5G手机散热新趋势:VC均热板+石墨烯

作者:兰洋科技    浏览量:5588    时间:2023年03月02日    标签: 手机散热 石墨烯散热 VC均热板 散热材料

手机在功能机时代由於功能简单,运算负载低,相对而言散热问题并不是关键。随著手机发展进入智慧化时代,手机性能高速提升、功能越来越强大。同时在追求轻薄短小及高续航力的需求之下,智慧手机功耗急剧增加,如何有效防止零组件过热进而造成系统出错,就成为各家大厂投入焦点。

现今高阶智慧手机散热主要采用以超薄VC均热板为主,搭配石墨及石墨烯等散热技术为辅的散热组合方案,而中阶机型则是使用热导管结合石墨散热的方案,至於低阶机型主要纯粹利用石墨散热为主。 资料来源:电子材料圈


石墨散热片分为天然和人工两大类,天然石墨散热片具有高导热性、易加工、柔韧、无气体液体渗透性等特性,优点是不易老化和不易脆化,缺点则是不易做到太薄。

至於人工石墨散热片的优点则是能做到超薄,散热效果相对较佳,缺点则是价格偏高,但是在手机市场越来越追求高品质的趋势下,人工石墨散热片备受青睐。

不过在VC、石墨烯等散热技术的主导下,石墨散热片在智慧手机,特别是5G手机的主导性渐渐被削减,但仍会以辅助散热的形式存在於智慧手机内。

主流VC均热板

VC散热的原理与利用热导管类似,差别在於热导管只有单一方向的线性导热,而VC则相当於从「线」扩大至「面」的提升,可以将热能向四面八方传递,有效强化散热效率。

根据PConline提供的资料显示,热导管散热的导热系数为5000~8000W/(m×k),而VC导热系数则可以达到20000W/(m×k)以上。

同时VC散热面积更大,可以覆盖更多热源区域达到整体散热,且VC更加轻薄,符合目前手机轻薄化、空间利用最大化的发展趋势。 

(资料来源:PConline)热导管散热与VC散热原理对照

▲热导管散热与VC散热原理对照

石墨烯5G时代散热新选择

近几年石墨烯一词大行其道,迅速在科技业成为一种显学。石墨烯除了在电池上的应用外,其也凭藉优异的导热、快速散热(与空气对流)及材质轻柔等特性,被认为是一种竞争力强的散热材料

石墨烯有高的热传导效率,单层悬空的石墨烯热传导效率高达5300W/(m×k),远远高於传统金属散热材料如铜(约400W/(m×k))和铝(约240W/(m×k))。

而各品牌厂早在前几年旗舰新机在散热模组中,已大量导入石墨烯材质,如小米10系列手机采用VC+石墨烯+6层石墨的三明治散热系统、三星GalaxyS20Ultra采用VC+石墨+高导碳纤维垫片的散热方案、华为P40pro则采用VC+3D石墨烯的散热模组。

综合上述来看,过去手机散热方案难以单独满足5G手机的散热需求,以VC为主,加上石墨及石墨烯为辅的散热系统渐渐成为主流散热方案。

美、日大厂掌握石墨关键技术

在石墨散热领域,美国、日本厂是产业领导者,即便陆厂在石墨烯散热领域,拥有专利及矿产资源的优势,但以技术的质量来看,与美日大厂仍有段差距。

根据TrendBank提供的资料显示,目前石墨散热膜的主要原材料PI是被美国杜邦、韩国SKCKolon、日本Kaneka、宇部兴产、台湾达迈等厂商垄断。

至於石墨散热膜则是由日本松下、Kaneka、美国Graftech等主导。陆厂则有碳元科技、北京中石、思泉等企业投入生产。

散热重要性推升产业前景

在5G手机耗能大幅上升的背景下,散热产业在未来拥有广大的市场成长空间。在5G手机散热领域中,单一的散热材料难以满足5G手机的散热需求,新型散热材料、立体散热设计可望得到大规模应用,VC+石墨/石墨烯的散热组合未来将成为5G手机的新趋势。

本文标题:5G手机散热新趋势:VC均热板+石墨烯

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