中国粉体网讯 随着5G全面普及，智能手机向着高功率、高集成、轻薄化方向加速发展，芯片性能、数据传输速率、射频模组等都有着巨大提升。但在手机性能不断提升的同时，功耗和发热量也急遽升高，手机发烫、卡顿和死机的情况时有发生，甚至出现主板烧坏、手机爆炸的危险状况。因高温引起的故障约占电子器件总故障的65-80%，因此，进行高效热管理对于确保手机的性能和可靠性至关重要。
一、5G手机热量来源
5G网络下，手机高散热需求的原因可概括为以下两点：一是5G网络的高网速、高频率，使手机得以在同等时间内实现更高频次的数据传输；二是MIMO天线技术的应用使得手机需要内置更多天线，在Sub-6Ghz频段约需要8-10根天线，在毫米波频段需要10-12根天线，功耗及发热也随之增加。手机的热量来源主要分为以下几个模块：
二、热管理装置：
手机散热分为主动散热和被动散热两种方式。主动散热方式是指从外部输入能源的散热方式，如风冷、水冷等，而依靠设备本身的设计结构、无需消耗能源实现的自然散热叫做被动散热。在轻薄化的发展趋势下，手机散热方式主要是被动散热（自然散热）。在封闭产品中，解决自然散热问题的思路如下。
5G手机散热主要存在以下两个难点：一方面功耗越来越大，散热量越来越高，另一方面，5G手机的外观设计进一步加大了散热难度。如尺寸越来越薄，导致散热材料的搭建空间有限；陶瓷、玻璃材质虽然美观，但散热效果差；双曲面的设计也导致散热面积减少。因此，在存在以上散热阻碍的情况下，寻找合适的散热材料对于做好热管理方案至关重要。手机散热装置包括热扩展装置（散热膜）、热界面材料和热沉装置三种，他们通常以不同的组合的形式出现在手机中。
（图源：洞察化学）
热扩展装置主要是石墨、铜板等具有高热导率的散热膜，将局部产生的热量快速扩展到更大的散热表面进行冷却，从而快速有效地缓解手机局部过热问题。热界面材料用于填充界面间的空隙，在热源与各种热管理部件之间建立起热量运输的桥梁。手机中常用的热界面材料包括导热硅脂和导热垫片等。热沉装置通常采用热管或均热板(vc)，其内部填充水或其他高导热性液体，通过液体的循环流动相变，实现手机内部热量的有效传递和散发。
三、智能手机散热材料发展历程
手机散热的发展历程总体可分为三个阶段，第一阶段：以石墨散热膜为主；第二阶段：以热管（液冷）散热为主；第三阶段：以均热板散热为主、石墨及石墨烯等散热技术为辅。
（一）2015年之前，石墨散热为主流
石墨横向热传导能力极高，最高可以达到铜的10倍，同时石墨也具有轻、薄的特点，因此它非常适合用于均匀局部热量。石墨膜还具有柔软、易加工、可减震的特点，温度适用范围广，且石墨层不易老化和脆化，在智能手机的散热中得到广泛应用。2015年之前手机散热除了常规的铜箔，导热硅脂和导热硅片等热界面材料外，石墨散热膜是应用最普遍的高性能导热材料。
（二）2016年～2018年，热管散热为主流
热管散热的基本原理是利用腔体中的水，当水从液体变为气体时吸收热量，当气体触及到温度较低的区域时，凝结为液体释放热量；液体通过腔体内的毛细结构再回流到发热区域，循环往复，发热部位产生的热量就会散发掉，热管的优点在于使用寿命长且布置灵活，因此成为主流散热应用材料。
（三）自2019年至今，均热板散热为主流
均热板散热在原理上与热管散热类似，它们的区别在于，热管只具有单一方向的导热能力，而均热板可以将热量向四面八方传递，实现了从“线”到“面”的升级，极大地提升了散热效率。一般，热管的导热系数为5000~8000W/(m·k)，而均热板有比热管更大的腔体空间，导热系数高达20000W/(m·k)以上，且均热板散热面积更大，能够覆盖更多的热源区域，这种大区域散热，更符合手机整体散热、空间利用最大化的发展趋势。
四、中国市场部分5G手机散热方案
随着手机散热需求的水涨船高，传统的散热方案已然无法满足终端散热需求，在手机轻小薄的发展背景下，手机厂商的散热技术也在不断更新迭代。下表为中国部分厂商5G手机的散热方案。总体来看，石墨及石墨稀相较于铜、铝，在手机热管理领域中仍然占据重要地位，均热板凭借其优良的导热性能和形态优势逐渐渗透并占据了高端手机散热的大部分市场。
一代技术，一代材料。随着技术的加速迭代，各个手机厂商也在积极寻求散热方案的突破，以期迎来新的增长机遇。
参考来源：
[1]谢科锋，手机散热：揭秘你的智能伙伴如何冷静应对
[2]陈恭等，超薄均热板的研究现状及发展趋势
[3]头豹科创网、中信证券
（中国粉体网编辑整理/梧桐）
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