近日,国外的专业拆机网站 ifixit 对Iphone 8、Iphone 8 plus进行了拆机介绍,可以看出, 8和8 plus尺寸不同,结构类似,有相同的散热方案。本文对Iphone 8的硬件散热方案进行了分析。
和上一代产品相比,Iphone 8被评价为创新性不足,但在散热设计上它却有较大的挑战,原因就是和上代产品相比,Iphone 8采用了玻璃后盖。作为手机内部两条传热路径之一,后盖的传热能力是该决定手机背面温度的重要因素。和铝材质相比,玻璃材质的导热能力较差,所以后盖需要增加额外的散热设计。
理论分析
如下面拆机图所示,Iphone 8的主板是细长的L形主板,和电池并列固定于后盖的铝板上。屏幕内侧有钢片和石墨片。



传热路径一:后盖
如下图,后盖这条传热路径是由玻璃板、铝板、线圈,线圈上面的铜箔构成。铝板和铝中框焊接为一体,其作用是支撑、固定主板和电池的,另外,铝板也起了散热作用。铝板中央的大洞是为了放置充电线圈,这个洞阻碍了热量沿铝板传导,削弱了后盖的传热能力。线圈上的铜箔就是为了弥补铝板被削弱的传热能力而增加的。

这里有一点需要注意,铜箔要和铝板有一定距离的搭接才能起到两者之间的导热效果。在Iphone 8后盖上,两者搭接距离约有3mm。

在屏幕一侧,如果切开看,有三层组合:屏幕、不锈钢框、石墨片。这三层材料中,屏幕为玻璃和背光材料,均属于热的不良导体,横向传热能力很弱。不锈钢框,其材料导热能力不强(仅17W/mK),厚度只有0.1mm,所以它在横向起到的导热作用有限。因此,这屏幕侧起主要传热作用的是贴在屏幕内侧的石墨片。

薄壁传热能力
薄壁传热能力,表明一定面积的薄板在横向的传热能力,薄板的传热能力越好,则该值越大,其他条件一定的情况下,薄板的温度越均匀。
薄壁传热能力=薄板材质的导热系数 x 薄板厚度,单位:W/k。
例如:0.6mm厚的铝板的薄壁传热能力是0.12W/k;单层石墨(石墨材质厚度0.025mm)的薄壁传热能力为0.03W/k。为了简单理解,可以说“0.6mm厚的铝板和4层石墨的传热能力是相当的”。
从拆机图中无法看出屏幕侧的石墨片的层数,我猜测可能是2层石墨,因为单层石墨对实在太弱了。这样屏幕侧的薄壁传热能力为值为0.06W/k。后盖中,铝板目测非常薄,只有0.2mm-0.4mm,且充电线圈表面的铜箔也估计仅有0.1mm。猜测后盖的薄壁传热能力为0.06W/k左右,相当于2层石墨。
和市场上硬件散热能力较好的两个手机三星C7和麦芒5相比,Iphone 8的硬件散热能力相对较弱。以两条路径的薄壁传热能力值来对比,Iphone8约为麦芒5和三星C7的1/3,如下表所示。

测试验证
在环境温度25°C中,玩王者荣耀30min,手机背面温度分布如下图。可见后盖冷、热点温差为6°C。在散热较好的手机中,表面冷热点温差可以做到2°C。所以说,Iphone 8的硬件散热设计属于中等偏弱水平,还有提升空间。

结论
Iphone 8 和Iphone 8 plus的硬件散热能力属于中等偏弱,手机表面温度均匀性略差。当然,不能简单的说Iphone 8的热设计做的不好,因为散热方案是手机整个架构设计平衡的结果,也会考虑到功耗所能优化的程度。本文只从散热的设计角度进行了分析,供读者参考。(文章来源于网络)