Penerapan heatpipe dan ruang uap di ponsel 5G
Dari era 4G hingga era 5G, terjadi peningkatan signifikan pada kinerja chip ponsel cerdas, kecepatan transmisi data, modul RF, dan fitur lainnya. Pengisian daya nirkabel, NFC, dan fungsi lainnya secara bertahap menjadi perlengkapan standar, dan tekanan pembuangan panas pada ponsel terus meningkat. Karena peningkatan terus-menerus dalam indikator seperti integrasi, kepadatan daya, dan kepadatan perakitan, perangkat elektronik di era 5G mengalami peningkatan tajam dalam konsumsi daya pengoperasian dan pembangkitan panas, sementara kinerjanya terus meningkat. Menurut statistik, kegagalan material yang disebabkan oleh konsentrasi termal pada perangkat elektronik menyumbang 65-80% dari total efisiensi kegagalan. Untuk menghindari kegagalan perangkat yang disebabkan oleh panas berlebih, gemuk silikon konduktif termal, gel konduktif termal, lembaran konduktif termal grafit, pipa panas, ruang uap, dan teknologi lainnya telah muncul dan terus berkembang. Manajemen pembuangan panas telah menjadi pilihan penting bagi perangkat elektronik di era 5G.
Secara umum, ada dua cara perangkat elektronik menghilangkan panas: pendinginan aktif (untuk mengurangi panas spontan pada ponsel) dan pendinginan pasif (untuk mempercepat pembuangan panas ke luar). Diantaranya, pendinginan aktif terutama menggunakan komponen daya yang tidak terkait dengan elemen pemanas untuk menghilangkan panas secara paksa, yang umumnya diterapkan pada perangkat elektronik dengan kepadatan daya tinggi dan relatif besar, seperti kipas yang dilengkapi komputer desktop dan laptop, dan pendinginan berpendingin cairan untuk data server pusat; Disipasi panas pasif terutama melepaskan panas yang dihasilkan oleh komponen ke lingkungan melalui bahan dan perangkat konduktif termal. Ini adalah metode pembuangan panas tanpa partisipasi komponen daya dan banyak digunakan di ponsel, tablet, jam tangan pintar, stasiun pangkalan luar ruangan, dll.
Saat ini, teknologi termal yang digunakan dalam perangkat elektronik terutama mencakup bahan konduktif termal seperti pembuangan panas grafit, bidang belakang logam, pembuangan panas rangka, pembuangan panas gel konduktif termal, dan perangkat konduktif termal seperti pipa panas dan VC. Diantaranya, gel konduktif termal, minyak silikon konduktif termal, lembaran grafit dan lembaran logam terutama digunakan pada produk elektronik berukuran kecil dan menengah, sedangkan pipa panas dan VC terutama digunakan pada perangkat elektronik berukuran besar dan menengah seperti laptop, komputer. dan server.
Pipa panas dan ruang uap memanfaatkan sifat perpindahan panas yang cepat dari konduksi panas dan media pendingin, menghasilkan peningkatan konduktivitas termal lebih dari 10 kali lipat dibandingkan bahan logam dan grafit. Sebagai solusi teknologi pendingin yang sedang berkembang, teknologi ini telah banyak digunakan di bidang ponsel pintar dalam beberapa tahun terakhir. Diantaranya, konduktivitas termal pipa panas berkisar antara 10.000 hingga 100.000 W/mK, yaitu 20 kali lipat dari film tembaga murni dan 10 kali lipat dari film grafit multi-lapis; Sebagai peningkatan teknologi pipa panas, ruang uap semakin meningkatkan konduktivitas termal.
Pipa panas umumnya terdiri dari cangkang, inti hisap, dan penutup ujung, yang menarik bagian dalam pipa menjadi 1,3 × Setelah tekanan (10-10-2) Pa, isi cairan kerja dalam jumlah yang sesuai untuk isi bahan berpori kapiler dari inti hisap dengan erat ke dinding bagian dalam tabung dengan cairan dan tutup rapat. Salah satu ujung pipa merupakan bagian evaporasi (bagian pemanas), dan ujung lainnya merupakan bagian kondensasi (bagian pendinginan). Bagian insulasi dapat diatur di antara kedua bagian tersebut sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Inti hisap mengadopsi bahan mikropori kapiler, yang memanfaatkan hisapan kapiler (dihasilkan oleh tegangan permukaan cairan) untuk merefluks cairan. Cairan di dalam tabung menyerap panas dan menguap di bagian penyerapan panas, mengembun dan direfluks di bagian pendinginan, dan mengedarkan panas.
Prinsip kerja ruang vpaor mirip dengan pipa panas, yang juga mencakup empat langkah utama: konduksi, evaporasi, konveksi, dan kondensasi. Perbedaan utama antara keduanya terletak pada cara konduksi panas yang berbeda. Mode konduksi panas pipa panas adalah satu dimensi, yaitu mode konduksi panas linier, sedangkan mode konduksi panas ruang vpaor adalah dua dimensi, yang merupakan mode konduksi panas permukaan. Dibandingkan dengan pipa panas, area kontak antara pelat homogenisasi, sumber panas, dan media pembuangan panas lebih besar, yang dapat membuat suhu permukaan lebih seragam; Kedua, menggunakan ruang vpaor dapat langsung menghubungi sumber panas dan peralatan untuk mengurangi hambatan termal, sedangkan pipa panas perlu disematkan dengan substrat antara sumber panas dan pipa panas; Terakhir, ruang vpaor lebih ringan dan lebih mudah beradaptasi dengan tren ponsel terintegrasi dan ringan. Studi terkait menunjukkan bahwa kinerja radiator VC meningkat sebesar 20% hingga 30% dibandingkan dengan pipa panas.
Meskipun konduktivitas termal pipa panas dan ruang uap lebih tinggi, prinsipnya adalah mempercepat perpindahan panas dari komponen pemanas ponsel ke lingkungan. Efek termal akhir masih bergantung pada konveksi termal antara bahan termal dan udara. Oleh karena itu, karakteristik termal bahan termal mempunyai pengaruh yang tidak dapat disangkal terhadap efek termal ponsel. Saat ini, solusi keseluruhan "heat sink (film graphene/lembar grafit)+pipa panas/ruang uap" secara bertahap diakui oleh pasar.
