Allo stato attuale, i metodi di dissipazione del calore utilizzati per i dispositivi elettronici includono principalmente dissipatori di calore in grafite, dissipatori di calore in grafene, dissipazione del calore in gel a conduzione termica, dissipatore di calore a tubi di calore, camera di vapore, ecc.
Tra questi, la dissipazione del calore della grafite, la dissipazione del calore del grafene e la dissipazione del calore del gel termoconduttivo appartengono a materiali di dissipazione del calore con effetto di dissipazione del calore limitato, utilizzati principalmente in piccoli prodotti elettronici; I tubi di calore e la camera di vapore sono componenti di dissipazione del calore con elevata efficienza di dissipazione del calore e vengono utilizzati principalmente in apparecchiature elettroniche di grandi e medie dimensioni.
Sebbene sia i tubi di calore che la camera di vapore utilizzino il cambiamento di fase per ottenere la dissipazione del calore, comprese le quattro fasi principali di conduzione, evaporazione, convezione e condensazione, i loro metodi di conduzione del calore sono diversi. I tubi di calore sono un trasferimento di calore unidimensionale, mentre la camera di vapore è un trasferimento di calore bidimensionale, con un'area di contatto più ampia con il mezzo di dissipazione del calore, dissipazione del calore più uniforme e migliore adattabilità alle esigenze delle applicazioni in campi come i dispositivi elettronici miniaturizzati nell’era del 5G. Studi correlati hanno dimostrato che le prestazioni di un dissipatore di calore con una piastra termica uniforme sono superiori dal 20% al 30% rispetto a quelle di un tubo termico, il che può migliorare ulteriormente l'efficienza della conduttività termica.
Principio e struttura della camera a vapore
La camera di vapore è costituita da un guscio tubolare sigillato, un nucleo poroso che assorbe il liquido e un fluido di lavoro.
Il fluido di lavoro liquido assorbe calore ed evapora all'estremità di evaporazione, quindi viene trasportato in forma gassosa all'estremità di condensazione nella cavità, dove rilascia calore e condensa. Il fluido di lavoro liquido condensato viene guidato dalla forza capillare e trasportato nuovamente all'estremità di evaporazione attraverso un nucleo di aspirazione poroso. In questo ciclo, la piastra riscaldante può funzionare in modo indipendente senza azionamento esterno, completando così un efficiente trasferimento di calore.
I dissipatori di calore in PVC possono essere suddivisi in due tipi in base alla direzione del trasferimento di calore e i due tipi di piastre di immersione trasferiscono il calore lungo le direzioni dello spessore e della lunghezza. I primi possono asportare più calore attraverso una condensazione su larga scala; Quest'ultimo può trasmettere su lunghe distanze e mantenere ottime prestazioni di uniformità della temperatura.
Il dissipatore di calore della camera di vapore è principalmente suddiviso in dissipatore di calore della camera di vapore standard (maggiore o uguale a 2 mm), dissipatore di calore della camera di vapore ultrasottile (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber heat sink (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.
Applicazione di piastre per camere di vapore
L'applicazione delle piastre per camere di vapore può essere suddivisa in due categorie in base a diversi ambienti applicativi, applicazioni in ambiente terrestre e applicazioni in ambiente aerospaziale. Il primo si trova in un ambiente a gravità, mentre il secondo si trova in ambienti a gravità zero, microgravità o supergravità.
Le applicazioni in ambienti terrestri comprendono principalmente i seguenti aspetti:
1) Stazione base 5G: il dissipatore di calore a camera di vapore viene utilizzato principalmente per la dissipazione del calore del guscio della stazione base 5G BBU e AAU (unità antenna attiva).
Poiché i requisiti prestazionali delle stazioni base 5G per i dissipatori di calore a camera di vapore aumentano gradualmente, è necessario sviluppare dissipatori di calore a camera di vapore con prestazioni di dissipazione del calore più elevate per soddisfare le esigenze di dissipazione del calore ad alta densità delle stazioni base macro, delle stazioni base piccole, ecc.
2) Telefoni cellulari, computer e altri prodotti elettronici: la diversificazione e le elevate prestazioni di prodotti elettronici come telefoni cellulari e laptop hanno portato ad un aumento del consumo energetico complessivo.
Negli ultimi anni, la maggior parte degli smartphone e dei laptop rilasciati dai produttori nazionali hanno adottato uno schema di raffreddamento del dissipatore di calore con camera di vapore.
Sullo sfondo del continuo sviluppo degli smartphone 5G e dell'iPad verso l'alta potenza, la leggerezza e le alte prestazioni, il design ultrasottile, di alta qualità e di fascia alta del dissipatore di calore diventerà la tendenza di sviluppo principale nel settore. futuro.
3) Nel campo dei LED ad alta potenza: con l'aumento del consumo energetico dei chip LED e i cambiamenti nella struttura delle luci LED ad alta potenza (leggere e facili da installare), la tradizionale dissipazione del calore non è più in grado di soddisfare le esigenze requisiti di dissipazione del calore di tali lampade.
Come nuovo modo per risolvere il problema della dissipazione del calore delle sorgenti luminose a LED, la camera di vapore è gradualmente diventata la principale domanda e tendenza del settore nell'era dei LED ad alta potenza con i suoi vantaggi unici in termini di dissipazione del calore.
Attualmente, sono state raggiunte applicazioni di mercato nel campo dei fari automobilistici, comprese aziende come Mercedes Benz, BMW Series e Meiss Lighting. Ci sono anche molti studiosi che studiano l'applicazione della camera a vapore nelle luci LED industriali e minerarie, nelle luci di proiezione e in altri campi, ma non sono state ancora raggiunte applicazioni su larga scala.
Con la crescente domanda per l'applicazione delle camere a vapore nel campo dei LED di fascia bassa, come ridurre i costi di applicazione delle camere a vapore diventerà un'importante direzione di ricerca.
4) Gestione termica dei veicoli a nuova energia: l'industria dei veicoli a nuova energia si sta sviluppando rapidamente e, come fonte di energia per le automobili, ovvero le batterie, la gestione termica è una delle tecnologie chiave, generalmente ottenuta attraverso l'uso di moduli di raffreddamento a camera di vapore interfacce di scambio termico della batteria di raffreddamento e di alimentazione.
La conduttività termica uniforme ed efficiente dei moduli di raffreddamento della camera di vapore può ridurre efficacemente il calore della batteria, migliorare la stabilità e l'affidabilità della batteria.
5) Laser ad alta potenza: l'efficienza di conversione elettro-ottica dei laser ad alta potenza è per lo più compresa tra il 40% e il 60% e quasi la metà dell'energia viene trasmessa attraverso il calore.
Allo stesso tempo, il calore generato dal laser durante il funzionamento può anche portare ad una diminuzione della potenza di uscita, una diminuzione dell'efficienza di conversione elettro-ottica, un aumento della corrente di soglia e altri fattori che influenzano il normale funzionamento del laser a semiconduttore .
I raffreddatori a camera di vapore possono omogeneizzare rapidamente l'elevata densità del flusso di calore sul dissipatore di calore dei laser a semiconduttore, migliorando l'efficienza di dissipazione del calore e garantendo al tempo stesso prestazioni ottiche stabili del laser.
Conclusione
I componenti elettronici generano una grande quantità di calore in un volume ridotto e un'efficace dissipazione del calore è diventata una delle principali difficoltà nell'ulteriore sviluppo tecnologico.
Rispetto ai tradizionali tubi di calore, la camera di vapore in rame, come nuovo tipo di dispositivo di conduzione del calore, può contattare direttamente la fonte di calore e trasferire uniformemente il calore in tutte le direzioni. Ha prestazioni di conduzione del calore efficienti e uniformi ed è ampiamente utilizzato in settori quali l'elettronica, l'aerospaziale e i veicoli a nuova energia.
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