Più piccolo è più difficile: i limiti tecnici e le innovazioni dei dissipatori di calore ultrasottili nell'elettronica di consumo
La tendenza alla leggerezza e alla sottigliezza dell'elettronica di consumo non si è mai fermata. Nel 2026, lo spessore dispiegato dei telefoni cellulari con schermo pieghevole è sceso sotto i 6,5 mm, l'altezza Z dell'area della scheda principale dei tablet può essere compressa entro 1,5 mm e lo spazio lasciato per i dissipatori di calore nel tempio degli occhiali AR è misurato in millimetri cubi. In condizioni di volume così estreme, la forma fisica e il processo di produzione dei dissipatori di calore hardware vengono spinti all'estremo.
Lo spessore minimo della parete di estrusione di alluminio tradizionale è limitato dalla resistenza dello stampo e dal rapporto di estrusione e lo spessore della piastra di base del dissipatore di calore di solito non è inferiore a 1,2 mm. Per superare questa limitazione, l'industria ha sviluppato un processo misto di "incisione titanio-rame + saldatura a diffusione". In primo luogo, dozzine di strutture microelastiche vengono lavorate su un foglio in lega di titanio-rame spesso 0,1 mm mediante incisione di precisione, quindi il foglio di incisione multistrato e la piastra di base in lega di alluminio vengono saldati direttamente per diffusione atomica in un forno a vuoto per formare un dissipatore di calore "sandwich" con uno spessore totale di soli 1,0 mm. Il suo interno è riempito con micro-canali da 50 μm, che possono essere riempiti con fluidi di lavoro a basso punto di ebollizione per formare una dissipazione di calore passiva a flusso bifase. La conducibilità termica equivalente raggiunge più di 2000 W / m · K ed è stata prodotta in serie nella dissipazione del calore SoC vicino all'albero rotante dei telefoni cellulari con schermo pieghevole.
Per gli smartphone più tradizionali, il monomero della piastra di ammollo e del dissipatore di calore in metallo è la tendenza di progettazione più significativa nel 2026. In passato, il percorso di dissipazione del calore era SoC gel termico piastra di ammollo colla conduttiva termica alluminio dissipatore di calore schermo foglio di rame, con un'interfaccia a sei strati che porta grande resistenza termica. Il nuovo processo utilizza il dissipatore di calore come coperchio superiore della piastra di ammollo per partecipare direttamente alla sigillatura della cavità di flusso bifase. In particolare, su un guscio della piastra di ammollo in lega di rame spesso 0,3 mm, un'aletta di dissipazione del calore alta 0,5 mm viene direttamente elaborata spalando i denti, quindi il guscio di rame viene saldato al laser e sigillato con la piastra di copertura inferiore e, dopo l'iniezione del liquido, si forma una "piastra di ammollo con il proprio dissipatore di calore". La struttura comprime l'altezza Z dai tradizionali 1,8 mm a 1,0 mm, riducendo la resistenza termica di circa il 40% e semplificando il processo di assemblaggio dell'intera macchina.
Un processo chiamato "dissipatori di calore conformi alla stampa 3D" è popolare nei tablet e nei notebook sottili e leggeri. Utilizzando la fusione laser selettiva per stampare polvere di lega di alluminio, è possibile generare complessi canali di flusso interno e strutture a griglia che non possono essere fabbricati con la lavorazione tradizionale e il dissipatore di calore può essere combinato con staffe e schermi in una singola parte. Sebbene il costo della stampa 3D sia ancora superiore a quello dello stampaggio e del CNC, nel modulo di dissipazione del calore delle apparecchiature 2 in 1 di fascia alta, il dividendo di integrazione che porta ha iniziato a superare l'incremento dei costi. Attraverso algoritmi di progettazione generativa, i dissipatori di calore per la stampa 3D possono generare automaticamente una distribuzione ottimizzata della densità del reticolo e delle alette all'interno di un determinato involucro di volume, in modo che la capacità di dissipazione del calore a convezione naturale possa essere aumentata di oltre il 30% rispetto alle costole tradizionali.
Vale la pena notare che nel campo dei dispositivi indossabili, i dissipatori di calore hardware stanno diventando "flessibili". Un braccialetto a dissipazione del calore radiante basato su un foglio di lega di memoria al nichel-titanio ha iniziato la produzione di massa. Trasferisce il calore vicino alla cassa inferiore dell'orologio quando è inferiore a 25 ° C e si piega automaticamente verso l'esterno quando è superiore a 28 ° C per aumentare l'area di contatto dell'aria, formando un dissipatore di calore che si deforma automaticamente con la temperatura. Sebbene le spedizioni di questo tipo di prodotto non siano grandi al momento, rappresenta il salto dei dissipatori di calore hardware dalle parti rigide ai componenti di risposta intelligente, annunciando il futuro dei dissipatori di calore con funzioni di rilevamento ed esecuzione integrate.
La competizione per la miniaturizzazione dei dissipatori di calore dell'elettronica di consumo è essenzialmente una corsa ai limiti della lavorazione di precisione e all'intersezione tra scienza dei materiali e produzione micro-nano. Le aziende che possono ottenere strutture di trasferimento di calore su scala 0,1 mm stanno costruendo un fossato di processo insormontabile.
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