紫铜导热管生产制造工艺检测技术及笔记本散热改造应用

紫铜导热管生产制造工艺检测技术及笔记本改造应用

2020-11-23 标签：笔记本散热原理 紫铜导热导管技术

笔记本是通过覆盖在芯片上的热管来传递热量的。为了提升散热效率，很多玩家都喜欢上热管上焊贴散热片。

那么，这种做法是否正确，对散热真的有好处吗？

为了控制成本，很多笔记本厂商只顾一个劲儿地“堆硬件”，却不愿意在散热模块上多花一分钱，这就导致很

多笔记本极易出现夸张的发热问题。尤其是那些未经过酷暑考验的在秋冬季发售的产品，散热问题尤为严峻。

先和大家一起看看熔渣结构的紫铜导热铜管的生产制造工艺检测技术知识，其主要热管生产工艺流程如下：

1. 将不同直径规格的紫铜管使用机器自动裁切至约50cm长；

2. 用机器挤压A端口并拉伸至直径约3mm左右的铜嘴 （抽真空封口用途）；

3. 另一B端插入直径2~5mm不等的实心涂覆铁氟龙的钢条，以便形成形成环形空隙；

4. 在振动台上顺钢条尾部灌入铜粉（约0.1~0.2mm不规则碎屑状颗粒物）震动结实后；

5. 再使用旋转挤压封焊机对B端口封闭

6. 全部竖立A端细口朝上装入烧结罐（直径约30cm*高70cm）密封并连接注入氮气管后推进烧结炉子（炉

温约等于铜粉熔融临界状态）过程中均有氮气注入并流出，防止铜管、铜粉过度氧化；

7. 恢复常温后在A端口注入约2~4g纯净水（均被铜管内壁的铜粉颗粒间隙吸收）；

8. 连接负压管（约30秒）将铜管内部气压抽至 -100Kpa 同时用挤压封口机对铜管A端口密封；

9. 将铜管预热约100℃后用机台将热管弯折成型 ；

10. 液压机压扁至指定厚度宽管（一般在0.8~3.5mm之间）；

11. 外发至钝化厂（酸洗除去铜管表面的高温氧化层，再用钝化药水浸泡抗氧化）；

12. 使用导热测定机台对任一端加热至100℃，同时测量另一端铜管的温度，两者温差≤3℃时为合格（若铜管

破裂漏气的话，温差达到40℃左右）；

13. 检查导热铜管的外观后包装出货。

重新认识热管

热管就是连接着芯片和散热鳍片之间的金属管，如果你误以为它就是一根根实心的“铜疙瘩”可就大错特错

了。实际上，热管其实是一种中空结构的“金属管道”，内部填充着纤维和纯水，管内抽光空气后一端贴在CPU或

GPU芯片上，另一端则接到笔记本散热鳍片处散发热量，最后由涡轮式散热器排出。

01：热管工作原理示意

小提示

笔记本所用的散热管散热技术最早是IBM引入到ThinkPad笔记本上的一种解决方案，由于其解决了封闭环境

下散热难的问题，现在已经成为笔记本标准化的散热技术。

热管的工作原理其实很简单：在真空状态下水的沸点很低，当热管一端受热时（蒸发端），管内的液体蒸发汽

化，蒸汽在微小的压差下会流向另一端放出热量凝结成液体（冷凝端）。液体再沿着由毛细多孔材料构成的热管内

壁，靠毛细力的作用流回蒸发端（图1），如此循环不熄。

扩展阅读：热管结构分类

目前热管内部基本可以分为热熔渣结构（图2）、沟槽结构（图3）、多重金属网孔（图4）和纤维结构（又称

丝束＋弹簧）四种，其中热熔渣结构的效果最好，而笔记本内部的热管也多以该结构为主，所以大家只需简单了解

即可，如果有需要自行加装额外热管的，则一定要选择该结构的型号。

02 03

04

热管结构

工艺难度

制造成本

传输功率

毛细力

热阻

稳定性

热熔渣结构

难

高

大

大

较大

较好

沟槽结构

低

低

小

小

小

好

多重金属网孔

中

中

较大

较大

中

好

纤维结构

难

较高

大

大

大

中

虽然现在的笔记本都已用上了热管，但不同产品间的散热效果差异可能却非常夸张。这中间影响因素很多，比

如热管的材质是紫铜还是黄铜？有多宽？有几根热管？芯片距离散热鳍片有多远？热管弯曲了多少等等，不同的搭

配组合自然会带来不一样的散热效率。

05

比如联想Y580是公认散热效果比较好的游戏笔记本，采用了分离式双热管单风扇的散热模块（图5）。有些

高端游戏本甚至会选择分离式五热管单风扇的散热模块，效果更是牛到极致。但有些产品，比如神舟K580S（还有

联想Y460）就选择了比较“脑残”的并联式双热管单风扇的散热模块（图6），类似结构的散热效果就会大打折

扣。

06

问题来了，既然热管那么重要，那我多贴几根散热不就好了吗（图7）？如果你也这样想可就大错特错了。

07

被忽略的热管表面温度

笔记本原厂设计的热管的确是越多越好，但是我们在自己DIY改造的时候，往往会将新买的热管搭在（焊接）

原热管上，而原厂的热管却是直接贴在CPU和GPU芯片上的，奥秘就出现在这里。下面笔者会对神舟K580S-i7

原厂热管表面进行测温，来看看单纯的在热管上加热管是否合理。

首先用专业的软件AIDA64＋FURMARK进行CPU+GPU满载烤机，此时CPU温度瞬时上升到了85度。接下

来我会用红外线测温仪对笔记本热管的不同位置进行定点测温。有趣的现象出现了，刚开始拷机时，CPU附近的热

管温度只有29度（图8），而散热鳍片处的热管却达到了55度（图9）。3分钟之后，CPU附近热管温度稳定在

了48度左右（图10），离CPU自身的85度依旧遥远，而且仍比散热片附近热管温度低。

08 09

10

热管位置

刚开始

3分钟后

CPU自身温度

85度

85度

CPU附近热管

29度

48度

散热鳍片附近的热管

55度

56度

乍一看这个怎么好像违反了物理原理了呢？为什么离发热源最近的热管温度始终不是最高的？其实热管的工作

原理类似于空调制冷。当我们屋子（CPU/GPU）很热的时候，空调压缩机启动，氟利昂被压缩成液体后的热量会被

室外机（散热片）吹走。稍后氟利昂流入室内机（热管CPU端）蒸发吸热，然后迅速的流入室外机（热管散热鳍片

端），再次被压缩放热。

与空调相比，热管只是少了一个压缩气体的过程。热管内的液体受CPU的高热（超过60度）而蒸发，然后在

散热片端冷凝，而冷凝液又靠着毛细组织流回CPU。在这过程中冷凝液的热量会被热管外壁缓慢地吸收，所以开始

时CPU附近的热管才会出现29度的低温。随着时间的推移，热管外壁慢慢升温，CPU端热管的温度才会提升，但

始终不会高于散热片端热管的温度，也就是说它的温度不会超过60度即冷凝液的沸点。

热管是不能瞎贴的

回到前面的话题，既然热管表面的最高温度不会超过60度，这意味着它不可能让贴在上面热管内部的液体产

生蒸汽的，我们自己DIY上去的热管也只能当成普通的实心铜管进行储热和散热！这种改造的方式在长时间玩游戏

或者烤机时，往往会导致过多热管所聚集的热量已经超过了散热鳍片和散热风扇所能快速排出的极限值，让原本能

从自带散热器送出去的热量堆积在里面，最终会起到散热效率下降的反作用！

11

当然，如果你真的执意要增加热管，可以参考如图11的改造思路，不要把热管直接覆盖在其它的热管上，而

是利用新热管把温度引导到笔记本内部的其他位置上（也就是采用分离式的多热管组合形式），而且千万不要将两

根热管连起来！此外，在我们按照上面的思路加装热管后，最好可以拆开笔记本底部的挡板将热管“裸露”出来，

然后再使用带风扇的散热底座，辅助新添加的热管散热。

笔者有话说

通过前面的分析，相信大家已经了解了热管的工作原理，以及盲目加装额外热管的缺陷。无论如何，对普通的

笔记本用户而言，笔者都不建议自己改造笔记本的散热结构，除了会影响质保外，焊接和改造的过程中很可能导致

硬件受损。那对菜鸟用户来说，如果本本的发热太高，又该如何缓解呢？

从热管的工作原理可以看出，其散热效率取决于两端的温差，CPU与散热鳍片的温差越大，热管内部液体蒸发

冷凝的效率就越高。既然CPU一端温度是恒定不变的，我们应该将提高热管效率的目光投向散热孔的部分，此时最

理想的解决方案就是利用抽风式的外置散热器降低散热鳍片的温度，通常可以起到立竿见影的散热效果。有关抽风

式散热器的选购思路，请留意《电脑爱好者》近期的后续报道。