液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽

欧博官网 3周前 (09-05) 硬件评测 45 1

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第1张 「一般散热膏添加金属微粒提升热传导系数,那么散热膏全部都是金属该有多好!」自从 Intel Haswell 世代产品带起开盖上液金的风潮,液态金属散热膏(导热膏)至今已蓬勃发展,PCADV 电脑王这篇除了产品比较测试,更有原因与原理的深入探讨,突破都市传说迷思。

流动性、热导率

高效能晶片通常也会伴随着废热,若是此废热无法依靠晶片封装与电路板自然散发至空气之中,我们就会替这个晶片加装散热片,加大与空气接触的面积。若是加大面积仍无法应付接连产生的废热,则可加上风扇加强空气对流。无论是一般的气冷/空冷散热器,或者是水冷散热器,都脱离不了这基本原理。

由于晶片与散热器相互接触的介面并不完美,导致废热并无法很好地传递,因此多数时候均会涂布称之为散热膏(导热膏)的热介面材料。一般而言,散热膏主要成分为矽油和氧化矽的混合体,也就是大家经常看到俗又大碗的白色散热膏。若要加强热传导效率,可于散热膏混入其它磨成粉末状的材质,如铜、银、金、钻石、石墨……等。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第2张一般散热膏成分为矽油和氧化矽,因此外观呈现白色,若是加入其它金属氧化物加强热导率,则大多呈现灰黑色。

若想将热传导率最大化,那是不是将散热膏当中的金属成分最大化即可?金属成分最大化的情况,就是内容物百分百由金属组成;金属成分最大化,需要解决的问题即为易用性,绝大多数金属于常温呈现固态,少数金属或合金于常温下为液态,这些材质才适合交由消费者于实际应用时涂抹。

液态金属≠液态金属

许多人对于液态金属的印象,除了俗称水银的汞以外,应该都是从乳摸传得沸沸扬扬的 iPhone 外壳而来,这个都市传说结果仅有于 SIM 退卡针使用。在正式进入本篇主题之前,有必要先厘清坊间这个「液态金属」是什么东西?以免和本篇主题傻傻混在一起,总是搞不清楚。

一般所谓的「液态金属」,指的是在室温或是接近室温呈现液态的金属,如汞(熔点−38.83°C)、铯(熔点 28.44°C)、镓(29.76℃)、铷(39.31℃)等,iPhone 包装附赠的 SIM 退卡针拿在手中显然不会熔化,那为什么可以称之为「液态金属」?这得要从该金属合金的制备法说起。

多数金属或是合金需要加热至熔融状态,或是加热至接近熔融的温度,才方便于制造过程塑型,冷却定型后方便使用。一般制程的冷却时间较长,金属原子缓慢降温时内部会逐渐形成晶格固定下来,但原子与原子之间形成晶格同时于多处发生,因此金属缓慢冷却后,内部晶格方向并不一致。冷却速度越快,金属内部晶格越小,具有较佳的刚性、较低的延展性;冷却速度越慢,内部晶格越大、具有较低的刚性、较高的延展性。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第3张金属缓慢冷却过程中,于内部多处同时形成晶格,晶格的大小可以影响该金属冷却后的性质。

了解金属、合金内部具有晶格状态特性后,让我们把焦点移回 iPhone 的 SIM 退卡针,该退卡针采用特殊的合金配方(以锆为基础),使其内部更不易形成晶格结构,称之为 amorphous 非晶质,因此具有比钛更为坚硬的特质。

发明该合金成分比例的机构为加州理工学院,而后组成 Liquidmetal Technologies 公司,该合金则被称为 Vitreloy,因此 Liquidmetal Technologies 所制造的金属在常温下并不是液态,Liquidmetal 仅作为行销名词之用,虽然中文都称之为液态金属,但跟本篇所要探讨的东西完全不同。

汞、铯、镓、铷选谁好?

说到室温下为液态的金属,多数人的第一个想法均为俗称「水银」的汞,不过汞对于生物而言具有毒性,将其密封于玻璃管的水银温度计已甚少使用,更别说是可能直接接触到人体的散热膏,因此汞虽然符合作为散热膏的要件,却因为其毒性而被排除在外。

如上所言除了汞之外,碱金属的熔点通常较低,例如铯、镓、铷等 3 种金属为潜力股,熔点分别为 28.44°C、29.76℃、39.31℃(鍅的熔点为 24℃,但是半衰期只有 22 分钟,放射性极高!)。首先评估各金属的毒性,铯对生物具有少量的毒性,铷虽然会被生物吸收,但并没有明确的利用机制;安全性反而是铯与铷实际应用最大的缺陷,这 2 种金属活性相当好,暴露在空气中容易氧化,铯甚至能够自燃,因此仅剩下对生物没有毒性、使用上也较为安全的镓。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第4张由于镓合金熔点可低至 10℃ 以下,使用上也比较安全,成为市面多数液态金属散热膏的首选。

镓的熔点为 29.76℃,若要作为散热膏使用则略高,总不能在夏天组装电脑,冬天放假半年吃自己(又不是姜母鸭),幸好已知镓与其它许多种金属的合金能够降低熔点(常见的材质为铟、锡),熔点也可以经过调整合金配方比例微调,于是乎目前市面上所有的液态金属散热膏,几乎都是采用以镓为基底的合金成分。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第5张不同比例的镓合金熔点列表。

Intel 成液态金属散热膏推手

镓合金熔点比室温 25℃ 还要低的特性,并不是这几年才被世人所发现,市场上却是近期才由多家厂商推出液态金属散热膏,个中原因得拜 Intel 之赐。Intel 于 Haswell 微架构世代桌上型处理器,处理器封装内部晶粒与 IHS(Integrated Heat Spreader)接触的 TIM(Thermal Interface Material)热介面材料,过往使用低温焊锡,该世代却使用一般的矽基散热膏。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第6张目前 AMD 和 Intel 于中、低价位产品,处理器封装内部晶粒与 IHS 金属上盖均有使用矽基散热膏。

虽然说 Haswell 世代产品的发热量,封装内部热介面材料变更为矽基散热膏也足以应付,但消费市场仍有 K 版超频、S 版被动散热的需求,遑论 TDP 不变的情况之下,制程微缩发热密度更集中。有需求就有供给,加上一般消费者不容易控制低温焊锡所需环境,遂以镓合金液态金属散热膏替代之,也开启了「开盖上液金」的风潮。

猪怕肥、铝怕镓

液态金属散热膏优点多多,不仅热传导系数更高,同时保有矽基散热膏室温即可涂抹施作的优点,对于生物也没有什么毒性(接触皮肤时会变黑,请以清水冲洗即可),但总该有些缺点,否则消费市场早就被液态金属散热膏所占据,矽基散热膏早该洗洗睡下架去。

液态金属散热膏显而易见的缺点,即是金属本身的导电性,一旦泄漏至电路板,甚至比水冷系统漏水更为致命。实务建议做法为确实涂抹,使用棉花棒推开液态金属散热膏,直到完整覆蓋整个晶片,而非传统矽基散热膏的中央一粒米法则。液态金属散热膏涂抹完毕之后,最好同时于晶片四周涂抹 1 圈矽基散热膏,作为液态金属不幸外泄时的第一道防火墙。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第7张由于液态金属散热膏具备导电性,建议于涂抹施作区域外围再加上 1 圈矽基散热膏,避免液态金属外溢碰触到电路板裸露的接点。

另外一个缺点则是与液态金属的特性有关,当液态镓碰触到固态铝时,会引起铝的脆化现象,从外部施加应力时,铝金属便会粉碎,而非一般可以观察到的形变。目前这种现象尚未出现经过证实的学说,但综合多数科学家的看法,大多认为液态金属与固态金属互溶的过程当中,破坏原本固态金属原子与原子间的应力,让固态金属失去原本的延展性,一捏就碎。

铝与镓互溶时,可以观察到相当明显的脆化现象,因此建议玩家至少要选择铜底散热器;但由于含量 99.9% 以上的金属铜相当软,可能无法长期应付散热器扣具压力而变形,因此散热器铜底大多为铜的合金,倘若此合金制备过程不完善,内部合金比例不太均匀,碰到液态金属散热膏也有机会观察到一个个小圆洞侵蚀。最为保险的方法,在玩家选择铜底散热器的同时,铜底区域最好另行镀镍或是其它金属保护层。

当铝碰到镓,在铝金属身上可以观察到脆化现象,失去原本的延展性特质。

液态金属散热膏谁最强?最好?最推荐?5+1 款产品集体评测、原理懒人包一网打尽  零组件 pcadv 电脑王 散热膏 散热 评测 液态金属 技术研究 机壳/电源/散热 liquid metal 第8张除了液态金属散热膏,部分厂商也会调整合金材质,推出在室温下呈现固态的散热膏「片」,安装后须烧机至一定温度才会熔化。由于不含镓,因此也可以使用在铝散热器。

 

(下一页:5+1 款液态金属散热膏介绍)

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  • AllbetGmaing 2020-09-05 00:00:05 回复

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