手機(jī)水冷散熱到底是怎么回事？

熱管理 2021-08-10

手機(jī)水冷散熱到底是怎么回事？

那么所謂的水冷散熱，是個(gè)什么原理呢？

其實(shí)目前手機(jī)中所使用的水冷散熱，并不是我們常規(guī)理解的PC所用的水冷散熱，目前手機(jī)的水冷散熱嚴(yán)格上來(lái)說(shuō)只是熱管散熱，這在筆記本中很常見(jiàn)，只不過(guò)手機(jī)中的熱管更加精密而已。

一般來(lái)說(shuō)，熱管中都會(huì)有一個(gè)吸液芯，同時(shí)裝有液體，其中一端受熱，液體會(huì)蒸發(fā)吸熱，接著在另一端冷凝放熱，在重力作用、毛細(xì)作用下，通過(guò)吸液芯回流到熱段，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱。因?yàn)闊峁苤写_實(shí)存在液體，所以要說(shuō)熱管導(dǎo)熱是水冷散熱，也說(shuō)得過(guò)去。至少，在這樣的作用下，熱管的等效導(dǎo)熱能力基本可以超過(guò)任何一種已知的金屬材料。

可以看到，雖然目前手機(jī)所采用的散熱方案并非絕對(duì)意義上的“水冷”，不過(guò)效果上，就目前來(lái)說(shuō)，算是最佳解決方案了。

接下來(lái)進(jìn)入擴(kuò)展階段，了解下目前手機(jī)上的各類“水冷散熱”方案。

石墨散熱

首先出現(xiàn)的關(guān)于散熱的關(guān)鍵詞，自然要數(shù)“石墨散熱”了。眾所周知，石墨是一種良好的導(dǎo)熱材料，具有耐高溫、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、潤(rùn)滑性、化學(xué)穩(wěn)定性、可塑性以及抗熱震性。僅在導(dǎo)熱性這條上，也是可以超過(guò)鋼、鐵、鉛等多種金屬材料。

具體原理上，石墨散熱的散熱原理實(shí)際上是利用了石墨具有獨(dú)特的晶粒取向，它沿兩個(gè)方向均勻?qū)?，同時(shí)延展性又強(qiáng)，可以貼附在手機(jī)內(nèi)部的電路板上面，既可以阻隔元器件之間的接觸，也起到一定的抗震作用。由于導(dǎo)熱性能高，它可以很快將處理器發(fā)出的熱量傳遞至大面積石墨膜的各個(gè)位置進(jìn)行熱量擴(kuò)散，從而間接起到散熱作用。石墨散熱材料目前應(yīng)用在其他各大品牌的手機(jī)/平板當(dāng)中，儼然成為散熱的基礎(chǔ)配置了，應(yīng)用非常廣泛。

金屬背板散熱

早先的塑料材質(zhì)智能手機(jī)受限于芯片和PCB工藝，手機(jī)殼內(nèi)部的空閑體積比較大，只有石墨層的情況下也基本能夠滿足芯片的散熱需求。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)可供空氣流通的空間越來(lái)越小，散熱方式需要進(jìn)一步改進(jìn)才能滿足芯片在低溫環(huán)境中平穩(wěn)運(yùn)行。

所以，后來(lái)推出的一些手機(jī)在采用了金屬外殼的產(chǎn)品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(jì)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(guò)這層金屬導(dǎo)熱板傳遞至金屬機(jī)身的各個(gè)角落，這樣一來(lái)密閉空間中的熱量便能迅速擴(kuò)散并消失，握持時(shí)也不會(huì)感受到太多的熱量存在。

導(dǎo)熱凝膠散熱

導(dǎo)熱凝膠這種散熱方式，其實(shí)和電腦的處理器和散熱器中間的那種硅脂層是一個(gè)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。

同理，這樣的技術(shù)也可應(yīng)用在手機(jī)處理器當(dāng)中，此前一些手機(jī)的處理器上便采用了類似于硅脂的導(dǎo)熱凝膠散熱劑，這樣做比只貼有石墨散熱膜的效果更好，熱傳導(dǎo)會(huì)更加迅速。

冰巢散熱

冰巢散熱技術(shù)了在此前也算得上是一種黑科技了，只不過(guò)沒(méi)有鬧到很大的程度，其散熱原理同樣借鑒了電腦中常用的導(dǎo)熱硅脂，填充發(fā)熱點(diǎn)與導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)之間的縫隙，以達(dá)到更快散熱的作用。只不過(guò)其采用的散熱材料不是導(dǎo)熱凝膠或硅脂，而是一種類液態(tài)金屬的相變材料。

相變材料指的是物理性質(zhì)隨溫度變化而變化，吸收或釋放大量熱量的材料，這種類液態(tài)金屬的相變材料會(huì)在溫度升高時(shí)逐漸由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，同時(shí)吸收大量的熱量。所以它除了傳導(dǎo)熱量之外，也吸收了一部分熱量。從效果來(lái)看，這種散熱方式也是不錯(cuò)的，不過(guò)因?yàn)橄嘧儾牧吓c金屬屏蔽蓋的結(jié)合并沒(méi)有那么容易，所以成本要高出很多。

熱管散熱（水冷散熱）

最后就是熱管散熱技術(shù)了，也就是前面提到的“水冷散熱”技術(shù)，該技術(shù)其實(shí)并不是首次在手機(jī)中出現(xiàn)。早在2013年5月，日本一家智能手機(jī)廠商就發(fā)布了世界上第一款采用熱管散熱技術(shù)的手機(jī)。其內(nèi)部封裝了一條充滿純水的熱管，長(zhǎng)約10厘米，熱管和處于主板平行位置的石墨散熱片充分結(jié)合，迅速將處理器產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至聚碳酸酯外殼上，以實(shí)現(xiàn)散熱的目的。