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5G散热需求强劲,VC均热板迎来手机新市场
随着5G的推动及手机功能的多样化、高功能化,手机芯片的功耗,零件能耗越来越高,对急速导热散热的需求激烈。目前市场上手机散热的方案主要有:导热凝胶、石墨片、石墨烯、均温板、热管等。VC液冷散热技术凭借独特的散热效果,已逐步成为5G通讯设备主力需求,是解决手机散热问题的方案之一。
            手机上的VC液冷

一:VC液冷散热技术


VC液冷(真空腔均热板技术;Vapor Chambers),也叫平面热管、均温板、均热板,是将合金加工成内壁具有微细结构的热导管、热导片;最早由Celsia的散热厂商为AMD高端显卡提供的散热解决方案,用来代替热管散热。

当手机CPU运行发热时,热量由热源传导到VC腔体,腔体内的冷却液受热气化,体积迅速膨胀充满整个腔体,当接触到一个比较冷的区域时便会凝结,凝结时会释放出之前吸收的热量。凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道(整个循环的驱动力是毛细力)再回到蒸发热源处,此过程将在腔体内周而复始进行,利用水的相变进行循环散热。
          VC液冷 均热板内部结构解剖图

VC均热板的工作原理是:

1. 均热板底座受热,热源加热铜网微状蒸发器——吸热;


2.冷却液( 纯净水)在真空超低压环境下受热快速蒸发为热空气(<104 Tor或更少)——吸热;

3.VC均热板采用真空设计,热空气在铜网微状环境流通更迅速—导热;

4.热空气受热上升,遇散热板上部冷源后散热,并重新凝结成液体—散热;

5.凝结后的冷却液通过铜微状结构毛细管道回流入均热板底部蒸发源处—回流,回流的冷却液通过蒸发器受热后再次气化并通过铜网微管吸热>导热>散热,如此反复作用。

二:VC均热板散热的优势


早先的4G手机采用较多的是热管散热,而5G手机采用的VC散热其基本原理与热管类似,但热管只有单一方向的“线性”有效导热能力,而VC均热板相当于从“线”到“面”的升级,可以将热量向四面八方传递,有效增强散热效率。同时,VC均热板面积大,可以覆盖更多热源区域。
            Redmi K30 Pro VC均热板与热管大小对比 来自小米公众号

目前大部分旗舰机使用了VC均热板,大多为铜材质,Redmi K30 Pro采用不锈钢VC。

三:VC均热板在5G手机上的应用


在手机品牌商的推动下,VC散热开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端。由于其优秀的散热效果,市场上已发布的5G手机中很多都搭载VC均热板以满足目前5G手机远超4G的散热需求。

1. 华为


华为Mate20 X(5G)率先开始搭建VC均热板,发布的P40也在CPU体系上搭建了VC(Vapor Chamber)液冷系统,可以将热源的热量快速从热源芯片传出,并通过整机均温措施,避免局部热点的形成。华为P40屏幕下方对应的手机框架的中部有缓冲泡棉,而在缓冲泡棉的下方还有一块VC均热板,右上方的黑色的部分是散热膜。
            图 华为P40 Pro部分结构  来自芯智讯

2. 三星

三星去年发布的 Galaxy Note 10+(5G)在手机内部配置了一大块液冷板;今年的Galaxy S20 Ultra 采用 VC 均热板+石墨+高导碳纤维垫片的散热方案。
            图 三星 Galaxy Note 10+(5G)拆解图 来源:Ifanr

3. VIVO

VIVO iQOO 3散热系统采用了以超导碳纤维和液冷均热板为主体,正面为高导铝合金中框与双层石墨散热片,背面是镁合金支架与超大双层石墨片组成的“碳纤VC液冷散热 ”系统。VIVO NEX 3S、NEX 3 5G也采用 VC 均热板散热技术。
            图 VIVO iQOO 3散热系统 来自VIVO官网

4. 小米

小米 9 Pro 5G 加入了定制的VC液冷模块,散热面积达 1127mm²,还有 VC 液冷 + 5 层石墨 + 高导热铜箔 + 导热凝胶立体散热系统,官方宣称能让 CPU 核心温度降低 10.2℃。2 月份发布的小米 10 系列手机采用了 VC 均热板+石墨烯+6 层石墨的“三明治” 散热系统,大大提升了整机散热能力。
            小米10 PRO 5G 图源:小米官网

小米5月份在国外发布了POCO F2 Pro 5G,在散热上,内置3435mm²超大面积的VC液冷散热,也是目前市场上最大面积的手机VC均热板。此外Redmi K30 Pro也是搭载VC液冷散热。

5. OPPO

OPPO Find X2 Pro采用“导热凝胶+VC液冷均热板+多层石墨”三重立体散热。realme X50 Pro 5G配备五重立体冰封散热技术,由VC液冷铜板、多层立体石墨散热片、散热硅脂等多重散热材料组成,其中VC液冷均热铜板面积高达1821mm²,能够100%覆盖核心热源,散热能力大幅提升。
            realme X50 Pro 5G 图源:realme官网

目前,手机、笔记本电脑、基站及服务器散热模组的主要生产厂商为双鸿、台达、超众、泰硕、长盈精密等,此外碳元科技、飞荣达、中石科技、精研科技、捷荣技术等也在积极部署热管/均温板的散热技术,5G时代将带来巨大的散热需求,将大幅拉动国内散热产业的增长。

散热材料迎来了5G新时代,基站、手机以及笔记本电脑等设备等都将对5G散热材料有更高的要求。欢迎长按下方二维码加入艾邦5G散热材料交流群进行交流,共谋发展进步!



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