Tehokas lämpöratkaisu 5G-viestinnän jäähdytykseen

Lämmönpoisto on tärkeä linkki elektronisten laitteiden ja tuotteiden pitkän aikavälin turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamisessa. Viestintä- ja tietotekniikan kehitys, joka on tiheimmin käytetty lämmönpoistolaitteiden, kuten sirujen, kenttä, on edistänyt lämmönpoistoa tai lämpösuunnittelua järjestelmälliseksi toimialaksi. Myös tehon, turvallisuuden, kulutuselektroniikan, autojen, LEDien jne. tutkimuksessa ja kehittämisessä korostetaan yhä enemmän tuotteiden lämpötehokkuutta, jotta niillä olisi enemmän etuja markkinoiden kilpailukyvyssä. Tällä hetkellä 5G-viestintä- ja informaatiotuotteita kehitetään kohti suurempaa kapasiteettia, korkeampaa suorituskykyä, energiatehokkuutta ja alhaista melua. Laitteiden integroinnin taso kasvaa, tehokkaammat yksisiruiset toiminnot ja merkittävästi lisääntynyt virrankulutus. Asettelu kuitenkin tiivistyy ja lämpövuon tiheys on kaksinkertaistunut, mikä asettaa vakavia haasteita lämpöteknologialle.

Perinteiset lämpöjärjestelmät luottavat pääasiassa yksivaiheisiin materiaaleihin johtamaan lämpöä laitteesta jäähdytyselementin pinnalle ja sitten haihduttamaan lämpöä ympäristöön luonnollisen konvektion (luonnollinen jäähdytysjärjestelmä) tai pakotetun konvektion (pakotettu ilmajäähdytysjärjestelmä) kautta. ilmaa. Lämmönjohtavuuden tehokkuus riippuu materiaalin luontaisesta lämmönjohtavuudesta ja on myös sitä rajoittava.
Lämpöputkien ja VC:n (höyrykammio) edustama faasimuutoslämmönsiirtotekniikka hyödyntää väliainetta haihtumaan lämmitetyllä alueella ja tiivistymään jäähdytetyllä alueella samalla, kun se absorboi tai vapauttaa vastaavan faasimuutoksen piilevän lämmön, vuorotellen kiertäen nopean diffuusion saavuttamiseksi. tai lämmön siirtymistä. Piilevän lämmön imeytyminen ja vapautuminen on nopea ja tehokas prosessi, ja kaksivaiheista lämmönsiirtoa käytettäessä valitaan yleensä työnesteitä, joilla on korkeampi piilevä lämpö, ​​jolloin lämmönsiirtotehokkuus on erittäin korkea. Vastaava lämmönjohtavuus voi olla yli 2000 W/m · K

Vapor Chamber on tällä hetkellä laajimmin käytetty faasimuutoslämmönsiirtotuote viestintä- ja elektroniikkateollisuudessa, ja siinä on muitakin kypsiä prosesseja kuin lämpöputkia. Tyypillinen VC on tasainen suljettu muoto, joka koostuu kuoresta, kapillaarirakenteesta, tukirakenteesta ja työnesteestä. Työnesteen haihtumisen, kondensoitumisen ja kapillaarikuljetuksen avulla saavutetaan tehokas lämmönjohtavuus, joka levittää lämpöä keskittyneeltä alueelta koko rakennetasolle.

Suuren alueen kapillaariominaisuuksien ja kaksiulotteisen tai jopa kolmiulotteisen lämpödiffusion etujen ansiosta VC:llä on suurempi lämpövuon kantokyky erityisesti jäähdytettäessä elektroniikkalaitteita, joiden lämpövuon tiheys ylittää 50 W/cm2. Lämpötilan tasausvaikutus on huomattavasti parempi kuin puhdas metalli tai upotettu lämpöputki lämmönpoistoalustat, mikä voi parantaa huomattavasti jäähdytyselementtien tehokkuutta. Kehitystrendissä, jossa sirujen lämpövuon tiheys ylittää 100 W/cm2, VC on epäilemättä avainteknologia, joka tukee viestintälaitteiden suorituskyvyn parantamista.

Suorituskykyisempi VC vastaa usein paikallista kapillaarirakenteen tiivistymistä lämmönlähteen sijaintia vastaavassa haihdutusvyöhykkeessä. Kapillaarivoiman ja nesteen takaisinvirtauksen tehostamisen lisäksi näiden kapillaarirakenteiden pinta myös laajentaa haihtumisaluetta ja lisää haihtumisnopeutta. Tästä näkökulmasta katsottuna malli sisältää myös kapillaarimateriaalikerroksen, joka peittää salatun puhtaan metallirakenteen ulkoosan. Koska puhtaiden metallien, erityisesti puhtaan kuparin, lämmönjohtavuus on korkeampi kuin kapillaarirakenteilla, sisäinen puhdas metalli johtaa lämpöä pintakapillaarirakenteeseen tehokkaammin ja puhtaiden metallien lujuus on myös parempi. Tämän tyyppisiä suunnittelumuotoja on useita, ja VC-lämpövuon kantokyky voi olla 30-100W/cm2.

Suuren virrankulutuksen ja suuren lämpövuon tiheyden sirujen kehitystrendin myötä VC:n lämpötilan tasaussuorituskyvylle on suurempi kysyntä. VC:n optimointisuunnittelun on parannettava kapillaarin suorituskykyä ja samalla tehostettava lämmönjohtavuutta ja kaasun ja nesteen siirtoa useista materiaaleista ja rakenteista, mikä vähentää merkittävästi VC:n lämpövastusta. Vain silloin lämpötilaero lämmönlähteestä VC:n kylmään pintaan voi edelleen olla verrattavissa nykyiseen tasoon matalan lämpövuon käyttöolosuhteissa, vaikka käyttölämpövuon tiheys kaksinkertaistuisi tai jopa kerrottaisiin.