Solusi termal yang kuat untuk pendinginan komunikasi 5G
Pembuangan panas merupakan bagian penting dalam memastikan pengoperasian perangkat dan produk elektronik yang aman dan andal dalam jangka panjang. Sebagai bidang yang paling banyak digunakan untuk perangkat pembuangan panas seperti chip, perkembangan teknologi komunikasi dan informasi telah mendorong pembuangan panas atau desain termal menjadi industri yang sistematis. Penelitian dan pengembangan di bidang ketenagalistrikan, keamanan, elektronik konsumen, otomotif, LED, dll juga semakin menekankan pada kinerja termal produk agar lebih unggul dalam daya saing pasar. Saat ini, produk komunikasi dan informasi 5G berkembang menuju tujuan kapasitas yang lebih besar, kinerja yang lebih tinggi, efisiensi energi, dan kebisingan yang rendah. Tingkat integrasi perangkat semakin meningkat, dengan fungsi chip tunggal yang lebih kuat dan konsumsi daya yang meningkat secara signifikan. Namun, tata letaknya menjadi lebih kompak, dan kepadatan fluks panas meningkat dua kali lipat, sehingga menimbulkan tantangan berat bagi teknologi termal.
Sistem termal tradisional terutama mengandalkan bahan fase tunggal untuk menghantarkan panas dari perangkat ke permukaan unit pendingin, dan kemudian membuang panas ke lingkungan melalui konveksi alami (sistem pendingin alami) atau konveksi paksa (sistem pendingin udara paksa) dengan udara. Efisiensi konduksi panas bergantung pada dan juga dibatasi oleh konduktivitas termal yang melekat pada material.
Teknologi perpindahan panas perubahan fasa diwakili oleh pipa panas dan VC (Vapor Chamber) menggunakan media untuk menguap di area yang dipanaskan dan mengembun di area yang didinginkan, sambil menyerap atau melepaskan panas laten perubahan fasa yang sesuai, bersirkulasi secara bergantian untuk mencapai difusi cepat atau migrasi panas. Penyerapan dan pelepasan panas laten merupakan proses yang cepat dan efisien, dan bila menggunakan perpindahan panas dua fase, biasanya dipilih fluida kerja dengan panas laten yang lebih tinggi, sehingga efisiensi perpindahan panasnya sangat tinggi. Konduktivitas termal setara dapat mencapai lebih dari 2000 W/m · K
Ruang Uap saat ini merupakan produk perpindahan panas perubahan fasa yang paling banyak digunakan di industri komunikasi dan elektronik, dengan proses matang selain pipa panas. VC yang khas adalah bentuk tertutup datar, terdiri dari cangkang, struktur kapiler, struktur pendukung, dan fluida kerja. Melalui penguapan, kondensasi, dan pengangkutan kapiler fluida kerja, konduksi panas yang efisien tercapai, menyebarkan panas dari area terkonsentrasi ke seluruh bidang struktural.
Berkat keunggulan karakteristik kapiler area luas dan difusi termal dua dimensi atau bahkan tiga dimensi, VC memiliki daya dukung fluks panas yang lebih tinggi, terutama untuk mendinginkan perangkat elektronik dengan kerapatan fluks panas melebihi 50W/cm2. Efek pemerataan suhu jauh lebih baik daripada logam murni atau substrat pembuangan panas pipa panas tertanam, yang dapat sangat meningkatkan efisiensi heat sink. Di bawah tren perkembangan kepadatan fluks panas chip yang melebihi 100W/cm2, VC tidak diragukan lagi merupakan teknologi utama yang mendukung peningkatan kinerja peralatan komunikasi.
Kinerja VC yang lebih tinggi sering kali berhubungan dengan densifikasi struktur kapiler lokal di zona penguapan yang sesuai dengan lokasi sumber panas. Selain meningkatkan gaya kapiler dan refluks cairan, permukaan struktur kapiler ini juga memperluas area penguapan dan meningkatkan laju penguapan. Dari perspektif ini, desainnya juga mencakup lapisan bahan kapiler yang menutupi bagian luar struktur logam murni terenkripsi. Karena logam murni, terutama tembaga murni, memiliki konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada struktur kapiler, logam murni internal menghantarkan panas ke struktur kapiler permukaan dengan lebih efisien, dan kekuatan logam murni juga lebih baik. Ada berbagai bentuk desain jenis ini, dan daya dukung fluks panas VC dapat mencapai 30-100W/cm2.
Dengan tren perkembangan konsumsi daya yang tinggi dan kepadatan fluks panas yang tinggi, terdapat permintaan yang lebih tinggi untuk kinerja pemerataan suhu VC. Desain optimasi VC harus meningkatkan kinerja kapiler sekaligus meningkatkan efisiensi konduksi panas dan transportasi gas-cair dari berbagai aspek material dan struktur, sehingga secara signifikan mengurangi ketahanan termal VC. Hanya dengan demikian perbedaan suhu dari sumber panas ke permukaan dingin VC masih dapat dibandingkan dengan tingkat arus dalam kondisi penerapan kerapatan fluks panas rendah, bahkan ketika kerapatan fluks panas kerja digandakan atau bahkan dikalikan.
