Zastosowanie rurki cieplnej i komory parowej w telefonie komórkowym 5G
Od ery 4G do ery 5G nastąpiła znaczna poprawa wydajności chipów smartfonów, szybkości transmisji danych, modułów RF i innych funkcji. Bezprzewodowe ładowanie, NFC i inne funkcje stopniowo stają się standardowym wyposażeniem, a ciśnienie rozpraszania ciepła w telefonach komórkowych stale rośnie. Ze względu na ciągły wzrost wskaźników, takich jak integracja, gęstość mocy i gęstość montażu, urządzenia elektroniczne w erze 5G odnotowują gwałtowny wzrost zużycia energii operacyjnej i wytwarzania ciepła, a ich wydajność stale się poprawia. Według statystyk uszkodzenia materiału spowodowane koncentracją ciepła w urządzeniach elektronicznych stanowią 65-80% całkowitej efektywności awarii. Aby uniknąć awarii urządzenia spowodowanej przegrzaniem, pojawiły się i nadal rozwijają przewodzący ciepło smar silikonowy, żel termoprzewodzący, grafitowy arkusz termoprzewodzący, rura cieplna, komora parowa i inne technologie. Zarządzanie rozpraszaniem ciepła stało się ważnym wyborem dla urządzeń elektronicznych w erze 5G.
Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia elektroniczne odprowadzają ciepło na dwa sposoby: chłodzenie aktywne (w celu zmniejszenia samoistnego nagrzewania się telefonu) i chłodzenie pasywne (w celu przyspieszenia odprowadzania ciepła na zewnątrz). Wśród nich aktywne chłodzenie wykorzystuje głównie komponenty mocy niezwiązane z elementem grzejnym do wymuszonego rozpraszania ciepła, co jest zwykle stosowane w urządzeniach elektronicznych o dużej gęstości mocy i stosunkowo dużych, takich jak wentylatory wyposażone w komputery stacjonarne i laptopy, oraz chłodzone cieczą chłodzenie danych serwery centralne; Pasywne rozpraszanie ciepła uwalnia głównie ciepło wytwarzane przez komponenty do otoczenia poprzez materiały i urządzenia przewodzące ciepło. Jest to metoda rozpraszania ciepła bez udziału elementów zasilających i jest szeroko stosowana w telefonach komórkowych, tabletach, smartwatchach, zewnętrznych stacjach bazowych itp.
Obecnie technologie termiczne stosowane w urządzeniach elektronicznych obejmują głównie materiały przewodzące ciepło, takie jak grafitowe rozpraszanie ciepła, metalowa płyta montażowa, rozpraszanie ciepła w ramie, rozpraszanie ciepła w żelu przewodzącym ciepło oraz urządzenia przewodzące ciepło, takie jak rurki cieplne i VC. Wśród nich żel termoprzewodzący, smar silikonowy przewodzący ciepło, blacha grafitowa i blacha są stosowane głównie w małych i średnich produktach elektronicznych, natomiast rurki cieplne i VC są stosowane głównie w dużych i średnich urządzeniach elektronicznych, takich jak laptopy, komputery i serwery.
Rury cieplne i komora parowa wykorzystują właściwości szybkiego przenoszenia ciepła mediów przewodzących ciepło i chłodzących, co skutkuje ponad 10-krotnym wzrostem przewodności cieplnej w porównaniu z materiałami metalowymi i grafitowymi. Jako nowe rozwiązanie w technologii chłodzenia, są one w ostatnich latach szeroko stosowane w smartfonach. Wśród nich przewodność cieplna rurki cieplnej waha się od 10 000 do 100 000 W/mK, czyli 20 razy więcej niż w przypadku czystej folii miedzianej i 10 razy więcej niż w przypadku wielowarstwowej folii grafitowej; Jako ulepszenie technologii rurek cieplnych, komora parowa dodatkowo poprawia przewodność cieplną.
Rura cieplna składa się zazwyczaj z płaszcza, rdzenia ssawnego i pokrywy końcowej, która wciąga wnętrze rury do ciśnienia 1,3 ×. Po ciśnieniu (10-10-2) Pa napełnij odpowiednią ilością cieczy roboczej do napełnij kapilarny porowaty materiał rdzenia ssącego szczelnie do wewnętrznej ścianki rurki cieczą i uszczelnij go. Jeden koniec rury to sekcja parowania (sekcja grzewcza), a drugi koniec to sekcja skraplania (sekcja chłodzenia). Sekcję izolacyjną można umieścić pomiędzy dwiema sekcjami, zgodnie z potrzebami zastosowania. W rdzeniu ssącym zastosowano kapilarny materiał mikroporowaty, który wykorzystuje ssanie kapilarne (generowane przez napięcie powierzchniowe cieczy) w celu refluksu cieczy. Ciecz wewnątrz rurki pochłania ciepło i odparowuje w sekcji pochłaniania ciepła, skrapla się i powraca w sekcji chłodzenia oraz odprowadza ciepło.
Zasada działania komory vpaor jest podobna do zasady działania rury cieplnej, która obejmuje również cztery główne etapy: przewodzenie, parowanie, konwekcja i kondensacja. Główna różnica między nimi polega na różnych sposobach przewodzenia ciepła. Tryb przewodzenia ciepła w rurce cieplnej jest jednowymiarowy, co jest liniowym sposobem przewodzenia ciepła, natomiast sposób przewodzenia ciepła w komorze vpaor jest dwuwymiarowy, co jest trybem przewodzenia ciepła powierzchniowego. W porównaniu z rurkami cieplnymi powierzchnia styku między płytą homogenizującą, źródłem ciepła i czynnikiem rozpraszającym ciepło jest większa, co może sprawić, że temperatura powierzchni będzie bardziej jednolita; Po drugie, komora vpaor umożliwia bezpośredni kontakt ze źródłem ciepła i sprzętem, aby zmniejszyć opór cieplny, podczas gdy rura cieplna musi być osadzona w podłożu pomiędzy źródłem ciepła a rurą cieplną; Wreszcie komora vpaor jest lżejsza i lepiej dostosowuje się do trendu zintegrowanych i lekkich telefonów komórkowych. Powiązane badania wykazały, że wydajność grzejników VC jest lepsza o 20–30% w porównaniu z rurkami cieplnymi.
Chociaż przewodność cieplna rurek cieplnych i komory parowej jest wyższa, zasadą jest przyspieszenie przenoszenia ciepła z elementów grzewczych telefonu do otoczenia. Ostateczny efekt termiczny nadal zależy od konwekcji cieplnej pomiędzy materiałem termicznym a powietrzem. Dlatego właściwości termiczne materiałów termicznych mają niezaprzeczalny wpływ na efekt cieplny telefonów komórkowych. Obecnie na rynku stopniowo zdobywa uznanie kompleksowe rozwiązanie typu „radiator (folia grafenowa/arkusz grafitowy) + rurka cieplna/komora parowa”.
