Không còn lo lắng về thiết kế tản nhiệt: Tìm hiểu tấm than chì và buồng hơi VC trong một bài viết, không cần phải đưa ra 'Lựa chọn'

Trong thiết kế tản nhiệt của các thiết bị điện tử hiện đại, tấm than chì và buồng hơi VC là hai vật liệu tản nhiệt quan trọng với những đặc điểm riêng biệt. Họ giống như hai vị tướng nổi tiếng trong lĩnh vực tản nhiệt, mỗi người đóng vai trò không thể thay thế trong các kịch bản khác nhau. Hiểu các nguyên tắc, ưu điểm, nhược điểm và kịch bản ứng dụng của chúng là chìa khóa để thiết kế một hệ thống quản lý nhiệt hiệu quả và đáng tin cậy.

I. Tấm than chì và buồng hơi VC là gì Để đưa ra lựa chọn đúng đắn, trước tiên cần phải hiểu rõ nguyên lý làm việc và đặc điểm cốt lõi của hai công nghệ này. Tấm than chì về cơ bản là vật liệu dẫn nhiệt hiệu suất cao. Nó được làm từ các nguyên tử carbon được xử lý đặc biệt để tạo thành cấu trúc phân lớp phẳng hình lục giác độc đáo. Cấu trúc này mang lại cho tấm than chì hai đặc điểm nổi bật: - Độ dẫn nhiệt trong mặt phẳng cực cao: Nhiệt có thể truyền cực nhanh theo hướng phẳng, giống như xây dựng một 'đường dẫn nhiệt' trên mặt phẳng. - Hiệu quả che chắn điện từ tự nhiên: Cấu trúc của nó có thể hấp thụ và làm suy giảm sóng điện từ một cách hiệu quả. Vì vậy, bản thân các tấm than chì không tạo ra 'lạnh' mà đóng vai trò là 'chất truyền nhiệt'. Chúng có thể truyền nhiệt nhanh chóng và đồng đều từ 'điểm nóng' trên thiết bị đến toàn bộ bề mặt của tấm, từ đó giảm nhiệt độ cao cục bộ và đạt được hiệu ứng 'cân bằng nhiệt độ'. Chúng mềm mại, có thể uốn cong và cắt tự do, phù hợp với phức tạp và có thể được chế tạo cực mỏng để đáp ứng nhu cầu về các thiết bị mỏng và nhẹ. Buồng hơi VC có thể được coi là một 'ống dẫn nhiệt' phẳng hai chiều. Cấu trúc của nó là một tấm kim loại mỏng có khoang chân không bên trong, thành trong của khoang được trang bị cấu trúc mao dẫn và một lượng nhỏ chất lỏng làm việc. Quá trình tản nhiệt của nó là một chu trình 'truyền nhiệt chuyển pha' hiệu quả: - Bay hơi và hấp thụ nhiệt: Chất lỏng ở nguồn nhiệt hấp thụ nhiệt và nhanh chóng bay hơi thành hơi. - Khuếch tán và dẫn truyền: Hơi khuếch tán nhanh đến toàn bộ vùng ngưng tụ dưới sự chênh lệch áp suất trong khoang. - Ngưng tụ và tỏa nhiệt: Hơi ngưng tụ thành chất lỏng ở vùng nhiệt độ thấp và tỏa nhiệt. - Chu trình hồi lưu: Chất lỏng ngưng tụ được bơm trở lại khu vực nguồn nhiệt thông qua cấu trúc mao dẫn ở thành trong của khoang. Quá trình này diễn ra liên tục và độ dẫn nhiệt của nó vượt trội hơn nhiều so với dẫn nhiệt rắn nguyên chất. Nó là một công cụ mạnh mẽ để xử lý các nguồn nhiệt diện tích nhỏ, cường độ cao (chẳng hạn như CPU ​​điện thoại di động). Nếu so sánh tản nhiệt với chữa cháy thì tấm than chì giống như một miếng bọt biển ướt rộng có thể nhanh chóng hút và làm phẳng một vũng nước sôi để tránh hiện tượng sôi cục bộ; trong khi buồng hơi VC giống như một hệ thống đường ống và máy bơm nước hiệu quả, có thể bơm ngay một lượng nhiệt (nước) lớn từ điểm cháy (CPU) và rắc lên toàn bộ mái nhà (thân thiết bị) để làm mát.

II. Khi nào nên chọn tấm than chì trong tản nhiệt Mặc dù buồng hơi VC có hiệu suất mạnh mẽ, tấm than chì vẫn là lựa chọn tốt hơn hoặc duy nhất trong nhiều trường hợp do những ưu điểm riêng của chúng. Khi đưa ra quyết định, các yếu tố sau cần được xem xét toàn diện:

1. Khi và độ dày cực kỳ hạn chế Trong các thiết bị có bên trong cực kỳ hạn chế như điện thoại di động siêu mỏng, đồng hồ thông minh và tai nghe nhét taiTWS, ưu điểm siêu mỏng và linh hoạt của tấm than chì là không thể thay thế. Chúng có thể dễ dàng được nhúng vào những khoảng trống hẹp như pin, màn hình và bo mạch chủ mà không cần tăng thêm thể tích, điều mà buồng hơi VC có độ dày nhất định và cấu trúc cứng nhắc khó đạt được.

2. Khi đối mặt với các nguồn nhiệt có diện tích lớn, không đồng đều Khi có nhiều bộ phận làm nóng rải rác trong thiết bị hoặc khi nhiệt cần được dẫn từ nguồn nhiệt lõi đến toàn bộ khung giữa/nắp sau bằng kim loại, tính dẫn nhiệt cao trong mặt phẳng và các đặc tính 'cân bằng nhiệt độ' của tấm than chì sẽ rất hữu ích. Chúng có thể tản nhiệt theo chiều ngang một cách hiệu quả, sử dụng toàn bộ thân thiết bị để tản nhiệt phụ và tránh hình thành những 'điểm nóng' mới.

3. Khi kiểm soát chi phí là vấn đề được cân nhắc hàng đầu Trong các sản phẩm điện tử tiêu dùng cực kỳ nhạy cảm với chi phí, đặc biệt là các mẫu từ trung cấp đến cấp thấp hoặc các liên kết sản xuất hàng loạt, công nghệ hoàn thiện và chi phí tương đối thấp của tấm than chì khiến chúng trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất. Vừa đảm bảo nhu cầu tản nhiệt cơ bản, họ vừa có thể kiểm soát hiệu quả chi phí BOM tổng thể của thiết bị.

4. Khi cần xem xét che chắn điện từ Trong các tình huống như mô-đun truyền thông 5G, ăng-ten của trạm gốc và mạch tốc độ cao, các vấn đề tản nhiệt và tương thích điện từ (EMC) cùng tồn tại. Tấm than chì có thể mang lại hiệu quả che chắn nhiễu điện từ (EMI) tuyệt vời đồng thời tản nhiệt, phục vụ hai mục đích với một vật liệu, đơn giản hóa thiết kế và tiết kiệm chi phí.

5. Khi xử lý các bề mặt dẻo hoặc có hình dạng đặc biệt Nếu bề mặt cần tản nhiệt là bề mặt cong hoặc bộ phận có thể di chuyển được thì đặc tính uốn cong và cắt được của tấm than chì cho phép chúng vừa khít hoàn hảo, trong khi buồng hơi VC thường cần duy trì bề mặt phẳng để đảm bảo sự lưu thông bình thường của chất lỏng bên trong. - Để xử lý mật độ dòng nhiệt cao tức thời cục bộ (chẳng hạn như giảm tần số tức thời của CPU), buồng hơi VC được ưu tiên. - Để đạt được sự cân bằng nhiệt độ trên diện rộng, tản nhiệt phụ hoặc dưới áp lực /chi phí, tấm than chì là lựa chọn lý tưởng. Trong các thiết bị cao cấp thực tế, cả hai thường hoạt động cùng nhau: buồng hơi VC nhanh chóng 'hạ nhiệt' lõi, sau đó các tấm than chì thực hiện 'khuếch tán' thứ cấp, tạo thành hệ thống tản nhiệt ba chiều với các ưu điểm bổ sung.

III. Lĩnh vực ứng dụng của tấm than chì Với những đặc điểm trên, ứng dụng của tấm than chì đã thâm nhập vào mọi ngõ ngách của công nghệ hiện đại. Là công ty có thị phần nhất định trong ngành tấm than chì, sản phẩm của Desen được sử dụng trong các lĩnh vực sau: Điện tử tiêu dùng Đây là lĩnh vực ứng dụng được biết đến nhiều nhất của tấm than chì. Từ điện thoại thông minh, máy tính bảng cho đến máy tính xách tay siêu mỏng, các tấm than chì có ở khắp mọi nơi. Chúng được gắn vào mặt sau của bộ xử lý, chip tần số vô tuyến và dưới pin, âm thầm bảo vệ hoạt động ổn định của thiết bị và trải nghiệm người dùng của chúng ta.

Trung tâm dữ liệu và truyền thông Các thiết bị như trạm gốc nhỏ 5G, máy chủ lớn và bộ định tuyến/chuyển mạch có chip bên trong dày đặc, có vấn đề tản nhiệt và nhiễu điện từ nổi bật. Các tấm than chì đóng vai trò chính trong việc tản nhiệt và che chắn ở đây, đảm bảo luồng dữ liệu mạng được thông suốt.

Năng lượng mới và Giao thông vận tải Trong bộ pin của xe điện, các tấm than chì được sử dụng giữa các tế bào pin để cân bằng nhiệt độ của toàn bộ bộ pin và cải thiện độ an toàn cũng như tuổi thọ sử dụng. Đồng thời, chúng cũng thường được tìm thấy trong màn hình trên xe, hệ thống điều khiển điện tử (MCU/VCU/BMS) và đèn xe LED. Màn hình và ánh sáng cao cấp IC điều khiển của TV OLED và màn hình Mini-LED tạo ra nhiệt tập trung, cần có tấm than chì để cân bằng nhiệt độ nhằm tránh hiện tượng cháy màn hình hoặc độ sáng không đồng đều. Các thiết bị chiếu sáng LED công suất cao cũng dựa vào tấm than chì để đảm bảo hiệu suất chiếu sáng và tuổi thọ sử dụng.

Hàng không vũ trụ Các thiết bị cao cấp như và radar có yêu cầu cực kỳ cao về vật liệu nhẹ và độ tin cậy. Trọng lượng thấp, độ ổn định cao và đa chức năng (tản nhiệt + che chắn) của tấm than chì khiến chúng chiếm một vị trí trong các lĩnh vực tiên tiến này. Tấm than chì và buồng hơi VC không phải là mối quan hệ thay thế đơn giản mà là đối tác bổ sung cho nhau. Tấm than chì là 'bậc thầy cân bằng nhiệt' và 'chuyên gia sử dụng ' xuất sắc, giải quyết các vấn đề tản nhiệt cơ bản và quan trọng trong nhiều lĩnh vực nhờ tính linh hoạt, độ mỏng, cân bằng nhiệt độ và lợi thế về chi phí. Buồng hơi VC là 'chuyên gia truyền nhiệt' hiệu quả, chuyên giải quyết các thách thức nhiệt cục bộ nghiêm trọng nhất. Trong tương lai, khi các thiết bị điện tử phát triển theo hướng có công suất cao hơn và thiết kế mỏng hơn, sự tích hợp và đổi mới của cả hai sẽ tiếp tục đi sâu. Cho dù đó là sự xuất hiện của 'vật liệu composite được gia cố bằng graphene' hay sự phổ biến của 'các giải pháp hỗn hợp than chì và VC siêu mỏng', điều đó cho thấy rằng công nghệ quản lý nhiệt sẽ tiếp tục phát triển, bảo vệ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và công nghệ. Bạn có cần tôi sắp xếp bảng chú giải các thuật ngữ chuyên môn chính trong bản dịch này để dễ tham khảo không?