diy 教你如何让笔记本散热变得更好

绝对罕见 教你如何给笔记本散热 近年来，双核+独显的全能学生机十分流行。在享受高性能的同时，笔记本电脑 的散热却总不能让我们满意。苛刻的玩家，总是不满足于原厂的设计，只要有 一点点提升的空间，我们就要自己动手改造散热，其中的乐趣，是旁人无法体 会的。 笔者曾经对笔记本改造散热乐此不疲，今天就给大家分享一点经验。今天 我们主要从硅脂的角度，来讨论一下改造散热这个话题。此次实验，所测试的 硅脂类导热介质有：倍能事达白色硅脂、信越 7783 纳米硅脂、3M 导热垫、固 态硅脂、液态金属。 后面我们测试了他们的极限温度，回归温度(也就是到达极限温度后的空负 载最低温度)。测试结果如下： 笔记本硅脂替换测试成绩 对于改造笔记本的散热有兴趣的朋友，请点击下一页，看看详细的过程。 首先，来分析一下笔记本散热系统，我们就会发现一些问题。一个典型的 散热系统，是一个串行的体系。热量从源头，通过热传递导出到外界空气的过 程，要经过如下介质：芯片 DIE、导热硅脂、铜吸热面、焊锡、热管、焊锡、 散热鳞片。 串行散热体系 其中，芯片的 DIE，就是芯片晶圆的硅制外壳，它可以保护内部精密的晶 体管电路不受氧化和磨损，更重要的是，能把内部电路产生的热量传导到表面。 从上图可以看出，热量从芯片内部产生后，要经过 7 层介质，才会散发到 周围的空气中。类比电路，我们可以看出，这里的热量传导，是一个串行的体 系。各种介质，导热的能力，有一个物理常量来衡量，那就是导热系数，又称 导热率。下面，我们就对于这些介质进行分析。 热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导 的热量。 导热率 =Q*L/S*T*t Q：传递的热量，L：长度，S：截面积，T：两端温差，t：时间。 常见的介质导热率如下： 常见材料导热率 这里，笔者把液态金属的导热率也列了出来，因为等下要进行液态金属的 实验。顺便说一下，芯片 DIE 硅材料的导热率可大 500 以上。 从上表可以看出，我们 CPU 所用的导热硅脂，也就“传统导热膏”的导热 率，是最大的瓶颈。但是，为什么我们还要用导热硅脂呢? 因为不 同介质之间，往往接触是不完好的，缝隙中混入了空气，空气的导热率更低。 这样会造成很大的接触热阻(热阻是导热率的倒数)。所以我们必须在芯片表面 涂上导热硅脂。 导热硅脂必须存在，但是，这不可避免的，会造成了散热体系中的瓶颈。 瓶颈的存在，导致了它的前端介质不断的堆积热量，也就导致了芯片的温度持 续升高。 玩 DIY 的朋友，应该对于白色的导热硅脂很熟悉。我们通常所说的导热硅 脂，应该被称为硅膏，成分为硅油+填料。 硅油，又称二甲基硅油，无味无毒，具有生理惰性、良好的化学稳定性、 电缘性和耐候性，粘度范围广，凝固点低，闪点高，疏水性能好，并具有很高 的抗剪能力，可在 50180oC 温度内长期使用，广泛用做绝缘、润滑、防震、 防尘油、介电液和热载体，有及用作消泡、脱膜、油漆和日用化妆品的添加剂 等。 填料为磨得很细的粉末，成份为 ZnO/Al2O3/氮化硼/碳化硅/铝粉等。硅油 保证了一定的流动性，而填料填充了 CPU 和散热器之间的微小空隙。 普通硅脂 这样的导热硅脂，价格便宜，稳定性好，广泛用于我们的笔记本电脑里。 这样的硅脂，笔者把他称为液态硅脂，因为它是呈流体状的。 液态硅脂，还有一些添加银粉和其他添加剂制程的高端硅脂，例如信越 7783，就含有纳米级的银粉，导热率从普通硅脂的 0.5-2w/mk 提升到了 7w/mk，实际导热效果从后面的测试来看，确实很明显。 高温的笔记本里，经常会发现，显卡芯片上方有一块比较厚的固态硅脂， 这不同于之前的液态硅脂，它的导热能力更差。 它唯一的存在理由，就是能够降低成本，因为它能够让一根热管照顾两个 芯片。另外，不易压碎芯片的缓冲特性，很适应笔记本电脑的批量生产组装。 因此，单热管的双核+独显笔记本，往往都有固态硅脂这样不利于我们散热的东 西存在。 固态硅脂 固态硅脂的导热率和普通的液态硅脂差不多，但是由于厚度往往在毫米级 别，远远大于接触面之间的缝隙，所以热阻比液态硅脂要大 10 倍以上，导热效 果就可想而知了，在后面的测试中，也验证了这一点。 固态硅脂类导热介质，笔者还找到了 3M 导热垫，常常用于给显存贴金鱼片 用。如果用于 CPU 导热，效果怎么样，笔者也很感兴趣。所以后面也附加了 3M 导热垫的测试。 为了填充芯片和铜接触面的缝隙，除了使用廉价的液态硅脂，或者固态硅 脂外，DIY 发烧友们，早就开始使用液态金属了。 设想一下，以上缝隙，如果用焊锡焊死，是否导热率的瓶颈就不存在了呢， 但是焊锡的熔点在 200-300，用来导热工艺上很难实现。或者，用一种导热 率高于焊锡，熔点大大低于焊锡的金属来填充。汞的流体性太强，并且有毒， 所以不能用于导热。于是液态金属就诞生了。 酷冷博液态金属 作为导热用途的液态金属，这里特指酷冷博的液态金属导热垫这款产品。 液态金属导热垫，具有良好的浸润性，能够与现在市面上所有材质的散热器配 合使用，如铝、铜散热器。官方称仅含有金属，无任何有害的化学添加剂。其 熔点为 59，沸点高于 1350，不溶于水和有机溶剂，不易燃。 酷冷搏液态金属导热垫是铟、铋和铜三种金属的合金，其中铋的作用主要 是降低熔点，铟的作用主要是让合金具有较强的延展性(能压成薄薄的金属片)， 另外也可以降低合金的熔点，而铜的作用主要是加强合金的导热能力。 铟(Indium)金属显银白，光泽亮丽，熔点低(156.6)，沸点高(2080)， 传导性好，延展性好，可塑性强，可压成极薄的金属片。合金中每加 1%铟，可 降低熔点 1.45，是制造低熔点合金的良兵利器。 铋(Bismuthum)的熔点低(271)，很早就被用来制作易熔合金(熔点在 45- 100)，含铋的易熔合金被广泛应用于防火、防电设备以及一些蒸汽锅炉的安 全塞上，一旦发生火灾时，一些水管的活塞会“自动”熔化，喷出水来。 但是铋的导热性比较差，在金属中排倒数第二(仅强于汞)，因此酷冷搏液 态金属导热垫中加入了导热能力出众的铜(Copper)，以强化导热垫的传热能力。 下面，笔者就对液态金属的低熔点，进行一下实验，顺便看看它和铜的浸 润性如何。 热风枪输出 80 摄氏度的热风 液态金属这个温度下，马上就熔化了。 液态金属熔化了 在液态金属熔化后，笔者用镊子拨它，发现此时的液态金属，因为铜的保 温关系，仍然呈现液态，但是很稠，几乎不具有流动性，说明了它用于散热时 是很安全的。 背面状况 抠下这片液态金属，可以发现它的背面，完全融化后已经渗入了铜片表面 的缝隙中，纹理清晰可见，说明了它对铜的浸润性是很好的。接触面之间的缝 隙，再也不用担心了。 下面，笔者对各种硅脂(包括液态金属、固态硅脂)，在笔记本上进行替换测试。 首先进行倍能事达白色硅脂的测试。 测试硅脂 测试用的笔记本是笔者的 SONY SZ26，它的 CPU 散热器，很方便拆装，CPU 和铜吸热面，是直接接触的，可以很好的体现硅脂的性能。另外,T2500 的 CPU，也是个发热大户，可以拉开测试数据的差距。 SONY SZ 系列的散热器非常好拆装 测试软件，笔者选用了现今普及率非常广的鲁大师，温度曲线可以非常清 楚的表现温度的变化。因为刚开机时，散热器本身就很冷，所以 CPU 温度普遍 偏低，所以待机温度，笔者选择在极限温度测试后，以回归温度为准。 最后以极限温度、回归温度，为两个测试数据，来对比各类硅脂在笔记本 电脑里表现出来的性能。 液态硅脂，这里测试两种：倍能事达白色硅脂和信越 7783 含银硅脂。 卸下散热器，用卫生纸清理干净铜吸热面和芯片表面。再涂上硅脂，上紧 螺丝，并且统一把后盖安装回去。 涂好硅脂 之后，开机允许鲁大师的“温度测试”项目。在 15 分钟后，截图，保存数 据。白色硅脂的温度曲线如下： 最高 88 度 关闭测试窗口，不运行任何程序，等待笔记本自然降温。15 分钟后，取得 回归温度： 最低 48 度 这个成绩，就是笔记本原厂的水平，最低温度为 48 度，完全符合所谓的出 厂要求，但是最高温度 88 度，虽然不会损坏 CPU，但高温会加剧芯片的老化， 让人很不满意。 再替换上信越 7783，注意涂匀了。 测试成绩如下： 最高温度 79 度 最低温度 45 度 不愧是信越 7783，作为中端含银硅脂，可以让最高温度下降 9 度，最低温 度也下降了 3 度，它的性能具有指导意义。 下面我们来测试一下固态硅脂和 3M 的导热垫的导热性能。在 HP 的老笔记 本里，笔者取得了一片固态硅脂作为测试用品。3M 的导热垫笔者是从淘宝上 10 元购得。 固态硅脂 由于固态硅脂具有很强的弹性，所以不必担心接触不良的问题。安装比较 简单，测试数据如下： 最高温度 100 度，CPU 自动降频了 最低温度 52 度 固态硅脂的导热性能不出笔者所料，在 CPU 满负载的情况下，温度直奔 100 度，要不是 CPU 自动降频，这个上限还不知道是多少。最低温度 52 度，可 以看出，在 CPU 空负载的情况下，还是具有导热作用的。这样的东西，不知道 用在多少台笔记本上，给显卡芯片导热，真是悲剧。下面是 3M 的导热垫： 3M 的导热垫的性能，大大出乎笔者的预料，看样子这类产品，只能给显存、 北桥等发热不大的芯片来导热了。测试数据如下： 最高温度 100 度 最低 60 度 这样糟糕的成绩，我只能以“比空气导热要好”来形容了。看来只要是固 态硅脂，不管什么货，都不要委以重任，给显存贴贴还差不多! 终于到了最压轴的最终环节了，最贵的液态金属登场了。这次实验用的液 态金属，是笔者用 130 元，从淘宝上购得。 剪一片液态金属压住 CPU 由于 CPU 核心面积比一整张液态金属小多了，所以本着节约的精神，按照 CPU 核心的面积，剪一小片就足够了。测试数据如下： 最高温度 71 度 最低温度 45 度 测试的成绩，实在是太好了。笔者实在好奇，此时的液态金属是一个什么 状况，于是把散热器又拆开了。让大家也满足一下眼瘾。 液态金属 看起来，液态金属在使用中，已经完全熔化了，接触面之间的微小空隙已 经完全被填充了。70W/mk 的导热率，可以最大化的发挥出