眾所周知，電子元器件因高功耗產(chǎn)生的熱量會縮短元器件的使用壽命，并隨著時(shí)間的推移降低其性能。而目前市面上普遍采取的辦法就是在發(fā)熱器件與散熱器間使用熱界面材料，降低界面熱阻，以便元器件散熱減緩老化過程。

提到這些用于電子產(chǎn)品的散熱產(chǎn)品，你第一時(shí)間想到的想必是絕緣的導(dǎo)熱硅脂或硅膠墊等產(chǎn)品對吧？不過這幾年里，有一位重量級選手已經(jīng)站上了賽道，它不僅不絕緣，就連形態(tài)也是那么的與眾不同，它就是“液態(tài)金屬”。

能流動的金屬

液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑的應(yīng)用

其實(shí)液金并不是什么新鮮東西，此前一直在高端領(lǐng)域活躍，近幾年才出現(xiàn)在大眾的視線里。在民用之前，液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑常用與高能量密度的界面，比如艦載激光炮，激光切割器，又或者在核電站里作為換熱液體。而近幾年產(chǎn)出的比特幣礦機(jī)有的也在用液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑在界面上。

比特幣礦機(jī)

不過現(xiàn)在時(shí)代不一樣了。隨著科技的進(jìn)步，以及人們對智能設(shè)備散熱需求的提升，液態(tài)金屬在電腦等常用的電子產(chǎn)品中已開始受到重視，目前在CPU開蓋上應(yīng)用最廣，目的是強(qiáng)化硅芯片與頂蓋之間的導(dǎo)熱介質(zhì)性能，以追求極致的性能和散熱。而且應(yīng)用范圍不僅限于DIY臺式電腦整機(jī)，目前市面上也已經(jīng)有采用液態(tài)金屬散熱方案的筆記本整機(jī)，如ROG 超神2s、超神X，以及惠普幻影精靈X。另外值得一提的是，索尼的PS5游戲主機(jī)在系統(tǒng)處理芯片上也采用液態(tài)金屬熱界面材料。

索尼在PS 5官方拆機(jī)視頻中展示了液態(tài)金屬

液態(tài)金屬有何優(yōu)勢？

那液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑到底都有什么優(yōu)勢呢，讓它即使有著“導(dǎo)電”這個(gè)大隱患，卻依舊能在電子用散熱產(chǎn)品中占據(jù)一席之地呢？

眾所周知，導(dǎo)熱系數(shù)是衡量導(dǎo)熱劑性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)，導(dǎo)熱系數(shù)的單位是W/m·K，指在穩(wěn)定條件下，1m厚的物體，兩側(cè)表面溫差為1℃時(shí)，在1h內(nèi)通過1m2面積所傳導(dǎo)的熱量。導(dǎo)熱系數(shù)越大，材料的導(dǎo)熱性越強(qiáng)。

與目前最常見的導(dǎo)熱材料——硅脂相比，目前最高導(dǎo)熱系數(shù)的硅脂也僅能達(dá)到11W/m·K，而液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑的導(dǎo)熱系數(shù)能夠達(dá)到73W/m·K，是傳統(tǒng)硅脂的數(shù)倍。因此液態(tài)金屬可以更快、更有效地傳導(dǎo)出更多的熱量。

硅脂被廣泛應(yīng)用于GPU、CPU散熱模組中，它能填滿電子元器件與散熱模組之間的縫隙，以達(dá)到迅速傳遞熱量的效果

由于液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑一般采用鎵金屬合金構(gòu)成，鎵原子最外層只有3個(gè)電子，原子之間相互束縛力很弱，鎵金屬熔點(diǎn)只有29.8℃，因此鎵金屬合金熔點(diǎn)更低，在常溫下顯液態(tài)，所以能夠更好地滲透到CPU和散熱模組之間的縫隙中達(dá)到更好的填充效果，迅速將CPU產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至散熱模組，從而有效控制機(jī)身溫度，為用戶們帶來更加出色的散熱性能——目前不論CPU還是GPU散熱都有過實(shí)例，不同情況下溫度能降低5-10℃，比如Radeon VII顯卡換了液態(tài)金屬就能降低5℃。

同時(shí)，液態(tài)金屬還具有更高的沸點(diǎn)，而傳統(tǒng)硅脂具有揮發(fā)度，使用一段時(shí)間后會固化。所以液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑耐用性更強(qiáng)。

液態(tài)金屬就沒有缺點(diǎn)嗎？

談完優(yōu)點(diǎn)，就來說說液態(tài)金屬的劣勢。相較于采用絕緣性良好的金屬氧化物與有機(jī)硅氧烷復(fù)合而成的硅脂，液態(tài)金屬最大的劣勢便是其具有導(dǎo)電性，一旦泄露到主板上便會造成不可挽回的后果。

同時(shí)，鎵基合金制成的液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑與鋁制品接觸會產(chǎn)生互溶，互溶產(chǎn)生的混合物會導(dǎo)致鋁制品出現(xiàn)脆裂，所以鎵基液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑無法應(yīng)用于鋁質(zhì)散熱器上，一般只能用于銅質(zhì)散熱器，不過也無法完全避免侵蝕。再者，因?yàn)橐簯B(tài)金屬具有一定的流動性，所以如果未能良好密封，在震動、搖晃設(shè)備后，可能出現(xiàn)液態(tài)金屬泄漏。

鎵和鋁合金發(fā)生反應(yīng)

最后還有一個(gè)缺點(diǎn)，貴。當(dāng)然這種情況下我們也可以調(diào)侃說：貴不是產(chǎn)品的問題，而是用戶的問題。不過認(rèn)真來說，成本確實(shí)是產(chǎn)品是否能夠得到推廣的重要因素，因此這點(diǎn)確實(shí)是需要考慮的。

改善液態(tài)金屬應(yīng)用性能的措施

不過呢，液金以上的一些缺點(diǎn)，其實(shí)不無改善的可能性。比如說容易泄露這點(diǎn)，許多廠商在使用液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑上都有著自己的獨(dú)門秘訣來避免損壞元器件。比如說華碩就已經(jīng)為液態(tài)金屬的自動化涂抹處理工藝申請了專利，這些方法可以精準(zhǔn)涂抹適量的液態(tài)金屬，同時(shí)還避免液態(tài)金屬滲出并導(dǎo)致周邊電路短路。

再比如說鎵基合金制成的液態(tài)金屬容易侵蝕散熱器，也是就有辦法能解決的，像索尼就采用了“鍍鎳”的方式來保護(hù)散熱器。同時(shí)索尼還有介紹說，采用液態(tài)金屬導(dǎo)熱劑也有助于降低散熱系統(tǒng)的整體成本——舉例來說，假設(shè)某系統(tǒng)原本采用10日元的TIM搭配1000日元的散熱器，現(xiàn)在換成100日元的TIM搭配500日元的導(dǎo)熱劑也能達(dá)成相同散熱效果的話，則總成本就能從1010日元降低至600日元。因此液態(tài)金屬雖然單價(jià)貴，但實(shí)際應(yīng)用中的散熱系統(tǒng)成本卻不一定會高。

散熱器與液態(tài)金屬TIM接觸的部分采用電鍍處理以防止腐蝕

總結(jié)

說了那么多，很顯然液態(tài)金屬是一個(gè)優(yōu)勢劣勢都很明顯的產(chǎn)品。不過相信在未來，隨著液態(tài)金屬使用方式的研究更加成熟，會有越來越多需要散熱的消費(fèi)級或企業(yè)級的設(shè)備會選擇液態(tài)金屬作為導(dǎo)熱劑，從而將設(shè)備性能極限壓榨出來，得到更小、更強(qiáng)的產(chǎn)品。

粉體圈NANA整理

版權(quán)聲明：  

本文為粉體圈原創(chuàng)作品，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載，也不得歪曲、篡改或復(fù)制本文內(nèi)容，否則本公司將依法追究法律責(zé)任。