随着行业的发展,手机将更智能,配置更高,运算速度更快,CPU主频将越来越高。对于多功能,多任务的智能手机,如长时间运行大型软件或游戏,CPU,LCM等器件的温度会变高,性能会急剧降低,与所有的电子类器件一样,只有在合适的温度范围内,才能确保器件的工作正常和持久。所以,散热一方面是为了保证这些器件都不被烧坏,另一方面是保证他们都能工作的相当良好。同时, LTE、5G和WIFI等通信器件因为要发射和接收信号,同样也是会随着有效信号的发射和接收而产生大量的热量,当温度过高,手机就会启动自我保护机制,自动断电,这样也会影响手机的正常使用。

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大家想象一个场景,一个用户正在玩游戏的最high时候,或正在看到电影的高潮时,突然死机了,是不是有摔手机的冲动,他还会信任这个手机品牌吗?可见,如果想要满足用户更高要求,手机具备良好的散热系统是十分有必要的。


散热的方法和原理

热传递方式

热传递主要存在三种基本形式:热传导、热辐射和热对流。只要在物体内部或物体间有温度差存在,热能就必然以以上三种方式中的一种或多种从高温到低温处传递。三种散热方式都不是孤立的,在日常热量传递种,这三种散热方式都是同时发生的,共同发挥作用。

热传导

热传导(thermal conduction)是指介质内无宏观运动时的传热现象,是分子之间的动能交换,能量较低的粒子和能量较高的粒子碰撞;

热辐射

热辐射是指物体由于具有温度而以辐射电磁波直接发散出去的现象。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射,温度愈高,辐射出的总能量就愈大,短波成分也愈多,由于电磁波的传播无需任何介质,所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。

热对流

热对流是指通过物质运动来实现热的传递。我们可以采用在散热片上添加风扇的方法来实现强制对流,它是影响火灾发展的主要因素:

1、高温热气流能加热在它流经途中的可燃物,引起新的燃烧。

2、热气流能够往任何方向传递热量,特别是向上传播,能引起上层楼板、天花板燃烧。

3、通过通风口进行热对流,使新鲜空气不断流进燃烧区, 供应持续燃烧。


常见散热方法

1. 自然散热

热源在自然环境条件下,通过传导和辐射将热量散失在大气环境中。如我们现在使用的传统手机,不需要加入特别的散热措施,自然散热。

2. 散热片散热。

我们常见的电脑的CPU和显卡是散热方式。

3. 风冷散热

风冷散热 又叫强迫散热,利用风扇,强迫空气流动,将热源的热量带到大气环境中.。

4. 水冷散热

利用水或者其他的液体将热源的热量带走。常见我们的内燃机发动机的散热方式。

5. 热管散热

利用热管,将热源的热量从热管的一端带到另一端,再有散热器将热量散掉.笔记CPU的散热经常使用到铜管散热。

6. 压缩机制冷

压缩机制冷其实已经是我们比较熟悉的方式了。在日常生活中,冰箱,空调等制冷设备都是采用压缩机制冷方式。


石墨散热膜

石墨散热膜是一种很薄的GTS,综合性质的导热材料,石墨散热膜又称为“导热石墨膜”、“导热石墨片”或者石墨散热片“”等,是一种纳米先进复合材料,适应任何表面均匀导热,具有EMI电磁屏蔽效果。石墨散热膜为电子产品的薄型化发展提供了可能。

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手机上的散热石墨膜应用

石墨散热膜具有良好的再加工性,可根据用途与PET等其他薄膜类材料复合或涂胶,这种材料有弹性,可裁切冲压成任意形状,可多次弯折;适用于将点热源转换为面热源的快速热传导,具有很高的导热性能,是由一种高度定向的石墨聚合物薄膜制成。除了传统方法之外,散热石墨膜是提供散热管理/在有限区域内功率器件散热或者提供辅助功率器件散热的理想材料。

石墨散热片的主要特性:超高导热性能/ 容易操作,低热阻,重量轻。现已大量应用于可穿戴、通讯、医疗、笔记本,手机,平板、 PC 内存条和各种工业类主板等的散热方面。

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石墨散热膜应用在平板电脑上

利用石墨的可塑性,我们可以把石墨材料做成一块像贴纸的薄片,让它贴附在手机内部的电路板上面。准确来说,石墨散热片其实是起到了导热,并且把热量均匀散布于表面的作用,间接来说也就是起到散热作用。

石墨散热膜特点优势


极佳的导热性能:导热系数高达600-1200 w/(m-k)(相当于铜的2到4倍,铝的3到6倍),热阻比铝低40%,比铜低20%;

比重轻:1.0-1.9 g/cm;

(密度相当于铜的1/4到1/10,铝的1/1.3到1/3);

低热阻,柔软且容易裁切(可反复弯曲);

超薄性:厚度(0.025-0.1mm);

表面可以与金属、塑胶、不干胶等其它材料组合以满足更多的设计功能和需要。

石墨散热膜的散热原理

石墨膜是由具有取向性的聚酰亚胺薄膜经碳化石墨化而成,典型的热学管理系统是由外部冷却装置,散热器和热力截面组成。散热片的重要功能是创造出最大的有效表面积,在这个表面上热力被转移并有外界冷却媒介带走。石墨散热片简单讲就是将热量均匀化了,使得分布在二维平面从而有效的将热量转移,从而保证组件在所承受的温度下工作。

石墨膜可以贴敷在主要发热芯片、屏幕模组等强发热点,将芯片等发热点的热量迅速沿着平面方向散开,达到整个石墨膜平面的温度上升,芯片处的温度降低的作用,因此对手机这样需求均热的场景是合适的,目前已应用于各大手机、PC厂商。

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实物照片

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导热石墨样品

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各品牌手机散热分析案例

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小米手机


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OPPO手机

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