新型的手机散热材料是如何上位的

热设计网 2021-01-14

大家平时在使用手机玩游戏、看视频或是暴露在太阳光下的时候，手机往往会出现发热的情况。而手机也不像电脑，可以牺牲一些便捷性从而利用水冷、风冷等散热方式实现对核心零部件的温度控制。可手机毕竟还是大家每天所要携带的物品，在传统散热方式无法利用在手机上时，新型的散热材料便腾空出世了。

散热材料从无到有

早期的智能手机发展阶段，手机的散热性能并没有受到太大的重视。因为各大手机厂商对于更大的屏幕、更强劲的手机芯片的追求远大于智能手机的温控设计，所以散热的问题在早期一直被忽略。

▲ 硅脂散热

还有一个原因，早期的手机芯片所产生的功耗并不算高，这就意味着哪怕没有温控的设计，手机也不会过于发烫。而且当时有一些手机发烧友往往还会用超频的方式来换取手机更高的性能。在当时的年代，哪怕是现在司空见惯在芯片上涂有硅脂的散热方式，都是一种奢侈的表现。

智能手机真正重视散热是在实际性能突破了使用性后，手机满足了大部分用户的日常使用了，像散热这种问题，就被人们所关注起来了。其实手机的热源来自SoC、屏幕、摄像头以及充电状态下的电池，加上现在的手机品牌都在往5G方向发展，信息处理和数据计算的工作更是增加了SoC的发热。

高性能的SOC芯片在给我们的智能手机带来强大运算能力的同时，大功耗带来的散热问题也不断困扰着我们。让小黑不得不感叹，现在的旗舰手机越来越“热了”。而针对高性能智能手机的散热问题，各大手机厂商推出的散热方案也是五花八门。常见的手机散热方案包括铜箔导热、液冷、石墨片导热等等。

新型的散热材料

除了上文说的涂抹硅脂的散热方法，手机散热真正形成体系的还是要属液冷和石墨散热材料大规模使用的时候。

▲ 液冷散热原理

其实液冷散热管的原理与传统电脑上的“水冷散热”没有什么区别，两者都是通过内部填充的液体将手机散发出的热量带走。但是如果把用水作为液冷散热管内的液体会损伤部分智能手机的半导体元器件，出于安全的考虑，智能手机液冷散热管内部多数是用油性物质。

如今液冷散热已经发展到了VC均热板，VC均热板在手机内部的嵌入方式是和金属中框合为一体，成为手机的支撑与散热体系中重要的因素。另外，VC均热板可将热源向四周扩散，散热效率大幅度提升。这也意味着液冷散热在目前智能手机中的地位依旧没有被取代的趋势。

虽然液冷散热的使用率还是很高，但新型散热材料——石墨及石墨烯也同样非常受欢迎。其实人工石墨散热片在智能手机刚开始普及的时候，就用在了iPhone4上。但石墨散热片的良率较低，导致其价格相对较高。

▲ 石墨散热材料制作流程

手机石墨散热材料的生产技术如今已经非常成熟了，制作的方法也有很多。例如将含碳元素99.999％以上的磨细石墨粉加入强酸中混合配比酸化、浸泡、水洗、高温膨化后的，通过石墨卷材设备可挤压成片状的石墨散热片。但是，石墨烯散热片的生产制作工艺就复杂许多。

石墨烯贴片是一种超薄散热材料，可以有效的降低发热源的密度，达到大面积快速传热、散热、并消除单点高温的效果。加上石墨烯本身不会产生额外的电磁波干扰，所以对手机的信号没有影响。而石墨烯贴片的另一个优点更是让其广泛应用，这种散热材料的外形多变，可以制作成任意指定的形状，方便使用于各种不同的产品，完美的契合了如今空间有限的智能手机。

多种散热材料组合