2021.10.13

热扩散能力优异,支持高效散热 FGHP(Fine Grid Heat Pipe)

TWC向客户发出的讯息

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电子设备的速度和功能性逐年提高,内部部件类产生的热量也显著增加。通过5G进行高速大容量通信的普及以及庞大的数据处理,随着AI使用的持续,发热量会变得更大。由于发热引起的温度上升会导致部件的性能降低或劣化,因此如何有效地散热成为课题。

具有世界最高性能的薄型热导板FGHP(Fine Grid Heat Pipe)是专用于热扩散的高性能平板状热管。以优异的热扩散能力均匀扩散FPGA、GPU等小型高输出IC和GaN、SiC等新一代化合物半导体产生的超高密度发热,降低热密度,支持高效散热。

快速均匀扩散高密度发热,解决发热引起的问题

FGHP的作用及使用案例

薄型热导板FGHP具有优异的热扩散能力,可快速均匀地扩散高输出高密度的发热。通过将其作为热扩散器插入发热体和散热器之间,可提高散热效率,有效散热。对于局部区域集中发生高温的新一代功率半导体、激光振荡元件等的散热处理十分有效。

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热导板是一种与热管相同的金属制散热构件,将液体封入中空构造的金属构件内部,通过反复汽化吸热和冷凝散热来瞬间转移热量。由于成型极薄,因此可以用于要求薄型轻量,同时需要高效扩散高速大容量处理产生的发热的设备等。

近年来越来越常用的FPGA、GPU等小型高输出IC,以及不断推进生产技术开发的GaN、SiC等新一代化合物半导体,虽然高性能,但容易产生超高密度发热。铜、铝、石墨等现有的TIM材料越来越难以应对热设计方面的问题。

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FGHP具有水平方向10,000 W/m-k、垂直方向500 W/m-k(400 K时的数值,40~60℃为转变温度)的导热系数,和高达220°C(可245°C无铅焊接)的耐热温度。由于热扩散能力优异,因此不会产生热点。可支持600 W以上的高输出热源的加热(支持φ120 mm)。厚度薄至1.8至2.2 mm,可适用于小型设备。
FGHP支持高效率散热,解决因发热引起的问题。

通过反复蒸发和冷凝进行高效散热处理

为什么效率高呢

FGHP是不使用胶水等,通过真空热压将上板、中板、下板这三种无氧铜板直接贴合而成的积层构造体。中板通过积层蚀刻微细加工的铜板形成毛细管流路(管芯),上下板通过蚀刻形成浅凹构造。积层体内部在真空状态下封入了冷媒(纯水),可通过放射状布局的蒸汽通路和毛细管流路均匀高效地扩散热量。

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在散热处理中,首先从热源接收的热使液体的冷媒蒸发并吸收热。蒸发的冷媒通过蒸汽通路,扩散到相反侧的散热部。蒸汽的热量在散热部被散热冷凝,冷媒变回液体。变成液体的冷媒通过管芯,再次回流到有热源的受热部。这样一来,积层构造体内部反复蒸发和冷凝会引起对流,瞬间扩散热量,降低热密度。

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FGHP通过上下板的微细浅凹构造扩大了表面积,提升了吸热性和散热性。可提高从热源快速吸热的能力和扩散蒸汽的冷凝性。已变回液体的冷媒通过精密成型的管芯高效输送至受热部。

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从吸热引起的蒸发扩散到散热引起的冷凝回流,通过快速进行这一循环,成功实现了传统TIM材料无法应对的散热处理。水平方向的高传热效率扩散了热量,降低了热密度,支持高效散热。

今后期待使用的领域 解决新一代设备的散热问题

FGHP凭借优异的热扩散能力和薄型的形状,可用于冷却超高密度发热设备和动作温度受到限制的小型轻量设备等多种设备。

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不仅能冷却AI或机器学习等高速处理海量数据的小型高输出IC,还能有效地冷却控制电动汽车等高输出功率的新一代功率半导体。此外,对于光通信用大输出激光器、高密度集成的高亮度LED、5G通信等使用高频电波的通信设备等容易产生高密度发热的设备也十分有效。因为是薄型,所以可配备于要求小型、轻量的移动终端等。
FGHP是解决今后日益增多的散热处理课题的关键零件。