Ứng dụng ống dẫn nhiệt và buồng hơi trong điện thoại di động 5G

Từ kỷ nguyên 4G đến kỷ nguyên 5G, đã có sự cải thiện đáng kể về hiệu suất của chip điện thoại thông minh, tốc độ truyền dữ liệu, mô-đun RF và các tính năng khác. Sạc không dây, NFC và các chức năng khác đã dần trở thành thiết bị tiêu chuẩn và áp lực tản nhiệt trên điện thoại di động tiếp tục tăng lên. Do sự gia tăng liên tục của các chỉ số như tích hợp, mật độ năng lượng và mật độ lắp ráp, các thiết bị điện tử trong kỷ nguyên 5G đang có mức tiêu thụ điện năng vận hành và sinh nhiệt tăng mạnh trong khi hiệu suất của chúng tiếp tục được cải thiện. Theo thống kê, hư hỏng vật liệu do tập trung nhiệt trong các thiết bị điện tử chiếm 65-80% tổng hiệu suất hư hỏng. Để tránh hỏng hóc thiết bị do quá nóng, mỡ silicon dẫn nhiệt, gel dẫn nhiệt, tấm dẫn nhiệt than chì, ống dẫn nhiệt, buồng hơi và các công nghệ khác đã ra đời và tiếp tục phát triển. Quản lý tản nhiệt đã trở thành lựa chọn quan trọng cho các thiết bị điện tử trong kỷ nguyên 5G.

Nói chung, có hai cách để các thiết bị điện tử tản nhiệt: làm mát chủ động (để giảm nhiệt độ tự phát của điện thoại) và làm mát thụ động (để tăng tốc độ tản nhiệt ra bên ngoài). Trong số đó, làm mát chủ động chủ yếu sử dụng các bộ phận nguồn không liên quan đến bộ phận làm nóng để tản nhiệt cưỡng bức, thường được áp dụng cho mật độ năng lượng cao và các thiết bị điện tử tương đối lớn, chẳng hạn như quạt được trang bị trong máy tính để bàn và máy tính xách tay, cũng như làm mát bằng chất lỏng cho dữ liệu. máy chủ trung tâm; Tản nhiệt thụ động chủ yếu giải phóng nhiệt do các bộ phận tạo ra vào môi trường thông qua các vật liệu và thiết bị dẫn nhiệt. Đây là phương pháp tản nhiệt không có sự tham gia của các bộ phận nguồn và được sử dụng rộng rãi trong điện thoại di động, máy tính bảng, đồng hồ thông minh, trạm gốc ngoài trời, v.v.

Hiện nay, các công nghệ nhiệt được sử dụng trong các thiết bị điện tử chủ yếu bao gồm các vật liệu dẫn nhiệt như tản nhiệt than chì, bảng nối đa năng kim loại, tản nhiệt khung, tản nhiệt gel dẫn nhiệt và các thiết bị dẫn nhiệt như ống dẫn nhiệt và VC. Trong số đó, gel dẫn nhiệt, mỡ silicon dẫn nhiệt, tấm than chì và tấm kim loại chủ yếu được sử dụng trong các sản phẩm điện tử cỡ vừa và nhỏ, trong khi ống dẫn nhiệt và VC chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị điện tử cỡ lớn và vừa như máy tính xách tay, máy tính. và máy chủ.

Ống dẫn nhiệt và buồng hơi tận dụng đặc tính truyền nhiệt nhanh của môi trường dẫn nhiệt và làm mát, dẫn đến độ dẫn nhiệt tăng hơn 10 lần so với vật liệu kim loại và than chì. Là một giải pháp công nghệ làm mát mới nổi, chúng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực smartphone những năm gần đây. Trong số đó, độ dẫn nhiệt của ống dẫn nhiệt dao động từ 10000 đến 100000 W/mK, gấp 20 lần so với màng đồng nguyên chất và gấp 10 lần so với màng than chì nhiều lớp; Là một bản nâng cấp của công nghệ ống dẫn nhiệt, buồng hơi cải thiện hơn nữa độ dẫn nhiệt.

Ống dẫn nhiệt thường bao gồm vỏ, lõi hút và nắp đầu, hút bên trong ống thành 1,3 × Sau áp suất (10-10-2) Pa, đổ một lượng chất lỏng làm việc thích hợp vào Đổ chất lỏng vào vật liệu xốp mao dẫn của lõi hút vào thành trong của ống và bịt kín. Một đầu ống là phần bay hơi (phần gia nhiệt), đầu còn lại là phần ngưng tụ (phần làm mát). Một phần cách nhiệt có thể được bố trí giữa hai phần tùy theo nhu cầu ứng dụng. Lõi hút sử dụng vật liệu vi xốp mao quản, sử dụng lực hút mao dẫn (được tạo ra bởi sức căng bề mặt chất lỏng) để hồi lưu chất lỏng. Chất lỏng bên trong ống hấp thụ nhiệt và bay hơi ở phần hấp thụ nhiệt, ngưng tụ và hồi lưu ở phần làm mát và luân chuyển nhiệt đi.

Nguyên lý làm việc của buồng vpaor tương tự như ống dẫn nhiệt, cũng bao gồm 4 bước chính: dẫn nhiệt, bay hơi, đối lưu và ngưng tụ. Sự khác biệt chính giữa hai loại này nằm ở cách dẫn nhiệt khác nhau. Chế độ dẫn nhiệt của ống dẫn nhiệt là một chiều, là chế độ dẫn nhiệt tuyến tính, trong khi chế độ dẫn nhiệt của buồng vpaor là hai chiều, là chế độ dẫn nhiệt bề mặt. So với ống dẫn nhiệt, diện tích tiếp xúc giữa tấm đồng nhất, nguồn nhiệt và môi trường tản nhiệt lớn hơn, có thể làm cho nhiệt độ bề mặt đồng đều hơn; Thứ hai, sử dụng buồng vpaor có thể tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt và thiết bị để giảm khả năng cản nhiệt, đồng thời ống dẫn nhiệt cần được nhúng một lớp nền giữa nguồn nhiệt và ống dẫn nhiệt; Cuối cùng, buồng vpaor nhẹ hơn và thích ứng hơn với xu hướng điện thoại di động tích hợp và nhẹ. Các nghiên cứu liên quan đã chỉ ra rằng hiệu suất của bộ tản nhiệt VC được cải thiện từ 20% đến 30% so với ống dẫn nhiệt.

Mặc dù độ dẫn nhiệt của ống dẫn nhiệt và buồng hơi cao hơn nhưng nguyên tắc là đẩy nhanh quá trình truyền nhiệt từ các bộ phận làm nóng của điện thoại ra môi trường. Hiệu ứng nhiệt cuối cùng vẫn phụ thuộc vào sự đối lưu nhiệt giữa vật liệu nhiệt và không khí. Do đó, đặc tính nhiệt của vật liệu nhiệt có tác động không thể phủ nhận đến hiệu ứng nhiệt của điện thoại di động. Hiện nay, giải pháp tổng thể “tản nhiệt (màng graphene/tấm than chì)+ống dẫn nhiệt/buồng hơi” dần được thị trường công nhận.