การใช้ท่อความร้อนและห้องไอในโทรศัพท์มือถือ 5G

ตั้งแต่ยุค 4G จนถึงยุค 5G มีการปรับปรุงประสิทธิภาพของชิปสมาร์ทโฟน อัตราการส่งข้อมูล โมดูล RF และคุณสมบัติอื่น ๆ ที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ การชาร์จแบบไร้สาย NFC และฟังก์ชันอื่น ๆ ค่อยๆ กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐาน และแรงกดดันในการกระจายความร้อนบนโทรศัพท์มือถือยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากตัวชี้วัดที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เช่น การบูรณาการ ความหนาแน่นของพลังงาน และความหนาแน่นของการประกอบ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยุค 5G กำลังเผชิญกับการใช้พลังงานในการทำงานและการสร้างความร้อนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ประสิทธิภาพยังคงปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ตามสถิติ ความล้มเหลวของวัสดุที่เกิดจากความเข้มข้นของความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คิดเป็น 65-80% ของประสิทธิภาพความล้มเหลวทั้งหมด เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของอุปกรณ์ที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไป จาระบีซิลิโคนนำความร้อน เจลนำความร้อน แผ่นนำความร้อนกราไฟท์ ท่อความร้อน ห้องไอ และเทคโนโลยีอื่น ๆ ได้เกิดขึ้นและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การจัดการกระจายความร้อนกลายเป็นทางเลือกสำคัญสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยุค 5G

โดยทั่วไป มีสองวิธีที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะกระจายความร้อน: การระบายความร้อนแบบแอคทีฟ (เพื่อลดความร้อนที่เกิดขึ้นเองของโทรศัพท์) และการระบายความร้อนแบบพาสซีฟ (เพื่อเร่งการกระจายความร้อนออกไปด้านนอก) ในหมู่พวกเขา การระบายความร้อนแบบแอคทีฟส่วนใหญ่ใช้ส่วนประกอบพลังงานที่ไม่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบความร้อนเพื่อบังคับให้กระจายความร้อน ซึ่งโดยทั่วไปนำไปใช้กับความหนาแน่นของพลังงานสูงและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดค่อนข้างใหญ่ เช่น พัดลมที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปและแล็ปท็อป และการระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับข้อมูล เซิร์ฟเวอร์กลาง การกระจายความร้อนแบบพาสซีฟส่วนใหญ่จะปล่อยความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านวัสดุและอุปกรณ์นำความร้อน เป็นวิธีการกระจายความร้อนโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของส่วนประกอบพลังงาน และใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต นาฬิกาอัจฉริยะ สถานีฐานกลางแจ้ง ฯลฯ

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีระบายความร้อนที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยวัสดุนำความร้อน เช่น การกระจายความร้อนด้วยกราไฟท์ แผ่นหลังโลหะ การกระจายความร้อนของเฟรม การกระจายความร้อนด้วยเจลนำความร้อน และอุปกรณ์นำความร้อน เช่น ท่อความร้อนและ VC เจลนำความร้อน จาระบีซิลิโคนนำความร้อน แผ่นกราไฟท์ และแผ่นโลหะส่วนใหญ่จะใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กและขนาดกลาง ในขณะที่ท่อความร้อนและ VC ส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่และขนาดกลาง เช่น แล็ปท็อป คอมพิวเตอร์ และเซิร์ฟเวอร์

ท่อความร้อนและห้องไอใช้คุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนอย่างรวดเร็วของการนำความร้อนและตัวกลางทำความเย็น ส่งผลให้ค่าการนำความร้อนเพิ่มขึ้นมากกว่า 10 เท่าเมื่อเทียบกับวัสดุโลหะและกราไฟท์ เนื่องจากเป็นโซลูชันเทคโนโลยีระบายความร้อนที่เกิดขึ้นใหม่ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านสมาร์ทโฟนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ค่าการนำความร้อนของท่อความร้อนอยู่ระหว่าง 10,000 ถึง 100,000 W/mK ซึ่งมากกว่าฟิล์มทองแดงบริสุทธิ์ 20 เท่า และมากกว่าฟิล์มกราไฟท์หลายชั้น 10 เท่า จากการอัปเกรดเทคโนโลยีท่อความร้อน ห้องไอจะปรับปรุงการนำความร้อนให้ดียิ่งขึ้น

โดยทั่วไปท่อความร้อนจะประกอบด้วยเปลือก แกนดูด และฝาปิดปลาย ซึ่งจะดึงด้านในของท่อออกเป็น 1.3 × หลังจากแรงดัน (10-10-2) Pa ให้เติมของเหลวใช้งานในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อ เติมวัสดุที่มีรูพรุนของเส้นเลือดฝอยของแกนดูดให้แน่นกับผนังด้านในของท่อด้วยของเหลวแล้วปิดผนึก ปลายด้านหนึ่งของท่อคือส่วนการระเหย (ส่วนทำความร้อน) และปลายอีกด้านหนึ่งคือส่วนควบแน่น (ส่วนทำความเย็น) ส่วนฉนวนสามารถจัดวางระหว่างทั้งสองส่วนได้ตามความต้องการใช้งาน แกนดูดใช้วัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็กของเส้นเลือดฝอย ซึ่งใช้การดูดของเส้นเลือดฝอย (สร้างขึ้นจากแรงตึงผิวของของเหลว) เพื่อไหลย้อนของเหลว ของเหลวภายในท่อจะดูดซับความร้อนและระเหยในส่วนดูดซับความร้อน ควบแน่นและไหลย้อนในส่วนทำความเย็น และหมุนเวียนความร้อนออกไป

หลักการทำงานของห้อง vpaor นั้นคล้ายคลึงกับหลักการทำงานของท่อความร้อน ซึ่งรวมถึงสี่ขั้นตอนหลักด้วย: การนำ การระเหย การพาความร้อน และการควบแน่น ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองอยู่ที่วิธีการนำความร้อนที่แตกต่างกัน โหมดการนำความร้อนของท่อความร้อนเป็นแบบมิติเดียว ซึ่งเป็นโหมดการนำความร้อนเชิงเส้น ในขณะที่โหมดการนำความร้อนของห้อง vpaor เป็นแบบสองมิติ ซึ่งเป็นโหมดการนำความร้อนที่พื้นผิว เมื่อเปรียบเทียบกับท่อความร้อน พื้นที่สัมผัสระหว่างแผ่นที่ทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน แหล่งความร้อน และตัวกลางกระจายความร้อนมีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสม่ำเสมอมากขึ้น ประการที่สอง การใช้ห้อง vpaor สามารถติดต่อแหล่งความร้อนและอุปกรณ์ได้โดยตรงเพื่อลดความต้านทานความร้อน ในขณะที่ท่อความร้อนจะต้องถูกฝังโดยมีสารตั้งต้นระหว่างแหล่งความร้อนและท่อความร้อน ในที่สุด vpaor Chamber ก็เบากว่าและปรับให้เข้ากับเทรนด์ของโทรศัพท์มือถือในตัวและน้ำหนักเบาได้มากขึ้น การศึกษาที่เกี่ยวข้องแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพของหม้อน้ำ VC ได้รับการปรับปรุง 20% ถึง 30% เมื่อเทียบกับท่อความร้อน

แม้ว่าค่าการนำความร้อนของท่อความร้อนและห้องไอจะสูงกว่า แต่หลักการคือการเร่งการถ่ายเทความร้อนจากส่วนประกอบทำความร้อนของโทรศัพท์สู่สิ่งแวดล้อม ผลกระทบด้านความร้อนขั้นสุดท้ายยังคงขึ้นอยู่กับการพาความร้อนระหว่างวัสดุความร้อนและอากาศ ดังนั้นลักษณะทางความร้อนของวัสดุระบายความร้อนจึงมีผลกระทบต่อความร้อนของโทรศัพท์มือถืออย่างปฏิเสธไม่ได้ ปัจจุบัน โซลูชันโดยรวมของ "แผ่นระบายความร้อน (ฟิล์มกราฟีน/แผ่นกราไฟท์) + ท่อความร้อน/ห้องไอ" ค่อยๆ ได้รับการยอมรับจากตลาด