破除誤解！關于熱管你不知道的幾件事

    泡泡網散熱器頻道9月19日 如今的現(xiàn)代科技技術日新月異，不斷推陳出新，消費者也開始要求終端產品更加美觀，更加小巧，更加高性能。因此這也帶動了半導體芯片制造工藝的不斷升級，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。

    不過由于在相同體積西容納更多的晶片，這就會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，當電子元件溫度每上升10℃，其可靠性就會降低一半，而且還會降低芯片的處理性能。

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

    盡管熱管技術的已經非常普遍的應用到各類散熱器當中，但是關于熱管的導熱效率、彎折度、熱管尺寸……等等，可能有很多對于散熱器產品并不太了解的朋友會感到非常的疑惑。因為，這些關鍵的往往會關乎到一款散熱器的整體品質如何。比如是不是熱管越多越好，8mm與6mm熱管的導熱效率有什么具體的區(qū)別，熱管到底能挖多少度，等等。所以今天我們就來給大家總結一些有關于熱管的相關知識，也有助于各位在散熱器選購時，能夠得心應手。

    對于熱管的工作原理，其實很簡單，當受熱端開始受熱的時候，管壁周圍的液體就會瞬間汽化，產生蒸氣，此時這部分的壓力就會變大，蒸氣流在壓力的牽引下向冷凝端流動。蒸氣流到達冷凝端后冷凝成液體， 同時也放出大量的熱量，最后借助毛細力回到蒸發(fā)受熱端完成一次循環(huán)。具體到產品上，受熱端就是和散熱器底座接觸的部分。

燒結熱管

溝槽熱管

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

熱管工作原理細節(jié)

    兩個同尺寸的燒結熱管和溝槽熱管相比，由于燒結熱管內部有大量銅粉進行填充，因此熱管的毛細半徑小，滲透效率也就變得較低，這也就導致了燒結熱管在長度增長時，熱管的導熱性能會下降很多。而溝槽熱管，填充料少，毛細內徑大，滲透率也較高，因此在直通狀態(tài)下，溝槽熱管的導熱效率要強于燒結熱管。

    不過目前市場上90%的散熱器都在使用“燒結熱管”，這又是為什么呢？因為我們使用的散熱器熱管，都是經過彎折過的，而這是溝槽熱管的致命傷，對于溝槽熱管來說，由于內部結構的限制，在這方面非常敏感。當溝槽管彎曲90度，導熱性能大降，甚至只能達到原來性能的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

    不過這并不是說燒結熱管的可以隨便彎曲，無所顧忌。任何結構的熱管，對彎折次數(shù)，和彎曲角度都是非常敏感的，而每次彎曲都會造成熱管導熱性能的下降。不過，如果盡量保持彎曲部位直徑無變化，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 性能會下降很多

    當然對于彎曲變化來說，圓柱形的外壁變成扁平形狀，也會大幅降低熱傳導性能，因為過大的形變會導致熱管內部的毛細結構部分中斷，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，影響熱管導熱性能的參數(shù)就是熱管的尺寸，目前主流散熱器都會采用6mm或者8mm熱管。那么不同直徑的熱管，導熱性能究竟有多大的區(qū)別呢？臺灣科技大學的一份研究報告中，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

    報告中提到，以熱管長度均為150mm計算，直徑為3mm的熱管其熱阻值為0.33（測試物體溫度變化區(qū)間60～90度）。而直徑為5mm的時候，熱阻立刻降到了0.11，已經可以滿足絕大部分電子元件的導熱要求。而當熱管直徑擴大到8mm的時候，熱阻則驟降到0.0625，起到熱效率，是大部分金屬材質散熱器難以達到的效果。這也就是為什么一個普通熱管的直通條件下的導熱效率，是銅導熱介質的10倍，

    換個方式來說，直徑為3mm的正品熱管，2.8個標準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個熱傳遞周期最大熱量傳遞達到了45W，是3mm熱管的3倍。而8mm的熱管產品只需0.6個周期就可以傳遞高達80W的熱量，因此8mm熱管的導熱效率也是最高的。當然成本也是相對較高的。

毛細效應

    其實上，熱管直徑的增大，帶來的是熱管毛細內徑的增加，而毛細滲透率也會相應提高，也就提高了熱管的導熱效率。但是需要注意的是，并非熱管越多，管徑越大越好，因為還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（常見的為4個8mm熱管，也有8mm+6mm混合配制）。

    還需要說明的是，因為溝槽熱管的內部填充料較少，因此使得熱管內部蒸凝過程受重力影響較大，不如燒結熱管那樣穩(wěn)定，這就是為什么溝槽熱管綜合應用，并沒有燒結熱管這樣廣泛。根據(jù)之前提到的研究報告中指出，如果溝槽熱管在水平角度導熱率為34，如果傾斜正負20度角時，導熱率會在0至86之間變化，受到重力的影響非常大，導熱效率極不穩(wěn)定。而燒結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品上。而在高端產品中，燒結熱管仍然是主力，但是為了突破熱管導熱的技術瓶頸，不少廠商也做了足夠的努力。

充分利用熱管的特性

    比如玩家風暴的德古拉散熱器，很多玩家都會認為，所謂“12熱管”是一種純扯淡的把戲。但是如果我們通過上面的內容，了解了熱管的特性，就會發(fā)現(xiàn)，德古拉把減少了燒結熱管的長度，減少了熱管的彎曲次數(shù)和角度，最大限度發(fā)揮了熱管的導熱性能，而實際效果，也非常出色。而這款散熱器也就成了一個非常典型的利用熱管特性的高性能產品。

AVC 高效的復合結構熱管

    此外，還有一些廠商開始將“復合毛細結構”熱管應用到散熱器當中，所謂“復合毛細結構”，就是將溝槽熱管的高滲透率和燒結熱管的高穩(wěn)定性的特性，相結合燒制的一種熱管（AVC的溝槽+銅粉燒結，）。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。

    不過對于，我們普通玩家來說，了解了上面所講述的一些熱管特性和知識，對于如何選擇一款不錯的，或者適合的散熱器，應該會有不小的幫助。當然關于一些更特別的熱管結構，和均熱板的工作原理和知識，我們將在下回給大家做詳細的介紹。■<