Desde 2019, con la aparición y el rápido desarrollo de la tecnología de comunicación móvil de quinta generación (tecnología 5G), los productos electrónicos, especialmente los teléfonos inteligentes, tabletas y otros productos, se han estado moviendo cada vez más hacia un alto rendimiento, alta integración y miniaturización. Para cumplir con los requisitos de rendimiento y tamaño de los productos, la densidad del transistor en los chips electrónicos está aumentando.

El número de transistores por centímetro cuadrado de chips electrónicos fabricados en 2006 solo podría alcanzar los 100 millones. Para 2019, el chip Huawei 5G Kirin 990 había integrado hasta 10,3 mil millones de transistores, y el área del chip 5G era de solo 1,13 centímetros cuadrados, lo que aumentaba la densidad de los transistores del chip en casi 100 veces. Sin embargo, el consumo de energía que aumenta exponencialmente dará lugar a que los chips electrónicos generen una densidad de flujo de calor excesivamente alta (>200 W/cm2) y una temperatura de funcionamiento (>70 ℃) en un espacio estrecho, causando además graves problemas de disipación de calor y evitando que los chips electrónicos funcionen correctamente, restringiendo así su desarrollo adicional.

El método de enfriamiento tradicional para dispositivos electrónicos, la convección natural, debido a su bajo coeficiente de transferencia de calor, es difícil de cumplir con los requisitos de disipación de calor de una mayor densidad de flujo de calor. Sin embargo, los métodos de gestión térmica de enfriamiento por aire forzado y enfriamiento por agua requieren dispositivos de alimentación externos y no pueden adaptarse a la integración del empaque en espacios estrechos. La nueva lámina de grafito de material de alta conductividad térmica tiene un alto coeficiente de conductividad térmica planar (1500 W/m · K), que tiene ciertas ventajas para satisfacer las necesidades de disipación de calor de los dispositivos electrónicos. Sin embargo, su coeficiente de conductividad térmica en la dirección del espesor es extremadamente pobre, y su rendimiento de conductividad térmica es limitado. Por lo tanto, el desarrollo de tecnologías de gestión térmica nuevas y eficientes para lograr una disipación de calor efectiva de los productos electrónicos es un problema urgente que debe abordarse en la industria hoy en día.

Los elementos de transferencia de calor de cambio de fase utilizan el calor latente del cambio de fase del fluido de trabajo para eliminar el calor, que es el método de gestión térmica más prometedor para resolver el problema de disipación de calor de los dispositivos electrónicos. Para satisfacer las necesidades de disipación de calor de los dispositivos electrónicos miniaturizados modernos, los componentes de transferencia de calor de cambio de fase de tamaño convencional son difíciles de aplicar a los productos. Los componentes de transferencia de calor miniaturizados de cambio de fase, especialmente aquellos con espesor ultrafino, son actualmente el foco de atención en la industria.

En términos generales, los elementos de transferencia de calor de cambio de fase ultrafinos incluyen tubos de calor ultrafinos y placas de calor uniformes ultrafinas. Los tubos de calor ultrafinos generalmente se fabrican primero fabricando tubos de calor redondos con paredes ultrafinas y luego procesándolos por calentamiento, transformación de fase y aplanamiento. En la actualidad, el grosor de pared más delgado de los tubos de calor redondos producidos en grandes cantidades puede alcanzar 0,08mm, y el grosor más delgado de los tubos de calor ultrafinos después del procesamiento de aplanamiento es tan bajo como 0,4mm, que se ha aplicado en el teléfono inteligente Samsung Galaxy S7. Sin embargo, a medida que el grosor disminuye aún más, el rendimiento de transferencia de calor de los tubos de calor ultrafinos se deteriora significativamente. Más importante aún, los tubos de calor ultrafinos fabricados aplanando los tubos de calor redondos tienen un ancho extremadamente limitado debido a la limitación de diámetro de los tubos redondos de pared delgada. El ancho de los tubos de calor ultrafinos con un grosor de 0,4mm no puede exceder los 3mm como máximo. El tamaño de los tubos de calor ultrafinos no se puede cambiar de acuerdo con el tamaño de los chips electrónicos (generalmente de 10mm de largo y ancho) y las necesidades reales de disipación de calor, y la capacidad de disipación de calor de los tubos de calor ultrafinos es limitada.

Con la llegada de la era 5G, las tuberías de calor ultrafinas son gradualmente incapaces de satisfacer las necesidades de refrigeración de los productos electrónicos móviles portátiles. Las placas ultrafinas calentadas uniformemente se forman generalmente soldando y sellando placas de carcasa, y sus dimensiones externas se pueden ajustar de acuerdo con las necesidades reales de disipación de calor. También tienen una excelente conductividad térmica, una gran área de transferencia de calor y un buen rendimiento de uniformidad de temperatura. Son muy adecuados para aplicaciones en dispositivos electrónicos miniaturizados modernos bajo penetración 5G, y han atraído una gran atención de los investigadores. La combinación de placa de calor uniforme ultrafina y enfriamiento asistido por grafeno es actualmente la solución de enfriamiento principal para teléfonos inteligentes. Por lo tanto, el desarrollo de placas de transferencia de calor ultrafinas con un excelente rendimiento de transferencia de calor es crucial para promover el desarrollo de dispositivos electrónicos móviles 5G.

Este artículo se centra en la aplicación de placas de homogeneización ultrafinas en dispositivos electrónicos altamente integrados y ultraligeros. Describe la teoría del principio de transferencia de calor de las placas de homogeneización ultrafinas, el diseño estructural de las placas de homogeneización ultrafinas (estructura del núcleo de succión y diseño del canal gas-líquido) y sus métodos de embalaje y fabricación. Resume el estado actual de desarrollo de las placas de homogeneización ultrafinas y predice científicamente y espera con interés su futura investigación.