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散熱器 生产 报价 品牌 厂家 材料 知识 百科 深圳

2014-5-12 10:09:51点击:

散熱器 生产 报价 品牌 厂家 材料  知识 百科 深圳

散熱器百度百科
  在我们的日常生活中散熱器的種類是很豐富的。有筆記本散熱器、汽車散熱器等等。
材質對傳導

CPU的Die通常不到2平方厘米,但功耗卻達到幾十、上百瓦,如果不能及時將熱量傳導出去,熱量一旦在Die中積聚,將會導致嚴重的後果。
散熱器来说,最重要的是其底座能够在短时间内能尽可能多的吸收CPU释放的热量,即瞬间吸热能力,这只有具备高熱傳導系數的金属才能胜任。對于金属导热材料而言,比热和熱傳導系數是两个重要的参数。
熱傳導系數的定义为:每单位长度、每K,可以传送多少W的能量,单位为W/mK。其中“W”指热功率单位,“m”代表长度单位米,而“K”为绝對温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的熱傳導系數表:
熱傳導系數 (单位: W/mK)
银 429 铜 401
金 317 铝 237
铁 80 铅 34.8
1070型铝合金 226 1050型铝合金 209
6063型铝合金 201 6061型铝合金 155
由此可以看出,銀和銅是最好的導熱材料,其次是金和鋁。但是金、銀太過昂貴,所以,現在散熱片主要由铝和铜制成。但由于铜密度大,工艺复杂,价格较贵,所以现在通常的风扇多采用较轻的铝制成,当然,對风冷散熱器來說,在考慮材質的時候除了熱傳導系數外,還必須考慮散熱器的热容量,综合这两项参数,铝的优越性就体现出来。不过,本文只讨论热传导方面,對那些我们将在下一部分详细讨论。
要提高散熱器底座的熱傳導能力,選用具有較高的熱傳導系數的材質是一方面,但另一方面也要解決好熱源如CPU與散熱器底座的结合的紧密程度问题。根据热传导的定律,在材質固定的前提下,传导能力与接触面积成正比,与接触距离成反比。接触面积越大,就能使热量越快地散发出去,但對CPU来说其Die是固定的,所以结合距离就更显重要。
盡管從理論上講,散熱片底座是能和CPU緊密接觸的,但客觀說來,無論兩個接觸面有多麽平滑,它們之間還是有空隙的,即存在空氣,而空氣的導熱性能很差,這就需要設計優異、抓緊力強大的扣具來將散熱片緊密地扣在CPU上,另外,需要用一些導熱性能更好而且能變形的東西代替空氣來填補這些空隙,如導熱矽脂或者散熱膠帶。理想的情況就是扣具將散熱片緊緊固定在CPU上,散熱片和CPU的接觸完全平行以保持接觸面積最大,它們之間一些微小的空隙完全由矽脂填充以保持接觸熱阻最小。
但是,必須要明確一點,無論哪種導熱矽脂或散熱膠帶,其作用只能是輔助性的,與銅質的散熱底座材質相比,其熱阻大了很多倍。要實現散熱器底座的熱傳導能力最大化,還要首先必須保證散熱器底座的光滑與平整,這樣才能真正減小散熱器與CPU接觸面之間的空隙。
散熱器底面處理工藝/飛海化工鈍化
常用的底面處理工藝包括:
拉絲工藝(研磨)
拉丝工艺也是使用最多的底面处理工艺。拉丝时使用某种表面具有一定粗糙程度及硬度的工具,常见的如砂纸、锉等,對物体处理表面进行单向、反复或旋转的摩擦,借助工具粗糙表面摩擦时的剪削效果去除处理表面的凸出物;当然,磨平凸出物的同时也会在原本平整的表面上造成划痕。故而应采用由粗到细循序渐进的过程,逐渐减小处理表面的粗糙程度。
拉丝工艺的特征 : 一条条平行的磨痕
盤銑工藝(切削)
盤銑工藝是指將散熱器底面固定之後通過高速旋轉的刀具切割散熱器表面,刀具始终在同一平面内旋转,因此切割出来的底面非常平整。与拉丝工艺相同,盘铣工艺使用的刀具越精细,切割出的底面的平整程度越高。盘铣工艺的制造成本较高,但相對拉丝只需要两三道工序,比较省时,并且效果也比较理想。
盘铣工艺特征 : 弧形的磨痕
數控機床
數控機床应用于散熱片的底面平整處理主要采用的工藝仍然是銑。但與傳統盤銑不同,數控銑床的刀具可以通過單片機精確控制與散熱片间的相對距离。刀具接触散熱片底面后,两者水平方向相對运动,即可對传统盘铣中刀具空隙留下的未处理部分进行切削,而达到完整的平面效果,不许任何后续处理即可获得镜面一般的效果,平整度可小于0.001mm。
其他工藝
除上述几种外,还有其他對散熱器底處理的工藝,如抛光,《飛海化工鈍化》抛光處理更多地是出于散熱器美观方面的考虑,對散熱器底面平整度改善,質量性能更好。
正如k66凯时备用网址 在前面所說,散熱器底面無論怎麽處理,這種機械工藝不可能做出完全標准的平整面,在CPU與散熱器之间存在的沟壑或空隙总是不可避免的。存在于这些空隙中的空气對散熱器的傳導能力有著很大的影響,人所共知,空氣的熱阻值很高,因此必須用其他物質來降低熱阻,否則散熱器的傳導性能會大打折扣,甚至無法發揮作用。這便是導熱介質的由來。它的作用就是填充熱源如CPU與散熱器之間大大小小的空隙,增大發熱源與散熱片的接觸面積。
3性能參數


由于導熱矽脂屬于一種化學物質,因此它也有反映自身工作特性的相關性能參數。只要了解這些參數的含義,就可以判斷一款導熱矽脂産品的性能高低。
工作溫度
工作溫度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热硅脂会因黏稠度降低而变成液态;温度过低,它又会因黏稠度增加变成固态,这两种情况都不利于散热。导热硅脂的工作溫度一般在-50℃~180℃。對于导热硅脂的工作溫度,一般不用担心,毕竟通过常规手段很难将CPU的温度超出这个范围,除非您打算用液氮制冷——那个温度下大部分导热硅脂才会失去作用。
熱傳導系數
與常用的散熱器材質相比,导热硅脂的热传导系统要小很多,目前一般规范中,對导热硅脂的熱傳導系數要求为1.13W/mK,与铜的401W/mk相比,差距不可同日而语,但与空气相比,仍高了许多。由此也可见,散熱器底面是否平滑是多麽重要,某些廠商宣稱其底面不夠平整的散熱器只需靠導熱矽脂填充而不影響其散熱能力的說法多麽無恥。
熱阻系數
熱阻系數表示物体對热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似,单位也与之相仿(℃/W),即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。
介電常數
對于部分没有金属顶盖保护的CPU而言,介電常數是个非常重要的参数,这关系到計算機内部是否存在短路的问题。普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。当然,目前的CPU都加装了用于导热和保护核心的金属顶盖,因此不必担心导热硅脂溢出而带来的短路问题,但在涂抹时也必须注意不要将导热硅脂误涂到其他地方如主板上。
主流散熱器所用导热硅脂的介電常數都大于5.1。
黏度
黏度即指導熱矽脂的黏稠度。一般來說,導熱矽脂的黏度在68左右。
使用導熱矽脂的注意事項
導熱矽脂塗抹時最重要的是均勻,能夠覆蓋CPU核心就可以,完全沒必要塗抹太多甚至厚厚一層,那樣反而會影響散熱器的性能,要清楚所谓的导热硅脂的熱傳導系數高只是相比于空气而言,与散熱器材質如銅甚至鋁相比,要低得多。
此外,大多數普通導熱矽脂在使用一年或更長時間後,會出現“幹化”或“硬化”現象,大大影響散熱效果。因此,要保證系統長期穩定地工作,定期清理並重新塗抹矽脂也是必要的。
4選配適合

尤其夏季長時間使用電腦,常使電腦“發高燒”。作爲電腦降溫“良藥”的散熱器越來越受到消費者的歡迎。不少商家表示,電腦散熱器隨著天氣的愈加炎熱,已進入熱銷時期。
大部分購買電腦散熱器的消費者都是筆記本電腦的使用者。有的人使用筆記本電腦主要用來炒股,經常從早上一直開到下午3點多,用手一摸滾燙,所以想到買個散熱器給電腦降降溫。2007年,各品牌筆記本電腦的散熱器价格从40—200元不等。业内人士表示,對于笔记本电脑的使用者来说,要尽量使用高档的散熱器
據介紹,有些買電腦散熱器的消費者都想買功率大的産品,他們認爲散熱器的风扇功率越大,风力就越强劲,散热效果也越好。其实只要能够保证电脑的CPU在安全温度以下就可以了,不必过分强调风扇功率的大小,用功率过大的风扇会對电源产生额外的负担,有可能产生一些隐性故障。
5注意事項

看形状 鳍形散熱器通過薄薄的鋁板折彎而成,看起來就像手風琴的風箱;渦流散熱器每個散熱葉片都向一個方向傾斜,有助于空氣流通。這兩種産品的散熱效能比較強。
看材質 铝挤压型材的散熱器價格最低,但散熱效果不好;金、銀、銅材質的散熱器散熱效果不錯,但造價高,重量大。性價比最高的是鋁合金材質的散熱器
看面積 散熱器是通过對流的形式将热散发掉,表面积越大,散热效果越好。在选择散熱器时,也应该對散熱器的散熱面積給予關注。
其它:選擇鋁制品散熱器時,還要注意散熱器的底部不能太厚,因爲鋁的導熱性不太好,太厚了會影響熱量的傳遞;另外,散熱器表面的導流槽應密一些,這樣可以確保散熱器能與空氣有較大的接觸面積,從而增強散熱效果。不建議購買靜音被動筆記本電腦散熱器,因爲筆記本電腦底部墊腳設計與散熱器的接觸面積極小,很難從機身將熱量傳導到散熱器上。
散熱器360百科
散熱器
有些設備工作時會産生大量的熱量,而這些多余的熱量不能有快速散去並聚積起來産生高溫,很可能會毀壞正在工作的設備,這時散熱器便能有效地解決這個問題。散熱器是附在發熱設備上的一層良好導熱介質,扮演猶如中間人一樣的角色,有時在導熱介質的基礎上還會加上風扇等等東西來加快散熱效果。但有時散熱器也扮演強盜的角色,如冰箱的散熱器是強制抽走熱量,來達到比室溫更低的溫度。
基本簡介
  散熱器是一種加快發熱體熱量散發的裝置,衡量一個散熱器的好壞有兩點:散熱和靜音。計算機部件中大量使用集成電路。衆所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統運行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內部,或者說是集成電路內部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然後發散到機箱內或者機箱外,保證計算機部件的溫度正常。多數散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內的空氣中,然後機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。
1 工作原理
  散熱器主要靠對流,如果對流被破坏,热效率会被大大降低。传统的家居装饰往往是包暖气罩,而根本不考虑最基本的物理原理——热對流,是取暖设备的正常供暖遭到破坏。热空气轻,冷空气重,因此,空调装在高处,目的是让冷气从头而降,散熱器装在低处,易于热气上升。加强對流才能迅速提高热量,取暖费就不白交。
  含油軸承是使用滑動摩擦的套筒軸承,使用潤滑油作爲潤滑劑和減阻劑,初期使用時運行噪音低,制造成本也低,但是這種軸承磨損嚴重,壽命較滾珠軸承有很大差距。而且這種軸承使用時間一長,由于油封的原因(電腦散熱器産品都不可能使用高檔油封,一般也就是普通的紙油封),潤滑油會逐漸揮發,而且灰塵也會進入軸承,從而引起風扇轉速變慢,噪音增大等問題,嚴重的還會因爲軸承磨損造成風扇偏心引發劇烈震動。散熱器
  散熱器不敵灰塵來襲,由于風流原因,散熱器鳍片産生的風壓並非垂直下壓,而是呈環形擴散,這就好比自家房頂的吊扇,風扇正下方的風流往往沒有吊扇外圍強一樣,而空氣中自帶的灰塵就會隨著風速在外圍環流,附著在風扇四周的散熱鳍片上,導致風流不通,同時由于鳍片堵塞而産生的回風又會卷入大量塵埃進入風扇葉片,降低散熱器使用壽命;空氣中的水蒸汽附著風扇葉片,導致塵埃粘附在風扇扇葉,增加葉片重量,降低轉速;散熱器軸承高速旋轉,隨著使用時間的推移,有油性物質溢出軸承,粘著散熱器,積累更多灰塵。
  散熱器风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。在风扇结构固定的情况下,直流风扇(即使用直流电的风扇)的转速随工作电压的变化而同步变化。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相對来说误差大一些。要使散熱器熱效率提高,最科學的辦法是安裝在窗戶下或窗戶側面,這樣可以有效的阻止冷氣的進入且將從窗戶方向進入的冷空氣迅速的加熱。如果安裝在其他位置要考慮增加10-20%的熱量,即加大散熱器用量。
2 基本构成
2.1 机械轴承
  軸承形式是指散熱器風扇所使用的軸承類形。在機械工程上,軸承的類形非常多,但在散熱器产品上使用的轴承形式按照其基本工作原理分类也就那么三种:使用滑动摩擦的套筒轴承(Sleeve Bearing)和使用滚动摩擦的滚珠轴承(Ball Bearing)以及两种轴承形式混合这三种。各大散熱器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是對上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。
2.2 散熱片
  散熱片是一種散熱器中的易發熱電子元件散熱的裝置,多由鋁合金,黃銅或青銅做成板狀,片狀,多片狀等,如電腦中CPU[中央處理器]要使用相當大的散熱片,電視機中電源管,行管,功放器中的功放管都要使用散熱片。一般散熱片在使用中要在電子元件與散熱片接觸面塗上一層導熱矽脂,使元器件發出的熱量更有效的傳導到散熱片上,在經散熱片散發到周圍空氣中去。
2.3 散热风扇
  散热风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。在风扇结构固定的情况下,直流风扇(即使用直流电的风扇)的转速随工作电压的变化而同步变化。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相對来说误差大一些)。风扇转速与散热能力并没有必然的关系,更高的风扇转速反而会带来更高的噪声,选购散熱器産品時如果風量差不多,可以選擇轉速低的風扇,在使用時會安靜一些。
2.4 扣具
  扣具是散熱器的點睛之筆,沒有好的扣具,再好的散熱器也無用武之地。可以使散熱片與物體均勻緊密地接觸,從而降低接觸面間的熱阻抗,加強散熱片底部的吸熱能力。扣具的設計除保證使散熱器底部與處理器均勻受力外,壓緊應力的大小也必須適當。底部厚度不同的散熱器,即使用同一扣具,壓力也會發生變化。壓力太小會産生空隙,嚴重者會松脫;太大會壓壞處理器,因此扣具的壓力必須控制在一定範圍內。
3 基本种类
3.1 水冷散熱器
  水冷散熱器水冷系統一般由以下幾部分構成:熱交換器、循環系統、水箱、水泵和水,根據需要還可以增加散熱結構。而水因爲其物理屬性,導熱性並不比金屬好(風扇制冷通過金屬導熱),但是,流動的水就會有極好的導熱性,也就是說,水冷散熱器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关。而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力。相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作溫度曲线非常平缓。使用风冷散熱器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰,或有可能超出CPU警戒温度,而水冷散热系统则由于热容量大,热波动相對要小得多。
3.2 热管散熱器
  熱管散熱器它包括带有對流口的散热壳体,在散热壳体内置的上、下支承板中置入若干个真空超导管,在超导管内装有热工介质,超导管的下端插入热媒盒内,热媒盒上设有与热源连通的进、出水口,在超导管下部和热媒盒外壁上设有保温层,当热源停止供热时,通过保温层的蓄热释放来维持热传导的,具有热源间歇供热就能满足室内取暖的需要,节约能源,供热成本低等优点。
3.3 风扇散熱器
  風冷散熱器風扇每分鍾送出或吸入的空氣總體積,如果按立方英尺來計算,單位就是CFM;如果按立方米來算,就是CMM,散熱器产品经常使用的风量单位是CFM。 在散熱片材質相同的情況下,風量是衡量風冷散熱器散熱能力的最重要的指標。顯然,風量越大的散熱器其散熱能力也越高。這是因爲空氣的熱容是一定的,更大的風量,也就是單位時間內更多的空氣能帶走更多的熱量。當然,同樣風量的情況下散熱效果和風的流動方式有關。
3.4 FUL型散熱器
  FUL型散熱器是—種新型的換熱裝置,它采用了具有優良技術性能的鋼鋁複合翅片管和用以補償熱應力的浮頭式結構,它是以導熱油(也稱有機熱載體或熱煤體)爲傳熱介質進行空氣加熱換熱裝置的最佳選擇。散熱器在紡織、印染、橡膠、制革、木材加工、塗裝烤漆等行業中已得到廣泛應用,均取得滿意的效果。浮頭式結構保證了散熱器在溫差較高的工作環境中及設備外始運行時的巨大熱應力能得到有效的補償。FUL型散熱器可有不同表面管長、管數及排數組成多種規格,其流程可根據用戶需要制成雙流程、三流程、四流行及多流程,使用部門可根據需要任意選用。
散熱器互動百科
計算機部件中大量使用集成電路。衆所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統運行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內部,或者說是集成電路內部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然後發散到機箱內或者機箱外,保證計算機部件的溫度正常。多數散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內的空氣中,然後機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。
散熱器 - 概述

計算機部件中大量使用集成電路。衆所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統運行不穩,使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內部,或者說是集成電路內部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然後發散到機箱內或者機箱外,保證計算機部件的溫度正常。多數散熱器通過和發熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內的空氣中,然後機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。 散熱器的種類非常多,CPU、顯卡、主板芯片組、硬盤、機箱、電源甚至光驅和內存都會需要散熱器,這些不同的散熱器是不能混用的,而其中最常接觸的就是CPU的散熱
計算機散熱器器。依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分爲主動散熱和被動散熱。前者常見的是風冷散熱器,而後者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分爲風冷,熱管,液冷,半導體制冷,壓縮機制冷等等。

散熱器 - 散熱片材質

散熱片材質是指散熱片所使用的具體材料。每種材料其導熱性能是不同的,按導熱性能從高到低排列,分別是銀,銅,鋁,鋼。不過如果用銀來作散熱片會太昂貴,故最好的方案爲采用銅質。雖然鋁便宜得多,但顯然導熱性就不如銅好(大約只有銅的百分之五十多點)。
常用的散熱片材質是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多純銅散熱器都超过了CPU對重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而純鋁太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。
對于普通用户而言,用铝材散熱片已經足以達到散熱需求了。

散熱器 - 散热方式

散熱方式是指該散熱器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热對流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是最普遍的一种热传递方式。比如,CPU散熱片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热對流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热對流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。
實際上,任何類型的散熱器基本上都會同時使用以上三種熱傳遞方式,只是側重點不同罷了。比如普通的CPU散熱器,CPU散熱片與CPU表面直接接觸,CPU表面的熱量通過熱傳導傳遞給CPU散熱片;散热风扇产生气流通过热對流将CPU散熱片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热對流将
CPU 散熱片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会對周围温度低的部分发生热辐射。
散熱器的散熱效率與散熱器材料的熱傳導率、散熱器材料和散熱介質的熱容以及散熱器的有效散熱面積等參數有關。
依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分爲主動散熱和被動散熱,前者常見的是風冷散熱器,而後者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分爲風冷、熱管、液冷、半導體制冷和壓縮機制冷等等。
風冷散熱是最常見的,而且非常簡單,就是使用風扇帶走散熱器所吸收的热量。具有价格相對较低、安装简单等优点,但對环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
热管是一種具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。
液冷則是使用液體在泵的帶動下強制循環帶走散熱器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、對环境依赖小等优点。但热管和液冷的价格相對较高,而且安装也相對麻烦一些。
在選購散熱器時,可以根據自己的實際需求以及經濟條件來選購,原則是夠用就好。

散熱器 - 环境热交换

當熱量傳到散熱器的顶部后,就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去,對风冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行熱交換。這時,熱量是在兩種不同介質間傳遞,所依循的公式爲Q=α
X A X
ΔT,其中ΔT爲兩種介質間的溫差,即散熱器與周圍環境空氣的溫度差;而α爲流體的導熱系數,在散熱片材質和空气成分确定后,它就是一个固定值;其中最重要的A是散熱片和空氣的接觸面積,在其他條件不變的前提下,如散熱器的體積一般都會有所限制,機箱內的空間有限,過大會加大安裝的難度,而通過改變散熱器的形狀,增大其與空氣的接觸面積,增加熱交換面積,是提高散熱效率的有效手段。要實現這一點,一般通過用鳍片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
純鋁散熱器
純鋁散熱器是早期最爲常見的散熱器,其制造工艺简单,成本低,到目前为止,純鋁散熱器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积,純鋁散熱器最常用的加工手段是铝挤压技术,而评价一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鳍片的高度,Fin是指相鄰的兩枚鳍片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin
比越大意味著散熱器的有效散熱面積越大,代表鋁擠壓技術越先進。
純鋁散熱器
陶瓷散熱器(又稱陶瓷換熱器)
其生産工藝與窯具的生産工藝基本相同,導熱性與抗氧化性能是材料的主要應用性能。它的原理是把陶瓷散熱器放置在離煙道出口較近、溫度較高的地方,不需要摻冷風及高溫保護,當窯爐溫度爲1250-1450℃時,煙道出口的溫度應是1000-1300℃,陶瓷換熱器回收余熱可達到450-750℃,將回收到的的熱空氣送進窯爐與燃氣形成混合氣進行燃燒,這樣可以降低生産成本,增加經濟效益。

  陶瓷散熱器陶瓷換熱器在金屬換熱器的使用局限下得到了很好的發展,因爲它較好地解決了耐腐蝕、耐高溫等課題,成爲了回收高溫余熱的最佳換熱器。經過多年生産實踐,結果表明陶瓷換熱器效果很好。它的主要優點是:導熱性能好,高溫強度高,抗氧化、抗熱震性能好,壽命長,維修量小,性能可靠穩定,操作簡便。是目前回收高溫煙氣余熱的最佳裝置。
純銅散熱器
铜的熱傳導系數是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,純銅散熱器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多标榜“純銅散熱器”其实并非是真正的100%的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前针對13年市场上大多数的純銅散熱器的含铜量都介于两者之间。而一些劣质純銅散熱器的含銅量甚至連85%都不到,雖然成本很低,但其熱傳導能力大大降低,影響了散熱性。此外,銅也有明[1]顯的缺點,成本高,加工難,散熱器質量太大都阻礙了全銅散熱片的應用;紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利于擠壓成形(
Extrusion )等问题。
銅鋁結合技術
在考虑了铜和铝这两种材質各自的缺点后,目前市场部分高端散熱器往往采用銅鋁結合制造工藝,這些散熱片通常都采用銅金屬底座,而散熱鳍片則采用鋁合金。當然,除了銅底,也有散熱片使用銅柱等方法,也是相同的原理。憑借較高的導熱系數,銅制底面可以快速吸收CPU釋放的熱量;鋁制鳍片可以借助複雜的工藝手段制成最有利于散熱的形狀,並提供較大的儲熱空間並快速釋放,這在各方面找到了的一個均衡點。
銅鋁結合
熱量從CPU核心散發到散熱片表面,是一个热传导过程。對于散熱片的底座而言,由于直接與高熱量的小面積熱源接觸,這就要求底座能夠迅速將熱量傳導開來。散熱片选用较高熱傳導系數的材料對提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统對照表可以看出,如铝的熱傳導系數237W/mK,铜的熱傳導系數则为401W/mK,而比较同样体积的散熱器,銅的重量是鋁的3倍,而鋁的比熱僅爲銅的2.3倍,所以相同體積下,銅質散熱器可以比鋁質散熱器容納更多的熱量,升溫更慢。同樣厚度的散熱器底座,銅不但可以快速引走熱源如CPU
Die的溫度,自己的溫度上升也比鋁的散熱片緩慢。因此銅更適合做成散熱器的底面。
不過,這兩種金屬的結合比較困難,銅和鋁之間的親和力較差,如果接合處理不好,便會産生較大的介面熱阻(即兩種金屬之間由于不充分接觸而産生的熱阻)。在實際設計和制造中,廠商總是盡可能降低介面熱阻,揚長避短,這往往也體現了廠商的設計能力與制造工藝。
常见的銅鋁結合工艺包括:
扡焊
扡焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料,在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下,利用液态焊料润湿母材,填充接头间隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等。常用的扡焊方式是锡扡焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的最大因素。必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属,这样铜铝才能顺利焊接在一起。
散熱片上的銅底是進行熱的傳導,要求的不僅是機械強度,更重要的是焊接的面積要大(焊著率要高),才能有效地提升散熱效能,否則不但不會提升散熱效能,反而會使其比全鋁合金的散熱片更加糟糕。
貼片、螺絲鎖合
貼片工藝是將薄銅片通過螺絲與鋁制底面結合,這樣做的主要目的是增加散熱器的瞬间吸热能力,延长一部分本身设计成熟的純鋁散熱器的生命周期。經過測試發現:在鋁散熱片底部與銅塊之間使用高性能導熱介質,施加80Kgf的力壓緊後用螺絲將其鎖緊,其散熱效果與銅鋁焊接的效果相當,同樣達到了預計的散熱效能提升幅度。
這種方法較焊接簡單,,而且品質穩定,制程簡單,投入設備成本較焊接低,不過只是作爲改進,所以性能提升不明顯。雖然有散熱膏填充,銅片與鋁底之間的不完全接觸仍然是熱量傳遞的最大障礙。
制造的主要工序有:銅片裁切、校平(平面度小于0.1mm、鑽孔、塗抹導熱介質鑽孔、攻牙、清洗、強力預壓程序、兩段式鎖合作業、定扭力鎖螺絲。
贴片工艺的重点在于控制好铜、铝平面度和粗糙度以及锁螺丝的扭力等因素,即可得到一定的效能提升,是一種不错的銅鋁結合方式。如果使用的导热介质性能低劣,或是铜块平整度不良,热量就不能顺利地传导至铝的散熱片表面,使散熱效果大打折扣。另外,螺絲的鎖合力和銅材的純度不夠,都是不良的影響因素。
塞铜 嵌铜
塞銅主要有兩種方式,一種是將銅片嵌入鋁制底板中,常見于用鋁擠壓工藝制造的散熱器中。由于鋁制散熱器底部的厚度有限,嵌入銅片的體積也受到限制。增加銅片的主要目的是加強散熱器的瞬間吸熱能力,而且與鋁制散熱器的接觸也很有限,所以大多數情況下,這種銅鋁散熱器比鋁制散熱器的效果好不了多少,在接觸不良的情況下,甚至會妨礙散熱。還有一種是將銅柱嵌入鳍片呈放射狀的鋁制散熱器中。Intel原裝散熱器就是采用了這樣的設計。銅柱的體積較大,與散熱器的接觸較爲充分。采用銅柱後,散熱器的熱容量和瞬間吸熱能力都能增強。這種設計也是目前OEM采用較多的。
比較少見的三角底座
塞銅工藝在制造中一般通過如下方式實現:
機械式壓合
機械式壓合方式是将一块直径尺寸大于铝孔径的铜块,通过机械的方式,将其压合在一起,因为铝有延展性,所以铜可以在常温下与铝质散熱片結合,這種方式的結合的效果也是比較可觀,但有一個致命的缺點就是銅在被擠壓進入鋁孔的過程中,鋁孔內表面容易被銅刮傷,嚴重影響熱的傳導。這要通過合理搭配過盈量以及優化設計銅塊的形狀來避免此類問題的産生。
熱脹冷縮結合
在鋁的散熱片底部加工一個直徑ψ=D1的圓孔,另外做一個直徑ψ=D1+0.1MM
的銅柱,利用金屬材料的熱脹冷縮特點,將鋁質散熱片加熱至400℃,其受熱膨脹圓孔直徑擴張至D1+0.2MM以上。利用專門機器在高溫下將常溫(或冷卻後的)銅柱快速塞入鋁質散熱片之圓孔內,待其冷卻收縮後,銅柱與鋁質散熱片就能紧密结合为一体。这也是一種可靠的方法,其铜铝稳定性很高,由于没有使用第三方介质,结合紧密度最佳。塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻,不但保证了銅鋁結合的紧密程度,更充分利用了两种金属材料的散热特性。
但要注意铜柱和圆孔的直径尺寸及表面粗糙度的品质控制,这些会對其散热效果有一定的影响。
在經過塞銅工藝處理後,散熱器底面往往还要经过“铣”和“磨”处理。铣工艺针對塞铜处理中的铜芯,磨工艺则针對整个散熱片底部進行磨平處理。
鍛造工藝(冷鍛)
鍛造工藝主要由ALPHA公司" target="_blank">公司掌握,其是在金屬的特殊物理狀態(降伏狀態)下用高壓將其壓入鍛造模具,並在模具上預置銅塊,塞入降伏態的鋁中。由于降伏態時鋁的特殊性質(非液態,柔軟,易于加工),銅和鋁可以完美的結合,達到中間無空隙,介面熱阻很小。鍛造工藝難度大,成本高,所以成品價格高昂,屬于非主流産品。采用這種工藝的散熱片一般都帶有許多密密麻麻的針狀鳍片。這種工藝制造的散熱片样式丰富,设计的想象空间较大,但成本也相對较高。
插齿(Crimped Fin)
插齿工艺大胆改进传统的銅鋁結合技術。先将铜板刨出细槽,然后插入铝片,利用60吨以上的压力,把铝片结合在铜片的基座中,并且铝和铜之间没有使用任何介质,从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接,从而彻底避免了传统的銅鋁結合产生介面热阻的弊端,大大提高了产品的热传导能力,并且可以生产铜片插铝座,铜片插铜座等各种工艺产品,来满足不同的散热需求。这种技术明显延长了一部分銅鋁結合技術的寿命。
除了上面介绍的外,还有一些銅鋁結合的方法,但工艺主要都是得保证铜与铝的热接触面的结合品质,否则其散热效果还不如全铝合金散熱片。新的制程是需要不断验证,不断改进,最终才会达到预期的效果,在选用銅鋁結合的散熱器时切不可只看外观,只有实际對比才能买到一个品质优良的銅鋁結合散熱器
散熱器的加工成型技術
從某些角度看,散熱器的加工成型技術决定了散熱器的最終性能,也是廠商技術實力的最重要體現。目前散熱器的主流成型技術多爲如下幾類:
鋁擠壓技術(Extruded)
鋁擠壓技術簡單的說就是將鋁錠高溫加熱至約
520~540℃,在高壓下讓鋁液流經具有溝槽的擠型模具,作出散熱片初胚,然后再對散熱片初胚進行裁剪、剖溝等處理後就做成了k66凯时备用网址 常見到的散熱片。铝挤压技术较易实现,且设备成本相對较低,也使其在前些年的低端市场得到了广泛的应用。一般常用的铝挤型材料AA6063,其具有良好的热传导率(约160~180
W/m.K)与加工性。不过由于受到本身材質的限制,散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1:18,所以在有限的空间内很难增大散热面积,故铝挤散熱片的散熱效果比較差,很難勝任現今日益攀升的高頻率CPU。
鋁壓鑄技術
除鋁擠壓技術外,另一個常被用來制造散熱片的制程方式爲鋁壓鑄,通過將鋁錠熔解成液態後,填充入金屬模型內,利用壓鑄機直接壓鑄成型,制成散熱片,采用壓注法可以將鳍片做成多種立體形狀,散熱片可依需求做成複雜形狀,亦可配合風扇及氣流方向做出具有導流效果的散熱片,且能做出薄且密的鳍片來增加散熱面積,因工藝簡單而被廣泛采用。一般常用的壓鑄型鋁合金爲ADC12,由于壓鑄成型性良好,適用于做薄鑄件,但因熱傳導率較差(約
96 W/m.K),现在国内多以AA1070 铝料来做为压铸材料,其热传导率高达 200 W/m.K 左右,具有良好的散热效果。
不过,AA1070 铝合金压铸散熱器存在著一些其自身無法克服的先天不足:
(1)壓鑄時表面流紋及氧化渣過多,會降低熱傳效果。
(2)冷却时内部微缩孔偏高,实质热传导率降低(K<200 W/m.K)。
(3)模具易受侵蝕,致壽命較短。
(4)成型性差,不適合薄鑄件。
(5)材質较软,容易变型。
隨著CPU主頻的不斷提升,爲了達到較好的散熱效果,采用壓鑄工藝生産的鋁質散熱器體積不斷加大,給散熱器的安裝帶來了很多問題,並且這種工藝制作的散熱片有效散熱面積有限,要想達到更好的散熱效果勢必提高風扇的風量,而提高風扇風量又會産生更大的噪音。
散熱器的加工成型技術
接合型制程
這類散熱器是先用鋁或銅板做成鳍片,之後利用導熱膏或焊錫將它結合在具有溝槽的散熱底座上。結合型散熱器的特点是鳍片突破原有的比例限制,散热效果好,而且还可以选用不同的材質做鳍片。此制程之优点为散熱器Pin-Fin比可高达60以上,散热效果佳,且鳍片可选用不同材質制作。
其缺點在于利用導熱膏和焊錫接結合的鳍片與底座之間會存在介面阻抗問題,從而影響散熱,爲了改善這些缺點,散熱器領域又運用了2種新技術。
首先是插齒技術,它是利用60噸以上的壓力,把鋁片結合在銅片的基座中,並且兩者之間沒有使用任何介質,從微觀上看這兩者的原子在某種程度上相互連接,從而徹底避免了傳統的兩者結合産生介面熱阻的弊端,大大提高了産品的熱傳到能力。
其次是回流焊接技術,傳統的接合型散熱片最大的问题是介面阻抗问题,而回流焊接技术就是對这一问题的改进。其实,回流焊接和传统接合型散熱片的工序几乎相同,只是使用了一个特殊的回焊炉,它可以精确的對焊接的温度和时间参数进行设定,焊料采用用铅锡合金,使焊接和被焊接的金属得到充分接触,从而避免了漏焊空焊,确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密,最大限度地降低介面热阻,又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度,保证所有焊点的均匀,不过这个特殊的回焊炉价格很贵,主板厂商用的比较多,而散熱器廠商則很少采用。一般說來,采取這種工藝的散熱器多用于高端,價格較爲昂貴。
可撓性制程
可撓性制程先将铜或铝的薄板以成型机折成一体成型的鳍片,然后用穿刺模将上下底板固定,再利用高周波金属熔接机,与加工过的底座焊接成一体,由于制程为连续接合,适合做高厚长比的散熱片,且因鳍片爲一體成型,利于熱傳導的連續性,鳍片厚度僅有0.1mm,可大大降低材料的需求,並在散熱片容许的重量内得到最大的热传面积。为达到大量生产,并克服材質接合时的接口阻抗,制程部份采上下底板同时送料、自动化一贯制程、上下底板接合采用高周波熔焊接合,即材料熔合来防止接口阻抗的产生,以建立高强度、紧密排列间距的散熱片。由于制程連續,故能大量生産,且由于重量大幅減輕,效能提升,所以能增加熱傳效率。
鍛造制程
鍛造工藝就是將鋁塊加熱後將鋁塊加熱至降伏點,利用高壓充滿模具內而形成的,它的優點是鳍片高度可以達到50mm以上,厚度1mm以下,能夠在相同的體積內得到最大的散熱面積,而且鍛造容易得到很好的尺寸精度和表面光潔度。但鍛造時,由于冷卻塑性流變時會有頸縮現象,使散熱片易有厚薄、高度不均的情況産生,進而影響散熱效率,因金屬的塑性低,變形時易産生開裂,變形抗力大,需要大噸位(500噸以上)的鍛壓機械,也正因爲設備和模具的高昂費用而導致産品成本極高。且因設備及模具費用高昂,除非大量生産否則成本過高。
全世界目前有能力制造出冷鍛散熱片的廠商並不多,最爲有名的就是日本的ALPHA,而台灣就是Taisol,MALICO-太業科技。冷鍛的優點是可以在制造出散熱面積比鋁擠還大的散熱片,且因铝挤制造过程是拉伸,所以铝金属组织是承水平方向扩大,而冷缎方向是垂直压缩的,因此對于散热上,冷锻占较大的优势,缺点是成本高,有技术可制造生产的厂商亦不多。
散熱器維基百科
散熱器
有些設備工作時會産生大量的熱量,而這些多余的熱量不能有快速散去並聚積起來産生高溫,很可能會毀壞正在工作的設備,這時散熱器便能有效地解決這個問題。散熱器是附在發熱設備上的一層良好導熱介質,扮演猶如中間人一樣的角色,有時在導熱介質的基礎上還會加上風扇等等東西來加快散熱效果。但有時散熱器也扮演強盜的角色,如冰箱的散熱器是強制抽走熱量,來達到比室溫更低的溫度。
工作原理
散熱器的工作原理是熱量從發熱設備産生傳至散熱器再传到空气等物质,其中热量通过热力学中的热量传递进行传递。而热量的传递方式主要有热传导、热對流和热辐射,如当物质与物质接触时只要存在温差,就会发生热量传递,直到各处温度相同为止。散熱器正是利用這一點,如采用良好的導熱材料,薄而大塊的鳍片狀結構增大由發熱設備與散熱器到空氣等物質的接觸的面積與導熱速度。
分類[編輯]
風冷,散熱是最常見的,而且非常簡單,就是使用風扇帶走散熱器所吸收的热量。价格相對较低,而且安装简单,但對环境依赖比较高,例如气温升高散热性能就会大受影响。
热管,是一種具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向酌可逆性、可远距离传热、恒温特性(可控热管)、热二极管与热开关性能等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。但价格相對较高。
液冷,則是使用液體在泵的帶動下強制循環帶走散熱器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、對环境依赖小等等优点。但液冷的价格也相對较高,安装也相對麻烦一些。
半导体制冷利用一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶對时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端,从而产生导热作用。
压缩机制冷从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过压缩机對其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力,从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。如空调、冰箱。
當然,以上大多數散熱類型最後都離不開風冷的。