風冷散熱器方式為何至今都能夠成為主流？

 

       傳統(tǒng)風冷插片散熱器的基本結(jié)構(gòu)，分為風扇、扣具、散熱片（鰭片部分）、散熱片（底板部分）這四大部分。其中，散熱片的技術(shù)是最重要的，要涉及到材料、工藝、結(jié)構(gòu)等等方面，也是我們要重點討論的部分。風扇的性能也不可忽視，包括了風量、風壓、噪音、使用壽命等要素。

 

    一.散熱片材料的選取

　　在散熱片材料的選取上，主要考慮以下三方面的：

　　1.導熱性能好——導熱性是一個比較籠統(tǒng)的說法，包括了熱傳導系數(shù)、比熱等等概念。相對其它固體材料，金屬的導熱性決定了它更適合用于散熱器制造；比如銅的導熱快，鋁的散熱快等，這都是有金屬本身的特性決定的。

　　2.易于加工——延展性好，高溫相對穩(wěn)定，可采用各種加工工藝；

　　3.易獲取——雖然金屬也屬不可再生資源，但供貨量大，不需特殊工序，價格也相對低廉；

　　依據(jù)以上三點，就確定了散熱片所用材料類型。上文在介紹熱傳導系數(shù)與比熱值的時候，已經(jīng)說明了這些問題。但在材料選取的時候，除了要綜合考慮導熱參數(shù)的高低以外，還需要兼顧到材料的機械性能與價格。

　　熱傳導系數(shù)很高的金、銀，由于質(zhì)地柔軟、密度過大、及價格過于昂貴而無法廣泛采用；鐵則由于熱傳導率過低，無法滿足高熱密度場合的性能需要，不適合用于制作計算機空冷散熱片。銅的熱傳導系數(shù)同樣很高，可礙于硬度不足、密度較大、成本稍高、加工難大等不利條件，在計算機相關(guān)散熱片中使用較少，但近兩年隨著對散熱設(shè)備性能要求的提高，越來越多的散熱器產(chǎn)品部分甚至全部采用了銅質(zhì)材料。鋁作為地殼中含量最高的金屬，因熱傳導系數(shù)較高、密度小、價格低而受到青睞；但由于純鋁硬度較小，在各種應(yīng)用領(lǐng)域中通常會摻加各種配方材料制成鋁合金，借此獲得許多純鋁所不具備的特性，而成為了散熱片加工材料的理想選擇。

　　各種鋁合金材料根據(jù)不同的需要，通過調(diào)整配方材料的成分與比例，可以獲得各種不同的特性，適合于不同的成形、加工方式，應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。熱傳導系數(shù)表中列出的5種不同鋁合金中：AA6061與AA6063具有不錯的熱傳導能力與加工性，適合于擠壓成形工藝，在散熱片加工中被廣為采用。ADC12適合于壓鑄成形，但熱傳導系數(shù)較低，因此散熱片加工中通常采用AA1070鋁合金代替，可惜加工機械性能方面不及ADC12。AA1050則具有較好的延展性，適合于沖壓工藝，多用于制造細薄的鰭片。

　　散熱片的制造材料是影響效能的重要因素，選擇時必須加以注意！當前絕大多數(shù)的低端CPU散熱器都是采用鋁合金，原因自然是材料及制造成本低廉，性能難免會受到一定的限制；中高端散熱器為了適應(yīng)目前發(fā)熱設(shè)備功率的不斷提升，增強散熱性能，則會在散熱片中不同程度的采用銅作為吸熱部件或散熱鰭片。當然，采用具有較強導熱能力的材料只是制造高效能散熱片的基礎(chǔ)，散熱片的材質(zhì)并不能決定其整體性能，提高散熱片性能的真正精髓還是在于產(chǎn)品設(shè)計。

 

　　二.散熱片的結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　散熱片的設(shè)計是散熱片效能最重要的決定因素，也是集中體現(xiàn)各散熱器廠家技術(shù)實力差距的地方。從散熱的過程來看，一般分為吸熱、導熱、散熱三個步驟。熱量從CPU中產(chǎn)生，散熱器與CPU接觸端要及時吸取熱量，之后傳遞到散熱片上或其它介質(zhì)當中，最后再將熱量發(fā)散至環(huán)境當中。因此，散熱器設(shè)計就要從這三個步驟入手，分別將吸熱、導熱、散熱的性能提升，真空退火爐才能獲得較好的整體散熱效果。以下我們也以這三步來分析散熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點與影響散熱性能的因素。

　　

    三.散熱片的吸熱設(shè)計

　　散熱片的吸熱效果主要取決于散熱片與發(fā)熱物體接觸部分的吸熱底設(shè)計。性能優(yōu)秀的散熱片，其吸熱底應(yīng)滿足四個要求：吸熱快、儲熱多、熱阻小、去熱快。

    1·吸熱快，即吸熱底與發(fā)熱設(shè)備間熱阻小，可以迅速的吸收其產(chǎn)生的熱量。

　　為了達到這種效果，就要求吸熱底與發(fā)熱設(shè)備結(jié)合盡量緊密，令金屬材料與發(fā)熱設(shè)備直接接觸，最好能夠不留任何空隙。

　　2·儲熱多，即在去熱不良的狀態(tài)下，可以吸收較多的熱量而自身溫度升高較少。

　　提出此要求的目的是為了應(yīng)付發(fā)熱設(shè)備功率突然提升，或風扇停轉(zhuǎn)等散熱器性能突然喪失的狀況。眾所周知，CPU、顯示核心等高速半導體芯片在滿負荷工作時所產(chǎn)生的熱量較閑置狀態(tài)下大幅增加；散熱器失效時，發(fā)熱設(shè)備所產(chǎn)生的熱量無法及時散失，情況更是危險。此類狀況中，如果散熱片吸熱底沒有一定的儲熱能力作為熱量的緩沖，散熱片與發(fā)熱設(shè)備本身的溫度都會迅速升高，輕則由于溫度的迅速變化加快設(shè)備老化，重則未能及時發(fā)動過溫保護機制導致設(shè)備燒毀。因此，型材散熱器的散熱片的儲熱能力就是其抑制發(fā)熱設(shè)備溫度激增的能力，對散熱效果并沒有直接的影響。

　  3.熱阻小，即傳導相同功率熱量時，吸熱底與發(fā)熱設(shè)備及鰭片兩個介面間的溫差小。

　　散熱片的整體熱阻就是由與發(fā)熱設(shè)備的接觸面開始逐層累計而來，吸熱底內(nèi)部的熱傳導阻抗是其中不可忽視的一部分。由于計算機風冷散熱器所針對的發(fā)熱設(shè)備通常體積較小，為了將吸收的熱量有效地傳導到盡量多的鰭片上，因此還需要吸熱底有較好的橫向熱傳導能力。

　　4·去熱快，即能夠?qū)�從發(fā)熱設(shè)備吸收的熱量迅速的傳導到鰭片部分，進而散失。

　　吸熱底與鰭片部分間的結(jié)合情況，即結(jié)合面積與熱傳導的介面阻抗，對能否達成此要求起著決定性的作用。