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干貨--手機(jī)散熱方法之結(jié)構(gòu)散熱淺談!

來源:時間:2021-02-16 04:44:22 閱讀:-


現(xiàn)在市面上手機(jī)越來越薄,而功能卻越來越多,智慧型手機(jī)晶片的主頻越來越高,會產(chǎn)生大量的熱量,過大的熱量會影響用戶的舒適感,同樣也可能會燒壞硬體。因此,各大廠商都會考慮智慧型手機(jī)如何散熱,手機(jī)發(fā)燙,會嚴(yán)重影響用戶體驗,而影響發(fā)熱的關(guān)鍵因素中,結(jié)構(gòu),硬體,軟體都有關(guān)聯(lián),今天我們先總結(jié)下結(jié)構(gòu)上的散熱方案。

散熱方案:

1.結(jié)構(gòu)上影響散熱的因素及散熱方案

1.1整機(jī)布局

  • LCD背光與PCB重疊整機(jī)溫度升高,LCD背面置于機(jī)身底部有利于熱源分散,降低整機(jī)溫度;
  • PCB放置在手握區(qū)域熱感明顯,頂部布局由于與手握區(qū)域熱體驗;
  • 目前有整板,刀型板,半截板堆疊方式,整版堆疊有利于熱源分散,可降低局部問題;

1.2 結(jié)構(gòu)間隙

  • 增加發(fā)熱器件正面,背面間隙,有利于降低所對應(yīng)位置的外殼溫度;
  • 使用導(dǎo)熱墊結(jié)合LCD支架與晶片,幫助晶片散熱可以降低晶片溫度,從而降低整機(jī)背面溫度;
  • 加大屏蔽罩與后殼間隙有利于降低熱源直接傳遞到表面,降低局部問題;
  • 加大SIM卡與后蓋間隙有利于避免PCB上的熱直接傳導(dǎo)到外殼,可降低外殼問題;
  • 加大SD卡與后蓋間隙有利于避免PCB上的熱直接傳導(dǎo)到外殼,可降低外殼問題;
  • 加大攝像頭連接器座與后殼的間隙有利于避免PCB上的熱直接傳導(dǎo)到外殼,可降低外殼問題。

1.3 結(jié)構(gòu)材料

  • 外殼材質(zhì)選用熱傳導(dǎo)系數(shù)低的材質(zhì)可有效降低人體受熱衝擊感受,增加體驗感受;
  • 模內(nèi)鑲件是與主熱源最近的金屬,選用高導(dǎo)熱系數(shù)材質(zhì)可降低局部溫度;
  • 用高熱傳導(dǎo)率的LCD支架材質(zhì)可增強(qiáng)主板與的熱擴(kuò)散能力;
  • 材質(zhì)表面粗糙度可幫助表面積,增加散熱能力;
  • 石墨貼合表面光滑可增加接觸面積,增強(qiáng)散熱能力;
  • 底殼上面金屬材質(zhì)導(dǎo)熱率過大會造成用戶體驗差,溫升感覺明顯;
  • 增加熱擴(kuò)散材料的厚度與傳導(dǎo)率可增強(qiáng)均勻熱能。

1.4 散熱材料位置

  • 熱擴(kuò)散材料貼在LCD支架上可以幫助PCB區(qū)域熱擴(kuò)散;
  • 熱擴(kuò)散材料貼在電池蓋內(nèi)側(cè)可以幫助PCB區(qū)域熱擴(kuò)散;
  • 導(dǎo)熱墊貼在晶片與屏蔽罩之間可以幫助晶片散熱;
  • 到熱點(diǎn)貼在屏蔽罩與LCD之間可以幫助晶片散熱。

2.散熱方案

如上面所說,如果整機(jī)布局和設(shè)計方案已定,只能靠后續(xù)增加一些導(dǎo)熱材料來改善扇熱問題了,目前,手機(jī)廠商一般會採取兩種解決方案來降低手機(jī)發(fā)熱的問題:一種就是硬體散熱,比如石墨散熱,而一種就是內(nèi)核優(yōu)化散熱。結(jié)構(gòu)散熱屬于硬體散熱,大多數(shù)廠商解決散熱問題的方法都是在架構(gòu)方面採用高導(dǎo)熱材料。傳統(tǒng)的導(dǎo)熱材料主要是金屬材料,如銅、鋁、銀等。但是,金屬材料密度大,膨脹系數(shù)高,在要求高導(dǎo)熱效率的場合尚不能滿足使用要求(如銀、銅、鋁的導(dǎo)熱系數(shù)分別為430W/m.K, 400W/m.K, 238 W/m.K),所以隨著手機(jī)晶片主頻的提升,手機(jī)廠商開始改善硬體散熱方案。常用的散熱方案有四種:

2.1石墨稀熱輻射貼片散熱

石墨烯熱輻射貼片是一種超薄散熱材料,可有效的降低發(fā)熱源之熱密度, 達(dá)到大面積快速傳熱, 大面積散熱, 并消除單點(diǎn)高溫的現(xiàn)象。石墨烯熱輻射貼片產(chǎn)品厚度選擇多樣化 (0.08mm ~ 2mm) 外形亦可沖形為任意指定形狀, 方便使用于各種不同產(chǎn)品內(nèi), 尤其是有空間限制的電子產(chǎn)品中。 石墨烯熱輻射貼片體積小,由于具輕量化優(yōu)勢,在現(xiàn)行散熱方案中也不會增加終端產(chǎn)品重量,石墨烯熱輻射貼片質(zhì)地柔軟,極佳加工性及使用性,本身亦不會產(chǎn)生額外的電磁波干擾,如搭配特定的吸波材料,尚可解決當(dāng)今散熱與電磁干擾的問題。石墨片一般貼在LCD下方,CPU上方,電池蓋內(nèi)側(cè)等位置。

干貨--手機(jī)散熱方法之結(jié)構(gòu)散熱淺談

2.2金屬背板散熱

幾年前,智慧型手機(jī)剛流行時,受限于晶片功率和PCB的工藝問題,整機(jī)都比較厚,手機(jī)內(nèi)部的空閒體積還是很大的,利用石墨片導(dǎo)熱基本也能滿足手機(jī)散熱的需求。而隨著機(jī)身變得更加輕薄以及金屬框架的加入,手機(jī)內(nèi)的可供空氣流通的空間越來越小,單純使用石墨片就有點(diǎn)不夠用了,散熱方式需要進(jìn)一步改進(jìn)才能滿足晶片在低溫環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)行。

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蘋果在採用了金屬外殼的iPhone中使用了一種金屬背板散熱的技術(shù),它在使用石墨散熱膜的基礎(chǔ)上,在金屬外殼的內(nèi)部也設(shè)計了一層金屬導(dǎo)熱板,它可以將石墨導(dǎo)出的熱量直接通過這層金屬導(dǎo)熱板傳遞至金屬機(jī)身的各個角落,這樣一來密閉空間中的熱量便能迅速擴(kuò)散并消失,握持時人也不會感受到太多的熱量存在。

2.3導(dǎo)熱凝膠/導(dǎo)熱硅膠散熱

關(guān)于這種方式,大家應(yīng)該也是比較熟悉的,其實和電腦的處理器和散熱器中間的那種硅脂層是一個原理,其作用是讓處理器散發(fā)的熱量能夠更快的傳遞到散熱器上從而散發(fā)出去。 導(dǎo)熱凝膠是半固態(tài),類似牙膏狀,一般就是直接點(diǎn)到熱源周圍,起到傳熱的作用;導(dǎo)熱硅膠是一中很軟的固體,類似海綿,直接貼到熱源上方,與熱源接觸導(dǎo)熱。

干貨--手機(jī)散熱方法之結(jié)構(gòu)散熱淺談

干貨--手機(jī)散熱方法之結(jié)構(gòu)散熱淺談

2.4熱管散熱

所謂熱管技術(shù),就是將一個充滿液體的導(dǎo)熱銅管頂點(diǎn)覆蓋在手機(jī)處理器上,處理器運(yùn)算產(chǎn)生熱量時,熱管中的液體就吸收熱量氣化,這些氣體會通過熱管到達(dá)手機(jī)頂端的散熱區(qū)域降溫凝結(jié)后再次回到處理器部分,周而復(fù)始從而進(jìn)行有效散熱。在手機(jī)行業(yè),也可以稱之為水冷散熱。 只是這種散熱技術(shù)占用空間比較大,在手機(jī)上用的比較少,其實早在三年前,日本智慧型手機(jī)廠商N(yùn)EC就發(fā)布了世界上第一款採用熱管散熱技術(shù)的手機(jī)NEC N-06E;有興趣的朋友可以找些圖片研究一下。

干貨--手機(jī)散熱方法之結(jié)構(gòu)散熱淺談

本文提到的智慧型手機(jī)結(jié)構(gòu)散熱方法,都是廠商采用的。其實,讓手機(jī)完全不熱是完全不現(xiàn)實的,手機(jī)發(fā)熱也屬正常。如果你的手機(jī)平時使用溫度不超30度,游戲溫度不超過50度,或者說你感覺可以接受發(fā)熱,那就沒什麼問題。

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