D0bad86458d76578ab0921059c26f7da 電腦中有個沒什麼存在感的東西,偏偏對零組件而言又很重要。它在高溫的情況下工作,不能熱到流出油來;它的工作環境狹小,整天待在不到1mm的地方努力著,身肩重量級上司,腳踩地獄烈火銅板。更慘的是還被刑具夾殺,夾得越緊越好。

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即使如此,它依然持續為公司賣命著,沒有一句怨言。但最終依然承受不住,身體內的熱血流乾之後,就幻化成一堆粉末或塵土,留下它最後乾涸的身影在刑具上,它就是身負導熱功能的散熱膏。

散熱膏在電腦裡的工作以及重要性不難理解,散熱膏位於2個異質物體之間,主要負責傳導熱量的工作。由於發熱體(如CPU或晶片組)和散熱元件之間的表面不夠完美無瑕疵,中間需要由散熱膏負責填補空隙,讓熱能夠快速穿越這一層介面,交由散熱元件把廢熱溢散掉,保持電腦元件能夠在正常溫度下繼續運作。

散熱膏是傳導介質

近幾年踏入電腦領域的讀者應該很難想像,早期的電晶體電腦其實是完全不用擔心散熱問題的,就算是塞在一個密閉的箱子中也不會熱到當機或是起火燃燒。之後科技發展迅速,電晶體的製程越來越小,現在的Intel Ivy Bridge處理器已使用到22奈米技術,比頭髮還要細,時脈也越來越高,運作時脈超過1GHz的晶片比比皆是。於是開始在發熱物體覆上散熱片,增加表面面積,讓空氣能夠帶走運作時的廢熱,更熱的零件再加上1個或數個風扇,加強空氣對流。

可惜的是,現今的工藝技術並不夠完美,發熱零件和散熱器之間的接觸面不可能完全平滑。當兩者接觸時,中間必定會產生空氣,空氣並非是熱的良好導體,會阻礙發熱零件將熱傳導至散熱器上,無法發揮原本散熱器應有的解熱能力。此時我們將一丁點的散熱膏塗抹在發熱零件和散熱器中間,取代原本的空氣,將熱以更有效率的方式傳導到散熱器上。

散熱膏沒有散熱功能

蝦米!散熱膏不能散熱,那我還用它幹嘛?的確散熱膏並不具備散熱功能,它只負責填補空隙,讓熱能夠更快傳遞而已,也就是導熱的介質。其實散熱膏應該正名為導熱膏,後者這個名稱才足以匹配它真正的功能,可惜的是這名字老早就約定俗成,還是一樣稱為散熱膏,連廠商的包裝上也使用這樣的字眼。但筆者認為這應該沒什麼大問題,就像鳳梨酥裡面沒鳳梨、太陽餅裡面沒太陽、松露巧克力裡頭沒松露一樣,只要大家心裡有共識,當聽到散熱膏或是導熱膏名稱時,知道這都是在講同一件產品即可。本文還是會以大眾化的「散熱膏」來稱呼它。

添加物還有鑽石

散熱膏成分含金、含銀、含鋁、含石墨,有些產品甚至還加入了鑽石!這些添加物是為了增強導熱能力才摻入,絕大部分的散熱膏的主要成分仍以矽為主,再加上一些矽油做為溶劑,讓散熱膏較好塗抹。當然這些額外添加的成分也不是沒有用,比較貴的散熱膏會宣稱內部加入銀,因為銀是金屬元素中,導熱最快的物質,的確可以加強散熱膏的導熱能力。這幾年也有散熱膏加入了鑽石顆粒,利用碳的正8面晶體當作熱的導體。

但由於碳的同素異形體相當多,雖具有良好的熱傳導性,但熱傳導的方向性不一,譬如石墨在2維平面上,由於外層電子能夠自由的移動,讓石墨成為電和熱的良導體。但石墨和石墨之間的片狀結構反而不利於電及熱的傳導,讓使用方向受到相當大的限制,因為一般使用者沒有辦法將石墨垂直排列在發熱體和散熱器之間。

熱傳導係數是重點

熱傳導係數為散熱系統中相當重要的一項規格,這個數值越高,代表著物質傳導熱的速度越快。單位為W/mK,意即為溫度梯度在1K/m(1公尺長的物體,兩端溫度相差1個絕對溫度單位,由於絕對溫度和攝氏溫度的數值差異相同,相差1絕對溫度和相差攝氏1度是等價的)的時候,截面積為1平方公尺內所通過的熱量。由定義可知,數值當然是越高越好,常見的純鋁為237W/mK、純銅為401 W/mK,純銀為420 W/mK。

散熱也要磨合時間

拜託~又不是新車引擎,還需要讓散熱膏磨合嗎?其實這是一個必經的過程,因為一般來說,人類的手不太可能將散熱膏塗抹得相當均勻,塗抹的厚度也不可能剛剛好填滿空隙。大多數的情況下都會多塗一些,裝上散熱器之後,再利用扣具壓力將散熱膏平均的分散到縫隙之中。所謂磨合時間就是須要花多久的時間才能夠把縫隙填滿,並把多餘的散熱膏擠出去。

某些散熱膏包裝外也會註明磨合時間需要多久,就像大家熟知的Arctic Silver 5散熱膏需要200小時的磨合時間,才能夠發揮應有的導熱能力。但是編輯部的時間有限,無法測試這麼長的一段時間,只能塗了就上,表現上可能會略遜於磨合完畢的效果。

HDT塗更多

由於HDT(heat-pipe direct touch,熱導管直接接觸)將熱導管直接埋入底座,與發熱源端不再使用其他金屬底座,直接接觸發熱源。但是散熱器的熱導管與底座結合部分常常會有空隙,建議此時多塗抹一些散熱膏,將這些空隙填滿。

目前市面上已經出現採用HDT技術,但熱導管和底座接觸部分已無肉眼可觀察的空隙,與其他金屬底座的散熱器相仿。此種HDT散熱器的散熱膏塗抹數量與一般散熱器無異,不需要特地增多。

散熱膏作用示意圖,左方圖片沒有在CPU散熱器之間塗上散熱膏,中間有空氣夾雜,形成熱的不良導體,阻礙熱的傳播。右方有塗抹散熱膏,填補CPU與散熱器之間的空隙,由於散熱膏的導熱係數比空氣高,熱能夠以較快的速度傳播至散熱器上。

某些HDT的散熱器,底座與熱導管之間有比較大的空隙,可多塗一些散熱膏,填滿這些空間。

其他的導熱介質

除了膏狀的導熱物質之外,市面上也有許多用以導熱的產品。散熱墊片用於散熱系統和發熱物體之間有空隙的時候,具有厚度的散熱墊片可以填滿這個空隙,一般來說散熱墊片的厚度必須比空隙稍大一點,才可以夾住散熱墊片。經常在顯示卡散熱器的記憶體顆粒部分、以及主機板的VRM模組上可以見到。

▲左方為導熱墊片,因應不同空隙的關係,有許多不同厚度的規格。右方為散熱膠,塗抹後須等待一段時間使其硬化。

散熱膠很像一般的軟性快乾膠,只不過加入可以增加導熱係數的成分,常用於散熱片沒有固定裝置的場合上,直接將散熱系統與發熱體黏合在一起。散熱雙面膠則是2種類型的結合體,大多數時候直接黏在散熱片背後,使用者買回家只要撕下保護膜即可使用,方便許多。

▲市面上可以買到裁切成不同大小的散熱雙面膠,因應不同的接觸面積。有些散熱片的背面也會預先貼上散熱雙面膠,一般人買回家就可以直接使用。

(後面還有更多散熱膏的介紹喔!)

延伸閱讀:

筆電散熱延長壽命:8款散熱墊實測、比較與採購注意事項

幫主機加風扇:4個挑選技巧、8款產品測試與採購建議

8條記憶體、散熱器雙卡位,Intel X79 散熱器限寬 110mm

 

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3.  SOP (發表於 2012年11月08日 09:17)
此篇的精華在最後一頁 <( ̄︶ ̄)>
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1人給推

4.  Eason (發表於 2012年11月08日 09:19)
傳來淡淡的香氣太好笑啦!!!
這篇真實用(≧▽≦)
R.F.
5.  R.F. (發表於 2012年11月08日 10:07)
※ 引述《音樂自備》的留言:
> 越到越好 → 越高越好
已更正,感謝網友銳利的眼睛(≧▽≦)
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6.  可樂娜 (發表於 2012年11月08日 10:37)
問一下

如果要換風扇
大家怎麼把散熱高擦掉?
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7.  RC (發表於 2012年11月08日 10:41)
※ 引述《可樂娜》的留言:
> 問一下
>
> 如果要換風扇
> 大家怎麼把散熱高擦掉?

衛生紙
R.F.
8.  R.F. (發表於 2012年11月08日 10:48)
※ 引述《RC》的留言:
> ※ 引述《可樂娜》的留言:
> > 問一下
> >
> > 如果要換風扇
> > 大家怎麼把散熱高擦掉?
>
> 衛生紙
小弟我也是使用衛生紙,但會注意棉絮不要掉落在CPU上,有空的時候才會用酒精擦拭。
R.F.
11.  R.F. (發表於 2012年11月08日 14:26)
※ 引述《客人》的留言:
> 為什麼沒有烤肉醬!?
筆者跪〒ˍ〒,當初真的忘記了囧rz
Peggy
13.  Peggy (發表於 2012年11月08日 19:17)
※ 引述《R.F.》的留言:
> 小弟我也是使用衛生紙,但會注意棉絮不要掉落在CPU上,有空的時候才會用酒精擦拭。

要不要試試化妝棉?
很多化妝棉會強調不掉棉絮
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15.  Soap MacTony (發表於 2012年11月08日 22:33)
※ 引述《可樂娜》的留言:
> 問一下
>
> 如果要換風扇
> 大家怎麼把散熱高擦掉?

中油賣的去漬油,綠罐子那種即可
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16.  路人 (發表於 2012年11月12日 12:26)
好的鳳梨酥是有鳳梨餡的。。。╮(╯_╰)╭

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