熱管和散熱鰭片有啥用?筆記本散熱設計了解下

CFan 電腦愛好者 2020-01-13 08:52產品 標簽:筆記本 設計

在筆記本的散熱模塊中,最關鍵的三要素就是熱管、散熱風扇和散熱鰭片,此外還有用于提升它們之間接觸面積和導熱效率的元素。

01

隱藏的中介和填充層

很多筆記本在CPU、GPU、顯存和供電模塊等芯片的表面都覆蓋有一層銅質的散熱片,作為芯片與熱管之間的“中介”,它的首要任務就是將熱量迅速從芯片體內“抽出”,還起到了增加接觸面積和擴大散熱面積的功效。

02

實際上,在芯片與散熱片、散熱片與熱管之間還存在著一層作為填充物的導熱硅脂,真正“講究”的散熱設計,還應該對散熱片和熱管的表面進行精細的打磨——銅質的散熱片和熱管表面普遍非常粗糙,在微觀上會影響它與導熱硅脂的充分接觸。

但在使用CNC等工藝對金屬表面進行打磨和拋光后,則可以最大化它們與導熱硅脂的接觸面積,這樣才能以100%的效率實現熱量的傳導。

至此,在“CPU/GPU→導熱硅脂→散熱片→熱管”這個過程中,筆記本的散熱之旅已經進行到了一半,接下來就是如何將熱量“消滅”于機身之外。

來自熱管的任務

熱管是由純銅打造的一段中空的金屬管道,與CPU/GPU芯片接觸的部分為“蒸發端”,與散熱鰭片接觸的部分則為“冷凝端”。

03

熱管內填充有冷凝液(如純水),其工作原理是芯片表面的高溫會將熱管蒸發端部分的液體轉化為蒸汽(真空狀態下沸點很低),并沿著管腔移動到熱管的尾部(冷凝端)。

由于這個區域溫度相對較低,所以熱蒸汽很快就會被還原為液體,并通過毛細作用沿著熱管內壁流回原始位置,周而復始完成熱量的傳遞。

04

與臺式機領域的處理器和顯卡所用的圓柱形熱管不同,筆記本內部空間極為有限,必須先將熱管的管芯結構從圓柱形壓扁后才能塞進去,而不均勻或過度的扁平化會阻礙管芯內液體的轉移,而過度的彎曲也會影響導流效果。

散熱鰭片的功效

對筆記本的散熱模塊設計而言,熱管的直徑越粗,數量越多,導熱效率自然也就越高。但是,想在最短時間內將熱管冷凝段的熱蒸汽還原為液體,對搭配的散熱鰭片也提出了更高的要求。

散熱鰭片在電子工程設計的領域中被歸類為“被動性散熱元件”,它的材質以鋁和銅為主,工作原理是將從熱管傳遞來的熱量以對流的形式散發掉,散熱效率取決于表面積的大小。

05

由于當前連游戲本都開始了“瘦身競賽”,這就導致散熱鰭片不能再通過厚度增加表面積,只能依靠增加散熱鰭片模組的長度或數量、增加散熱鰭片扇葉的密度加以改善了。

需要注意的是,除了少數采用無風扇設計、追求極致輕薄的筆記本以外,散熱鰭片是不能獨立存在的,一組散熱鰭片就必定對應一個散熱風扇和對應的散熱出風口。

06

原因很簡單,對搭載15W或更高TDP處理器的筆記本而言,散熱鰭片根本無法滿足芯片內散發出來的熱量,必須借由風扇通過從外部吸入的冷空氣來驅走這些熱量!

至此,終于輪到散熱循環中最關鍵的散熱風扇登場了。如果你想直到筆記本散熱風扇有啥特別之處,就請關注CFan的后續報道吧。

 

炸金花实用口诀