笔记本手机散热 为啥用热管而不用大面积铜片?

CFan 电脑爱好者 2019-12-26 11:56产品 标签:铜片 笔记本 手机

在过去的很长一段时间里,热管都是台式机处理器/显卡专用风扇和笔记本专利,结合风扇和鳍片构成了“散热三要素”。

自从手游兴起后,智能手机领域也逐渐掀起了热管风潮,很多中高端手机都通过热管、石墨、铜箔、导热凝胶和导热硅胶等多种材料协同散热,谁的热管更长更粗、谁的热管数量更多就成为了判断散热性能的关键指标。

01

问题来了,笔记本和手机内置的热管都是一种直径较小且扁平的存在,散热面积相对有限,那为何不直接选择更大面积的纯铜散热片覆盖热源(CPU、GPU芯片)的设计呢?

我们都知道,导热的方式主要可以分为“相变”和“非相变”。

其中,非相变导热常见于液冷散热器,通过循环流动的纯水或液态金属到冷头吸热,通过散热片扩大散热面积后再使用风扇将热量排出,导热效率堪称完美,只是受制于成本和空间的占用问题,其无法在笔记本和手机这种主打轻薄的移动设备领域生存。

02

常见的热冷散热器套装

热管则属于相变导热方式的代表,这是一种以纯铜为壁,内部中空的铜管(内壁不光滑,不满毛细结构),并在管道内封有易蒸发的冷凝液。

其工作原理是靠近发热源的热管一端受热,内部液体蒸发并吸收热量,扩散至热管另一端冷凝放热(蒸汽→液体),再利用毛细作用流回到发热端循环往复。

03

热管在PC领域并不是什么新鲜事物,但在手机领域却变得“高大上”起来,由于其内涵液体,不少手机厂商都会给内置热管的手机打出“液冷散热”的宣传标语。

04

但是,热管内液体的“蒸发→冷凝”循环属于物理上的升华与液化反应,与水冷利用液体循环带走热量有着本质上的区别,此“液冷”非彼“液冷”,哪怕给热管搭配散热鳍片和风扇,其导热效率也远远不如真正的液冷散热器。

正所谓“就怕货比货”,虽然热管这种“相变”导体的散热效率不如液冷散热器,但学过初中物理的朋友肯定都知道,100度的水蒸气要比100度的热水更容易烫伤。

同种物质同温度从液态转变为液态会吸收大量的热,这就导致了热管的导热效率较同等面积的纯铜散热片提升数百倍!

换句话说,无论是笔记本还是智能手机,哪怕使用更大面积的纯铜散热片,其导热效率也不如几根热管来的实在。

05

本图来自51nb.com,纯铜散热片又称“翅片”,表面的凹凸可以起到增大散热面积的功效

因此,笔记本往往会采用热管+覆盖芯片表面的纯铜散热片,智能手机则青睐热管+一层薄薄的铜箔,其中作为导热主力的依旧是热管,纯铜散热片的作用只是扩大散热面积而已。

06

如今,笔记本和手机圈逐渐开始流行VC均热板,这种散热材料结合了大面积铜片和热管的优势,至于它的具体原理和效果,感兴趣的童鞋就请继续关注CFan的后续报道吧。