Application du caloduc et de la chambre à vapeur dans un téléphone portable 5G

De l'ère 4G à l'ère 5G, les performances des puces des smartphones, les taux de transmission de données, les modules RF et d'autres fonctionnalités ont été considérablement améliorés. La recharge sans fil, le NFC et d'autres fonctions sont progressivement devenues des équipements standard, et la pression de dissipation thermique sur les téléphones mobiles continue de croître. En raison de l'augmentation continue d'indicateurs tels que l'intégration, la densité de puissance et la densité d'assemblage, les appareils électroniques de l'ère 5G connaissent une forte augmentation de la consommation d'énergie de fonctionnement et de la production de chaleur tandis que leurs performances continuent de s'améliorer. Selon les statistiques, les défaillances matérielles causées par la concentration thermique dans les appareils électroniques représentent 65-80 % de l'efficacité totale des défaillances. Afin d'éviter les pannes de l'appareil causées par une surchauffe, de la graisse de silicone thermoconductrice, du gel thermoconducteur, de la feuille thermoconductrice en graphite, des caloducs, des chambres à vapeur et d'autres technologies ont émergé et ont continué à évoluer. La gestion de la dissipation thermique est devenue un choix important pour les appareils électroniques à l’ère de la 5G.

De manière générale, il existe deux manières pour les appareils électroniques de dissiper la chaleur : le refroidissement actif (pour réduire la chaleur spontanée du téléphone) et le refroidissement passif (pour accélérer la dissipation de la chaleur vers l'extérieur). Parmi eux, le refroidissement actif utilise principalement des composants de puissance non liés à l'élément chauffant pour dissiper de force la chaleur, qui est généralement appliquée aux appareils électroniques à haute densité de puissance et relativement grands, tels que les ventilateurs équipés des ordinateurs de bureau et des ordinateurs portables, et au refroidissement par liquide pour les données. serveurs centraux; La dissipation thermique passive libère principalement la chaleur générée par les composants dans l’environnement via des matériaux et dispositifs thermoconducteurs. Il s'agit d'une méthode de dissipation thermique sans la participation de composants de puissance et est largement utilisée dans les téléphones mobiles, les tablettes, les montres intelligentes, les stations de base extérieures, etc.

À l'heure actuelle, les technologies thermiques utilisées dans les appareils électroniques comprennent principalement des matériaux conducteurs thermiques tels que la dissipation thermique en graphite, le fond de panier métallique, la dissipation thermique du cadre, la dissipation thermique par gel conducteur thermique et les dispositifs conducteurs thermiques tels que les caloducs et le VC. Parmi eux, le gel thermoconducteur, la graisse de silicone thermoconductrice, la feuille de graphite et la tôle métallique sont principalement utilisés dans les produits électroniques de petite et moyenne taille, tandis que les caloducs et le VC sont principalement utilisés dans les appareils électroniques de grande et moyenne taille tels que les ordinateurs portables, les ordinateurs. et les serveurs.

Les caloducs et les chambres à vapeur utilisent les propriétés de transfert thermique rapide des fluides de conduction thermique et de refroidissement, ce qui entraîne une augmentation de la conductivité thermique de plus de 10 fois par rapport aux matériaux métalliques et graphite. En tant que solution technologique de refroidissement émergente, ils ont été largement utilisés dans le domaine des smartphones ces dernières années. Parmi eux, la conductivité thermique du caloduc varie de 10 000 à 100 000 W/mK, soit 20 fois celle d'un film de cuivre pur et 10 fois celle d'un film de graphite multicouche ; En tant que mise à niveau de la technologie des caloducs, la chambre à vapeur améliore encore la conductivité thermique.

Un caloduc est généralement composé d'une coque, d'un noyau d'aspiration et d'un couvercle d'extrémité, qui aspire l'intérieur du caloduc dans 1,3 × Après une pression de (10-10-2) Pa, remplissez une quantité appropriée de liquide de travail pour remplissez le matériau poreux capillaire du noyau d'aspiration étroitement contre la paroi intérieure du tube avec du liquide et scellez-le. Une extrémité du tuyau est la section d'évaporation (section de chauffage) et l'autre extrémité est la section de condensation (section de refroidissement). Une section d'isolation peut être disposée entre les deux sections en fonction des besoins de l'application. Le noyau d'aspiration adopte un matériau microporeux capillaire, qui utilise l'aspiration capillaire (générée par la tension superficielle du liquide) pour refluer le liquide. Le liquide à l'intérieur du tube absorbe la chaleur et s'évapore dans la section d'absorption de chaleur, se condense et reflue dans la section de refroidissement et fait circuler la chaleur.

Le principe de fonctionnement de la chambre à vapeur est similaire à celui d'un caloduc, qui comprend également quatre étapes principales : conduction, évaporation, convection et condensation. La principale différence entre les deux réside dans les différents modes de conduction thermique. Le mode de conduction thermique d'un caloduc est unidimensionnel, qui est un mode de conduction thermique linéaire, tandis que le mode de conduction thermique de la chambre vpaor est bidimensionnel, qui est un mode de conduction thermique de surface. Par rapport aux caloducs, la zone de contact entre la plaque d'homogénéisation, la source de chaleur et le milieu de dissipation thermique est plus grande, ce qui peut rendre la température de surface plus uniforme ; Deuxièmement, l'utilisation d'une chambre vpaor peut entrer directement en contact avec la source de chaleur et l'équipement pour réduire la résistance thermique, tandis que le caloduc doit être intégré à un substrat entre la source de chaleur et le caloduc ; Enfin, la chambre vpaor est plus légère et plus adaptable à la tendance des téléphones mobiles intégrés et légers. Des études connexes ont montré que les performances des radiateurs VC sont améliorées de 20 à 30 % par rapport aux caloducs.

Bien que la conductivité thermique des caloducs et de la chambre à vapeur soit plus élevée, le principe est d'accélérer le transfert de chaleur des composants chauffants du téléphone vers l'environnement. L'effet thermique final dépend encore de la convection thermique entre le matériau thermique et l'air. Les caractéristiques thermiques des matériaux thermiques ont donc un impact indéniable sur l’effet thermique des téléphones portables. À l'heure actuelle, la solution globale « dissipateur thermique (film de graphène/feuille de graphite) + caloduc/chambre à vapeur » est progressivement reconnue par le marché.