手机水冷散热到底是怎么回事?
那么所谓的水冷散热,是个什么原理呢?
其实目前手机中所使用的水冷散热,并不是我们常规理解的PC所用的水冷散热,目前手机的水冷散热严格上来说只是热管散热,这在笔记本中很常见,只不过手机中的热管更加精密而已。
一般来说,热管中都会有一个吸液芯,同时装有液体,其中一端受热,液体会蒸发吸热,接着在另一端冷凝放热,在重力作用、毛细作用下,通过吸液芯回流到热段,实现导热。因为热管中确实存在液体,所以要说热管导热是水冷散热,也说得过去。至少,在这样的作用下,热管的等效导热能力基本可以超过任何一种已知的金属材料。
可以看到,虽然目前手机所采用的散热方案并非绝对意义上的“水冷”,不过效果上,就目前来说,算是最佳解决方案了。
接下来进入扩展阶段,了解下目前手机上的各类“水冷散热”方案。
石墨散热
首先出现的关于散热的关键词,自然要数“石墨散热”了。众所周知,石墨是一种良好的导热材料,具有耐高温、导电导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性以及抗热震性。仅在导热性这条上,也是可以超过钢、铁、铅等多种金属材料。
具体原理上,石墨散热的散热原理实际上是利用了石墨具有独特的晶粒取向,它沿两个方向均匀导热,同时延展性又强,可以贴附在手机内部的电路板上面,既可以阻隔元器件之间的接触,也起到一定的抗震作用。由于导热性能高,它可以很快将处理器发出的热量传递至大面积石墨膜的各个位置进行热量扩散,从而间接起到散热作用。石墨散热材料目前应用在其他各大品牌的手机/平板当中,俨然成为散热的基础配置了,应用非常广泛。
金属背板散热
早先的塑料材质智能手机受限于芯片和PCB工艺,手机壳内部的空闲体积比较大,只有石墨层的情况下也基本能够满足芯片的散热需求。而随着机身变得更加轻薄以及金属框架的加入,手机内可供空气流通的空间越来越小,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。
所以,后来推出的一些手机在采用了金属外壳的产品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,握持时也不会感受到太多的热量存在。
导热凝胶散热
导热凝胶这种散热方式,其实和电脑的处理器和散热器中间的那种硅脂层是一个原理,其作用是让处理器散发的热量能够更快的传递到散热器上从而散发出去。
同理,这样的技术也可应用在手机处理器当中,此前一些手机的处理器上便采用了类似于硅脂的导热凝胶散热剂,这样做比只贴有石墨散热膜的效果更好,热传导会更加迅速。
冰巢散热
冰巢散热技术了在此前也算得上是一种黑科技了,只不过没有闹到很大的程度,其散热原理同样借鉴了电脑中常用的导热硅脂,填充发热点与导热结构之间的缝隙,以达到更快散热的作用。只不过其采用的散热材料不是导热凝胶或硅脂,而是一种类液态金属的相变材料。
相变材料指的是物理性质随温度变化而变化,吸收或释放大量热量的材料,这种类液态金属的相变材料会在温度升高时逐渐由固态转变成液态,同时吸收大量的热量。所以它除了传导热量之外,也吸收了一部分热量。从效果来看,这种散热方式也是不错的,不过因为相变材料与金属屏蔽盖的结合并没有那么容易,所以成本要高出很多。
热管散热(水冷散热)
最后就是热管散热技术了,也就是前面提到的“水冷散热”技术,该技术其实并不是首次在手机中出现。早在2013年5月,日本一家智能手机厂商就发布了世界上第一款采用热管散热技术的手机。其内部封装了一条充满纯水的热管,长约10厘米,热管和处于主板平行位置的石墨散热片充分结合,迅速将处理器产生的热量传导至聚碳酸酯外壳上,以实现散热的目的。
以上几种手机散热方式,效果上来说,自然是热管散热的效果更好,其次就是冰巢相变散热和导热凝胶散热,而石墨散热也具有一定效果,但不如综合使用效果好。
不管怎么说,被动散热只是处理器降温的方式之一,虽然手机也需要给处理器降温,但其实最重要的还是别让手机烫手。而若想从根本上解决发热量高的问题,还是需要从处理器的工艺和架构方面去考虑,毕竟硅的发热密度是固定的。
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