À l'heure actuelle, les méthodes de dissipation thermique utilisées pour les appareils électroniques comprennent principalement les dissipateurs thermiques en graphite, les dissipateurs thermiques en graphène, la dissipation thermique par gel de conduction thermique, le dissipateur thermique à caloduc, la chambre à vapeur, etc.
Parmi eux, la dissipation thermique en graphite, la dissipation thermique en graphène et la dissipation thermique en gel conducteur thermique appartiennent à des matériaux de dissipation thermique à effet de dissipation thermique limité, principalement utilisés dans les petits produits électroniques ; Les caloducs et les chambres à vapeur sont des composants de dissipation thermique avec une efficacité de dissipation thermique élevée et sont principalement utilisés dans les équipements électroniques de grande et moyenne taille.
Bien que les caloducs et les chambres à vapeur utilisent le changement de phase pour réaliser la dissipation thermique, comprenant quatre étapes principales de conduction, d'évaporation, de convection et de condensation, leurs méthodes de conduction thermique sont différentes. Les caloducs sont un transfert de chaleur unidimensionnel, tandis que les chambres à vapeur sont un transfert de chaleur bidimensionnel, avec une plus grande zone de contact avec le milieu de dissipation thermique, une dissipation thermique plus uniforme et une meilleure adaptabilité aux besoins des applications dans des domaines tels que les appareils électroniques miniaturisés. à l’ère de la 5G. Des études connexes ont montré que les performances d'un dissipateur thermique avec une plaque chauffante uniforme sont de 20 à 30 % supérieures à celles d'un caloduc, ce qui peut encore améliorer l'efficacité de la conductivité thermique.
Principe et structure de la chambre à vapeur
La chambre à vapeur se compose d'une coque tubulaire scellée, d'un noyau poreux absorbant le liquide et d'un fluide de travail.
Le fluide de travail liquide absorbe la chaleur et s'évapore à l'extrémité d'évaporation, puis est transporté sous forme gazeuse vers l'extrémité de condensation dans la cavité, où il libère de la chaleur et se condense. Le fluide de travail liquide condensé est entraîné par la force capillaire et ramené vers l'extrémité d'évaporation à travers un noyau d'aspiration poreux. Dans ce cycle, la plaque chauffante peut fonctionner indépendamment sans entraînement externe, complétant ainsi un transfert de chaleur efficace.
Les dissipateurs thermiques VC peuvent être divisés en deux types selon la direction du transfert de chaleur, et les deux types de plaques de trempage transfèrent la chaleur dans le sens de l'épaisseur et de la longueur. Le premier peut évacuer plus de chaleur grâce à une condensation à grande échelle ; Ce dernier peut transmettre sur de longues distances et maintenir d’excellentes performances d’uniformité de température.
Le dissipateur thermique à chambre à vapeur est principalement divisé en dissipateur thermique à chambre à vapeur standard (supérieur ou égal à 2 mm), dissipateur thermique à chambre à vapeur ultra-mince (<2mm), and extreme ultra-thin vapor chamber heat sink (≤ 0.6mm) according to different thicknesses.
Application des plaques à chambre à vapeur
L'application des plaques à chambre à vapeur peut être divisée en deux catégories basées sur différents environnements d'application, les applications en environnement terrestre et les applications en environnement aérospatial. Le premier se trouve dans un environnement gravitationnel, tandis que le second se trouve dans des environnements en apesanteur, en microgravité ou en supergravité.
Les applications dans les environnements terrestres incluent principalement les aspects suivants :
1) Station de base 5G : Le dissipateur thermique à chambre à vapeur est principalement utilisé pour la dissipation thermique de la coque de la station de base 5G BBU et AAU (unité d'antenne active).
À mesure que les exigences de performance des stations de base 5G pour le dissipateur thermique à chambre à vapeur augmentent progressivement, il est nécessaire de développer un dissipateur thermique à chambre à vapeur aux performances de dissipation thermique plus élevées pour répondre aux besoins de dissipation thermique à haute densité des macro-stations de base, des petites stations de base, etc.
2) Téléphones mobiles, ordinateurs et autres produits électroniques : La diversification et les hautes performances des produits électroniques tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables ont conduit à une augmentation de la consommation globale d’énergie.
Ces dernières années, la plupart des téléphones intelligents et des ordinateurs portables commercialisés par les fabricants nationaux ont adopté un système de refroidissement par dissipateur thermique à chambre à vapeur.
Dans le contexte du développement continu des smartphones et iPad 5G vers une puissance élevée, un poids léger et des performances élevées, la conception ultra-mince, de haute qualité et haut de gamme du dissipateur thermique deviendra la tendance de développement dominante dans le avenir.
3) Dans le domaine des LED haute puissance : avec l'augmentation de la consommation électrique des puces LED et les changements dans la structure des lumières LED haute puissance (légères et faciles à installer), la dissipation thermique traditionnelle n'est plus en mesure de répondre aux exigences. exigences de dissipation thermique de ces lampes.
En tant que nouvelle façon de résoudre le problème de dissipation thermique des sources lumineuses LED, la chambre à vapeur est progressivement devenue la principale demande et tendance de l'industrie à l'ère des LED haute puissance avec ses avantages uniques en matière de dissipation thermique.
À l'heure actuelle, des applications commerciales ont été réalisées dans le domaine des phares automobiles, notamment par des sociétés telles que Mercedes Benz, BMW Series et Meiss Lighting. De nombreux chercheurs étudient également l'application de la chambre à vapeur dans les lampes LED industrielles et minières, les lampes de projection et dans d'autres domaines, mais des applications à grande échelle n'ont pas encore été réalisées.
Avec la demande croissante pour l'application de chambres à vapeur dans le domaine bas de gamme des LED, la manière de réduire le coût d'application des chambres à vapeur deviendra une direction de recherche importante.
4) Gestion thermique des véhicules à énergie nouvelle : L'industrie des véhicules à énergie nouvelle se développe rapidement et, en tant que source d'énergie des automobiles - batteries d'alimentation, la gestion thermique est l'une des technologies clés, généralement obtenue grâce à l'utilisation de modules de refroidissement à chambre à vapeur au niveau du moteur. interfaces d'échange thermique de batterie de refroidissement et d'alimentation.
La conductivité thermique uniforme et efficace des modules de refroidissement à chambre à vapeur peut réduire efficacement la chaleur de la batterie, améliorer la stabilité et la fiabilité de la batterie.
5) Laser haute puissance : L’efficacité de conversion électro-optique des lasers haute puissance se situe généralement entre 40 % et 60 %, et près de la moitié de l’énergie est transmise par la chaleur.
Dans le même temps, la chaleur générée par le laser pendant le fonctionnement peut également entraîner une diminution de la puissance de sortie, une diminution de l'efficacité de la conversion électro-optique, une augmentation du courant de seuil et d'autres facteurs affectant le fonctionnement normal du laser à semi-conducteur. .
Les refroidisseurs à chambre à vapeur peuvent rapidement homogénéiser la densité de flux thermique élevée sur le dissipateur thermique des lasers à semi-conducteurs, améliorant ainsi l'efficacité de la dissipation thermique tout en garantissant des performances optiques stables du laser.
Conclusion
Les composants électroniques génèrent une grande quantité de chaleur dans un petit volume et la dissipation efficace de la chaleur est devenue l'une des principales difficultés du développement technologique ultérieur.
Par rapport aux caloducs traditionnels, la chambre à vapeur en cuivre, en tant que nouveau type de dispositif de conduction thermique, peut entrer directement en contact avec la source de chaleur et transférer uniformément la chaleur dans toutes les directions. Il présente des performances de conduction thermique efficaces et uniformes et est largement utilisé dans des domaines tels que l'électronique, l'aérospatiale et les véhicules à énergies nouvelles.
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