新型的手機散熱材料是如何上位的

熱設計網 2021-01-14

大家平時在使用手機玩游戲、看視頻或是暴露在太陽光下的時候，手機往往會出現發熱的情況。而手機也不像電腦，可以犧牲一些便捷性從而利用水冷、風冷等散熱方式實現對核心零部件的溫度控制。可手機畢竟還是大家每天所要攜帶的物品，在傳統散熱方式無法利用在手機上時，新型的散熱材料便騰空出世了。

散熱材料從無到有

早期的智能手機發展階段，手機的散熱性能并沒有受到太大的重視。因為各大手機廠商對于更大的屏幕、更強勁的手機芯片的追求遠大于智能手機的溫控設計，所以散熱的問題在早期一直被忽略。

▲ 硅脂散熱

還有一個原因，早期的手機芯片所產生的功耗并不算高，這就意味著哪怕沒有溫控的設計，手機也不會過于發燙。而且當時有一些手機發燒友往往還會用超頻的方式來換取手機更高的性能。在當時的年代，哪怕是現在司空見慣在芯片上涂有硅脂的散熱方式，都是一種奢侈的表現。

智能手機真正重視散熱是在實際性能突破了使用性后，手機滿足了大部分用戶的日常使用了，像散熱這種問題，就被人們所關注起來了。其實手機的熱源來自SoC、屏幕、攝像頭以及充電狀態下的電池，加上現在的手機品牌都在往5G方向發展，信息處理和數據計算的工作更是增加了SoC的發熱。

高性能的SOC芯片在給我們的智能手機帶來強大運算能力的同時，大功耗帶來的散熱問題也不斷困擾著我們。讓小黑不得不感嘆，現在的旗艦手機越來越“熱了”。而針對高性能智能手機的散熱問題，各大手機廠商推出的散熱方案也是五花八門。常見的手機散熱方案包括銅箔導熱、液冷、石墨片導熱等等。

新型的散熱材料

除了上文說的涂抹硅脂的散熱方法，手機散熱真正形成體系的還是要屬液冷和石墨散熱材料大規模使用的時候。

▲ 液冷散熱原理

其實液冷散熱管的原理與傳統電腦上的“水冷散熱”沒有什么區別，兩者都是通過內部填充的液體將手機散發出的熱量帶走。但是如果把用水作為液冷散熱管內的液體會損傷部分智能手機的半導體元器件，出于安全的考慮，智能手機液冷散熱管內部多數是用油性物質。

如今液冷散熱已經發展到了VC均熱板，VC均熱板在手機內部的嵌入方式是和金屬中框合為一體，成為手機的支撐與散熱體系中重要的因素。另外，VC均熱板可將熱源向四周擴散，散熱效率大幅度提升。這也意味著液冷散熱在目前智能手機中的地位依舊沒有被取代的趨勢。

雖然液冷散熱的使用率還是很高，但新型散熱材料——石墨及石墨烯也同樣非常受歡迎。其實人工石墨散熱片在智能手機剛開始普及的時候，就用在了iPhone4上。但石墨散熱片的良率較低，導致其價格相對較高。

▲ 石墨散熱材料制作流程

手機石墨散熱材料的生產技術如今已經非常成熟了，制作的方法也有很多。例如將含碳元素99.999％以上的磨細石墨粉加入強酸中混合配比酸化、浸泡、水洗、高溫膨化后的，通過石墨卷材設備可擠壓成片狀的石墨散熱片。但是，石墨烯散熱片的生產制作工藝就復雜許多。

石墨烯貼片是一種超薄散熱材料，可以有效的降低發熱源的密度，達到大面積快速傳熱、散熱、并消除單點高溫的效果。加上石墨烯本身不會產生額外的電磁波干擾，所以對手機的信號沒有影響。而石墨烯貼片的另一個優點更是讓其廣泛應用，這種散熱材料的外形多變，可以制作成任意指定的形狀，方便使用于各種不同的產品，完美的契合了如今空間有限的智能手機。

多種散熱材料組合