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你所不知道的热管!——热管散热效率研究
  • 2012-10-18 16:33:45
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:陈扬轶
  • 作者:
【电脑报在线】PC散热器的技术的发展真是日新月异,就目前主流的处理器以及显卡散热器来看,由底座、热管、鳍片以及风扇组成的散热器是最常见的。这种散热器利用传导、对流和辐射的热量传导特性,为过热的芯片进行有效的散热。

烧结式热管与沟槽式热管

    烧结式热管,其毛细结构是通过高温下铜粉烧结制造而成的。我们最常见的水介质烧结式热管制造流程大致为:选取99.5%纯度的铜粉,铜粉单体粒径控制在75~150微米。使用工具将外径5mm红铜管内部清除干净,将铜管放到稀硫酸中使用超声波清洗。清洗干净后将一根细钢棍插到铜管里,将铜管底部用铜片暂时封闭。接着就可以把纯铜粉倒入铜管了。装填完毕之后就可以拿到烧结炉进行烧结。烧结完成之后使用一个辅助工具把铜管加紧,使用工具把钢棍抽出即可。烧结式热管每个部分的毛细结构渗透率都应该大致相同,铜粉烧结块分布厚度大致均匀,我们也可以通过观察铜粉的均匀程度来判别烧结式热管的优劣。


烧结式热管

    沟槽式热管是热管毛细结构中比较制造简单的一种,采用整体成型工艺制造,成本是一般烧结式热管的2/3。沟槽式热管生产方便,其特征也非常明显,热管的缺口部分有着明显沟槽状。这种热管对沟槽的宽度和深度都有着严格的要求,而且导热的方向性很强。


沟槽式热管

两种热管导热性分析

    既然市面的主流热管散热器是沟槽式热管和烧结式热管,那么两者在散热性能上谁更出色呢?从市场反应来看,烧结式热管的数量远远多于沟槽式热管,前者在价格上也要大大高于后者,但实际上,仅从技术分析而言,沟槽式热管的散热性能并不差。两个同尺寸的烧结热管和沟槽热管相比,由于烧结热管内部有大量铜粉进行填充,因此热管的毛细半径小,渗透效率相对较低,这也就导致了烧结热管在长度增长时,热管的导热性能会有一定下降。而沟槽热管,填充料少,毛细内径大,渗透率也较高,因此在直通状态下,沟槽热管的导热效率要强于烧结热管。

    不过市面上的热管散热器没有一款是直通状态,而这正是影响了沟槽热管散热器性能的关键。之前我们说过,沟槽式热管导热的方向性很强,这意味着当热管出现弯曲的时候,它的导热性能会大幅下降。市面上的散热器热管大多数都弯曲了90度,有的甚至弯曲了180度,在这种情况下,沟槽式热管的性能甚至无法达到直通状态下的1/3,散热效果自然也就不会理想了。


散热器上的热管基本都要弯曲

    当然,即使是烧结式热管,在弯曲后散热性能也会受到影响,只是没有沟槽式热管下滑得这么严重。一般来说,热管弯曲的角度越小,弯曲的次数越少,其散热效果也就越好。此外,另一个影响热管导热性能的是妥协式的工艺设计。我们经常看到热管的两端被压扁,这种扁平化的设计其实也非常影响热管性能,因为这种严重的形变实际上已经破坏了热管的内部结构,使得毛细部分中断,自然的性能也会严重下降。下面我们将用实际的测试来告诉大家两种热管在导热性能上的差异。


这种扁平化的热管设计也会造成散热效果不理想

本文出自2012-10-22出版的《电脑报》第42期 E.硬件发烧友
(网站编辑:黄旭)


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