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主流手机散热技术盘点-小巡充电
来源: | 作者:zhongxun123 | 发布时间: 2020-05-10 | 279 次浏览 | 分享到:
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根据Yole预测,2016年到2020年,智能手机散热器组件市场年复合增长率将达到26.1%,2020年市场规模将达到36亿美元。落实到手机上,我们也能发现近期新上市的手机中,“散热”被厂商们抬高到一个很高的位置,那么手机为什么会需要越来越强的散热呢?而手机的主流散热又有哪些呢?今天我们一起来分析下。

究其原因是,手机的发展对散热提出更高的要求:

手机SoC性能得到明显提升,性能提升也带来了发热密度绝对值的提升;5G手机需要增加更多的天线接收5G信号,这些元器件的散热需要更高标准;现在手机外观主流外壳材质为玻璃,玻璃外壳的散热性较金属外壳差;手机轻薄化的设计中会使得元器件排布更为紧密 ,而这些都对手机的散热提出了新要求。


除此之外,手机上越来越强的功能也更多依赖于手机散热技术的发展。柔性OLED屏幕现在存在的一些问题如功耗大、易受高温影响;多摄带来的发热;无线充电过程中的发热等问题则愈发需要手机厂商发展散热。因此,手机厂商对于散热技术的发展可以说是历史必然。那么,现在的主流手机散热技术都有哪些呢?


主流手机散热技术盘点

目前手机上的散热方式主要有石墨烯散热、金属背板、边框散热、硅脂散热、液冷散热四种,而这四类散热在手机中以组合的方式出现在智能手机中。

石墨烯散热:

石墨烯散热是目前手机中采用最广泛的散热技术。石墨烯散热主要是利用石墨晶体出色的导热性而开发的散热技术。石墨晶体在手机中当做散热材质的优点在于:耐高温性能好、受热不易变形、可塑性强,可以根据需求改变散热形状。而iPhone机型率先在智能手机中采用石墨烯散热技术。

如果从化学的角度分析石墨烯材质,能够发现石墨烯可以说“天生”就是为手机散热服务的:石墨烯的散热系数是铜的2至5倍,但密度只有铜的1/10至1/4,便于手机重量控制;石墨烯易于加工,厂商可根据散热尺寸制定石墨烯形状;石墨烯可以屏蔽电磁波,解决了手机元器件发热和手机内部电磁干扰的问题;同时,石墨烯不随使用年限而变质。

目前,石墨烯散热不仅应用于智能手机,平板电脑、PC、笔记本电脑、LED设备等均有石墨烯散热的应用。

金属背板/边框散热:

金属背板/边框散热是在手机内部设计一层金属导热板,然后通过金属导热板将热量导出至边框。

目前的金属背板/边框散热的高端做法是在金属背板上搭载均热板(Vapor Chambers),均热板是平面热管,均热板内部充满冷却液,冷却液受热蒸发经冷凝器冷却液化得以将热量传至边框,进而延长手机的使用寿命。


均热板制作流程

均热板制作流程为在上下铜基内部设有灯芯结构,然后铜焊、灌注冷却液后密封钎焊。均热板会随不同元器件尺寸的大小而有不同的设计,制作工艺相较复杂,制作成本较高。

液冷散热:

液冷散热在手机内以热管的形式存在,是利用液体传热过程中汽化和液化不断转变的特性传递热量。

散热原理

液冷散热工作过程为:冷凝液受热成为蒸汽→蒸汽在压差下流向冷凝端→蒸汽在冷凝端放热凝结为液体→冷凝段端的冷凝液借助吸液芯毛细力作用返回蒸发端。电脑端的液冷散热中的冷却液常用材料是水,手机端要求较PC端更高,常用油质材料作为冷却液。

液冷散热的优点在于使用寿命长和布置灵活。液冷散热管永久封装后不会产生机械或化学降解,因而典型的使用寿命约为20年;液冷散热可以放在任何需要散热的位置,同时,液冷散热管也会吸收远处的热量进而散热。

硅脂散热:

硅脂散热的优势是直接吸收SoC上的热量,以快速直接的方式传递热量,这是目前手机端SoC散热最有效的手段,但硅脂散热的粘结力不强,在手机端使用需要铜箔等封住硅脂,防止硅脂在手机内部的流动。


总结

除了上述的散热技术外,手机上现已发展风扇散热这类主动散热技术,但风扇散热是游戏手机的专属,因此未出现在常用的散热技术盘点。以上我们盘点的散热技术在手机内部中并非单一存在的,往往是两种、三种甚至四种散热技术的组合出现,而这些也大大降低了手机重度负载的发热情况。