Toepassing van heatpipe en dampkamer in 5G mobiele telefoon

Vanaf het 4G-tijdperk tot het 5G-tijdperk is er een aanzienlijke verbetering geweest in de prestaties van smartphonechips, datatransmissiesnelheden, RF-modules en andere functies. Draadloos opladen, NFC en andere functies zijn langzamerhand standaarduitrusting geworden, en de druk op mobiele telefoons om warmte af te voeren blijft groeien. Als gevolg van de voortdurende toename van indicatoren zoals integratie, vermogensdichtheid en assemblagedichtheid ervaren elektronische apparaten in het 5G-tijdperk een scherpe toename in het energieverbruik en de warmteopwekking, terwijl hun prestaties blijven verbeteren. Volgens statistieken is materiaalfalen veroorzaakt door thermische concentratie in elektronische apparaten verantwoordelijk voor 65-80% van de totale faalefficiëntie. Om apparaatstoringen veroorzaakt door oververhitting te voorkomen, zijn thermisch geleidend siliconenvet, thermisch geleidende gel, grafiet thermisch geleidende platen, warmtepijpen, dampkamers en andere technologieën ontstaan ​​en blijven evolueren. Beheer van warmteafvoer is in het 5G-tijdperk een belangrijke keuze geworden voor elektronische apparaten.

Over het algemeen zijn er twee manieren waarop elektronische apparaten warmte kunnen afvoeren: actieve koeling (om de spontane hitte van de telefoon te verminderen) en passieve koeling (om de warmteafvoer naar buiten te versnellen). Hiervan maakt actieve koeling voornamelijk gebruik van vermogenscomponenten die geen verband houden met het verwarmingselement om warmte met kracht af te voeren, wat over het algemeen wordt toegepast op relatief grote elektronische apparaten met een hoge vermogensdichtheid, zoals ventilatoren die zijn uitgerust in desktopcomputers en laptops, en vloeistofgekoelde koeling voor gegevensopslag. centrale servers; Bij passieve warmteafvoer komt de door componenten gegenereerde warmte voornamelijk via warmtegeleidende materialen en apparaten in de omgeving terecht. Het is een methode voor warmteafvoer zonder de deelname van stroomcomponenten en wordt veel gebruikt in mobiele telefoons, tablets, smartwatches, basisstations voor buiten, enz.

Momenteel omvatten de thermische technologieën die in elektronische apparaten worden gebruikt voornamelijk warmtegeleidende materialen zoals warmteafvoer van grafiet, metalen achterplaat, warmteafvoer van frames, warmtegeleidende gel-warmteafvoer en warmtegeleidende apparaten zoals warmtepijpen en VC. Onder hen worden warmtegeleidende gel, thermisch geleidend siliconenvet, grafietplaat en metaalplaat voornamelijk gebruikt in kleine en middelgrote elektronische producten, terwijl heatpipe en VC voornamelijk worden gebruikt in grote en middelgrote elektronische apparaten zoals laptops, computers en servers.

Warmtepijpen en dampkamers maken gebruik van de snelle warmteoverdrachtseigenschappen van warmtegeleidings- en koelmedia, wat resulteert in een toename van de thermische geleidbaarheid van meer dan 10 keer vergeleken met metalen en grafietmaterialen. Als opkomende oplossing voor koeltechnologie worden ze de afgelopen jaren veel gebruikt op het gebied van smartphones. Onder hen varieert de thermische geleidbaarheid van de warmtepijp van 10.000 tot 100.000 W/mK, wat 20 keer zo groot is als die van pure koperfilm en 10 keer die van meerlaagse grafietfilm; Als upgrade van de heatpipe-technologie verbetert de dampkamer de thermische geleidbaarheid verder.

Een warmtepijp bestaat over het algemeen uit een omhulsel, een zuigkern en een eindafdekking, die de binnenkant van de pijp naar binnen trekt. 1,3 × Vul na een druk van (10-10-2) Pa een geschikte hoeveelheid werkvloeistof om Vul het capillaire poreuze materiaal van de zuigkern strak tegen de binnenwand van de buis met vloeistof en sluit deze af. Het ene uiteinde van de buis is het verdampingsgedeelte (verwarmingsgedeelte) en het andere uiteinde is het condensatiegedeelte (koelgedeelte). Afhankelijk van de toepassingsbehoeften kan tussen de twee secties een isolatiesectie worden aangebracht. De zuigkern maakt gebruik van capillair microporeus materiaal, dat gebruik maakt van capillaire zuigkracht (gegenereerd door vloeistofoppervlaktespanning) om de vloeistof te refluxen. De vloeistof in de buis absorbeert warmte en verdampt in het warmteabsorptiegedeelte, condenseert en refluxt in het koelgedeelte, en circuleert de warmte weg.

Het werkingsprincipe van de vpaor-kamer is vergelijkbaar met dat van een warmtepijp, die ook vier hoofdstappen omvat: geleiding, verdamping, convectie en condensatie. Het belangrijkste verschil tussen de twee ligt in de verschillende manieren van warmtegeleiding. De warmtegeleidingsmodus van een warmtepijp is eendimensionaal, wat een lineaire warmtegeleidingsmodus is, terwijl de warmtegeleidingsmodus van de vpaor-kamer tweedimensionaal is, wat een oppervlaktewarmtegeleidingsmodus is. In vergelijking met warmtepijpen is het contactoppervlak tussen de homogeniserende plaat, de warmtebron en het warmtedissipatiemedium groter, wat de oppervlaktetemperatuur uniformer kan maken; Ten tweede kan het gebruik van een vpaor-kamer direct contact maken met de warmtebron en apparatuur om de thermische weerstand te verminderen, terwijl de warmtepijp moet worden ingebed met een substraat tussen de warmtebron en de warmtepijp; Ten slotte is de vpaor-kamer lichter en beter aanpasbaar aan de trend van geïntegreerde en lichtgewicht mobiele telefoons. Gerelateerde onderzoeken hebben aangetoond dat de prestaties van VC-radiatoren met 20% tot 30% zijn verbeterd in vergelijking met heatpipes.

Hoewel de thermische geleidbaarheid van de warmtepijpen en de dampkamer hoger is, is het principe het versnellen van de warmteoverdracht van de verwarmingscomponenten van de telefoon naar de omgeving. Het uiteindelijke thermische effect hangt nog steeds af van de thermische convectie tussen het thermische materiaal en de lucht. Daarom hebben de thermische eigenschappen van thermische materialen een onmiskenbare impact op het thermische effect van mobiele telefoons. Momenteel wordt de algemene oplossing van "koellichaam (grafeenfilm/grafietplaat) + warmtepijp/dampkamer" geleidelijk door de markt erkend.