Puettavien laitteiden, kuten VR/AR, lämmönhallinta
Kulutuselektroniikalla tarkoitetaan elektronisia tuotteita, jotka on suunniteltu kuluttajien sovellusten ympärille, jotka liittyvät läheisesti elämään, työhön ja viihteeseen. Kulutuselektroniikkatuotteiden ilmestyminen on valtava muutos jokapäiväisessä elämässä, mikä parantaa huomattavasti kuluttajien mukavuutta ja elämänlaatua ja siitä tulee välttämätön osa heidän jokapäiväistä elämäänsä.
Kulutuselektroniikan valmistusteknologian iteratiivisen kehityksen ja mobiili-internet-sovellusten yleistymisen pohjalta kulutuselektroniikkatuotteiden käyttäjäkunta jatkaa kasvuaan. Tällä hetkellä vaikka perinteiset älypuhelimien, tablettien ja kannettavien tietokoneiden edustamat kulutuselektroniikkamarkkinat ovat yhä kylläisempiä ja kasvavat hitaammin, VR/AR:n edustamia älykkäitä puettavia elektroniikkatuotteita kehitetään edelleen jatkuvasti.
Älykkäiden puettavien tuotteiden ja kulutuselektroniikan teollinen ketjurakenne on periaatteessa johdonmukainen: alkupäässä on raaka-aineiden ja komponenttien tuotanto; Keskivirran valmistajat; Alapuolella ovat puettavat laitteet. Niistä keskivirran rakennekomponenttien valmistus ja loppupään optisten moduulien valmistus ovat avain älykkäisiin puettaviin tuotteisiin, joilla on korkea teknologinen sisältö ja merkittäviä pääomasijoituksia. Samalla ne ovat myös kansainvälisen kilpailun kovimmin kilpailtu ja riskialttiimpi alue. Samaan aikaan älykkäiden puettavien tuotteiden jatkuvan kehityksen myötä rakenneosien lämmönpoistokyvylle on asetettu korkeampia vaatimuksia.
Erilaisten toimintaperiaatteiden mukaan lämmönhallintamateriaalit voidaan jakaa kahteen tyyppiin: aktiiviset (aktiiviset) ja passiiviset (passiiviset). Aktiiviset jäähdytyskomponentit käyttävät yleensä lämpökonvektion periaatetta väkisin haihduttamaan lämpöä lämmityslaitteista, kuten puhaltimista, nestejäähdytyspumpuista ja kompressoreista faasimuutosjäähdytyksessä. Aktiivijäähdytyksen jäähdytyselementtien ominaisuus on korkea hyötysuhde, mutta se vaatii muiden energialähteiden apua. Passiivisessa lämmönpoistossa käytetään yleensä lämmönjohtavuuden tai säteilyn periaatetta, ja se perustuu pääasiassa lämmityselementteihin tai ripoihin jäähdytyksessä. Ohut ja kevyt kulutuselektroniikka, kuten mobiilipäätteet ja tabletit, otetaan yleensä käyttöön sisäisten tilarajoitusten vuoksi. Passiivinen lämmönpoistomenetelmä sisältää grafiittilämmönpoistokalvon, grafeenikalvon, lämpöputken ja liotuslevyn. Lämmön tehokkaaseen johtamiseen tarvitaan usein lämpörajapintamateriaaleja lämmitys- ja jäähdytyslaitteiden välillä, kuten metallijuottokerroksia, lämpöä johtavaa silikonia, lämpöä johtavaa tahnaa jne.
Käytännön sovelluksissa lämmönhallintamateriaaleja ja -laitteita on usein yhdistettävä käyttöä varten. Kun otetaan esimerkiksi uusissa energiaajoneuvoissa laajalti käytetyt IGBT-teholaitteet, sirun lämmönsiirtoreitti ulkopuolelle sisältää siruhitsauskerroksen (metalli), keraamisen piirilevykerroksen DCB/AMB (mukaan lukien keraaminen substraattikerros ja kuparipinnoituskerros) , järjestelmän hitsauskerros (metalli), metallialusta, rajapintamateriaali (lämpöä johtava silikonirasva) ja jäähdytyselementti. Lopuksi jäähdytyselementti ja ilma johtavat konvektiivista ja säteilevää lämmönsiirtoa, ja lämpövastus on koko johtamisprosessin ajan. Lämpövastus on tärkein tekijä, joka vaikuttaa IGBT-tehomoduulien lämmönpoistoon.
Lämmönpoistovaikutuksen tehostamiseksi lämmönvastuksen vähentäminen on tärkein menetelmä. Sirun suorituskyvyn, laitteiden pienentämisen ja keveyden jatkuvan parantamisen myötä myös alan vaatimukset lämmönhallinnan suunnittelulle kasvavat jatkuvasti. Lämmönhallinnan tutkijoiden tulee soveltaa joustavasti aktiivisia passiivisia lämmönhallintamenetelmiä sekä järjestää ja yhdistää substraatteja, jäähdytyselementtejä ja lämpömateriaaleja. Esimerkiksi IGBT-moduuleja voidaan yhdistää liotuslevyihin, lämpösähköisiin moduuleihin ja jopa nestejäähdytysmoduuleihin paremman lämmönpoiston saavuttamiseksi.
