手機都有哪幾種散熱方式？哪種散熱效果最好？

熱管理 2021-06-23

目前市面上手機更新?lián)Q代比較快，如果讓我說哪種手機散熱方式最好，不敢亂下評論，但是還是比較推薦石墨，是目前散熱方式中還不錯的。

智能手機的散熱方式可分為石墨散熱、金屬背板/邊框散熱、導(dǎo)熱凝膠散熱、液態(tài)金屬散熱、熱管散熱等方式。其中合成石墨材料/高導(dǎo)熱石墨膜是利用石墨的優(yōu)異導(dǎo)熱性能開發(fā)的新型散熱材料，相比起其他方案而言，石墨晶體具有耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性、化學(xué)性能穩(wěn)定、可塑性大的特點，近年來在消費電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，特別是iPhone采用后，目前合成石墨膜也已經(jīng)成為手機散熱的主流方案。

石墨散熱片也稱導(dǎo)熱石墨片，是一種全新的導(dǎo)熱散熱材料，其化學(xué)成分主要是單一的碳（C）元素。碳元素是非金屬元素，但是卻有金屬材料的導(dǎo)電，導(dǎo)熱性能，還具有象有機塑料一樣的可塑性，并且還有特殊的熱性能，化學(xué)穩(wěn)定性，潤滑和能涂敷在固體表面的等等一些良好的工藝性能。高溫高壓聚合而成的石墨片具有獨特的晶粒取向，可沿兩個方向均勻?qū)?，片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應(yīng)任何表面，屏蔽熱源與組件的同時還可以改進消費類電子產(chǎn)品的性能。

石墨優(yōu)點：輕薄、導(dǎo)熱系數(shù)高：導(dǎo)熱系數(shù)是銅的2至 5倍；重量只有銅的1/10至1/4 ；易于加工：可加工成微小或復(fù)雜形狀可屏蔽（電磁波），同時解決熱和電磁波問題。高穩(wěn)定性（高級碳和高化學(xué)穩(wěn)定性），耐環(huán)境，不隨使用年限而變質(zhì)。

石墨片廣泛應(yīng)用于智能手機，移動電話， DSC，DVC，平板電腦，PC和外圍設(shè)備，LED 設(shè)備；半導(dǎo)體制造設(shè)備（濺射，干蝕刻，步進）；光通信設(shè)備等多個場景。

智能手機中包含許多會產(chǎn)生熱量的組件，同時也包含很多受熱容易影響性能和壽命的組件。處理器是一款智能手機中發(fā)熱量最大的組件，其它產(chǎn)生熱量的組件還包括圖像傳感器、光源以及電池等。根據(jù)EUCNC數(shù)據(jù)，手機功耗主要來源于功率放大器、應(yīng)用處理器、屏幕和背光、小信號收發(fā)器和基帶處理器。

還有的散熱方式為：液冷熱管。熱管是一種傳熱裝置，它利用材料的導(dǎo)熱特性和形態(tài)的變化實現(xiàn)熱量傳遞。液冷熱管即利用液體的汽化和液化特性進行熱量傳遞，其具體過程為：

① 蒸發(fā)段受熱，蒸發(fā)段毛細芯中的水吸收大量熱量，蒸發(fā)汽化為水蒸氣；

② 水蒸汽在微小壓差下流向冷凝段；

③ 水蒸汽在冷凝段釋放大量熱量，凝結(jié)成液體；

④ 冷凝段的液體借助吸液芯毛細力作用返回蒸發(fā)段管理。

整個過程不斷的將熱量從機身頂部傳遞到機身底部，乃至整個機身。

華為、OPPO、三星、小米等手機品牌廠已經(jīng)開始使用散熱管，其中三星從 Galaxy7 開始導(dǎo)入散熱管設(shè)計，幾乎成為 Galaxy 系列的固定設(shè)計。

液冷熱管特點：

（1）使用壽命長：熱管工作流體和芯結(jié)構(gòu)永久地封裝在銅容器內(nèi)，沒有任何活動部件，且沒有使用任何腐蝕性材料。因此，隨著時間的推移，熱管不會發(fā)生機械或化學(xué)降解，因而使用壽命較長。典型熱管的使用壽命約為20年，超過了冷卻系統(tǒng)的平均壽命。

（2）靈活性和空間位置：熱管是靈活的，當(dāng)熱源周邊空間不足時，熱管可以將熱量吸引到遠處，在那里有充足的散熱器和氣流實現(xiàn)空間。

其另外的散熱方式為均熱板。均熱板（Vapor Chambers）是平面熱管，可以在兩個方向上散熱。它們通常用于高熱通量場景，或者熱量需要二維擴散時。Vapor Chamber技術(shù)可以將具有更高TDP（或超頻狀態(tài)）的CPU高效地冷卻至安全的工作溫度，從而延長部件和產(chǎn)品使用壽命。均熱板燈芯內(nèi)部充滿冷卻液，當(dāng)熱量進入時，冷卻液受熱蒸發(fā)，經(jīng)冷凝器冷卻液化再次返回以傳遞熱量。

傳統(tǒng)的兩層均熱板制作流程為在銅基的基礎(chǔ)上燒結(jié)支柱和燈芯結(jié)構(gòu)，然后進行銅焊、灌水并密封，最后釬焊周邊，形成穩(wěn)固的均熱板。

隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，和不同應(yīng)用場景對器件大小、性能的要求，均熱板制作工藝和結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化升級。比如：通孔，擁有更高的基座特性，配備雙層基座表面來連接兩個熱源等。

均熱板與熱管的原理相同，二者主要差別在于其熱流量傳播方式不一樣，由此產(chǎn)生其應(yīng)用場景的差別。

熱管：線性熱流，熱量單向傳播，通常作為遠程冷凝器。均熱板：多向熱流，熱量多向傳播，通常作為局部冷凝器。

由于技術(shù)成熟，且價格較便宜，目前多數(shù)智能手機的散熱方案是采用石墨片。隨著5G的發(fā)展，5G 芯片的計算能力要比現(xiàn)有的 4G 芯片高至少 5 倍，功耗大約高出2.5 倍；此外，5G 和無線充電對信號傳輸?shù)囊蟾?，而金屬背板對信號屏蔽的缺陷將被放大，預(yù)計 5G 手機不再采用金屬背板計，原有的石墨加金屬背板散熱技術(shù)面臨重大挑戰(zhàn)；隨著 AI 技術(shù)和 AR 應(yīng)用增加，手機運算速度及數(shù)據(jù)處理能力持續(xù)提升，手機發(fā)熱量也持續(xù)增加。因此，5G 手機預(yù)計將更多地采用散熱管或均熱板等新型散熱方式。