一、5G 智能终端散热需求背景

1. 5G 技术特点导致发热问题加剧

• 5G 网络相比 4G 具有更高的频段和更快的数据传输速率。高频率的信号传输使得芯片等核心组件的工作负荷增大，因为在 5G 通信过程中，设备中的调制解调器等关键部件需要处理更多复杂的信号，消耗更多的电能。根据能量守恒定律，这些额外的电能大部分会转化为热能。例如，5G手机在进行高速数据下载或上传时，其芯片的功耗会明显增加，产生的热量可能比 4G 状态下多出 30% - 50%。

• 5G 智能终端为了支持多天线技术，内部需要集成更多的射频（RF）组件。这些 RF 组件在工作时也会产生热量，并且它们在狭小的终端内部空间中相互影响，热量容易聚集。

2. 性能提升与发热的矛盾

• 5G 智能终端为了提供更好的用户体验，通常搭载更强大的处理器和高分辨率的显示屏等高性能组件。处理器性能的提升意味着更高的运算频率和更多的晶体管集成，这会导致处理器的功耗增加，从而产生更多的热量。例如，一些高端 5G 智能手机采用了高性能的骁龙或麒麟处理器，这些处理器在运行大型游戏或多任务处理时，温度可能会迅速上升到 40 - 50 摄氏度。

二、导热散热材料的类型及特点

1. 石墨散热片

• 原理：石墨散热片主要是利用石墨的高导热性来实现散热。石墨具有层状结构，在层内碳原子通过共价键连接，电子可以自由移动，使得热量能够在层内快速传导。其导热系数可达到 1000 - 1500W/(m・K)。

• 优势：它很轻薄，能够很好地贴合智能终端内部的发热组件，如芯片和电池等。例如，在很多轻薄型 5G 手机中，石墨散热片可以被放置在主板背面，有效地将芯片产生的热量传导出去，而且不会占用过多的空间，对终端的轻薄化设计没有太大影响。同时，它的柔韧性好，可以根据终端内部的复杂形状进行弯曲和贴合。

• 局限：石墨散热片在垂直于石墨层方向的导热性能相对较弱，所以对于一些热量需要在多个方向扩散的情况，单独使用石墨散热片可能无法满足要求。

2. 导热凝胶

• 原理：导热凝胶是一种填充材料，主要成分是高分子聚合物和高导热填料。它通过填充发热组件与散热组件之间的微小间隙，减少热阻，实现热量的有效传递。其导热系数一般在 1 - 10W/(m・K)。

• 优势：具有良好的柔软性和可塑性，能够适应不同形状的接触面，确保与发热源和散热器之间的紧密贴合。例如，在 5G 智能终端的芯片封装过程中，导热凝胶可以填充芯片和散热片之间的缝隙，有效提高热量从芯片到散热片的传递效率。而且它具有一定的减震缓冲作用，能够保护芯片等精密组件免受外界震动的影响。

• 局限：导热凝胶的导热系数相对较低，对于一些高发热密度的组件，可能无法快速将热量传导出去，并且在长期使用过程中，可能会出现干涸、老化等问题，影响散热性能。

3. 热管

• 原理：热管是一种利用汽化和液化过程的高效散热装置。它内部有毛细结构和工作液体，当热管的蒸发端受热时，液体汽化，蒸汽通过热管内部的中空通道流向冷凝端，在冷凝端蒸汽遇冷液化，然后通过毛细作用又回到蒸发端，如此循环，将热量从发热源快速转移到散热端。其导热系数可以达到 1000 - 5000W/(m・K)。

• 优势：热管的散热效率非常高，能够在短时间内将大量的热量从一个地方转移到另一个地方。在 5G 智能终端中，常用于处理高发热的处理器和 5G 芯片等组件的散热。例如，在一些游戏手机中，热管可以将处理器产生的热量迅速传导到手机的边缘或后盖的散热片上进行散热，有效降低处理器的温度，保证游戏的稳定运行。

• 局限：热管的结构相对复杂，成本较高，并且需要一定的安装空间。在小型化的 5G 智能终端中，其布局可能会受到限制，而且热管的性能会受到安装角度等因素的影响。

三、导热散热材料在 5G 智能终端的具体解决方案

1. 多层散热结构设计

• 方案描述：采用多层不同导热散热材料组合的方式。例如，在 5G 手机中，将石墨散热片放置在靠近芯片等发热组件的第一层，利用其良好的平面导热性将热量初步扩散；然后在石墨散热片和手机后盖或边框的散热片之间填充导热凝胶，进一步减少热阻，将热量传递到外部散热片；对于高发热的组件，如 5G 芯片和处理器，可以在其下方或旁边安装热管，将热量快速转移到手机边缘等散热较好的位置。

• 优势：通过这种多层结构，可以充分发挥不同导热散热材料的优势，形成一个高效的散热系统。能够有效应对 5G 智能终端内部不同发热组件的散热需求，降低整体的温度，提高设备的稳定性和使用寿命。例如，经过多层散热结构优化后的 5G 手机，在进行长时间的 5G 数据传输或运行大型应用程序时，温度能够控制在合理的范围内，避免了因过热导致的性能下降或设备损坏。

2. 定制化散热方案

• 方案描述：根据 5G 智能终端的不同类型（如智能手机、5G 平板、5G 智能手表等）和不同的应用场景（如游戏、办公、视频通话等）设计定制化的散热方案。对于游戏型 5G 智能手机，由于其处理器和图形处理单元（GPU）在运行游戏时会产生大量的热量，需要重点加强这些组件周围的散热。可以采用更厚的石墨散热片、高性能的热管和高导热系数的导热凝胶组合，并且优化热管的布局，使其能够快速将热量从处理器和 GPU 转移出去。而对于 5G 智能手表，由于其内部空间更小，需要选择更加轻薄、高效的导热散热材料，如超薄的石墨散热薄膜和微型热管，同时合理安排散热路径，将热量从手表内部的芯片和电池等发热组件传导到手表的表带或表壳等散热部位。

• 优势：定制化的散热方案能够更好地满足不同 5G 智能终端的散热需求，提高散热效率的同时，不会过度增加终端的体积和重量。可以在保证设备性能的前提下，提供更好的用户体验，比如在游戏场景下保持游戏的流畅性，在智能手表使用过程中不会因为过热而影响佩戴的舒适度。