散热片的散热原理

散热片的散热原理 一个好的散热系统，应该由散热片、风扇（这我们会在下文中详细谈及）组成。先来谈谈散热片：简单地来看，一块散热片除了一些金属片外，就没有什么特别了。那么，它是如何驱散由CPU发出来的热量的呢？我们都知道，热的传导方式有三种：传导、对流、辐射。辐射，就如其名字一样，是指热能从热源以电磁的形式（由光子传送）直接发散出去。辐射可以在真空中进行。辐射的传热效能取决于热源的材料以及表面的颜色。传导是指分子之间的动能交换，能量较低的粒子和能量较高的粒子碰撞从而获得能量（是透过物理的直接接触），单独的一块散热片是不能实现热能的传导的。总之，传导是散热片从CPU获得热量的最主要途径。对流是指透过热的物质的运动来实现热的传递。这意味着，热能是来自于被气体或者液体所包围热源，透过分子的移动来实现热能的传递的。我们可以采用在散热片上添加风扇的方法来实现强制对流。对流是风扇/散热片组合制冷的主要方式。CPU产生的大部分的热都被风扇形成的对流所带走，只有很少很少的一部分热是透过辐射来散发出去的。为了实现该效果，散热片必须被设计为能增强该效果的形式。通常使用两种方法来达到此目的：把散热片的表面积尽可能地增大，以便于空气的流通。使用金属鳍的方式不仅可以增大散热面积，好的金属鳍设计还可以让对流进行的更加有效率。让散热片与CPU的接触面尽可能的平滑，否则，CPU与散热片之间将会形成保温层。当然，接触面就算很平滑，也难免会有空隙的存在，因此，在接触的地方可以使用散热膏、散热硅脂或者专用的散热贴片作为辅助以提高接触面积。因此，作为一个高效的散热片设计方案，应该包含一个尽可能大的散热片，并且配备一个强有力的风扇。一些聪明的设计方案还会采用一些特别的金属鳍设计，以保证气流在风扇的驱动下顺畅地通过，提高风扇的实际散热效用。当然，理想的解决方案还应包括液态冷却设备。材料大多数散热片都是采用金属铝来制造的。为什么呢？这是因为铝的价格较低，并且具备了良好的金属切削特性，使它非常适合于制造散热片。一般来说，一块纯金属的导热性能将比它的合金的导热性更好。然而，工厂一般都会采用铝合金来制造实际的产品，因为这样可以获得比纯铝更好的金属加工特性。很多人都知道铜的导热性能几乎相当于铝的两倍，但是为什么铜没有被大量用于制造散热片呢？这是因为散热片的散热效能不仅仅受材料的导热性能所影响，铜散热片的散热效果并不能达到铝散热片的两倍。而且更好的散热性能并不能弥补它的缺点：更高的价格、更高的密度带来的更高的重量、不尽人意的硬度以及其它一些要顾虑的因素。尽管这样，还是有部分散热片是采用了铜、铝的混合方式来制造的。这些散热片的底座通常都是采用铜制造，而金属鳍的部分则会采用铝来制造。颜色黑色物体的辐射性是最好的-所以，所有的散热片都应该是黑色的。真的吗？要知道，大部分的热量都是通过对流来传递的-相比之下，辐射所能起的效果简直是不值一提的。当我们用两种不同颜色的构造相同的散热片进行效果测试的时候，我们发现，它们之间效果差异几乎可以忽略不计。透过阳极电镀来为散热片穿上不同颜色外衣，只是制造商为了迎合不同消费者的视觉需求而已。散热片有不同的颜色-黑色、银色甚至蓝色、绿色、金色、红色、紫色。然而对于散热片的表现，却不会带来什么明显的不同。夏日炎炎话散热之散热原理篇制造工艺有的散热片生产厂商已经设计出不同的产品。下面，就让我们来看一看一些流行的散热片设计吧。冲压型：是最常见的方式。它的价格低廉，并且其外形易于加工。液态的铝被工厂按照特定的形状进行加工，形成一条长长的特型铝棒。当这条铝棒冷却下来以后，就被机器进行切割，分切为散热片。但是，这种工艺有着一些天生的限制。像图四那种散热片形式就不能按照冲压来进行了。折叠鳍：薄薄的金属片按照一定的间距被折叠起来，然后用金属卡板扣在散热片基座上。这种方式最大的好处是获得了鳍片所形成空隙，可以让空气更好地流动（从而获得更好的制冷效果）。采用这种设计的散热片轻盈、紧凑，缺点是这种设计会造成生产上的不便并且价格也因此而变得更高，更何况只有少数的厂商可以制造这种产品。冲压薄鳍：这种设计非常类似于折叠鳍，不同的是，在该设计中，是由许多在基板上冲压而成的薄金属鳍代替了折叠鳍。压铸法：此方法可以让设计人员的自由性大为增加，可以把一些不能用冲压来实现的元素也加入其中。不过，它的金属鳍外形并不怎么好。夏日炎炎话散热之散热原理篇冷锻：该方法通常在国外采用的多。国外比较流行的AlphaPFH6035MUC散热片就是采用该方法制作而成的。该工艺非常适用于针状的金属鳍。轧齿边：类似于冷锻，用这种方法制造的散热片有着完全与众不同的外观。图中所示的就是在HPPolarLogic中采用的散热片。轧齿边可以为设计人员提供许多的发挥空间，但是，它的价格非常的昂贵。当然，这里列出的产品样式还不能算是一个完整的列表，但是，我们在市场上看的散热片，基本上都可以在上面的列表中找到类似的结构。绝大多数的CPU散热片都需要一个风扇，而你的机箱也至少得有一个风扇，通常有两个机箱风扇，加起来就有三个或者更多的风扇了。但是，当你购买一个个风扇的时候，需要考虑些什么因素呢？在所有的散热方法中，最普遍的要算是风冷散热了。风冷散热的一般为散热片加上风扇的结构。首先，热量由CPU直接传递至散热片，再由风扇带来的冷空气将热量带走。这种方法使用起来比较的简单，但由于其的工作原理，导致了其受环境温度的影响比较大。另外，好的散热片加上优秀的风扇还不能完全满足散热的需要。我们还要提供比较大的内部的空间才行。这就是我们常说的热量辐射空间。配合散热片的传导性和风扇的对流性，散起热来才事半功倍。关于散热片的一些问题，我们已经在上文中谈及。这里，我们主要看看散热风扇。