手机散热解决方案

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手机散热解决方案

针对手机散热所使用的主要材料

传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等TIM 材料（导热界面材料）为主，石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。目前，热管和VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端，石墨烯材料也开始应用。相对而言，VC和石墨烯的导热系数高、厚度低，是性能更佳的散热材料。现在的主流散热材料为石墨膜，单手机用量为3～6片，是相较铜和铝等金属更好的导热材料。由表可知在水平方向上石墨的导热系数相较于铜和铝高得多，而且其具有特殊的六面平角网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。而且其在垂直方向上的导热较差，可以阻热。可以让人们在使用手机能有一个好的体验。并且通过图表可以看出，其比热容也较大并且密度小。基于这些性能上的优势，石墨已经大规模运用于智能手机成为主流散热材料。

而我们所设计的方案决定使用导热系数最高的石墨烯来作为我们手机散热的主要材料，石墨烯膜的理化性能丰富，并且我国生产石墨烯具有明显优势。石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到了5300W/m’’K，远高于石墨。它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为0.335nm，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。石墨烯的快速导热特性，使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料。

石墨烯产品形态包括薄膜和粉体两类，我们利用石墨烯进行散热，所以需要的是石墨烯薄膜。而且我国石墨烯理论研究和产业化均位居世界前列。理论研究方面，根据石墨烯产业联盟的数据，截止2016年，在全球主要优先权专利申请统计中，我国石墨烯专利占比达58%（其次是韩国和美国）；产业化方面，石墨烯在战略前沿材料中占据关键地位，中国计划实现石墨烯产业“2020年形成百亿产业规模，2025年整体产业规模破千亿”的发展目标。

导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM），是常见散热方式中的一种，普遍用于 IC 封装和电子散热。在组装微电子材料和散热器时，它们之间存在极细微的凹凸不平的空隙，如果直接进行安装，它们之间的实际接触面积只有散热器底座面积的10%，其余均为空气间隙。而空气是热的不良导体，将严重阻碍热量的传导，最终造成散热器的效能低下。导热界面材料的作用是充满这些空气间隙，在电子元件和散热器间建立有效的热传导通道，减少传热热阻，提高散热性能。导热界面材料种类众多，主要包括导热硅脂、导热硅胶片、导热相变材料和导热双面胶。其中，导热硅脂具有良好的流动性，可以以点胶、印刷等方式侕于发热器件上，适用于更小间隙或零间隙使用的导热功能复合材料。导热硅脂具有超低的热阻，因此适用于高发热量紧密贴合场景，具有导热产品最低的使用厚度，可以快速将设备热量传输出去从而达到良好的温控。此外，视不同场景和需求，导热硅胶片、相变材料和双面胶也都有广泛应用。

在我们的手机散热方案中我们决定使用导热凝胶，热凝胶系列产品是一款双组份预成型导热硅脂产品，主要满足产品在使用时低应力，高压缩模量的需求，可实现自动化生产，与电子产品组装时与良好的接触，表现出较低的接触热阻和良好的电气绝缘特性。这种材料同时具有导热垫片和导热硅脂的某些优点，较好的弥补了二者的弱点。导热凝胶继承了硅胶材料亲和性好，耐候性、耐高低温性以及绝缘性好等优点，同时可塑性强，能够满足不平整界面的填充，可以满足各种应用下的传热需求。具有高效导热性能、低压缩力应用、低应力，高压缩比、高电气绝缘、良好的耐温性能、可实现自动化使用等性能。而且最为重要的原因是在所设计的内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。主动散热措施很难被应用，因此超薄热管散热系统是能够适应智能机发展的有效散热方案，可以有效降低CPU结温和手机表面温度且运用石墨烯薄膜能更进一步改善散热效果（石墨烯导热膜是虽然是石墨烯的研究热点，但目前还有较多的问题，主要存在于导热膜的热导率提高较少，现阶段采用以上方法制备的石墨烯薄膜的成本都较高，这严重制约了石墨烯高导热膜的发展，因此降低成本的高导热薄膜制备工艺还需要进一步探索，我们有理由相信石墨烯高导热薄膜的应用普及即将到来），手机外机身的设计既能通过铝合金边框有效散热，前后玻璃面板的设计也有利于手机的通讯，我相信这些散热设计能够保证智能手机的性能和提升手机发热时我们的使用体验。

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