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撩一撩手机散热技术及机身导热材料
2018年03月01日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:1317
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在智能机之前,手机好像从来都没有散热方面的困扰。随着智能机的来临,特别是安卓系统开发以来,人们对手机的需求越来越高,手机的硬件配置也越来越高,CPU开始从单核到双核,然后四核、八核;屏幕从3.2英寸发展到7英寸;屏幕分辨率也从VGA发展到了2K而伴随着手机硬件提升则是发热越来越严重的问题。

 

手机热量如果没有及时散发出去,将会面临着手机卡顿、死机、甚至有爆炸的嫌疑。因此手机散热不止影响手机的性能,还影响手机的安全性,因此手机散热不容忽视。通常除了芯片设计及封装会影响手机散热外,手机的整体设计也会影响其散热能力。本文小编将为各位小伙伴简单整理一下,用在手机身上的散热贴主流导热材料)及散热方式都有哪一些。

 

一、石墨散热

石墨是一种良好的导热材料,导热石墨片平面内具有150-1500 W/m-K范围内的超高导热性能,导热性超过钢、铁、铅等多种金属材料。而且,石墨导热片加工方便,适应性强,想怎么裁剪就怎么裁剪,想贴哪里就贴哪里。

 

产品示例:公开数据显示小米在发布第一代小米手机时就使用了石墨散热膜为处理器降温,并且一直延续到了现在。其实,不止小米手机,石墨散热材料也应用在其他各大品牌的手机/平板/笔记本等各类电池产品当中作为散热的基础配置。

示例:小米5后盖上的石墨散热膜,后盖上黑乎乎的一片就是它了

 

手机工作发热时,大面积的热量会经过贴在手机背板内部的石墨贴片,并快速由石墨贴片传导至手机背板外部和周边,如果手机配备金属后盖及金属边框,就会出现更明显、更好的散热效果。除了后盖上有石墨贴,手机的其他部位也会有石墨散热片。如下图零件所示,中间黑呼呼的那块就是石墨导热片了。

芯片上也有石墨导热贴片

 

夏天快来了,手机烫手啊,烫手。最近小编逛贴吧,发现除了手机出厂带有的石墨散热贴外,大家还能淘宝一块,自己贴上。。。别的不说了直接上“一加论坛”截图,看看别人手动改装的效果。备注:玩机有风险。

不止降温,还能提升手机性能

(对不起,各位看官,又有点小广告,小编太热爱祖国了)

 

2、金属背板、边框散热

智能手机一开始进入人们的生活时,受限于芯片功率和PCB的工艺问题,手机壳内部的空闲体积还是很大的,利用石墨片导热基本也能满足手机散热的需求。而随着机身变得更加轻薄以及金属框架的加入,手机内的可供空气流通的空间越来越小,单纯使用石墨片就有点不够用了,散热方式需要进一步改进才能满足芯片在低温环境中平稳运行。

iPhone小钢板 拆解图

 

上图苹果在采用了金属外壳的iPhone中使用了一种金属背板散热的技术,它在使用石墨散热膜的基础上,在金属外壳的内部也设计了一层金属导热板,它可以将石墨导出的热量直接通过这层金属导热板传递至金属机身的各个角落,这样一来密闭空间中的热量便能迅速扩散并消失,以保持手机处于比较适合的使用温度。

 

目前许多主流手机都搭载了金属边框及金属机身,小编一直以为是因为金属比较耐摔呢,其实,设计者也是从机身散热需求考虑的。

 

3、导热凝胶散热

导热凝胶是由多种导热粉体及导热硅胶完全熟化后凝练而成的凝胶状导热材料。相对于导热垫片,导热凝胶更柔软且具有更好的表面亲和性,而且几乎没有硬度,使用后不会对设备产生内应力。

 

其散热原理,就像电脑处理器与散热器之间填涂的一层硅脂一样,导热凝胶可以迅速吸收处理器上的温度,以更快的方式直接将处理器表面热量传递到散热辅件上,比石墨贴片更为直接,速度更快

 

手机PCB设计非常紧凑,难免出现不平整或者不规则,导热凝胶可以与电子元器件实现良好接触。其典型产品如华为荣耀6,就采用了这种散热技术。缺点是粘接力较弱,不能用于固定散热装置。

上图为华为自研的麒麟655芯片上的粉红色散热凝胶

 

相关阅读:无机导热填料 在导热绝缘高分子材料中的应用

 

4、冰巢散热-液态金属散热

典型应用:OPPO超薄手机R5搭载冰巢散热(液态金属散热)技术。

其原理借鉴了PC上常用的导热硅脂,主要是填充发热点与导热结构之间的缝隙,以达到帮助更快扩散热量的作用。只不过OPPO这次用得不是硅脂,而是一种类液态金属的相变材料。

自然散热、石墨散热及冰巢散热对比

 

5、热管散热

所谓热管技术,就是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上,处理器运算产生热量时,热管中的液体就吸收热量气化,这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分,周而复始从而进行有效散热。在手机行业,也可以称之为“水冷散热”。

示例:索尼Z2 搭载热管为手机cpu散热,除了索尼之外,联想等手机也有部分型号搭载了热管导热

 

通常而言,这些导热方式不会单独使用,协同使用的导热材料,使导热材料适应于手机的不同位置,可以起到更好的导热效果,更利于手机的温度控制。

 

编辑:粉体圈 小白

 

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