热管在散热领域中可谓随处可见,你了解它们的作用吗?
与一些新人玩家们的认识相反,在散热系统中,热管并不起直接散热作用。它在散热系统中的的职责是将底座(芯片)的热量吸收,并快速传导给负责散热的鳍片。
用通俗的话说,就是“我们不散去热,我们只是热量的搬运工”。
热管的原理
电脑散热器所使用的,一般是毛细热管。
1963年,航天器的散热需求与日俱增,传统材料导热能力此时已不能满足需求。而当时的“热管”是借助重力工作的,在太空中无能为力。
为解决航天器在微重力环境下的散热问题,NASA同LosAlamos实验室联合研发了能在微重力环境下工作的导热材料——毛细作用热管。
烧结式热管,应该是大家最熟悉的热管构造:粉末烧结热管占据了近80%的行业份额。顾名思义,这种热管的毛细结构是由铜粉在高温下烧结而成的。
一条好的烧结热管,每个部分的毛细结构渗透率应该尽量相同、烧结块分布均匀。铜粉的配比、烧结工艺也将直接决定导热效果。
正因对微观结构的极高要求,烧结热管的制造成本较高、技术含量不低。因此,市场上还有一种成本低廉的替代方案——沟槽热管。
沟槽热管
沟槽热管由整体成型工艺制造,无需细密铜粉与烧结过程的它,成本仅为烧结热管的2/3,占据行业近20%的份额。
沟槽热管的一大优点是热阻较小。由于没有铜粉填料的阻碍,沟槽热管的冷却液渗透率表现更好。热管长度越长,沟槽式设计的优势就越明显。在理想直通条件下,沟槽热管优于粉末烧结热管。
但是,沟槽热管有一个致命的缺点:易受重力影响。沟槽热管的方向性很强,依靠一条条预先规划好宽度与深度的沟槽,严格限制毛细力的方向。但在实际使用中,热管往往需要经历90度、180度乃至回转的弯折,散热器本体也会存在倾斜的情况,这些都是对沟槽热管的致命打击。最恶劣的情况下,沟槽热管的效率甚至不足1/3。
当然,烧结式热管的效率同样会受到弯折的影响。大量的弯折会破坏热管的毛细结构,使冷却液回流受阻。不恰当的弯折还会破坏热管壁的完整性,使冷却液挥发、热管失效。
因此,对于散热器而言,无论角度与次数,热管弯折应是越少越好。在选购散热器时,切忌抱有“多就是好,粗就是强”的想法。热管的弯折情况、直径、工艺等都是需要考虑的因素。
丝网/网芯热管
丝网热管靠紧贴管壁的多层丝网提供毛细力。这种工艺的冷却液回流阻力大、径向热阻大,且工艺重复性差、仍然不耐弯折。
在散热器领域,网芯工艺已被沟槽、粉末烧结所取代。
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沟槽热管的热阻小,而粉末烧结热管更耐弯折。有没有一种工艺,让我们能够“我全都要”?将沟槽工艺同粉末烧结相结合的复合热管应运而生。
某品牌“风之力”复合热管
一些风冷厂商已经在尝试使用沟槽与粉末烧结相结合的复合热管,这种热管兼具两家之长。在九州风神的旗舰塔体阿萨辛III首发时,就曾使用七条复合工艺热管。
可是,由于技术有待成熟,热管的性能较不稳定。在实验性应用了一段时间后,后续批次的阿萨辛 III撤回了这项技术,转而使用改进的烧结工艺,不得不说是一个遗憾。
相信在不远的将来,会有更多厂商加入到这种先进热管的探索中来,以技术层面的改进,为散热器的发展添砖加瓦。
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