解密Intel最新產品應用的釺焊工藝

2021-01-09 OFweek維科網

1釺焊工藝是什麼

9代酷睿處理器已經發布了不少型號了,雖然Core i7-9700K加了2個核心但是卻刪了超線程。而最吸引人的點卻是傳說中的「釺焊工藝」,今天我們來簡單聊聊這個「釺焊」到底是個什麼東西。

先了解一下CPU核心

大家先回想一下前段時間關於移動端處理器魔改成LGA 1150處理器應用在主板上的文章《科普一分鐘 | 新的魔改CPU黑科技誕生 這種技術有何優、缺點》。先不說處理器是什麼封裝,只從上半部分比較的話,桌面級CPU會比移動端CPU多一個天靈蓋。

失去了天靈蓋的CPU大概就是這個樣子的,核心裸露在外。雖然失去天靈蓋保護很容易被破壞,但是核心可以直觸散熱設備從而有效提高導熱效率。

移動端CPU硬改成桌面級CPU就在上部加了銅蓋

畢竟筆記本體積小,散熱系統能提供的散熱效果有限,只能通過提高導熱效率來穩定CPU的溫度。桌面級處理器就不一樣了,隨便一個幾十塊的塔式散熱器都能有很好的散熱效果,而且由於安裝使用過程的環境不一樣,需要一個頂蓋來保護核心。

頂蓋和核心表面雖然看似光滑,但也不是無縫緊貼在一起,導熱效率必然大幅下降。這時候就需要在它們兩者中間加入填充物使熱量能更好地從核心轉移到頂蓋。

核心與頂蓋之間的填充物

Core i7-8700K依舊採用矽脂導熱

Intel這幾年一直讓人詬病的一點是它的「矽脂U」,就是採用矽脂作為CPU核心與頂蓋之間的填充物。

用矽脂作為填充物對於製造流程來說相當方便:往核心上抹一坨矽脂,頂蓋四周上膠然後貼合pcb,再固定好等膠凝固了就行了。「矽脂U」唯二的缺點就是導熱效率不如金屬以及矽脂幹了會進一步降低導熱效率。

「釺焊U」就不一樣了,採用銦或者是4族元素作為核心與頂蓋之間的填充物,它的導熱效率比矽脂強太多。傳統矽脂的導熱係數一般在10W/mK內,而釺焊工藝用的焊料的導熱係數約為80W/mK。不僅導熱係數高出不少,而且還不用擔心長期使用會降低導熱效率。作為DIYer,大家肯定是希望Intel採用釺焊工藝的。但是釺焊成本高,工藝複雜,Inter前幾年一家獨大才不願意給你搞這些東西呢。

釺焊工藝的流程

可能很多人認為釺焊跟上矽脂一樣,抹上去壓緊就完事了。當然也有人知道釺料需要加熱才能使用。不過其中的複雜程度可不是那麼容易能理解的。我們知道CPU的頂蓋是由銅製成,而核心則是矽。金屬銦是目前唯一發現能同時與銅和矽焊接的材料。然而……

貓頭鷹散熱器銅管和銅底外表均鍍鎳

然而大家都知道純銅的顏色是怎麼樣的,起碼不是我們日常看到CPU頂蓋那種顏色。這是由於純銅在空氣中很容易發生氧化,也容易被腐蝕。因此需要在純銅的表面鍍上一層鎳金屬作為阻擋層,這一點其實我們在塔式散熱器也能看到。

清楚看到頂蓋上有一片金色

高端的塔式散熱器,無論是銅底或者熱管直觸,都會在銅材料外面鍍一層鎳防止變質。而鎳也不好跟銦焊接起來,因此還需要一層金來做鍍層。

而在另一側的CPU核心部分,如果銦直接跟核心焊接,就有機會入侵到核心內部,造成CPU的損壞。為了保護CPU核心,Intel也在核心外做了一個保護層,而這個保護層也是跟銦不那麼友好。最後還是要在核心上鍍一層金作為鍍層。說到底就是兩層金子中間用焊料焊接起來而已。

接下來就是將工件升溫到焊料融解並滲入焊件表面縫隙,等溫度降下來焊料凝固後焊接就完成了。

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  • 釺焊的工藝技術概要
    釺焊是採用比焊件熔點低的金屬材料作釺料,將焊件和釺料加熱到高於釺料熔點,低於焊件熔點的溫度,利用液態釺料潤溼母材,填充接頭間隙並於母材相互擴散,實現連接焊件的方法。按照釺料的熔點來分有:軟釺焊,即釺料的熔點低於450℃;硬釺焊,即釺料的熔點高於450℃。
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