منذ عام 2019 ، مع ظهور تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة من الجيل الخامس وتطورها السريع (تقنية الجيل الخامس) ، أصبحت المنتجات الإلكترونية ، وخاصة الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وغيرها من المنتجات ، تتحرك بشكل متزايد نحو الأداء العالي والتكامل العالي والتصغير. لتلبية متطلبات أداء وحجم المنتجات ، تزداد كثافة الترانزستور على الرقائق الإلكترونية.

عدد الترانزستورات لكل سنتيمتر مربع من الرقائق الإلكترونية المصنعة في عام 2006 يمكن أن يصل إلى 100 مليون فقط. بحلول عام 2019 ، دمجت شريحة هاوي 5G Kirin 990 ما يصل إلى 10.3 مليار ترانزستور ، وكانت مساحة شريحة 5G 1.13 سم مربع فقط ، مما زاد من كثافة الترانزستورات بالرقاقة بما يقرب من 100 مرة. ومع ذلك ، فإن استهلاك الطاقة المتزايد بشكل كبير سيؤدي إلى توليد رقائق إلكترونية كثافة تدفق حراري عالية بشكل مفرط (>200 واط/سم 2) ودرجة حرارة التشغيل (>70 ℃) في مساحة ضيقة ، مما يسبب مشاكل تبديد الحرارة الشديدة ويمنع الرقائق الإلكترونية من العمل بشكل صحيح ، وبالتالي تقييد المزيد من التطوير.

طريقة التبريد التقليدية للأجهزة الإلكترونية ، الحمل الحراري الطبيعي ، بسبب معامل انتقال الحرارة المنخفض ، من الصعب تلبية متطلبات تبديد الحرارة لكثافة التدفق الحراري العالية. ومع ذلك ، تتطلب طرق الإدارة الحرارية لتبريد الهواء وتبريد المياه الإجباري أجهزة طاقة خارجية ولا يمكنها التكيف مع تكامل التغليف في المساحات الضيقة. تتميز صفائح الجرافيت الجديدة من المواد الحرارية العالية بمعامل توصيل حراري عالي المستوى (1500 من من الدرجة الأولى) ، والذي يتمتع بمزايا معينة في تلبية احتياجات تبديد الحرارة للأجهزة الإلكترونية. ومع ذلك ، فإن معامل التوصيل الحراري في اتجاه السمك ضعيف للغاية ، وأداء التوصيل الحراري محدود. ولذلك ، فإن تطوير تقنيات إدارة حرارية جديدة وفعالة لتحقيق تبديد حراري فعال للمنتجات الإلكترونية هو قضية ملحة تحتاج إلى معالجة في الصناعة اليوم.

تستخدم عناصر نقل الحرارة لتغيير الطور الحرارة الكامنة لتغيير طور سائل العمل لحمل الحرارة ، وهي طريقة الإدارة الحرارية الواعدة لحل مشكلة تبديد الحرارة للأجهزة الإلكترونية. من أجل تلبية احتياجات تبديد الحرارة للأجهزة الإلكترونية المصغرة الحديثة ، يصعب تطبيق مكونات نقل الحرارة ذات الحجم التقليدي على المنتجات. مكونات نقل الحرارة لتغيير المرحلة المصغرة ، وخاصة تلك ذات سمك رقيق للغاية ، هي حاليا محور الاهتمام في هذه الصناعة.

بشكل عام ، تشمل عناصر نقل الحرارة لتغيير الطور الرقيقة للغاية أنابيب حرارية رفيعة للغاية وألواح حرارية موحدة رفيعة للغاية. عادةً ما يتم تصنيع الأنابيب الحرارية فائقة الرقة عن طريق التصنيع الأول لأنابيب التسخين الدائرية بجدران رفيعة جدًا ، ثم معالجتها بالتسخين ، وتحويل الطور ، والتسطيح. في الوقت الحالي ، يمكن أن يصل سمك الجدار الأرق للأنابيب الحرارية الدائرية المنتجة بكميات كبيرة إلى 0.08 ، والسماكة الأرق لأنابيب الحرارة الرقيقة للغاية بعد معالجة التسطيح منخفضة إلى 0.4 ، والتي تم تطبيقها على الهاتف الذكي Samsung Galaxy S7. ومع ذلك ، مع انخفاض سمك أكثر ، أداء نقل الحرارة لأنابيب الحرارة رقيقة جدا يتراجع بشكل كبير. الأهم من ذلك ، أن الأنابيب الحرارية الرقيقة للغاية المصنوعة من أنابيب التسخين الدائرية لها عرض محدود للغاية بسبب تحديد قطر الأنابيب الدائرية الرقيقة الجدران. عرض الأنابيب الحرارية الفائقة الرقيقة بسمك 0.4 لا يمكن أن يتجاوز 3 في الأكثر. لا يمكن تغيير حجم الأنابيب الحرارية الرقيقة للغاية وفقًا لحجم الرقائق الإلكترونية (عادة 10 في الطول والعرض) واحتياجات تبديد الحرارة الفعلية ، وبالتالي فإن قدرة تبديد الحرارة في الأنابيب الحرارية الرقيقة للغاية محدودة.

مع وصول عصر 5G ، أصبحت الأنابيب الحرارية الرقيقة للغاية غير قادرة تدريجيًا على تلبية احتياجات التبريد للمنتجات الإلكترونية المحمولة. عادة ما يتم تشكيل الصفائح الحرارية فائقة الرقة التي يتم تسخينها بشكل موحد بواسطة ألواح قشرة اللحام والإغلاق ، ويمكن تعديل أبعادها الخارجية وفقًا لاحتياجات تبديد الحرارة الفعلية. لديهم أيضا الموصلية الحرارية الممتازة ، منطقة نقل الحرارة الكبيرة ، وأداء جيد لتوحيد درجة الحرارة. فهي مناسبة جدا للتطبيقات في الأجهزة الإلكترونية المصغرة الحديثة تحت اختراق 5G ، وقد جذبت اهتماما كبيرا من الباحثين. إن الجمع بين اللوح الحراري الموحد الرفيع للغاية والتبريد بمساعدة الجرافين هو حل التبريد السائد حاليًا للهواتف الذكية. ولذلك ، فإن تطوير لوحات نقل الحرارة فائقة النحافة مع أداء نقل الحرارة الممتاز أمر بالغ الأهمية لتعزيز تطوير الأجهزة الإلكترونية المحمولة 5G.

تركز هذه المقالة على تطبيق ألواح التجانس الرقيقة للغاية في الأجهزة الإلكترونية المتكاملة للغاية والخفيفة للغاية. إنها تصف نظرية مبدأ نقل الحرارة لألواح التجانس الرقيقة للغاية ، والتصميم الهيكلي لألواح التجانس الرقيقة للغاية (هيكل قلب الشفط وتخطيط قناة الغاز السائل) ، وطرق التغليف والتصنيع الخاصة بها. يلخص حالة التطوير الحالية لألواح التجانس الرقيقة للغاية ويتنبأ علمياً ويتطلع إلى أبحاثه المستقبلية.