til 5G-æraen er der sket en betydelig forbedring i ydeevnen af ​​smartphone-chips, dataoverførselshastigheder, RF-moduler og andre funktioner. Trådløs opladning, NFC og andre funktioner er efterhånden blevet standardudstyr, og varmeafledningstrykket på mobiltelefoner fortsætter med at vokse. På grund af den kontinuerlige stigning i indikatorer som integration, effekttæthed og samlingstæthed oplever elektroniske enheder i 5G-æraen en kraftig stigning i driftsstrømforbrug og varmeproduktion, mens deres ydeevne fortsætter med at forbedres. Ifølge statistikker tegner materialefejl forårsaget af termisk koncentration i elektroniske enheder sig for 65-80 % af den samlede fejleffektivitet. For at undgå enhedsfejl forårsaget af overophedning er termisk ledende silikonefedt, termisk ledende gel, termisk ledende grafitplade, varmerør, dampkammer og andre teknologier dukket op og fortsatte med at udvikle sig. Styring af varmeafledning er blevet et vigtigt valg for elektroniske enheder i 5G-æraen.

Generelt er der to måder, hvorpå elektroniske enheder kan sprede varme: aktiv køling (for at reducere telefonens spontane varme) og passiv afkøling (for at accelerere varmeafledningen udad). Blandt dem anvender aktiv køling hovedsageligt strømkomponenter, der ikke er relateret til varmeelementet til at tvangssprede varme, som generelt anvendes til højeffekttæthed og relativt store elektroniske enheder, såsom ventilatorer udstyret i stationære computere og bærbare computere, og væskekølet køling til data center servere; Passiv varmeafledning frigiver hovedsageligt den varme, der genereres af komponenter, til miljøet gennem termisk ledende materialer og enheder. Det er en varmeafledningsmetode uden deltagelse af strømkomponenter og er meget brugt i mobiltelefoner, tablets, smartwatches, udendørs basestationer mv.

På nuværende tidspunkt omfatter de termiske teknologier, der anvendes i elektroniske enheder, hovedsageligt termiske ledende materialer såsom grafit varmeafledning, metal backplane, ramme varmeafledning, termisk ledende gel varmeafledning og termisk ledende enheder såsom varmerør og VC. Blandt dem bruges termisk ledende gel, termisk ledende silikonefedt, grafitplade og metalplade hovedsageligt i små og mellemstore elektroniske produkter, mens varmerør og VC hovedsageligt bruges i store og mellemstore elektroniske enheder såsom bærbare computere, computere og servere.

Varmerør og dampkammer udnytter varmelednings- og kølemediernes hurtige varmeoverførselsegenskaber, hvilket resulterer i en stigning i varmeledningsevnen på mere end 10 gange sammenlignet med metal- og grafitmaterialer. Som en ny køleteknologiløsning er de blevet meget brugt inden for smartphones i de senere år. Blandt dem varierer varmeledningsevnen af ​​varmerøret fra 10000 til 100000 W/mK, hvilket er 20 gange den for ren kobberfilm og 10 gange den for flerlags grafitfilm; Som en opgradering af varmerørsteknologien forbedrer dampkammeret den termiske ledningsevne yderligere.

Et varmerør er generelt sammensat af en skal, en sugekerne og et endedæksel, som trækker indersiden af ​​røret ind i 1,3 × Efter et tryk på (10-10-2) Pa fyldes en passende mængde arbejdsvæske for at fyld det kapillære porøse materiale i sugekernen tæt mod den indvendige væg af røret med væske og forsegl det. Den ene ende af røret er fordampningssektionen (varmesektionen), og den anden ende er kondensationssektionen (kølesektionen). En isoleringssektion kan arrangeres mellem de to sektioner efter anvendelsesbehov. Sugekernen anvender kapillært mikroporøst materiale, som anvender kapillarsugning (genereret af væskeoverfladespænding) til at tilbagesvale væsken. Væsken inde i røret absorberer varme og fordamper i varmeabsorptionssektionen, kondenserer og tilbagesvaler i kølesektionen og cirkulerer varme væk.

Arbejdsprincippet for vpaor-kammeret ligner det for et varmerør, som også omfatter fire hovedtrin: ledning, fordampning, konvektion og kondensation. Hovedforskellen mellem de to ligger i de forskellige måder at varmeledning på. Varmeledningstilstanden for et varmerør er endimensionel, hvilket er en lineær varmeledningstilstand, mens varmeledningstilstanden for vpaor-kammeret er todimensionel, hvilket er en overfladevarmeledningstilstand. Sammenlignet med varmerør er kontaktområdet mellem homogeniseringspladen, varmekilden og varmeafledningsmediet større, hvilket kan gøre overfladetemperaturen mere ensartet; For det andet kan vpaor-kammeret direkte kontakte varmekilden og udstyret for at reducere termisk modstand, mens varmerøret skal indlejres med et substrat mellem varmekilden og varmerøret; Endelig er vpaor-kammeret lettere og mere tilpasningsdygtigt til trenden med integrerede og lette mobiltelefoner. Relaterede undersøgelser har vist, at ydeevnen af ​​VC-radiatorer er forbedret med 20% til 30% sammenlignet med varmerør.

Selvom den termiske ledningsevne af varmerør og dampkammer er højere, er princippet at fremskynde overførslen af ​​varme fra telefonens varmekomponenter til miljøet. Den endelige termiske effekt afhænger stadig af den termiske konvektion mellem det termiske materiale og luften. Derfor har de termiske egenskaber af termiske materialer en ubestridelig indflydelse på den termiske effekt af mobiltelefoner. På nuværende tidspunkt er den overordnede løsning af "køleplade (grafenfilm/grafitplade) + varmerør/dampkammer" gradvist anerkendt af markedet.