X220X230改造之二CPU散熱系統(tǒng)深入研究與改造

1、 . . . X220/X230改造之二CPU散熱系統(tǒng)深入研究與改造提示如風(fēng)改造的是X220，但是本文所有改造容同樣適合X230。目錄0）前言1）X220筆記發(fā)本CPU散熱原理研究；2）X230幾款可用風(fēng)扇散熱器對(duì)比；3）使用信越導(dǎo)熱硅脂+純銅片加強(qiáng)熱傳導(dǎo)；4）機(jī)器進(jìn)排風(fēng)改造加強(qiáng)；5）風(fēng)扇氣流優(yōu)化性能改造；6）測(cè)試結(jié)果和結(jié)論。前些天在華強(qiáng)北淘了一臺(tái)二手X220，CPU是i5-2537M低功耗版本，風(fēng)扇是縮水版的，ips屏幕，我給它更換了標(biāo)準(zhǔn)X220的散熱風(fēng)扇，上了鎂光M4-128G msata的SSD，改造了一下D殼以后上了西數(shù)1T的藍(lán)盤（改造過程具體見上面）。整機(jī)感覺很好，速度可以，十分清涼

2、（平時(shí)上網(wǎng)使用的時(shí)候溫度不會(huì)超過50度），被好友看中（他被筆記本的熱折磨得不行，對(duì)cpu要求不高），讓我?guī)兔o他找一個(gè)同樣的X220，于是花了幾天時(shí)間搜羅配件給他組了一臺(tái)X220，但是低功耗主板找不到，于是我把我的主板給他用，我再淘到一個(gè)X220主板，這次我嘗試了頂配，cpu是i7-2640M，這塊cpu雖然很快，但是熱量也很大，平時(shí)使用的時(shí)候溫度達(dá)到了60度，和i5-2537M沒法比，心里不爽，開始研究如何增強(qiáng)散熱。首先考慮有沒有好用的散熱風(fēng)扇模組可以替代，某寶搜到了X220可用的風(fēng)扇有好幾款，有X220原裝標(biāo)準(zhǔn)散熱風(fēng)扇，有AVC出品的兼容風(fēng)扇，還有一款是號(hào)稱X230的原裝扇，干脆統(tǒng)統(tǒng)買下來

3、測(cè)試吧。信越的導(dǎo)熱硅脂、風(fēng)扇潤滑油、3M導(dǎo)熱貼也買了，又采購了一堆各種厚度的純銅片用于改善南橋散熱墊的效果，從此開始對(duì)X220的散熱進(jìn)行了一個(gè)星期的認(rèn)真研究，最后得出很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，寫成這個(gè)作業(yè)和各位黑友分享。我的改造原則很簡(jiǎn)單，不能給筆記本帶來額外的耗電，也不外掛別的東西，保持X220的輕便小巧的基礎(chǔ)上，讓它更加清涼。至于降低CPU性能換來溫度下降的做法不再我的考慮之，因?yàn)槲乙脑斓氖荴220的本身的散熱能力，我要讓它不管在什么方式下都可以快速散熱，我很追求完美，我很BT呵呵。1）X220筆記發(fā)本CPU散熱原理研究動(dòng)手改造之前先要研究X220散熱的途徑和方式，這里借用網(wǎng)上的圖說話，CPU發(fā)出

4、的熱量散熱的途徑是：熱量通過緊密接觸CPU核心的帶導(dǎo)熱硅脂的銅板，傳遞到熱管上，通過熱管傳遞到X220左上角的風(fēng)扇附近的純銅散熱鰭片上并加熱附近空氣，風(fēng)扇再對(duì)散熱鰭片吹冷風(fēng)，熱量由此排出到機(jī)器的外部。X220的南橋芯片熱量是通過一個(gè)散熱的軟墊傳遞到熱管，然后和CPU一起通過上面的途徑散出，屬于借道散熱的做法。傳統(tǒng)的改造散熱的方式主要是對(duì)散熱的第一個(gè)過程改造，更換好的導(dǎo)熱硅脂，用銅片等來加強(qiáng)南橋散熱，降低熱阻，讓熱量傳遞更為通暢。這個(gè)改造方式對(duì)散熱不好的老本子效果很明顯，對(duì)于新本子來說提升作用很小，不過也是一個(gè)辦法，我也針對(duì)它做了研究，尤其重要的是用銅片來替換散熱墊，為了確定銅片的厚度我買了10

5、多種厚度的銅片挨個(gè)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了X220替代南橋散熱墊的銅片最佳厚度為0.3mm（注意銅片兩面都是要涂抹信越導(dǎo)熱硅脂的，至于信越的好處大家可以百度了，不多說了，是很好的導(dǎo)熱硅脂）。還有一種增強(qiáng)散熱的方式是加強(qiáng)風(fēng)冷，比如徐氏父子的外掛式抽風(fēng)設(shè)備，仔細(xì)研究原理就知道這是針對(duì)散熱最后的一個(gè)步驟來加強(qiáng)的，就是熱量傳遞到純銅的散熱鰭片上之后，由強(qiáng)力的風(fēng)扇把熱量帶走，這個(gè)原理非常的簡(jiǎn)單，但是卻是很多人忽略的，我不打算用徐氏父子的這類外掛降溫裝置（因?yàn)轱L(fēng)扇的噪音和耗電都是問題，而且便攜性受到影響），但是它的原理啟發(fā)了我，我開始研究X220的進(jìn)風(fēng)出風(fēng)口的改進(jìn)，具體見第四節(jié)?？偟膩碚f，改造X220的散熱的主要思路

6、是a）換用好的風(fēng)扇散熱器來提高散熱能力；b）更換好的導(dǎo)熱硅脂和純銅銅片用來降低熱阻，提高熱傳導(dǎo)效率；c）改造進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)，提高風(fēng)扇風(fēng)冷效率；d）改進(jìn)風(fēng)扇部空氣分流方式，提高風(fēng)扇風(fēng)冷效率；下面來看我的改造過程：2）X230幾款可用風(fēng)扇散熱器對(duì)比除了i5-2537M自帶的一個(gè)比較弱的風(fēng)扇（功率5v 0.33A）以外，我又在某寶先后淘了四款220可用的風(fēng)扇，分別是X220原裝風(fēng)扇（臺(tái)達(dá)出品，功耗5V 0.30A）、X230兼容風(fēng)扇（AVC出品，功耗5V 0.45A）、X230原裝老款風(fēng)扇（東芝出品，功耗5V 0.25A）和X230原裝新款風(fēng)扇（東芝出品，功耗5V 0.29A）。首先看看這五個(gè)風(fēng)扇的圖片

7、。值得注意的是這幾款風(fēng)扇耗電電流不同，東芝老款最低，0.25A，avc最高0.45A。這幾款風(fēng)扇的熱管品質(zhì)也不一樣，至少從表面工藝上來看，AVC的相對(duì)糙，其他三款差不多，不過X220原裝扇熱管品質(zhì)顯然更好。熱管最粗的是AVC和東芝的扇。這幾款風(fēng)扇的南橋部分接觸片材質(zhì)不同，弱扇和avc用的是鐵片或者是鋁片看不出，X220原裝扇和東芝的是銅片，顯然銅片散熱效率最高,東芝新款用的是鍍銅的鋁片。這幾款風(fēng)扇的葉片設(shè)計(jì)形狀也不同，avc是渦流方式，其他都是風(fēng)輪的那種形狀，個(gè)人傾向于后者，這樣比較兜風(fēng)的感覺。這幾款風(fēng)扇的散熱鰭片大小和密度不同，弱扇甚至是鋁材質(zhì)的，其他款都是純銅鰭片，比較不錯(cuò)，X230原裝扇

8、的散熱鰭片密度最高。注意這五款風(fēng)扇，最后測(cè)試結(jié)果是X220原裝扇效果最好，所以請(qǐng)多記住X220原裝扇的樣子吧。幾款風(fēng)扇的橫向評(píng)測(cè)都是在同一個(gè)環(huán)境同樣的硬件基礎(chǔ)上的，都是開機(jī)就打開fantool監(jiān)控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，用魯大師進(jìn)行溫度壓力測(cè)試，cpu占用率大約為70%，測(cè)試三分鐘左右散熱穩(wěn)定的時(shí)候截屏，通過綜合分析溫度和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來判斷散熱能力的好壞。因?yàn)榈谝豢钊跎葟母鱾€(gè)方面看都縮水很多，因此不在評(píng)測(cè)圍之列，放上它純屬讓大家開眼一下呵呵。第二款風(fēng)扇X220的原裝扇效果最佳，以后的改造都是在它的基礎(chǔ)上來的。注意這個(gè)時(shí)候的測(cè)試結(jié)果是沒有全部改造完成的結(jié)果。AVC出品的風(fēng)扇雖然是全新的，看起來也很結(jié)實(shí)，不過實(shí)際測(cè)

9、試中表現(xiàn)平平。東芝的原裝扇表現(xiàn)很一般，這可能跟風(fēng)扇不是全新，熱管有變形有關(guān)。X230原裝扇的表現(xiàn)也一般，出乎我的意料，這個(gè)扇我看起來應(yīng)該是最好的才是，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)此扇熱管部分的熱傳導(dǎo)效率很高但是風(fēng)扇風(fēng)冷散熱效率低下，散熱鰭片太密集，風(fēng)扇的風(fēng)力不夠大是它的主要問題。全部測(cè)試圖在本文最后的測(cè)試結(jié)果里可以看到。3）使用信越導(dǎo)熱硅脂+純銅片加強(qiáng)熱傳導(dǎo)測(cè)出最給力的風(fēng)扇散熱器以后（X220原裝扇，臺(tái)達(dá)出品，功耗也低），開始解決南橋散熱墊的替換問題。原來X220原裝扇利用的是軟的導(dǎo)熱墊，效率不高，利用純銅片代替它可以使散熱更好，不過要格外注意的是銅片的厚度。我在淘寶買到七八種厚度的純銅片，要找到最合適的厚度

10、可是費(fèi)了一些功夫。我首先去掉了四個(gè)風(fēng)扇固定螺絲，這樣可以直接用手把銅散熱板按在cpu核心，更好感受它和核心的接觸狀態(tài)，然后在南橋上換用各種厚度的純銅片，最后發(fā)現(xiàn)用0.3mm的純銅片最合適，不高不矮，可以保證CPU和南橋都跟散熱器緊密接觸。如果用太厚的銅片就會(huì)把整個(gè)熱管抬起來，cpu核心的接觸就不好了。反之太薄的話也一樣接觸不良。信越導(dǎo)熱硅脂是品質(zhì)很高的一款硅脂但是比較濃稠不好涂抹，我用的工具是美工刀片的一節(jié)，用刀鋒配合適當(dāng)?shù)牧Χ?，把?dǎo)熱硅脂抹平，厚度適中，涂滿整個(gè)散熱板，這樣可以達(dá)到比較好的效果。因?yàn)闆]有其他的對(duì)比，就不做單獨(dú)評(píng)測(cè)了。南橋位置使用0.3mm純銅片+信越導(dǎo)熱硅脂來替代，散熱效果很

11、好。4）機(jī)器進(jìn)排風(fēng)改造加強(qiáng)這個(gè)靈感來源于徐氏父子的外置風(fēng)冷加強(qiáng)散熱模塊，簡(jiǎn)單的裝置，很好的效果使得他們的產(chǎn)品廣受好評(píng)。經(jīng)過分析，我覺得風(fēng)力是很關(guān)鍵的因素，cpu的熱量最終一定是要散發(fā)到機(jī)器外部才可以的，而當(dāng)我們用了好多辦法加速熱傳導(dǎo)，熱量集中在散熱鰭片的時(shí)候，一個(gè)給力的風(fēng)扇就成為關(guān)鍵，在我所購買的所有風(fēng)扇里，我最欣賞的就是X220的原裝風(fēng)扇，葉片弧度比較好，轉(zhuǎn)起來出風(fēng)效率很高。不過，我仔細(xì)研究X220的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了問題。首先，X220設(shè)計(jì)上沒有明顯的進(jìn)風(fēng)口，風(fēng)扇直接安放在D殼里，并未考慮它的入風(fēng)口，有些人說從機(jī)器后面進(jìn)風(fēng)，這是不可能的，一般的風(fēng)扇都是葉片旋轉(zhuǎn)方向都是出風(fēng)口，在風(fēng)扇

12、的軸向才是自然吸的入風(fēng)口，X220風(fēng)扇的軸向方向上，下面是D殼，上面是鍵盤，只有從縫隙里吸取一些風(fēng)來吹出去，效率自然低下。其次，出風(fēng)口的柵格相對(duì)比較粗，影響出風(fēng)效果，我找了網(wǎng)上其它幾款小黑的出風(fēng)口柵格做個(gè)對(duì)比圖大家就可以看出來了，X220和X230的出風(fēng)口柵格過分粗了些，比較擋風(fēng)。改造風(fēng)路的思路也由此出來了，分兩步。第一步，在D殼對(duì)應(yīng)風(fēng)扇圓形缺口的位置用手電鉆打上兩圈孔，有些復(fù)雜但是難度不算高。用coreldraw設(shè)計(jì)好圓孔的數(shù)量和直徑，打印在A4貼紙上，剪下來貼在D殼的相對(duì)位置上，再用手電鉆從小到打孔（從小到大可以防止孔打的太歪了，也降低出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的概率），最后用大鉆頭手工加工一下毛刺的地方，

13、一個(gè)相對(duì)漂亮的入風(fēng)口就改造完成了(設(shè)計(jì)圖在施工的時(shí)候稍微轉(zhuǎn)了一個(gè)角度以獲取最佳的進(jìn)風(fēng)效果)。第二步，出風(fēng)口那里用電磨片把柵格全部鋸斷形成一個(gè)比較大的窗口，打磨好斷茬，用油性筆涂上黑色，就齊活了。這樣改造了以后增加了排風(fēng)口的出風(fēng)效率，只是以后要注意不要戳到了散熱鰭片，散熱鰭片是銅制，相對(duì)柔軟。改造了進(jìn)排風(fēng)對(duì)散熱有明顯的改進(jìn)作用，為了科學(xué)對(duì)比我特地購買原裝D殼進(jìn)行此單項(xiàng)的對(duì)比測(cè)試，70%負(fù)載時(shí)，使用改造后的D殼，可以使CPU最高溫度降低7度以上。2013-7-2更新有網(wǎng)友建議做防灰處理，我覺得有必要，購買了黑色金屬絲網(wǎng)重新給進(jìn)風(fēng)口做了個(gè)防灰處理，覺得好看一些了，另外排風(fēng)口柵格即使去掉也沒那么難看的

14、啦，一起補(bǔ)充幾圖：5）風(fēng)扇氣流優(yōu)化性能改造這個(gè)思路來自于我在網(wǎng)上搜風(fēng)扇改造的時(shí)候偶爾發(fā)現(xiàn)，有高人通過修改風(fēng)扇里面的氣流分配，提高了散熱效率降低了CPU溫度。拆開X220的原裝扇仔細(xì)研究，如下圖，CPU熱量由兩根熱管傳遞到左側(cè)的主散熱鰭片，溫度是下面的部位最高，所以X220設(shè)計(jì)的出風(fēng)方向也是這個(gè)位置風(fēng)力最大，越往上，由于角度問題出風(fēng)量就小了很多。修改風(fēng)流，也就是在上面安裝擋風(fēng)片，加強(qiáng)左側(cè)氣流的強(qiáng)度，從而把盡可能多的熱量從左側(cè)提前散出，而機(jī)器背后的出風(fēng)口位置本來也只有單熱管，風(fēng)力有所降低也沒有太大關(guān)系。仔細(xì)斟酌，我用了0.3mm純銅片制作了易于拆卸的擋風(fēng)片，一共設(shè)計(jì)了三個(gè)，最下面還增加了散熱鰭片。

15、這個(gè)是我想當(dāng)然的設(shè)計(jì)，在實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)擋風(fēng)片過多反而降低了風(fēng)速，散熱性能反而變差，于是去掉兩個(gè)擋風(fēng)片，只留了最上面的，這樣氣流有回旋空間，就形成了較為穩(wěn)定強(qiáng)勁的流動(dòng)，散熱效率提升。針對(duì)擋風(fēng)片的散熱測(cè)試結(jié)果是安裝擋風(fēng)片可以使CPU溫度降低3度左右。6）測(cè)試結(jié)果和結(jié)論先貼上各種情況的魯大師測(cè)試截圖，請(qǐng)大家自己看圖，注意其他客觀條件都是一樣的，包括室溫，擺放位置，啟動(dòng)時(shí)間，電源模式（最高性能）、電源（90W版本）等等，目的就是為了讓對(duì)比更加科學(xué)真實(shí)。經(jīng)過了這些研究和測(cè)試，我對(duì)目前市面上X220和X230適用的所有散熱風(fēng)扇算是比較了解了，同時(shí)也對(duì)整個(gè)散熱過程有了更深刻的認(rèn)識(shí)。大家經(jīng)常做的散熱改造很多集

16、中在CPU或者南橋的熱量傳遞這個(gè)環(huán)節(jié)，例如使用高級(jí)導(dǎo)熱硅脂、液態(tài)金屬、相變材料或者是純銅片都是為了加快CPU的熱傳導(dǎo)，而選用合適的風(fēng)扇（X220原裝扇質(zhì)量最為優(yōu)異）則不但可以加速熱傳導(dǎo)（更有效率的熱管和散熱鰭片），同時(shí)還能加速熱量從機(jī)器部的散發(fā)，使用不同類型風(fēng)扇CPU溫差可以有10度左右差別（70%負(fù)載），而D殼進(jìn)排風(fēng)的加強(qiáng)是有效降低CPU溫度的手段，只是加工難度還是有的。風(fēng)扇的風(fēng)流改造也可以幫個(gè)小忙，加工難度也不小呵呵。在炎熱的夏天到來的時(shí)候，我終于算是可以用上速度又快，又相對(duì)清涼的X220了！說一點(diǎn)題外話，我的T500已經(jīng)好幾年沒動(dòng)過散熱了，最近溫度一直有60度開外，趁著這次改造，我拆開它

17、更換了散熱硅脂（用的信越的），裝機(jī)以后CPU溫度降低到40度以，十分涼爽。這說明對(duì)于太長時(shí)間沒有搞過散熱的老本子，更換新的導(dǎo)熱硅脂是非常有效果的。T500的主板設(shè)計(jì)相對(duì)不錯(cuò)，CPU距離風(fēng)扇比較近，所以散熱效率是X220不能比的。發(fā)布此文之前我針對(duì)X220的mSATA是否能升級(jí)到SATA3做了無數(shù)的改造嘗試最后都失敗了，原因在于sata3對(duì)于信號(hào)的要求極高，手工飛線的工藝完全達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，稍微長一點(diǎn)就會(huì)導(dǎo)致大量校驗(yàn)錯(cuò)，效率反而降低，保持原來的狀態(tài)反而是最好?？赡苁巧仙谔幣木壒饰覍?duì)于這個(gè)本子的改動(dòng)算是很精益求精了，甚至因?yàn)閣ifi天線長度不合適，多出來的部分不好折疊，就果斷拆屏，重新把天線拆下

18、調(diào)整長度再焊接回去雖然花了很多功夫，不過用上了舒服的本子，心里是很開心的！相信各位喜歡小黑的黑友可能會(huì)理解我的感受！針對(duì)跟貼網(wǎng)友的回應(yīng)：第13樓 網(wǎng)友 Lzz0591說：個(gè)人覺得樓主破壞了D殼結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致主板部分散熱不良。主板密封的那部分是為了是機(jī)空氣加速流動(dòng)帶走元器件傳導(dǎo)給主板的熱量。如風(fēng)說：首先D殼我開孔附近也有不少進(jìn)氣孔的，第二，主板和D殼之間的縫隙很小，風(fēng)扇不可能強(qiáng)大到可以把機(jī)的空氣抽出來的程度，主板熱量主要還是通過鍵盤散發(fā)出去的，目前鍵盤表面溫度33度還可以的。第三，如果擔(dān)心D殼開孔破壞氣流，我可以把D殼開的孔用貼紙貼上也就在氣流上恢復(fù)原樣了，這樣對(duì)比測(cè)試也就能知道對(duì)主板散熱是否有效果了呵呵，有空我會(huì)試試看，但是先別管主板，貼上進(jìn)氣口，cpu的溫度就上來了誰更熱呢第15樓網(wǎng)友 caoyannay 說：不過去掉出風(fēng)口的擋板實(shí)在太丑了; 還有