Penyelesaian haba yang berkuasa untuk penyejukan komunikasi 5G
Pelesapan haba adalah pautan penting dalam memastikan operasi jangka panjang yang selamat dan boleh dipercayai bagi peranti dan produk elektronik. Sebagai medan yang paling padat digunakan untuk peranti pelesapan haba seperti cip, pembangunan teknologi komunikasi dan maklumat telah menggalakkan pelesapan haba atau reka bentuk terma untuk menjadi industri yang sistematik. Penyelidikan dan pembangunan dalam bidang kuasa, keselamatan, elektronik pengguna, automotif, LED, dan lain-lain juga semakin menekankan prestasi terma produk untuk mempunyai lebih banyak kelebihan dalam daya saing pasaran. Pada masa ini, produk komunikasi dan maklumat 5G sedang berkembang ke arah matlamat kapasiti yang lebih besar, prestasi yang lebih tinggi, kecekapan tenaga dan hingar yang rendah. Tahap penyepaduan peranti semakin meningkat, dengan fungsi cip tunggal yang lebih berkuasa dan penggunaan kuasa yang meningkat dengan ketara. Walau bagaimanapun, susun atur menjadi lebih padat, dan ketumpatan fluks haba meningkat dua kali ganda, menimbulkan cabaran teruk kepada teknologi terma.
Sistem terma tradisional terutamanya bergantung pada bahan fasa tunggal untuk mengalirkan haba dari peranti ke permukaan sink haba, dan kemudian menghilangkan haba ke persekitaran melalui perolakan semula jadi (sistem penyejukan semula jadi) atau perolakan paksa (sistem penyejukan udara paksa) dengan udara. Kecekapan pengaliran haba bergantung kepada dan juga dihadkan oleh kekonduksian terma yang wujud bagi bahan tersebut.
Teknologi pemindahan haba perubahan fasa yang diwakili oleh paip haba dan VC (Vapor Chamber) menggunakan medium untuk menguap di kawasan yang dipanaskan dan terpeluwap di kawasan yang disejukkan, sambil menyerap atau melepaskan haba pendam yang sepadan bagi perubahan fasa, beredar secara bergantian untuk mencapai resapan pantas atau penghijrahan haba. Penyerapan dan pembebasan haba pendam adalah proses yang cepat dan cekap, dan apabila menggunakan pemindahan haba dua fasa, cecair kerja dengan haba pendam yang lebih tinggi biasanya dipilih, menghasilkan kecekapan pemindahan haba yang sangat tinggi. Kekonduksian terma yang setara boleh mencapai lebih 2000 W/m · K
Vapor Chamber kini merupakan produk pemindahan haba perubahan fasa yang paling banyak digunakan dalam industri komunikasi dan elektronik, dengan proses matang selain daripada paip haba. VC biasa ialah bentuk tertutup rata, terdiri daripada cangkerang, struktur kapilari, struktur sokongan dan bendalir kerja. Melalui penyejatan, pemeluwapan, dan pengangkutan kapilari cecair kerja, pengaliran haba yang cekap dicapai, menyebarkan haba dari kawasan pekat ke seluruh satah struktur.
Terima kasih kepada kelebihan ciri kapilari kawasan besar dan penyebaran terma dua dimensi atau bahkan tiga dimensi, VC mempunyai kapasiti bawaan fluks haba yang lebih tinggi, terutamanya untuk menyejukkan peranti elektronik dengan ketumpatan fluks haba melebihi 50W/cm2. Kesan penyamaan suhu adalah jauh lebih baik daripada logam tulen atau substrat pelesapan haba paip haba terbenam, yang boleh meningkatkan kecekapan sink haba. Di bawah trend pembangunan ketumpatan fluks haba cip melebihi 100W/cm2, VC sudah pasti merupakan teknologi utama yang menyokong peningkatan prestasi peralatan komunikasi.
VC prestasi yang lebih tinggi selalunya sepadan dengan ketumpatan struktur kapilari tempatan dalam zon penyejatan yang sepadan dengan lokasi sumber haba. Selain meningkatkan daya kapilari dan refluks cecair, permukaan struktur kapilari ini juga mengembangkan kawasan penyejatan dan meningkatkan kadar penyejatan. Dari perspektif ini, reka bentuk juga termasuk lapisan bahan kapilari yang meliputi bahagian luar struktur logam tulen yang disulitkan. Oleh kerana logam tulen, terutamanya tembaga tulen, mempunyai kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada struktur kapilari, logam tulen dalaman mengalirkan haba ke struktur kapilari permukaan dengan lebih cekap, dan kekuatan logam tulen juga lebih baik. Terdapat pelbagai bentuk reka bentuk jenis ini dan kapasiti tampung fluks haba VC boleh mencapai 30-100W/cm2.
Dengan trend pembangunan penggunaan kuasa tinggi dan cip ketumpatan fluks haba yang tinggi, terdapat permintaan yang lebih tinggi untuk prestasi penyamaan suhu VC. Reka bentuk pengoptimuman VC mesti meningkatkan prestasi kapilari sambil meningkatkan kecekapan pengaliran haba dan pengangkutan gas-cecair daripada pelbagai aspek bahan dan struktur, sekali gus mengurangkan rintangan haba VC dengan ketara. Hanya selepas itu perbezaan suhu dari sumber haba ke permukaan sejuk VC masih boleh setanding dengan paras semasa di bawah keadaan aplikasi ketumpatan fluks haba yang rendah, walaupun apabila ketumpatan fluks haba kerja digandakan atau didarab.
