風冷散熱器方式為何至今都能夠成為主流？

 

       傳統風冷插片散熱器的基本結構，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，散熱片的技術是最重要的，要涉及到材料、工藝、結構等等方面，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的說法，包括了熱傳導系數、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與比熱值的時候，已經說明了這些問題。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。

　　熱傳導系數很高的金、銀，由于質地柔軟、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，在計算機相關散熱片中使用較少，但近兩年隨著對散熱設備性能要求的提高，越來越多的散熱器產品部分甚至全部采用了銅質材料。鋁作為地殼中含量最高的金屬，因熱傳導系數較高、密度小、價格低而受到青睞；但由于純鋁硬度較小，在各種應用領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不同的需要，通過調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，應用于不同的領域。熱傳導系數表中列出的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目前發熱設備功率的不斷提升，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，散熱片的材質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品設計。

 

　　二.散熱片的結構設計

　　散熱片的設計是散熱片效能最重要的決定因素，也是集中體現各散熱器廠家技術實力差距的地方。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當中，最后再將熱量發散至環境當中。因此，散熱器設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構設計的特點與影響散熱性能的因素。

　　

    三.散熱片的吸熱設計

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

    1·吸熱快，即吸熱底與發熱設備間熱阻小，可以迅速的吸收其產生的熱量。

　　為了達到這種效果，就要求吸熱底與發熱設備結合盡量緊密，令金屬材料與發熱設備直接接觸，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付發熱設備功率突然提升，或風扇停轉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生的熱量較閑置狀態下大幅增加；散熱器失效時，發熱設備所產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，散熱片與發熱設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備老化，重則未能及時發動過溫保護機制導致設備燒毀。因此，型材散熱器的散熱片的儲熱能力就是其抑制發熱設備溫度激增的能力，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，吸熱底與發熱設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熱設備的接觸面開始逐層累計而來，吸熱底內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熱設備通常體積較小，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，即能夠將從發熱設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合情況，即結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。