手机热设计的着眼点和基站等产品是不同的。在基站热设计中，内部器件的温度是瓶颈，比如器件FPGA的结温（内核温度）不能超过100°C。而手机热设计的瓶颈并非器件本身。笔者曾做过实际测试和分析，手机在重度游戏场景（NBA2k16），其最热的器件CPU的结温不过六十多度，距离CPU的允许最高温度85°C还有二十多度的margin。所以，一般来说，手机内部器件温度降低并不是热设计的重点。而作为终端产品，手机的表面温度用户非常注重，它才是热设计的瓶颈和重点。

那么，有哪些因素决定了手机表面温度呢？

我们先普及几个常用概念。

• 功耗：也就是发热量，单位：瓦。比如CPU的功耗为2.6瓦。

• 加权平均温度：想象手机表面分成若干个小面积，每个面积内的温度相同。那么每个小面积和其温度的乘积S*t1之和除以总面积。这个值相当于如果整个物体表面温度是均匀的那个温度值。

• 结构设计：包括手机的尺寸、材料、PCB尺寸，层数，含铜量，主要器件的布局位置。这里的结构设计不仅是结构件，而是整机的架构设计。

回到原来的问题：哪些因素决定了手机表面温度呢？

当环境温度、风速等因素不变的情况下，手机的表面温度（各处的温度）取决于其结构和功耗两个因素。如果这两个因素定了，那么手机的表面温度也是确定的。

确切的说，在手机表面材料已定的情况下，功耗值决定了手机表面的平均温度，结构决定了手机表面温度的均匀程度。

为了直观说明这个问题，我们假设一个产品，如下图所示，一个铝球壳体中央，有一个功耗为5W的热源。

这个产品，无论内部的结构如何变化，比如无论热源和铝壳之间是空气还是导热材料，铝壳的表面平均温度都是40°C，所不同的，是热源本身的温度。这说的就是：功耗定了，则其表面加权平均温度也就定了。

至于手机，其功耗的大小，取决于采用了什么平台、CPU、GPU是否降频、软件是否针对该场景进行了功耗优化以及优化程度。这对手机温度降低也非常重要。因为功耗优化一般是结构确定之后进行的，属于后期的软件优化，本文暂且按下不表。

为了说明后面的内容，需要先介绍一下手机的散热路径。

如下图所示，手机主要发热源是主板PCB（上面的器件），其热量传导在内部有两条路径。

路径一：PCB到中板，沿着中板水平传到到手机末端。中板的热量再传到到屏幕上，然后以辐射和对流的方式传到空气中。

路径二：PCB的热量传到后盖上，沿着后盖水平传导，这部分热量会通过后盖传到空气中。

相对而言，通过中板传导的热量更多些。有人怀疑中板的热量没办法通过屏幕传到空气中，其实不然。中板的热量大部分都是通过屏幕传导出去的，虽然两者之间有间隙，虽然屏幕为玻璃导热较差。

说到这里，是时候可以更正一个误解了。

误解一：“增加内部热源和手机外壳隔热，可以降低表面温度”。

从图二的结论可以看出，即使把热源和壳体很好的隔热（左图中用空气隔热），外壳的平均温度不会变化，依然是40°C，而内部热源温度会增加（在这个假设的场景中，热源温度由80°C增加至200°C）。这个结论也可以用热阻、温差的公式得出。

所以说，试图用增加隔热让手机表面平均温度下降是行不通的。注意，这里说的是“平均温度”，而不是某一点的温度。在实际的手机上，各点的温度是不同的，在后盖和前面，主板CPU处的温度最高。如果增加PCB和后盖之间的隔热（增加热阻），理论上可以降低该处后盖热点的温度，但同时也会升高前面（屏幕侧）的温度，这就像跷跷板，此起彼伏。举例说明，如下图中，增加PCB和后盖之间的隔热（增加热阻），会让后盖该点的温度38°C下降，同时会让前面的40°C上升。

如果后盖温度比前面高，那么增加隔热会让两点温度平衡吗？理论上是的。但有两点需要知道，一是，增加“隔热”，用所谓的隔热材料并不容易奏效，相对使用供应商宣传的“隔热材料”，倒不如把后盖和PCB的间距加大，因为空气的隔热能力比隔热材料相当或更好。但加大间隙，势必会增加手机厚度，这在寸土寸金的手机设计中基本是无法接受的。

有人问了，如果后盖比前面温度高，咋办呢？也好办。我们不用增加PCB到后盖的隔热（热阻），只减小PCB到中板的热阻即可。最简单有效的办法就是增加PCB器件和中板间的导热胶。这会让更多的热量传向中板，那么更少的热量传向后盖，后盖温度自然降低。也如同跷跷板，此起彼伏。

之所以花这么多笔墨细说隔热这个误区，意思就是说，增加隔热材料并不可行。增加隔热并不是降低降低表面温度的主要因素。

那么，除了功耗，还有哪些决定手机表面温度的决定因素呢？

有的。中板、后盖的导热能力也是决定手机温度的决定因素。

从手机传热示意图中可以看出，两个传热路径的导热能力越强，则手机表面温度越均匀。理论上，如果两个导热路径导热能力无限强，手机表面温度趋于平均，这是最理想的状况。此时，没有高山和沟壑，极目远眺，一马平川。

让手机表面温度足够均匀，是结构设计在散热上的重点。

注意，这里说的是“足够均匀”，而不是“尽量均匀”。这是因为，好的热设计不能是单纯的追求散热而不顾其他，而是要在外观、成本、性能上找到平衡。过设计是要不得的。

至此，我们知道了，功耗、中板和后盖的导热能力是决定手机温度的决定因素，前者决定了整机的平均温度，后两者决定了表面温度均匀程度。

那中板和后盖的导热能力设计成多少就是足够？是否有定量的标准呢？

有的。限于篇幅，暂且按下不表。

欲知后事如何，咱们下回分解。