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手机都有哪几种散热方式?哪种散热效果最好?

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手机都有哪几种散热方式?哪种散热效果最好?

       目前市面上手机更新换代比较快,如果让我说哪种手机散热方式最好,不敢乱下评论,但是还是比较推荐石墨,是目前散热方式中还不错的。

       智能手机的散热方式可分为石墨散热、金属背板/边框散热、导热凝胶散热、液态金属散热、热管散热等方式。其中合成石墨材料/高导热石墨膜是利用石墨的优异导热性能开发的新型散热材料,相比起其他方案而言,石墨晶体具有耐高温、热膨胀系数小、良好的导热导电性、化学性能稳定、可塑性大的特点,近年来在消费电子产品中得到广泛应用,特别是iPhone采用后,目前合成石墨膜也已经成为手机散热的主流方案。

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       石墨散热片也称导热石墨片,是一种全新的导热散热材料,其化学成分主要是单一的碳(C)元素。碳元素是非金属元素,但是却有金属材料的导电,导热性能,还具有象有机塑料一样的可塑性,并且还有特殊的热性能,化学稳定性,润滑和能涂敷在固体表面的等等一些良好的工艺性能。高温高压聚合而成的石墨片具有独特的晶粒取向,可沿两个方向均匀导热,片层状结构可很好地适应任何表面,屏蔽热源与组件的同时还可以改进消费类电子产品的性能。

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       石墨优点:轻薄、导热系数高:导热系数是铜的2至 5倍;重量只有铜的1/10至1/4 ;易于加工:可加工成微小或复杂形状 可屏蔽(电磁波),同时解决热和电磁 波问题。 高稳定性(高级碳和高化学稳定性), 耐环境,不随使用年限而变质。

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       石墨片广泛应用于智能手机,移动电话, DSC,DVC,平板电脑,PC和外围设备,LED 设备;半导体制造设备(溅射,干蚀刻,步 进);光通信设备等多个场景。

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       智能手机中包含许多会产生热量的组件,同时也包含很多受热容易影响性能和寿命的组件。处理器是一款智能手机中发热量最大的组件,其它产生热量的组件还包括图像传感器、光源以及电池等。根据EUCNC数据,手机功耗主要来源于功率放大器、应用处理器、屏幕和背光、小信号收发器和基带处理器。

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      还有的散热方式为:液冷热管。热管是一种传热装置,它利用材料的导热特性和形态的变化实现热量传递。液冷热管即利用液体的汽化和液化特性进行热量传递,其具体过程为:

① 蒸发段受热,蒸发段毛细芯中的水吸收大量热量,蒸发汽化为水蒸气;

② 水蒸汽在微小压差下流向冷凝段;

③ 水蒸汽在冷凝段释放大量热量,凝结成液体;

④ 冷凝段的液体借助吸液芯毛细力作用返回蒸发段管理。

整个过程不断的将热量从机身顶部传递到机身底部,乃至整个机身。

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       华为、OPPO、三星、小米等手机品牌厂已经开始使用散热管,其中三星从 Galaxy7 开始导入散热管设计,几乎成为 Galaxy 系列的固定设计。

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       液冷热管特点:

     (1)使用寿命长:热管工作流体和芯结构永久地封装在铜容器内,没有任何活动部件,且没有使用任何腐蚀性材料。 因此,随着时间的推移,热管不会发生机械或化学降解,因而使用寿命较长。典型热管的使用寿命约为20年,超过了冷却系统的平均寿命。

     (2)灵活性和空间位置:热管是灵活的,当热源周边空间不足时,热管可以将热量吸引到远处,在那里有充足的散热器和气流实现空间。

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       其另外的散热方式为均热板。均热板(Vapor Chambers)是平面热管,可以在两个方向上散热。它们通常用于高热通量场景,或者热量需要二维扩散时。Vapor Chamber技术可以将具有更高TDP(或超频状态)的CPU高效地冷却至安全的工作温度,从而延长部件和产品使用寿命。均热板灯芯内部充满冷却液,当热量进入时,冷却液受热蒸发,经冷凝器冷却液化再次返回以传递热量。

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       传统的两层均热板制作流程为在铜基的基础上烧结支柱和灯芯结构,然后进行铜焊、灌水并密封,最后钎焊周边,形成稳固的均热板。

       随着工艺技术的发展,和不同应用场景对器件大小、性能的要求,均热板制作工艺和结构不断优化升级。比如:通孔,拥有更高的基座特性,配备双层基座表面来连接两个热源等。

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       均热板与热管的原理相同,二者主要差别在于其热流量传播方 式不一样,由此产生其应用场景的差别。 

       热管:线性热流,热量单向传播,通常作为远程冷凝器。 均热板:多向热流,热量多向传播,通常作为局部冷凝器。

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       由于技术成熟,且价格较便宜,目前多数智能手机的散热方案是采用石墨片。随着5G的发展,5G 芯片的计算能力要比现有的 4G 芯片高至少 5 倍,功耗大约高出2.5 倍;此外,5G 和无线充电对信号传输的要求更高,而金属背板对信号屏蔽的缺陷将被放大,预计 5G 手机不再采用金属背板计,原有的石墨加金属背板散热技术面临重大挑战;随着 AI 技术和 AR 应用增加,手机运算速度及数据处理能力持续提升,手机发热量也持续增加。因此,5G 手机预计将更多地采用散热管或均热板等新型散热方式。

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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。未来手机散热器市场将主要集中在封装级,芯片封装和印刷电路(PCB)。

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