Une solution thermique puissante pour le refroidissement des communications 5G
La dissipation thermique est un maillon important pour garantir le fonctionnement sûr et fiable à long terme des appareils et produits électroniques. En tant que domaine le plus densément utilisé pour les dispositifs de dissipation thermique tels que les puces, le développement des technologies de la communication et de l'information a fait de la dissipation thermique ou de la conception thermique une industrie systématique. La recherche et le développement dans les domaines de l'énergie, de la sécurité, de l'électronique grand public, de l'automobile, des LED, etc. mettent également de plus en plus l'accent sur les performances thermiques des produits afin d'avoir plus d'avantages en termes de compétitivité sur le marché. Actuellement, les produits de communication et d’information 5G se développent vers les objectifs d’une plus grande capacité, de performances supérieures, d’une efficacité énergétique et d’un faible bruit. Le niveau d'intégration des appareils augmente, avec des fonctions monopuces plus puissantes et une consommation d'énergie considérablement accrue. Cependant, la configuration devient plus compacte et la densité du flux thermique a doublé, ce qui pose de sérieux défis à la technologie thermique.
Les systèmes thermiques traditionnels reposent principalement sur des matériaux monophasés pour conduire la chaleur de l'appareil à la surface du dissipateur thermique, puis dissiper la chaleur dans l'environnement par convection naturelle (système de refroidissement naturel) ou par convection forcée (système de refroidissement à air forcé) en air. L'efficacité de la conduction thermique dépend et est également limitée par la conductivité thermique inhérente au matériau.
La technologie de transfert de chaleur à changement de phase représentée par les caloducs et la VC (chambre à vapeur) utilise le fluide pour s'évaporer dans la zone chauffée et se condenser dans la zone refroidie, tout en absorbant ou en libérant la chaleur latente correspondante du changement de phase, en circulant alternativement pour obtenir une diffusion rapide. ou migration de chaleur. L'absorption et la libération de chaleur latente sont un processus rapide et efficace, et lors de l'utilisation d'un transfert de chaleur biphasé, des fluides de travail avec une chaleur latente plus élevée sont généralement sélectionnés, ce qui entraîne une efficacité de transfert de chaleur très élevée. La conductivité thermique équivalente peut atteindre plus de 2000 W/m · K
La chambre à vapeur est actuellement le produit de transfert de chaleur à changement de phase le plus largement utilisé dans les industries de la communication et de l'électronique, avec des processus matures autres que les caloducs. Un VC typique est une forme plate et fermée, composée d'une coque, d'une structure capillaire, d'une structure de support et d'un fluide de travail. Grâce à l'évaporation, à la condensation et au transport capillaire du fluide de travail, une conduction thermique efficace est obtenue, diffusant la chaleur de la zone concentrée à l'ensemble du plan structurel.
Grâce aux avantages des caractéristiques capillaires de grande surface et de la diffusion thermique bidimensionnelle, voire tridimensionnelle, le VC a une capacité de transport de flux thermique plus élevée, en particulier pour le refroidissement des appareils électroniques avec des densités de flux thermique supérieures à 50 W/cm2. L'effet d'égalisation de la température est nettement meilleur que celui des substrats de dissipation thermique en métal pur ou à caloduc intégré, ce qui peut considérablement améliorer l'efficacité des dissipateurs thermiques. Dans le cadre de la tendance au développement d'une densité de flux thermique des puces dépassant 100 W/cm2, le VC est sans aucun doute une technologie clé soutenant l'amélioration des performances des équipements de communication.
Des performances VC plus élevées correspondent souvent à la densification locale de la structure capillaire dans la zone d'évaporation correspondant à l'emplacement de la source de chaleur. En plus d'améliorer la force capillaire et le reflux liquide, la surface de ces structures capillaires élargit également la zone d'évaporation et augmente le taux d'évaporation. De ce point de vue, la conception comprend également une couche de matériau capillaire recouvrant la partie externe de la structure métallique pure cryptée. Étant donné que les métaux purs, en particulier le cuivre pur, ont une conductivité thermique plus élevée que les structures capillaires, le métal pur interne conduit plus efficacement la chaleur vers la structure capillaire de surface et la résistance des métaux purs est également meilleure. Il existe différentes formes de conception de ce type, et la capacité de charge du flux thermique VC peut atteindre 30-100W/cm2.
Avec la tendance au développement de puces à forte consommation d'énergie et à haute densité de flux thermique, il existe une demande plus élevée pour les performances d'égalisation de température du VC. La conception d'optimisation du VC doit améliorer les performances capillaires tout en améliorant l'efficacité de la conduction thermique et du transport gaz-liquide sous de multiples aspects des matériaux et des structures, réduisant ainsi considérablement la résistance thermique du VC. Ce n'est qu'alors que la différence de température entre la source de chaleur et la surface froide du VC peut encore être comparable au niveau actuel dans des conditions d'application à faible densité de flux thermique, même lorsque la densité de flux thermique de travail est doublée, voire multipliée.
