智能手机散热设计研究

电子电路PCB的散热分析与设计随着科技的不断发展，电子设备已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

然而，在电子设备运行过程中，由于电路板上的元器件会产生大量的热能，如果散热不良，会导致设备性能下降、可靠性降低甚至出现安全问题。

因此，针对电子电路PCB的散热分析与设计至关重要。

本文将结合实际案例，对电子电路PCB的散热问题进行分析和讨论。

电路板的热阻：热阻是表示热量传递难易程度的物理量，值越小表示热量传递越容易。

电路板的热阻主要包括元器件的热阻和电路板本身的热阻，其中元器件的热阻受到其功耗、结点温度等因素的影响。

自然对流：自然对流是指空气在温度差的作用下产生的流动现象。

在电子设备中，自然对流可将热量从电路板表面传递到周围环境中，从而降低电路板温度。

然而，自然对流的散热效果受到空气流动速度、环境温度等因素的影响。

强迫通风：强迫通风是通过风扇等装置强制空气流动，以增强电子设备的散热能力。

强迫通风的散热效果主要取决于风扇的功率、风量等因素。

选择合适的导热材料：导热材料具有将热量从高温区域传导到低温区域的能力，常用的导热材料包括金属、陶瓷、石墨烯等。

在电路板设计中，应根据元器件的功耗和结点温度等因素，选择合适的导热材料。

提高电路板表面的散热能力：提高电路板表面的散热能力可以有效降低电路板的温度。

常用的方法包括增加电路板表面积、加装散热片、使用热管等。

合理安排元器件的布局：元器件的布局对电路板的散热效果有着重要影响。

在布局时，应尽量将高功耗元器件放置在电路板的边缘或中心位置，以方便热量迅速散出。

同时，应避免将高功耗元器件过于集中，以防止局部温度过高。

增强自然对流：自然对流是电路板散热的重要途径之一。

在电路板设计中，应尽量减少对自然对流的阻碍，如避免使用过高的结构、保持电路板表面的平整度等。

可在电路板下方或周围增加通风口或风扇等装置，以增强自然对流的散热效果。

采用强迫通风：强迫通风可以显著提高电子设备的散热能力。

手机智能散热器设计作者：张翰林隋晓莹来源：《工业设计》2021年第08期关键词：手机;智能;散热器设计1 研究背景在手机使用过程中，手机机体发热是大多数手机使用者需要面对的共同问题。

智能手机包含了许多能产生热量的部件，以及因为受热导致性能与使用方法不良而造成部件损坏。

其中，处理器是产生热量的主要部件，其他能够产生大量热量的部件还有锂离子电池、图像传感器、光源等。

手机发热的原因大多是手机通话时间过长、下载文件、运行游戏软件或者充电时产生大量热量等。

而手机发热则会导致手机信号不稳定、运行卡顿、电路老化加快、电池续航减弱、使用寿命缩短等问题发生，造成使用者安全性和舒适性的降低，以及维修费用上的经济损失[1]。

近年来，随着智能科技的稳定发展，智能制造已经成为诸多产品研发的重点，推进智能制造技术可以有效地提高产品的工作效率，以及降低其运行成本，因此在手机散热器方面，可以寻找一些升级的突破口，比如运用特定的装置来实现智能控温[2]。

在智能手机进入5G 时代后，手机的使用频率增多，其配件必将承受更大的使用压力，因此我们应当尽力排除外界因素的影响，以延长手机的使用寿命[3-4]。

目前国内大部分的手机散热器都无法有效解决以上困难，且同时存在噪音大、体积大且散热效率低的问题，导致大多数散热器使用者不再购买手机散热器，使得手机散热器市场越来越局限。

2 研究意义研究的意义在于加快手机散热效率，减少手机散热器体积来保证产品的实用性与便携性，并结合相关的技术和知识，达到高温感应、及时降温的目的，给产品使用者带来良好的手机使用环境。

3 手机智能散热器设计思路手机智能散热器设计的思路是在散热器中加入无线温度传感装置，感知手机温度，并实时向手机传送温度数据，让使用者通过配套APP 实时监测到手机的温度，自行选择是否开启散热器的降温模式。

同时，将它的散热模式分为先后两个步骤：当散热器感应到手机温度上升到一定程度时，散热器先自动开启冷夹散热系统进行手机的高温冷却处理，在温度降低到设定的正常值后再启动离心风扇持续恒定的降温。

第一次实验报告的结果和分析实验背景：实验是科学研究的重要手段，通过实验可以验证假设、探究问题，提供可靠的数据和分析结果。

本次实验旨在探究某种产品的耐久性能，并进行结果和分析。

实验过程：本次实验中，我们选取了一种智能手机作为研究对象，以了解其耐用程度。

具体实验步骤如下：1.选取若干个相同型号的智能手机作为样本。

2.编制实验计划，将手机分为控制组和实验组。

3.控制组的手机不进行特殊处理，作为对照组。

4.实验组的手机进行三个不同条件的测试：摔落测试、水浸测试、高温测试。

5.在每项测试前，对手机进行详细的检查，记录初始状态。

6.进行摔落测试时，将手机从一定高度摔落到地面上，重复10次。

7.进行水浸测试时，将手机浸入水中，时间为30分钟。

8.进行高温测试时，将手机置于恒温箱中，温度设定为60°C，时间为1小时。

9.完成测试后，再次对手机进行检查，记录测试后的状态。

实验结果：经过实验，我们得到了以下结果：1.摔落测试：控制组中，有2台手机出现轻微划痕，无其他明显损坏。

实验组中，有3台手机出现屏幕破裂，2台手机出现摄像头故障，1台手机表面出现明显凹陷。

2.水浸测试：控制组中，所有手机均正常工作，无明显异常。

实验组中，有2台手机无法开机，3台手机出现屏幕模糊。

3.高温测试：控制组中，所有手机均正常工作，无明显异常。

实验组中，有1台手机电池发热，2台手机出现掉色现象。

结果分析：1.摔落测试方面，实验组中有手机出现屏幕破裂和摄像头故障的情况，说明该智能手机在摔落情况下存在脆弱性，需要加强其外部结构的保护。

2.水浸测试方面，控制组中所有手机均正常工作，而实验组中有手机无法开机和屏幕模糊的情况，表明该智能手机在水浸情况下的防水性能需要改进。

3.高温测试方面，虽然控制组和实验组的手机均正常工作，但实验组中有手机电池发热和掉色现象，意味着该智能手机在高温环境下的散热和色彩稳定性有待提高。

结论：通过本次实验结果和分析，我们得出以下结论：1.该智能手机在摔落情况下具有一定的脆弱性，需要加强其外部结构的保护。

手机散热器策划书3篇篇一《手机散热器策划书》一、项目背景随着智能手机的普及和性能的不断提升，手机在运行大型游戏、高负荷任务等场景下容易产生过热现象，这不仅会影响手机的性能和使用寿命，还可能给用户带来不适体验。

为了解决手机过热问题，提升用户使用手机的体验，推出一款高效、实用的手机散热器具有重要意义。

二、市场分析1. 目标用户群体主要包括游戏爱好者、长时间使用手机工作或娱乐的人群等。

2. 市场需求用户对于能够有效降低手机温度、提升手机性能和使用舒适度的散热器产品有较大需求。

3. 竞争状况目前市场上已有一些手机散热器产品，但在性能、设计、价格等方面存在差异，存在一定的竞争空间。

三、产品定位1. 高性能采用先进的散热技术，确保能够快速、有效地降低手机温度。

2. 时尚外观设计时尚、简约，符合用户审美需求，提升产品的外观吸引力。

3. 便捷易用操作简单方便，易于携带和使用。

4. 合理价格定位在具有一定性价比的市场区间，满足广大用户的消费需求。

四、产品设计与功能1. 散热片材质与结构选用优质散热材料，设计合理的散热片结构，提高散热效率。

2. 风扇类型与功率选择静音、高效的风扇，确保散热效果的同时降低噪音。

3. 智能控制功能具备温度感应、自动调节风速等智能控制功能，根据手机温度自动调整工作状态。

4. 兼容性适配多种主流手机型号，确保广泛的适用性。

五、营销策略1. 线上推广（1）建立官方网站和电商平台店铺，进行产品展示和销售。

（2）利用社交媒体平台进行宣传推广，吸引目标用户关注。

（3）与知名数码博主合作进行产品评测和推荐。

2. 线下推广（1）参加数码展会，展示产品，吸引潜在客户。

（2）与手机专卖店、电子产品零售商等合作，进行产品铺货。

3. 促销活动（1）推出新品首发优惠、限时折扣等促销活动。

（2）开展满减、赠品等促销活动，提升用户购买意愿。

六、生产与供应链管理1. 选择可靠的生产厂家，确保产品质量和生产进度。

2. 建立完善的供应链管理体系，确保原材料供应及时、稳定。

智能手机散热解决方案•目前手机基本都属于被动散热（与之相对的是主动散热，即通过风扇等其他外部设施散热），被动散热是靠设备本身的设计结构来散热，自然冷却的方法。

相对于主动散热，被动散热并不需要在散热上供电，所以更省电。

对于手机这类小型设备主动散热一方面耗电，另一方面体积太大，所以目前小型化的手机一般都采用被动散热。

主要使用在手机上的被动散热技术：•石墨散热技术，•金属背板散热技术（结合石墨），•冰巢散热（结合金属背板与石墨），•导热凝胶散热技术（是在cpu上的散热技术），•热管散热。

或者从另一种分类来说可能更容易理解，被动散热目前可以分为三个部分，•第一部分是最外面的外壳的散热，一般有金属背板的散热最佳；•第二部分是外壳内部（或者说内壳）的热传导，目前都采用的是石墨散热；•第三部分是cpu到内壳的热的传递，第一种是可供选择的有普通的空气直接对流与辐射，第二种是采用在cpu上使用导热凝胶之后再通过空气传递到内壳，第三种是通过一种比空气更快传热的相变材料传递到内科（即冰巢散热），•第四种则是采用的热管，通过热管内液体蒸汽的蒸发冷凝循环来散热。

这四种cpu到内壳的热的传递效率最高的便是热管散热，其次分别为冰巢散热，导热凝胶散热，最后是空气散热。

智能手机热管主流规格根据网络上搜索到的，已开售智能手机拆机照片分析：•使用的热管主要D2/D3/D5三种规格•D2规格热管长度，最长的目视是微软手机，长度规格差不多在120mm左右•D3规格的热管长度，最长的目视是三星的S7，长度规格差不多在100mm左右•D5规格的热管长度，最长的目视是中兴的天机，长度规格差不多在80mm左右 按网络上搜寻的讯息来看，多家设计使用热管的手机，热管实际上对整体手机散热作用并没有多大作用，依照经验来看也就三星S7及中兴手机算的上合理布局及有效的利用热管，热管均是使用导热胶粘黏在手机中框上面（中框材质基本都是镁铝合金材质及7系的铝合金）生产超薄管的厂家•古河电工古河电工(Furukawa Electric)(Furukawa Electric)•藤仓藤仓(Fujikura)(Fujikura)•超众科技超众科技(Chaun Choung (Chaun Choung (Chaun Choung Technology) Technology)•双鸿双鸿（（Asia Vital Components Asia Vital Components ））•泰硕电子泰硕电子(TaiSol (TaiSol (TaiSol Electronics) Electronics)•天脉天脉（（TianMai TianMai））已量产智能手机（热管款）•三星 Galaxy S7 2016全年销售约4000万台•三星 Galaxy S8 预计2017年一季度开售Moto Z系列中兴-天机系列微软 Lumia联想联想Vibe Shot Vibe ShotP1联想P1联想奇酷手机360奇酷手机360索尼XperiaLG G6-2017LG G6-2017年一季度开售年一季度开售超薄热管效能-天脉根据网络上收集来的拆机照片，可以分析出三星S7手机再刚刚推出来的时候热管（D3）的头尾方向是有调整的，也就是迪生在超薄管验证过程中发现的同样问题，尾端在发热端相对头端放置在发热端效果要好。

android cpu 降温原理Android手机作为目前最常用的智能手机之一，其性能和功能都相当出色。

然而，随着手机使用时间的增长和负荷的增加，很多用户都会遇到一个普遍问题：手机发热。

这不仅影响了手机的性能和使用体验，还可能对手机的寿命造成影响。

为了解决这个问题，手机厂商在设计中采用了一系列的降温原理来保持CPU的稳定工作温度。

让我们来了解一下Android手机CPU的工作原理。

CPU（中央处理器）是手机的核心组件之一，负责执行手机上运行的各种任务。

在执行这些任务时，CPU会产生大量的热量。

为了保持CPU的正常运行，手机会采用一些降温措施。

一种常见的降温原理是散热设计。

手机通常会在设计中考虑到CPU 的散热问题，采用一些散热材料和散热结构来提高散热效果。

比如，在手机背部的金属材料上增加散热片，利用金属材料的导热性能将热量迅速传导到手机背部，并通过与外界的接触来进行散热。

此外，手机还会在设计中留有适当的散热孔，以便通过空气对流来降低CPU的温度。

除了散热设计，手机还会采用动态调节频率的方式来降低CPU的工作温度。

当手机处于高负荷运行时，CPU会自动提高频率以应对任务的需求，从而产生更多的热量。

为了避免过热，手机会通过降低CPU的频率来减少热量的产生。

这种动态调节频率的技术被称为热管理，它可以根据实际的使用情况来动态调整CPU的频率，以保持CPU的温度在可接受的范围内。

手机还会采用一些软件优化来降低CPU的工作温度。

在Android系统中，有一些应用程序会占用较多的CPU资源，从而导致CPU过热。

为了解决这个问题，手机会通过一些优化算法来降低这些应用程序的CPU使用率，从而减少CPU的负荷，降低CPU的温度。

同时，手机还会通过优化后台进程和系统服务的管理，减少不必要的CPU占用，进一步降低CPU的工作温度。

除了以上几种降温原理，手机厂商还会通过其他一些技术手段来降低CPU的工作温度。

比如，一些手机会采用液冷技术来提高散热效果。

手机散热解决方案手机散热解决方案针对手机散热所使用的主要材料传统手机散热材料以石墨片和导热凝胶等TIM 材料（导热界面材料）为主，石墨片存在导热系数相对较低、厚度相对较大等问题。

目前，热管和VC（均热板）开始从电脑、服务器等领域渗透到智能手机终端，石墨烯材料也开始应用。

相对而言，VC和石墨烯的导热系数高、厚度低，是性能更佳的散热材料。

现在的主流散热材料为石墨膜，单手机用量为3～6片，是相较铜和铝等金属更好的导热材料。

由表可知在水平方向上石墨的导热系数相较于铜和铝高得多，而且其具有特殊的六面平角网状结构，可以将热量均匀地分布在二维平面并有效地转移。

而且其在垂直方向上的导热较差，可以阻热。

可以让人们在使用手机能有一个好的体验。

并且通过图表可以看出，其比热容也较大并且密度小。

基于这些性能上的优势，石墨已经大规模运用于智能手机成为主流散热材料。

/而我们所设计的方案决定使用导热系数最高的石墨烯来作为我们手机散热的主要材料，石墨烯膜的理化性能丰富，并且我国生产石墨烯具有明显优势。

石墨烯是已知的导热系数最高的物质，理论导热率达到了5300W’’K，远高于石墨。

它是由单层碳原子经电子轨道杂化后形成的蜂巢状二维晶体，厚度仅为，又称为单层石墨，是碳纳米管、富勒烯的同素异形体。

石墨烯的快速导热特性，使其成为传统石墨散热膜的理想替代材料。

/石墨烯产品形态包括薄膜和粉体两类，我们利用石墨烯进行散热，所以需要的是石墨烯薄膜。

而且我国石墨烯理论研究和产业化均位居世界前列。

理论研究方面，根据石墨烯产业联盟的数据，截止2021年，在全球主要优先权专利申请统计中，我国石墨烯专利占比达58%（其次是韩国和美国）；产业化方面，石墨烯在战略前沿材料中占据关键地位，中国计划实现石墨烯产业“2021年形成百亿产业规模，2025年整体产业规模破千亿”的发展目标。

导热界面材料（Thermal Interface Materials，TIM），是常见散热方式中的一种，普遍用于 IC 封装和电子散热。