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本帖最后由 hnxgb5168 于 2012-7-8 13:57 编辑
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# X% K& B5 j8 [, x1 I9 R近年来，双核+独显的全能学生机十分流行。在享受高性能的同时，笔记本电脑的散热却总不能让我们满意。苛刻的玩家，总是不满足于原厂的设计，只要有一点点提升的空间，我们就要自己动手改造散热，其中的乐趣，是旁人无法体会的。 笔者曾经对笔记本改造散热乐此不疲，今天就给大家分享一点经验。今天我们主要从硅脂的角度，来讨论一下改造散热这个话题。此次实验，所测试的硅脂类导热介质有：倍能事达白色硅脂、信越7783纳米硅脂、3M导热垫、固态硅脂、液态金属。 后面我们测试了他们的极限温度，回归温度(也就是到达极限温度后的空负载最低温度)。测试结果如下： 笔记本硅脂替换测试成绩 首先，来分析一下笔记本散热系统，我们就会发现一些问题。一个典型的散热系统，是一个串行的体系。热量从源头，通过热传递导出到外界空气的过程，要经过如下介质：芯片DIE、导热硅脂、铜吸热面、焊锡、热管、焊锡、散热鳞片。 串行散热体系 其中，芯片的DIE，就是芯片晶圆的硅制外壳，它可以保护内部精密的晶体管电路不受氧化和磨损，更重要的是，能把内部电路产生的热量传导到表面。 从上图可以看出，热量从芯片内部产生后，要经过7层介质，才会散发到周围的空气中。类比电路，我们可以看出，这里的热量传导，是一个串行的体系。各种介质，导热的能力，有一个物理常量来衡量，那就是导热系数，又称导热率。下面，我们就对于这些介质进行分析。 热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。 导热率ρ=ΔQ*L/S*ΔT*t ΔQ：传递的热量，L：长度，S：截面积，ΔT：两端温差，t：时间。 常见的介质导热率如下： 常见材料导热率 这里，笔者把液态金属的导热率也列了出来，因为等下要进行液态金属的实验。顺便说一下，芯片DIE硅材料的导热率可大500以上。 从上表可以看出，我们CPU所用的导热硅脂，也就“传统导热膏”的导热率，是最大的瓶颈。但是，为什么我们还要用导热硅脂呢? 因为不同介质之间，往往接触是不完好的，缝隙中混入了空气，空气的导热率更低。这样会造成很大的接触热阻(热阻是导热率的倒数)。所以我们必须在芯片表面涂上导热硅脂。 导热硅脂必须存在，但是，这不可避免的，会造成了散热体系中的瓶颈。瓶颈的存在，导致了它的前端介质不断的堆积热量，也就导致了芯片的温度持续升高。 玩DIY的朋友，应该对于白色的导热硅脂很熟悉。我们通常所说的导热硅脂，应该被称为硅膏，成分为硅油+填料。 硅油，又称二甲基硅油，无味无毒，具有生理惰性、良好的化学稳定性、电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，闪点高，疏水性能好，并具有很高的抗剪能力，可在50～180oC温度内长期使用，广泛用做绝缘、润滑、防震、防尘油、介电液和热载体，有及用作消泡、脱膜、油漆和日用化妆品的添加剂等。 填料为磨得很细的粉末，成份为ZnO/Al2O3/氮化硼/碳化硅/铝粉等。硅油保证了一定的流动性，而填料填充了CPU和散热器之间的微小空隙。 普通硅脂 这样的导热硅脂，价格便宜，稳定性好，广泛用于我们的笔记本电脑里。这样的硅脂，笔者把他称为液态硅脂，因为它是呈流体状的。 液态硅脂，还有一些添加银粉和其他添加剂制程的高端硅脂，例如信越7783，就含有纳米级的银粉，导热率从普通硅脂的0.5-2w/mk提升到了7w/mk，实际导热效果从后面的测试来看，确实很明显。 高温的笔记本里，经常会发现，显卡芯片上方有一块比较厚的固态硅脂，这不同于之前的液态硅脂，它的导热能力更差。 它唯一的存在理由，就是能够降低成本，因为它能够让一根热管照顾两个芯片。另外，不易压碎芯片的缓冲特性，很适应笔记本电脑的批量生产组装。因此，单热管的双核+独显笔记本，往往都有固态硅脂这样不利于我们散热的东西存在。 固态硅脂 固态硅脂的导热率和普通的液态硅脂差不多，但是由于厚度往往在毫米级别，远远大于接触面之间的缝隙，所以热阻比液态硅脂要大10倍以上，导热效果就可想而知了，在后面的测试中，也验证了这一点。 固态硅脂类导热介质，笔者还找到了3M导热垫，常常用于给显存贴金鱼片用。如果用于CPU导热，效果怎么样，笔者也很感兴趣。所以后面也附加了3M导热垫的测试。 为了填充芯片和铜接触面的缝隙，除了使用廉价的液态硅脂，或者固态硅脂外，DIY发烧友们，早就开始使用液态金属了。 设想一下，以上缝隙，如果用焊锡焊死，是否导热率的瓶颈就不存在了呢，但是焊锡的熔点在200-300℃，用来导热工艺上很难实现。或者，用一种导热率高于焊锡，熔点大大低于焊锡的金属来填充。汞的流体性太强，并且有毒，所以不能用于导热。于是液态金属就诞生了。 酷冷博液态金属 作为导热用途的液态金属，这里特指酷冷博的液态金属导热垫这款产品。液态金属导热垫，具有良好的浸润性，能够与现在市面上所有材质的散热器配合使用，如铝、铜散热器。官方称仅含有金属，无任何有害的化学添加剂。其熔点为59℃，沸点高于1350℃，不溶于水和有机溶剂，不易燃。 酷冷搏液态金属导热垫是铟、铋和铜三种金属的合金，其中铋的作用主要是降低熔点，铟的作用主要是让合金具有较强的延展性(能压成薄薄的金属片)，另外也可以降低合金的熔点，而铜的作用主要是加强合金的导热能力。 铟(Indium)金属显银白，光泽亮丽，熔点低(156.6℃)，沸点高(2080℃)，传导性好，延展性好，可塑性强，可压成极薄的金属片。合金中每加1%铟，可降低熔点1.45℃，是制造低熔点合金的良兵利器。 铋(Bismuthum)的熔点低(271℃)，很早就被用来制作易熔合金(熔点在45-100℃)，含铋的易熔合金被广泛应用于防火、防电设备以及一些蒸汽锅炉的安全塞上，一旦发生火灾时，一些水管的活塞会“自动”熔化，喷出水来。 但是铋的导热性比较差，在金属中排倒数第二(仅强于汞)，因此酷冷搏液态金属导热垫中加入了导热能力出众的铜(Copper)，以强化导热垫的传热能力。 下面，笔者就对液态金属的低熔点，进行一下实验，顺便看看它和铜的浸润性如何。 热风枪输出80摄氏度的热风 液态金属这个温度下，马上就熔化了。 液态金属熔化了 在液态金属熔化后，笔者用镊子拨它，发现此时的液态金属，因为铜的保温关系，仍然呈现液态，但是很稠，几乎不具有流动性，说明了它用于散热时是很安全的。 背面状况 | 
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