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手机散热用上类液态金属

手机散热用上类液态金属

点击数:7585 次   录入时间:03-04 11:46:23   整理:http://www.55dianzi.com   IT数码
  OPPO N3将采用“冰巢”散热
     OPPO官方先是发布了一段叫做“类液态金属相变实验”的视频,视频中在一个水杯上贴了一块“不明固体”,用硬币去碰它不会被黏住。接下来往杯子里倒开水,过一会儿后再用硬币去碰“不明固体”,发现它变稀变黏了,还可以“拔丝”。从视频的名字来看,貌似这块“不明固体”就是类液态金属(看来还不是真正,的液态金属)。
  接下来OPPO解释了N3如何使用类液态金属进行散热——“冰巢”系统。我们知道一股来说高端手机会在处理器上贴石墨层进行导热,但玩过PC DIY的朋友都清楚,芯片表面和石墨层之间其实并不是百分之百贴合的,中间会有一些细微的缝隙,缝隙中是空气,而空气的导热性当然不及硅脂之类的填充物。而类液态金属的导热性是远好于空气的,将它作为填充物放在芯片与石墨层之问,-由于受热后会熔化成液态,可以很好地填充芯片与石墨层之间的空隙,导热性自然大幅度提高。
  说白了,这样的散热原理在PC上已经使用了很多年,只是把它用到智能手机上,要求更加苛刻而已。
  液态金属、相变材料并不稀奇
     实际上,对于玩PC DIY的朋友来说,液态金属、相变硅脂并不陌生,多年前就进入了DIY玩家的视野,不过对于智能手机来说,的确算得上是新鲜玩意。这里简单介绍一下几种散热材料--其实严格地说只能算是散热辅助材料,就是用来填充芯片与散热器底部空隙的材料。
首先是最常见的硅脂,硅脂主要的成分是硅油和导热材料(比如金属氧化物,各种金色的、银色的硅脂就是加入了这些导热材料)。硅油是从矿物中提取的无机油,耐高温且不容易挥发,硅脂可以很长时间保持膏状,充分填充导热界面中的缝隙,导热性能也不错。当然,硅油不易挥发不代表不挥发,时间太长硅脂也会变千变硬,这时候就需要更换新的硅脂。
  其次,相变材料也是常见的散热辅助材料。所谓相变是指物质会在固态和液态之间转化。这里我们主要利用相变材料在高温下熔化,从而充分填充导热界面空隙的原理。相变材料一般是有机材料,成分类似于橡胶或塑料——笔记本电脑或一些高端主板的芯片就采用了’相变材料填充于散热片之间的空隙。相变材料的导热性并不比硅脂好,使用它的最大原因就是安装最方便,小小的一片直接放上去就OK了,不需要像硅脂一那样还要涂抹匀净。
  液态金属相比前两种就更为高大上了。它应该也算是一种相变材料,遇热熔化(熔点很低)填充缝隙,且导热性比有机相变材料、硅脂都要好不少,同时也抗腐蚀、抗氧化。缺点当然就是成本较高,而且其金属成分导致它是导电的,如果碎屑掉落在电路板上可能会导致短路。另外,从我们可以买到的液态金属散热贴片产品来看,它的熔点仅为59℃左右(尽管如此,我们也还是觉得这个熔点高了一些,如果能控制在40℃以下就最好了),可能你要问为什么不使用汞,常温下就是液态的不是更好吗?不使用汞的原因是它有毒,汞蒸气散发出来会对人体造成伤害,而且流动性太强、有导电性也对手机内部电子元件形成威胁。
  不过,我们使用的液态金属散热贴片其实是一种合金,一般来说主要由铟(In)、铋(Bi)和铜(Cu)元素组成。
铟( Indium)金属呈银白色,光泽亮丽,熔点低( 156.6℃),沸点高(2080℃),传导性好,延展性好,可塑性强,可压成极薄的金属片。合金中每加1%铟,可降低熔点1.45℃,非常适合制造低熔点合金。
  铋(Bismuthum)的熔点低(271℃),很早就被用来制作易熔合金(熔点45~100℃的合金),含铋的易熔合金被广泛应用于防火、防电设备以及一些蒸汽锅炉的安全塞上,一旦发生火灾,一些水管的活塞会“自动”熔化,喷出水来。但是铋的导热性比较差,在金属中排倒数第二(仅强于汞),因此液态金属散热贴片中还加入了导热能力出众的铜( Copper),以强化传热能力。
  热量如何散发而不影响手感才是关键
     OPPO称其“冰巢”技术中使用的相变材料为类液态金属,也没有公布其具体的成分,想来也是为了保护商业机密,不过具体效果如何还得等N3上市才知道了。
  但是,用类液态金属也好,用有机相变材料也好,或者只是用硅脂,都只是为了把手机芯片产生的热量充分地传导出去,对于一个完整的散热系统两言,除了吸热、导热的结构外,还得有散热的结构,热量最终还得通过手机外壳传到空气中去。这其实也是一个很大的难点,毕竟手机在使用时,多数环境下都需要一直用手握着,如果热量散发的位置设计得不妥,会让入觉得很不适——谁也不希望一直握着暖手宝。当然,这一点对于工业设计师来讲,的确也是大有发挥空间的地方。将来可能还会用上均热板结合金属后盖散热的方式,这样也可以避免热量聚集在某个地方,导致手机局部温度过高影响手感的问题,又或者是利甩手机外壳上不会被手摸到的位置进行散热,除此区域外的部分都用阻热材料进行隔离,从而实现该热的地方热,不该热的地方不热的目的。
  总而言之,智能手机的散热设计是一个很值得研究的课题,相比笔记本、台式机而言,在方寸之间追求极限更能彰显设计师的功底。


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