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 20  专注高分子材料

抗紫外线、抗黄变

谈谈5G智能手机的不同散热材料

      目前智能手机上采用的散热技术主要包括石墨烯热辐射贴片散热、金属背板散热、导热凝胶散热以及导热铜管散热。5G智能手机相比起4G手机,5G的功耗增至2.5倍,其发热量也水涨船高。面对更高的发热量,散热材料市场将会迎来新的商机。

      一、石墨散热。

     石墨是一种良好的导热材料,其导热性能超过了钢、铜、铁等多种金属材料。将石墨片贴附于手机内部的电路板上,利用石墨独有的晶粒取向,顺着两个方向均匀导热,可迅速地将 CPU 产生的热量均匀传递到石墨片的各个位置向外扩散,起到散热的目的。散热石墨膜又称为导热石墨膜、导热石墨片、石墨散热膜等,是一种全新的导热散热材料,具有高导热系数、各向异性、低密度和小体积的特点,具有独特的晶粒取向,沿两个方向均匀导热,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。片层状结构可很好地适应任何表面,屏蔽热源与组件同时改进消费类电子产品的性能。

      根据制作方式、导热系数、尺寸厚度等不同,石墨散热材料可以分为天然导热石墨片、人工合成散热石墨膜和纳米复合石墨膜。天然导热石墨片是在高温高压下,通过化学方法得到的石墨化薄膜,导热系数为800-1200w/m-k,厚度最薄是0.1mm;人工合成石墨膜是在极高温度环境下,通过石墨合成的方法,制得的一种碳分子高结晶态石墨膜,膜结晶面上的导热率达1500-2000W/m-k,厚度可以达到0.03mm,是用于消除局部热点的理想的均热材料,可以在热点和散热体之间充当热传输桥梁;纳米复合石墨膜以可膨胀石墨为原料,经过高温膨胀和超声波震荡处理得到纳米石墨,并进一步分别对纳米石墨进行氧化和还原处理得到再氧化石墨和还原石墨,通过与纳米石墨、再氧化石墨以及还原石墨等导电填料复合制备出的散热材料,导热系数达1800-2500w/m-k,厚度可以达到0.03mm;石墨烯热辐射贴片是一种超薄散热材料,由于具有轻量化优势,在现行散热方案中也不会增加终端产品重量,石墨烯热辐射贴片质地柔软,有着极佳的加工性及使用性,本身亦不会产生额外的电磁波干扰,可有效地降低发热源的热密度,实现大面积快速传热、大面积散热,并可消除单点高温的现象,更符合5G手机的散热要求。


      二、金属背板散热。

      早期的智能机一般都采用塑料材质机身,而且机身芯片及工艺设计等使得手机内部的空间体积并没有被完全利用,所以单纯的石墨散热完全够用。但如今手机一般都是一体化机身设计,机身更加纤薄,且内部包含了金属架构,机内空间被很大程度利用,几乎没有闲暇的空间,为同样确保手机平稳低温高效运行,就出现了金属背板散热的构造。当前的手机一般都具备了金属后壳机身,所以本质上都已经实现了这种散热方式;另外,现在的金属机身手机都采用石墨贴片+金属背板散热,热量传导到石墨贴片时会被迅速传递至金属后盖及全身,我们几乎感受不到产品在发热,因为密闭空间里热量通过金属传递迅速,还没来的及传达到握持人的手心,就凉下来了。

      金属背板散热是在使用石墨散热膜的基础上,在金属外壳的内部也设计一层金属导热板,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。若非在材料轻薄性方面取得突破性进展,面对5G手机散热需求优势较弱。


      三、 导热凝胶。

      导热凝胶是以硅胶复合导热填料,经过搅拌、混合和封装制成导热凝胶是一种超高粘度的导热材料,由多种导热粉体及导热硅胶完全熟化后混炼而成的凝胶状导热材料。导热凝胶相对于导热垫片更柔软,且具有更好的表面亲和性,可以压缩至非常低的厚度,使传热效率显著提升,最低可以压缩到0.1mm,此时的热阻可以在0.08Cin2/W - 0.3 °Cin2/W,可以到达部分硅脂的性能。另外,导热凝胶几乎没有硬度,使用后对设备不会产生内应力。导热凝胶相对于导热硅脂更容易操作。

      硅脂的一般使用方式是丝网或钢板印刷,或是直接刷涂,由于其具有一定的流淌性, 一般不能用于厚度0.2mm以上的场合。而导热凝胶可任意成型成想要的形状,对于不平整的PCB板和不规则器件(例如电池、元件角落部位等) , 均有能保证良好的接触。

      导热凝胶可以直接称量使用,常用的连续化使用方式是点胶机,可以实现定点定量控制,节省人工同时也提升了生产效率。导热凝胶散热与电脑将散热硅脂涂抹在处理器上方式类似,可以使热量能够被迅速吸收并传递出去,加快散热进程。在手机层面,则对于相关材料有更高要求,应于于5G手机上,材料升级不可或缺。


      四、热管散热。

      热管散热则是将充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上,处理器运算产生热量时,热管中的液体就吸收热量气化,这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分,周而复始从而进行有效散热。不过,这种技术多用于不过分追求轻薄设计的游戏手机。

       上海苍洪销售的紫外线吸收剂EVERSORB 109在手机显示膜组中具有重要的应用,它可以阻隔紫外线保护我们的眼睛不受伤害,并且提升有机膜材的耐候寿命。公司持续关注5G 智能手机的发展。

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