Aplicación de heatpipe y cámara de vapor en celular 5G

Desde la era 4G hasta la era 5G, ha habido una mejora significativa en el rendimiento de los chips de los teléfonos inteligentes, las velocidades de transmisión de datos, los módulos de RF y otras características. La carga inalámbrica, NFC y otras funciones se han convertido gradualmente en equipos estándar y la presión de disipación de calor en los teléfonos móviles sigue aumentando. Debido al aumento continuo de indicadores como la integración, la densidad de potencia y la densidad de ensamblaje, los dispositivos electrónicos en la era 5G están experimentando un fuerte aumento en el consumo de energía operativa y la generación de calor mientras su rendimiento continúa mejorando. Según las estadísticas, las fallas de materiales causadas por la concentración térmica en dispositivos electrónicos representan el 65-80% de la eficiencia total de fallas. Para evitar fallos del dispositivo causados ​​por el sobrecalentamiento, han surgido y han seguido evolucionando grasas de silicona termoconductoras, geles termoconductores, láminas termoconductoras de grafito, tubos de calor, cámaras de vapor y otras tecnologías. La gestión de la disipación de calor se ha convertido en una opción importante para los dispositivos electrónicos en la era 5G.

En términos generales, los dispositivos electrónicos tienen dos formas de disipar el calor: enfriamiento activo (para reducir el calor espontáneo del teléfono) y enfriamiento pasivo (para acelerar la disipación de calor hacia el exterior). Entre ellos, el enfriamiento activo utiliza principalmente componentes de energía no relacionados con el elemento calefactor para disipar el calor a la fuerza, que generalmente se aplica a dispositivos electrónicos de alta densidad de potencia y relativamente grandes, como ventiladores equipados en computadoras de escritorio y portátiles, y enfriamiento enfriado por líquido para datos. servidores del centro; La disipación pasiva de calor libera principalmente el calor generado por los componentes al medio ambiente a través de materiales y dispositivos conductores térmicos. Es un método de disipación de calor sin la participación de componentes eléctricos y se usa ampliamente en teléfonos móviles, tabletas, relojes inteligentes, estaciones base exteriores, etc.

En la actualidad, las tecnologías térmicas utilizadas en dispositivos electrónicos incluyen principalmente materiales conductores térmicos como disipación de calor de grafito, placa posterior de metal, disipación de calor de marco, disipación de calor de gel conductor térmico y dispositivos conductores térmicos como tubos de calor y VC. Entre ellos, el gel termoconductor, la grasa de silicona termoconductora, las láminas de grafito y las láminas de metal se utilizan principalmente en productos electrónicos pequeños y medianos, mientras que los tubos de calor y VC se utilizan principalmente en dispositivos electrónicos grandes y medianos, como computadoras portátiles y computadoras. y servidores.

Los tubos de calor y la cámara de vapor utilizan las propiedades de rápida transferencia de calor de la conducción de calor y los medios de enfriamiento, lo que resulta en un aumento de la conductividad térmica de más de 10 veces en comparación con los materiales de metal y grafito. Como solución de tecnología de refrigeración emergente, se han utilizado ampliamente en el campo de los teléfonos inteligentes en los últimos años. Entre ellos, la conductividad térmica del tubo de calor oscila entre 10.000 y 100.000 W/mK, que es 20 veces mayor que la de una película de cobre puro y 10 veces mayor que la de una película de grafito multicapa; Como actualización de la tecnología de tubos de calor, la cámara de vapor mejora aún más la conductividad térmica.

Un tubo de calor generalmente se compone de una carcasa, un núcleo de succión y una cubierta de extremo, que aspira el interior del tubo hacia 1,3 × Después de una presión de (10-10-2) Pa, llene una cantidad adecuada de líquido de trabajo para llene el material poroso capilar del núcleo de succión firmemente contra la pared interna del tubo con líquido y séllelo. Un extremo de la tubería es la sección de evaporación (sección de calentamiento) y el otro extremo es la sección de condensación (sección de enfriamiento). Se puede disponer una sección de aislamiento entre las dos secciones según las necesidades de la aplicación. El núcleo de succión adopta un material microporoso capilar, que utiliza succión capilar (generada por la tensión superficial del líquido) para refluir el líquido. El líquido dentro del tubo absorbe calor y se evapora en la sección de absorción de calor, se condensa y refluye en la sección de enfriamiento y hace circular el calor.

El principio de funcionamiento de la cámara de vapor es similar al de un tubo de calor, que también incluye cuatro pasos principales: conducción, evaporación, convección y condensación. La principal diferencia entre ambos radica en las diferentes formas de conducción del calor. El modo de conducción de calor de un tubo de calor es unidimensional, que es un modo de conducción de calor lineal, mientras que el modo de conducción de calor de la cámara de vapor es bidimensional, que es un modo de conducción de calor superficial. En comparación con los tubos de calor, el área de contacto entre la placa homogeneizadora, la fuente de calor y el medio de disipación de calor es mayor, lo que puede hacer que la temperatura de la superficie sea más uniforme; En segundo lugar, el uso de una cámara de vapor puede contactar directamente la fuente de calor y el equipo para reducir la resistencia térmica, mientras que el tubo de calor debe estar incrustado con un sustrato entre la fuente de calor y el tubo de calor; Por último, la cámara de vapor es más ligera y adaptable a la tendencia de móviles integrados y ligeros. Estudios relacionados han demostrado que el rendimiento de los radiadores VC mejora entre un 20% y un 30% en comparación con los heatpipes.

Aunque la conductividad térmica de los tubos de calor y la cámara de vapor es mayor, el principio es acelerar la transferencia de calor desde los componentes calefactores del teléfono al medio ambiente. El efecto térmico final todavía depende de la convección térmica entre el material térmico y el aire. Por tanto, las características térmicas de los materiales térmicos tienen un impacto innegable en el efecto térmico de los teléfonos móviles. En la actualidad, el mercado reconoce gradualmente la solución general de "disipador de calor (película de grafeno/lámina de grafito) + tubo de calor/cámara de vapor".