Gestione termica di dispositivi indossabili come VR/AR
L'elettronica di consumo si riferisce a prodotti elettronici progettati attorno ad applicazioni di consumo strettamente legate alla vita, al lavoro e all'intrattenimento. L'avvento dei prodotti elettronici di consumo rappresenta un'enorme trasformazione nella vita quotidiana, che migliora notevolmente la comodità e la qualità della vita dei consumatori e diventa una componente indispensabile della loro vita quotidiana.
Sulla base dello sviluppo iterativo della tecnologia di produzione dell’elettronica di consumo e della divulgazione delle applicazioni Internet mobili, la base di utenti dei prodotti di elettronica di consumo continua ad espandersi. Attualmente, sebbene il mercato tradizionale dei dispositivi elettronici di consumo rappresentato da smartphone, tablet e laptop stia diventando sempre più saturo e cresca a un ritmo più lento, essendo un ramo emergente dell’elettronica di consumo, i prodotti elettronici indossabili intelligenti rappresentati da VR/AR sono ancora in continuo sviluppo.
La struttura complessiva della catena industriale dei prodotti indossabili intelligenti e dell'elettronica di consumo è sostanzialmente coerente: a monte c'è la produzione di materie prime e componenti; Produttori del settore intermedio; A valle ci sono i dispositivi indossabili. Tra questi, la produzione di componenti strutturali midstream e la produzione di moduli ottici downstream sono la chiave per prodotti indossabili intelligenti, ad alto contenuto tecnologico e significativi investimenti di capitale. Allo stesso tempo, sono anche le aree più fortemente competitive e ad alto rischio nella competizione internazionale. Allo stesso tempo, con il continuo sviluppo di prodotti indossabili intelligenti, sono stati avanzati requisiti più elevati per le prestazioni di dissipazione del calore dei componenti strutturali.
Secondo diversi principi di funzionamento, i materiali per la gestione termica possono essere suddivisi in due tipologie: attivi (attivi) e passivi (passivi). I componenti di raffreddamento attivi utilizzano generalmente il principio della convezione termica per dissipare forzatamente il calore dai dispositivi di riscaldamento, come ventilatori, pompe fluide nel raffreddamento a liquido e compressori nella refrigerazione a cambiamento di fase. La caratteristica dei componenti del dissipatore di calore con raffreddamento attivo è l'elevata efficienza, ma richiede l'assistenza di altre fonti di energia. La dissipazione passiva del calore adotta generalmente il principio della conduzione o dell'irraggiamento del calore, basandosi principalmente su elementi riscaldanti o alette per il raffreddamento. L'elettronica di consumo sottile e leggera come terminali mobili e tablet viene generalmente adottata a causa delle limitazioni spaziali interne. Il metodo di dissipazione del calore passivo comprende pellicola di dissipazione del calore in grafite, pellicola di grafene, tubo di calore e piastra di immersione. Per condurre efficacemente il calore, è spesso richiesto l'uso di materiali di interfaccia termica tra i dispositivi di riscaldamento e raffreddamento, come strati di brasatura metallica, silicone termoconduttivo, pasta termoconduttiva, ecc.
Negli scenari applicativi pratici, i materiali e i dispositivi per la gestione termica spesso devono essere combinati per l’uso. Prendendo come esempio i dispositivi di potenza IGBT ampiamente utilizzati nei veicoli a nuova energia, il percorso di trasferimento del calore del chip verso l'esterno include lo strato di saldatura del chip (metallo), lo strato del circuito stampato in ceramica DCB/AMB (incluso lo strato di substrato in ceramica e lo strato di rivestimento in rame) , strato di saldatura del sistema (metallo), substrato metallico, materiale di interfaccia (grasso siliconico termoconduttivo) e dissipatore di calore. Infine, il dissipatore di calore e l'aria conducono il trasferimento di calore convettivo e radiativo e vi è resistenza termica durante l'intero processo di conduzione. La resistenza termica è il fattore principale che influenza la dissipazione del calore dei moduli di potenza IGBT.
Per migliorare l'effetto di dissipazione del calore, ridurre la resistenza termica è il metodo più importante. Con il continuo miglioramento delle prestazioni dei chip, della miniaturizzazione dei dispositivi e dei requisiti di leggerezza, anche i requisiti del settore per la progettazione della gestione termica sono in costante aumento. I ricercatori in materia di gestione termica devono applicare in modo flessibile metodi di gestione termica passiva attiva, nonché organizzare e combinare substrati, dissipatori di calore e materiali termici di interfaccia. Ad esempio, i moduli IGBT possono essere combinati con piastre di immersione, moduli termoelettrici e persino moduli di raffreddamento a liquido per ottenere una migliore dissipazione del calore.
