破除誤解！關(guān)于熱管你不知道的幾件事

    泡泡網(wǎng)散熱器頻道9月19日 如今的現(xiàn)代科技技術(shù)日新月異，不斷推陳出新，消費(fèi)者也開(kāi)始要求終端產(chǎn)品更加美觀，更加小巧，更加高性能。因此這也帶動(dòng)了半導(dǎo)體芯片制造工藝的不斷升級(jí)，核心處理器由65nm縮小至45nm，甚至更小的22nm，使得處理器朝向了多核心發(fā)展，以提升處理的性能。

    不過(guò)由于在相同體積西容納更多的晶片，這就會(huì)使得單位面積的熱通量大大提升，因此即便提高了CPU的工藝，降低的了功耗，但是CPU的發(fā)熱量依舊很大。而高溫也往往是損壞電子器件的主要因素，根據(jù)資料介紹，當(dāng)電子元件溫度每上升10℃，其可靠性就會(huì)降低一半，而且還會(huì)降低芯片的處理性能。

    因此由底座、熱管、鰭片以及風(fēng)扇組成的散熱器，成了提供芯片散熱主要支持設(shè)備。其具體的原理，想必各位在高中物理課上就了解，利用傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的熱量傳導(dǎo)特性，為過(guò)熱的CPU芯片進(jìn)行有效的散熱。

    盡管熱管技術(shù)的已經(jīng)非常普遍的應(yīng)用到各類散熱器當(dāng)中，但是關(guān)于熱管的導(dǎo)熱效率、彎折度、熱管尺寸……等等，可能有很多對(duì)于散熱器產(chǎn)品并不太了解的朋友會(huì)感到非常的疑惑。因?yàn)椋@些關(guān)鍵的往往會(huì)關(guān)乎到一款散熱器的整體品質(zhì)如何。比如是不是熱管越多越好，8mm與6mm熱管的導(dǎo)熱效率有什么具體的區(qū)別，熱管到底能挖多少度，等等。所以今天我們就來(lái)給大家總結(jié)一些有關(guān)于熱管的相關(guān)知識(shí)，也有助于各位在散熱器選購(gòu)時(shí)，能夠得心應(yīng)手。

    對(duì)于熱管的工作原理，其實(shí)很簡(jiǎn)單，當(dāng)受熱端開(kāi)始受熱的時(shí)候，管壁周圍的液體就會(huì)瞬間汽化，產(chǎn)生蒸氣，此時(shí)這部分的壓力就會(huì)變大，蒸氣流在壓力的牽引下向冷凝端流動(dòng)。蒸氣流到達(dá)冷凝端后冷凝成液體， 同時(shí)也放出大量的熱量，最后借助毛細(xì)力回到蒸發(fā)受熱端完成一次循環(huán)。具體到產(chǎn)品上，受熱端就是和散熱器底座接觸的部分。

燒結(jié)熱管

溝槽熱管

    而目前散熱器產(chǎn)品的主要應(yīng)用的熱管形式，有燒結(jié)和溝槽兩種。而目前絕對(duì)多數(shù)的散熱器都會(huì)采用燒結(jié)式熱管，但是這并不意味著溝槽式熱管的性能要比燒結(jié)式熱管性能差，而實(shí)際則恰恰相反。

熱管工作原理細(xì)節(jié)

    兩個(gè)同尺寸的燒結(jié)熱管和溝槽熱管相比，由于燒結(jié)熱管內(nèi)部有大量銅粉進(jìn)行填充，因此熱管的毛細(xì)半徑小，滲透效率也就變得較低，這也就導(dǎo)致了燒結(jié)熱管在長(zhǎng)度增長(zhǎng)時(shí)，熱管的導(dǎo)熱性能會(huì)下降很多。而溝槽熱管，填充料少，毛細(xì)內(nèi)徑大，滲透率也較高，因此在直通狀態(tài)下，溝槽熱管的導(dǎo)熱效率要強(qiáng)于燒結(jié)熱管。

    不過(guò)目前市場(chǎng)上90%的散熱器都在使用“燒結(jié)熱管”，這又是為什么呢？因?yàn)槲覀兪褂玫纳崞鳠峁埽际墙?jīng)過(guò)彎折過(guò)的，而這是溝槽熱管的致命傷，對(duì)于溝槽熱管來(lái)說(shuō)，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，在這方面非常敏感。當(dāng)溝槽管彎曲90度，導(dǎo)熱性能大降，甚至只能達(dá)到原來(lái)性能的1/2。部分采用溝槽管的散熱器甚至將其彎曲180度，那樣的效果可想而知了。

采用12熱管 德古拉散熱器

    不過(guò)這并不是說(shuō)燒結(jié)熱管的可以隨便彎曲，無(wú)所顧忌。任何結(jié)構(gòu)的熱管，對(duì)彎折次數(shù)，和彎曲角度都是非常敏感的，而每次彎曲都會(huì)造成熱管導(dǎo)熱性能的下降。不過(guò)，如果盡量保持彎曲部位直徑無(wú)變化，或者變化很小，可以把性能下降的程度降到最低。

彎折次數(shù)越少 彎折角度越小 性能越好

熱管扁平化 性能會(huì)下降很多

    當(dāng)然對(duì)于彎曲變化來(lái)說(shuō)，圓柱形的外壁變成扁平形狀，也會(huì)大幅降低熱傳導(dǎo)性能，因?yàn)檫^(guò)大的形變會(huì)導(dǎo)致熱管內(nèi)部的毛細(xì)結(jié)構(gòu)部分中斷，這就是為什么絕大多數(shù)的筆記本電腦散熱性能都非常差的主要因素。

    除了熱管的彎曲度，影響熱管導(dǎo)熱性能的參數(shù)就是熱管的尺寸，目前主流散熱器都會(huì)采用6mm或者8mm熱管。那么不同直徑的熱管，導(dǎo)熱性能究竟有多大的區(qū)別呢？臺(tái)灣科技大學(xué)的一份研究報(bào)告中，給出一組數(shù)值，我們倒是可以參考一下。

南海五 5根8mm熱管的奢侈配置

    報(bào)告中提到，以熱管長(zhǎng)度均為150mm計(jì)算，直徑為3mm的熱管其熱阻值為0.33（測(cè)試物體溫度變化區(qū)間60～90度）。而直徑為5mm的時(shí)候，熱阻立刻降到了0.11，已經(jīng)可以滿足絕大部分電子元件的導(dǎo)熱要求。而當(dāng)熱管直徑擴(kuò)大到8mm的時(shí)候，熱阻則驟降到0.0625，起到熱效率，是大部分金屬材質(zhì)散熱器難以達(dá)到的效果。這也就是為什么一個(gè)普通熱管的直通條件下的導(dǎo)熱效率，是銅導(dǎo)熱介質(zhì)的10倍，

    換個(gè)方式來(lái)說(shuō)，直徑為3mm的正品熱管，2.8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)熱傳遞周期中只能傳遞15W（15焦耳/s）的熱量。而直徑為5mm的熱管，在1.8個(gè)熱傳遞周期最大熱量傳遞達(dá)到了45W，是3mm熱管的3倍。而8mm的熱管產(chǎn)品只需0.6個(gè)周期就可以傳遞高達(dá)80W的熱量，因此8mm熱管的導(dǎo)熱效率也是最高的。當(dāng)然成本也是相對(duì)較高的。

毛細(xì)效應(yīng)

    其實(shí)上，熱管直徑的增大，帶來(lái)的是熱管毛細(xì)內(nèi)徑的增加，而毛細(xì)滲透率也會(huì)相應(yīng)提高，也就提高了熱管的導(dǎo)熱效率。但是需要注意的是，并非熱管越多，管徑越大越好，因?yàn)檫€需要考慮到芯片頂蓋，與熱管的接觸面積，如果熱管受熱面積不均勻，或者熱管的利用率太低，仍然不能有效提散熱效果。所以8mm多熱管的散熱器并不多見(jiàn)（常見(jiàn)的為4個(gè)8mm熱管，也有8mm+6mm混合配制）。

    還需要說(shuō)明的是，因?yàn)闇喜蹮峁艿膬?nèi)部填充料較少，因此使得熱管內(nèi)部蒸凝過(guò)程受重力影響較大，不如燒結(jié)熱管那樣穩(wěn)定，這就是為什么溝槽熱管綜合應(yīng)用，并沒(méi)有燒結(jié)熱管這樣廣泛。根據(jù)之前提到的研究報(bào)告中指出，如果溝槽熱管在水平角度導(dǎo)熱率為34，如果傾斜正負(fù)20度角時(shí)，導(dǎo)熱率會(huì)在0至86之間變化，受到重力的影響非常大，導(dǎo)熱效率極不穩(wěn)定。而燒結(jié)熱管在重力影響方面則要好的多，穩(wěn)定的多。

    另外，由于溝槽熱管的制造成本較低，這樣熱管也通常用于低端散熱器產(chǎn)品上。而在高端產(chǎn)品中，燒結(jié)熱管仍然是主力，但是為了突破熱管導(dǎo)熱的技術(shù)瓶頸，不少?gòu)S商也做了足夠的努力。

充分利用熱管的特性

    比如玩家風(fēng)暴的德古拉散熱器，很多玩家都會(huì)認(rèn)為，所謂“12熱管”是一種純扯淡的把戲。但是如果我們通過(guò)上面的內(nèi)容，了解了熱管的特性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，德古拉把減少了燒結(jié)熱管的長(zhǎng)度，減少了熱管的彎曲次數(shù)和角度，最大限度發(fā)揮了熱管的導(dǎo)熱性能，而實(shí)際效果，也非常出色。而這款散熱器也就成了一個(gè)非常典型的利用熱管特性的高性能產(chǎn)品。

AVC 高效的復(fù)合結(jié)構(gòu)熱管

    此外，還有一些廠商開(kāi)始將“復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)”熱管應(yīng)用到散熱器當(dāng)中，所謂“復(fù)合毛細(xì)結(jié)構(gòu)”，就是將溝槽熱管的高滲透率和燒結(jié)熱管的高穩(wěn)定性的特性，相結(jié)合燒制的一種熱管（AVC的溝槽+銅粉燒結(jié)，）。雖然這樣的高性能熱管早已出現(xiàn)，但是制造成本較高，距離民用，可能還有一定的距離。

    不過(guò)對(duì)于，我們普通玩家來(lái)說(shuō)，了解了上面所講述的一些熱管特性和知識(shí)，對(duì)于如何選擇一款不錯(cuò)的，或者適合的散熱器，應(yīng)該會(huì)有不小的幫助。當(dāng)然關(guān)于一些更特別的熱管結(jié)構(gòu)，和均熱板的工作原理和知識(shí)，我們將在下回給大家做詳細(xì)的介紹。■<