Plus petit est plus difficile : les limites techniques et les innovations des dissipateurs thermiques ultra-minces dans l'électronique grand public
La tendance à la légèreté et à la minceur de l'électronique grand public ne s'est jamais arrêtée. En 2026, l'épaisseur dépliée des téléphones portables à écran pliable est tombée en dessous de 6,5 mm, la hauteur Z de la zone de la carte principale des tablettes peut être comprimée à 1,5 mm, et l'espace laissé pour les dissipateurs thermiques dans le temple des lunettes AR est mesuré en millimètres cubes. Sous des contraintes de volume aussi extrêmes, la forme physique et le processus de fabrication des dissipateurs thermiques matériels sont poussés à l'extrême.
L'épaisseur minimale de la paroi d'extrusion d'aluminium traditionnelle est limitée par la résistance de la matrice et le rapport d'extrusion, et l'épaisseur de la plaque de base du dissipateur thermique n'est généralement pas inférieure à 1,2 mm. Afin de briser cette limitation, l'industrie a développé un processus mixte de "gravure titane-cuivre + soudage par diffusion". Tout d'abord, des dizaines de structures micro-élastiques sont traitées sur une feuille d'alliage titane-cuivre de 0,1 mm d'épaisseur par gravure de précision, puis la feuille de gravure multicouche et la plaque de base en alliage d'aluminium sont directement soudées par diffusion atomique dans un four sous vide pour former un dissipateur thermique "sandwich" d'une épaisseur totale de seulement 1,0 mm. Son intérieur est rempli de micro-canaux de 50 μm, qui peuvent être remplis de fluides de travail à faible point d'ébullition pour former une dissipation thermique passive en deux phases. La conductivité thermique équivalente atteint plus de 2000 W / m · K et a été produite en série en dissipation thermique SoC près de l'arbre rotatif des téléphones portables à écran pliable.
Pour les smartphones plus grand public, le monomère de la plaque de trempage et du dissipateur thermique en métal est la tendance de conception la plus importante en 2026. Dans le passé, le chemin de dissipation thermique était la plaque de trempage au gel thermique SoC, la colle conductrice thermique, la feuille de cuivre du dissipateur thermique en aluminium, avec une interface à six couches apportant une grande résistance thermique. Le nouveau processus utilise le dissipateur thermique comme couvercle supérieur de la plaque de trempage pour participer directement à l'étanchéité de la cavité d'écoulement biphasée. Plus précisément, sur une coque de plaque de trempage en alliage de cuivre de 0,3 mm d'épaisseur, une ailette de dissipation thermique élevée de 0,5 mm est directement traitée en pelletant les dents, puis la coque en cuivre est soudée au laser et scellée avec la plaque de couvercle inférieure, et après injection de liquide, une "plaque de trempage avec son propre dissipateur thermique" est formée. La structure comprime la hauteur Z de 1,8 mm à 1,0 mm, réduisant la résistance thermique d'environ 40 % et simplifiant le processus d'assemblage de l'ensemble de la machine.
Un processus appelé "dissipateurs thermiques conformes à l'impression 3D" est populaire dans les tablettes et les ordinateurs portables minces et légers. L'utilisation de la fusion sélective au laser pour imprimer de la poudre d'alliage d'aluminium, des canaux d'écoulement internes complexes et des structures de calandre qui ne peuvent pas être fabriqués par l'usinage traditionnel peuvent être générés, et le dissipateur thermique peut être combiné avec des supports et des boucliers en une seule pièce. Bien que le coût de l'impression 3D soit toujours plus élevé que celui de l'estampage et de la CNC, dans le module de dissipation thermique des équipements 2-en-1 haut de gamme, le dividende d'intégration qu'il apporte a commencé à dépasser l'augmentation des coûts. Grâce à des algorithmes de conception génératifs, les dissipateurs thermiques d'impression 3D peuvent automatiquement générer une distribution optimisée de la densité du treillis et des ailettes dans une enveloppe volumiques dans un volume donné, de sorte que la capacité de dissipation thermique sous convection naturelle peut être augment
Il convient de noter que dans le domaine des appareils portables, les dissipateurs thermiques matériels deviennent "flexibles". Un bracelet de dissipation thermique radiante basé sur une feuille d'alliage à mémoire de nickel-titane a commencé la production de masse. Il transfère la chaleur près du boîtier inférieur de la montre lorsqu'il fait moins de 25 ° C, et se plie automatiquement vers l'extérieur lorsqu'il fait plus de 28 ° C pour augmenter la zone de contact avec l'air, formant un dissipateur thermique qui se déforme automatiquement avec la température. Bien que les expéditions de ce type de produit ne soient pas importantes pour le moment, il représente le saut des dissipateurs thermiques matériels des pièces rigides aux composants de réponse intelligents, annonçant l'avenir des dissipateurs thermiques avec détection intégrée et fonctions exécutives.
La compétition pour la miniaturisation des dissipateurs thermiques de l'électronique grand public est essentiellement une course aux limites de l'usinage de précision et à l'intersection de la science des matériaux et de la fabrication micro-nano. Les entreprises qui peuvent réaliser des structures de transfert de chaleur à l'échelle de 0,1 mm construisent un fossé de processus insurmontable.
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