放熱技術、ヒートパイプ、ベーパーチャンバーには顕著な利点がある?

電子製品の薄型化が進むにつれ、本体の内部空間が狭くなるため、冷却能力にも限界があります。スマートフォンの主な熱源には、メインチップの動作、LCD 駆動、バッテリーの解放と充電、CCM 駆動チップ、PCB 構造設計、不均一な熱伝導と熱放散の 5 つの側面が含まれます。これらの放熱問題を解決するために、現在市場には 4 つの主要な放熱技術があります。比較すると、ヒートパイプとベーパーチャンバーには明らかな利点があることがわかります。

放熱方式の長所と短所の比較

冷却方式	アドバンテージ	短所	代表的な種類
グラファイトシート	比較的安価、製造が容易、低密度、少量	収率が低く、プロセスが複雑	iPhone11
グラフェンシート	強い柔軟性、極薄、カスタマイズ可能な厚さ、高い理論熱伝導率、高い安定性	大規模なアプリケーションは困難でコストがかかる	ファーウェイメイト30
ベーパーチャンバー	強い熱伝導率、高い放熱力、優れた温度共有性能、強力な構造適応性	製品の重量、体積、コストが増加する	ヴィボ NEX S 5G
ヒートパイプ	小型、大放熱、低コスト	携帯電話用ヒートパイプは一般的なヒートパイプよりも直径が小さい	グローリーノート10

1. ヒートパイプとベイパーチャンバーの熱伝導率が他の方式に比べて高く、熱伝導率の優位性が顕著

ヒートパイプの熱伝導率は金属やグラファイトの10倍以上で、ベーパーチャンバーの効率はヒートパイプよりも高くなります。熱伝導率の点では、ヒートパイプとベイパーチャンバーの利点は明らかです。チップの熱を吸収した後、真空チャンバーの底部の液体は蒸発して真空チャンバーに拡散し、熱がフィンに伝わり、液体が凝縮して底部に戻ります。このような蒸発と凝縮のプロセスが真空チャンバー内で急速に循環し、高い放熱効率を実現します。

5000-10000 W / mK。これは純銅の 250 倍、純アルミニウムの 500 倍です。ただし、ヒートパイプの熱伝導率は温度によって変化します。長さ75mmのヒートパイプの熱伝導率は10000w/MKに達しますが、長さ200mmのヒートパイプの熱伝導率は44000w/MKをわずかに超えます。たとえば、Glory Note 10 ヒートパイプの長さは約 113 mm、それを通る熱放散面積は 177 mm * 85 mm、それを通る金属放熱面積は 15000 mm2 です。全体的な温度均一化効果は良好です。

ベイパーチャンバーの性能は15〜30％です ヒートパイプよりも優れています。一方で、ベーパーチャンバーは通常、熱源と直接接触するため、全体の熱抵抗が減少し、性能が向上します。ヒートパイプは熱源とヒートパイプの間に取付板を設置する必要があります。一方、ベーパーチャンバーはチップ界面での等温性を向上させてホットスポットを低減し、ヒートパイプ製品よりも高い性能を発揮します。

2. ヒートパイプ/ベーパーチャンバーは優れた温度均一化効果と長寿命を備えています。

均一な温度プレートには大きな面積があり、ホットスポットをより効果的に減らし、チップの下で等温を実現できます。同時に、温度プレートもより軽くて薄くなり、これは携帯電話のさらなる軽量化とスペース利用の最大化と同時に、急速な吸収と熱放出を実現するという現在の開発トレンドとより一致しています。さらに、ベーパーチャンバーには、高い熱伝達速度、低い開始温度、良好な温度共有性能、および長い耐用年数という利点があります。

ヒートパイプの内部空洞に蒸気が充満すると、ヒートパイプは等温になります。. 原理は、主蒸気が満杯になると温度が飽和するため、ヒートパイプは等温特性を持つことになります。 また、携帯電話に搭載されているヒートパイプは機械的、化学的劣化が少なく、寿命は液冷システムの平均寿命を上回る約20年です。

3. ベーパーチャンバーとヒートパイプの冷却技術は今後、軽量化・高効率化の方向で開発される

スマートフォンをはじめとする各種家電製品の薄型化に伴い、電子部品もますます薄型化が進んでいます。より薄型のヒートパイプおよびベイパーチャンバーを開発し、非常に薄型の製品に使用できるようにすることが、将来のベイパーチャンバーおよびヒートパイプの進化の方向の 1 つとなっています。現在、日本と台湾の多くのヒートシンクメーカーは、0.6mm極細ヒートパイプの量産準備を進めており、これをベースに引き続き25%削減を進め、0.45mmレベルに達する予定である。ヒートパイプの主な材質は銅であり、形状を維持するためにある程度の厚みが必要ですが、携帯電話や平板の内部空間は限られているため、ヒートパイプをできるだけ薄くする必要があり、それが課題となっていました。それはバランスをとって把握する必要があり、将来の開発の方向性も考慮する必要があります。現在、日本、台湾、中国の企業がスマートフォン向けの極細ヒートパイプの開発を進めている。 PCに使用されるヒートパイプの直径は一般的に1～2mm、超薄型PCとタブレットではそれぞれ1～1.2mmと0.8mm、スマートフォンではさらに0.6mm以内にまで微細化されています。将来的には、携帯電話のヒートパイプの直径は0.4〜0.5mmまで縮小し続けます。

高ワット需要の製品に広く使用される高効率のヒートパイプ/ベーパー チャンバーを開発することが、ヒート パイプ/ベーパー チャンバーの進化の将来の方向性です。 モノのインターネット、5G、人工知能の発展に伴い、製品の動作に対する要件はますます増加すると予想されており、これにより家庭用電化製品やその他の電子製品の放熱性もより高い仕様になることが予想されます。