O soluție termică puternică pentru răcirea comunicațiilor 5G

Disiparea căldurii este o verigă importantă în asigurarea funcționării sigure și fiabile pe termen lung a dispozitivelor și produselor electronice. Fiind cel mai des folosit domeniu pentru dispozitivele de disipare a căldurii, cum ar fi cipurile, dezvoltarea tehnologiei comunicațiilor și a informației a promovat disiparea căldurii sau proiectarea termică pentru a deveni o industrie sistematică. Cercetarea și dezvoltarea în domeniile energiei electrice, securității, electronice de larg consum, auto, LED etc. pun tot mai mult accent pe performanța termică a produselor pentru a avea mai multe avantaje în competitivitatea pieței. În prezent, produsele de comunicare și informare 5G se dezvoltă în vederea atingerii obiectivelor de capacitate mai mare, performanță mai mare, eficiență energetică și zgomot redus. Nivelul de integrare a dispozitivelor este în creștere, cu funcții mai puternice cu un singur cip și un consum de energie semnificativ crescut. Cu toate acestea, aspectul devine din ce în ce mai compact, iar densitatea fluxului de căldură s-a dublat, punând provocări severe pentru tehnologia termică.

Sistemele termice tradiționale se bazează în principal pe materiale monofazate pentru a conduce căldura de la dispozitiv la suprafața radiatorului și apoi a disipa căldura în mediu prin convecție naturală (sistem de răcire naturală) sau convecție forțată (sistem de răcire cu aer forțat) prin aer. Eficiența conducerii căldurii depinde și este, de asemenea, limitată de conductivitatea termică inerentă a materialului.
Tehnologia de transfer de căldură cu schimbare de fază reprezentată de conductele de căldură și VC (Camera de vapori) utilizează mediul pentru a se evapora în zona încălzită și a condensa în zona răcită, absorbind sau eliberând în același timp căldura latentă corespunzătoare de schimbare de fază, circulând alternativ pentru a obține o difuzie rapidă. sau migrarea căldurii. Absorbția și eliberarea căldurii latente este un proces rapid și eficient, iar atunci când se utilizează transferul de căldură în două faze, sunt de obicei selectate fluide de lucru cu căldură latentă mai mare, rezultând o eficiență foarte mare a transferului de căldură. Conductivitatea termică echivalentă poate ajunge la peste 2000 W/m · K

Camera de vapori este în prezent cel mai utilizat produs de transfer de căldură cu schimbare de fază în industriile de comunicații și electronice, cu procese mature, altele decât conductele de căldură. Un VC tipic este o formă plată închisă, constând dintr-o înveliș, structură capilară, structură de susținere și fluid de lucru. Prin evaporarea, condensarea și transportul capilar al fluidului de lucru, se realizează o conducere eficientă a căldurii, răspândind căldura din zona concentrată în întregul plan structural.

Datorită avantajelor caracteristicilor capilare de suprafață mare și difuziei termice bidimensionale sau chiar tridimensionale, VC are o capacitate de transport mai mare a fluxului de căldură, în special pentru răcirea dispozitivelor electronice cu densități de flux termic care depășesc 50W/cm2. Efectul de egalizare a temperaturii este semnificativ mai bun decât metalul pur sau substraturile de disipare a căldurii încorporate, ceea ce poate îmbunătăți considerabil eficiența radiatoarelor. Conform tendinței de dezvoltare a densității fluxului de căldură a cipului care depășește 100 W/cm2, VC este, fără îndoială, o tehnologie cheie care sprijină îmbunătățirea performanței echipamentelor de comunicație.

VC de performanță mai mare corespunde adesea densificării structurii capilare locale în zona de evaporare corespunzătoare locației sursei de căldură. Pe lângă creșterea forței capilare și a refluxului de lichid, suprafața acestor structuri capilare extinde, de asemenea, zona de evaporare și crește viteza de evaporare. Din această perspectivă, designul include, de asemenea, un strat de material capilar care acoperă partea exterioară a structurii de metal pur criptat. Deoarece metalele pure, în special cuprul pur, au o conductivitate termică mai mare decât structurile capilare, metalul pur intern conduce căldura către structura capilară de suprafață mai eficient, iar rezistența metalelor pure este, de asemenea, mai bună. Există diverse forme de proiectare de acest tip, iar capacitatea de transportare a fluxului de căldură VC poate ajunge la 30-100W/cm2.

Odată cu tendința de dezvoltare a consumului mare de energie și a cipurilor cu densitate mare a fluxului de căldură, există o cerere mai mare pentru performanța de egalizare a temperaturii a VC. Proiectarea de optimizare a VC trebuie să îmbunătățească performanța capilară, sporind în același timp eficiența conducerii căldurii și a transportului gaz-lichid din multiple aspecte ale materialelor și structurilor, reducând astfel în mod semnificativ rezistența termică a VC. Numai atunci diferența de temperatură de la sursa de căldură la suprafața rece a VC poate fi încă comparabilă cu nivelul actual în condiții de aplicare cu densitate scăzută a fluxului de căldură, chiar și atunci când densitatea fluxului de căldură de lucru este dublată sau chiar multiplicată.