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散热器种类

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从制作工艺分类:

1. 铝挤式散热片
    铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场,铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后,在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具,作出散热片初胚,然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。铝挤散热片的成本低,技术门槛要求也不高,不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过118,所以在有限的空间内很难提高散热面积,故铝挤散热片散热效果比较差,很难胜任现今日益攀升的高频率CPU

2. 塞铜式散热片
  目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种,而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的,将铝 挤型散热片加热后将铜芯塞入其中,最后再进行整体的冷却。由于没有使用第三方介质,塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻,不但保证了铜铝结合的紧密程度,更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错,是目前市场上的主流散热片类型

3. 压固法
  也就是将众多的铜片或铝片叠加起来,然后在两侧加压并将其截面进行抛光,这个截面与CPU核心接触,另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多,而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触(或靠近),而各个鳍片之间也通过压固的方式有 着紧密的接触,彼此之间的热量传导损失也会明显降低,正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片,这种散热器的散热效果往往不错,重量则比传统的散热器要轻的多

4. 锻造式散热片
  锻造工艺就是将铝块加热后利用高压充满模具内而形成的,它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上,厚度1mm以下,能够在相同的体积内得到最大的散热面积,而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。但锻造时,因金属的塑性低,变形时易产生开裂,变形抗力大,需要大吨(500吨以上)位的锻压机械,也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高,连许多超频发烧友都无福消受。

5. 接合型散热片
  由于传统铝挤型散热片无法突破鳍片厚度和长度的比例限制,故而采用结合型散热片。这种散热片是先用铝或铜板做成鳍片,之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。结合型散热片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质做鳍片。当然了,缺点也显而易见,就是利用导热膏和焊锡接结合鳍片和底座会存在介面阻抗问题,从而影响散热,为了改善这些缺点,散热片领域又运用了2种新技术。首先是插齿技术,它是利用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铜铝结合产生介面热阻的弊端,大大提高了产品的热传到能力。第二种是回流焊接技术,传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题,而回流焊接技术就是对这一问题的改进。其实,回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同,只是使用了一个特殊的回焊炉,它可以精确的对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,而散热器厂商则很少采用。

6. 切削式散热片
  相对于铝挤型散热片,切削工艺解决了散热片的鳍片厚长之比的限制。切削工艺是利用特殊的刀具将整块材质削出一层层的鳍片,这种散热鳍片可薄至0.5mm, 而且散热片的鳍片和底座是一体的,因而就不会出现界面阻抗的问题。不过这种切削工艺在生产的过程中废料多和量品率低的影响使得成本居高不下,故而切削工艺主要偏向铜制散热片

7. 可挠性散热片
  可挠性散热片是先将铜或铝的薄板,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,与加工过的底座结合成一体,由于制 程为连续接合,适合做高厚长比的散热片,且因鳍片为一体成型,有利于热传导之连续性,鳍片厚度仅有0.1mm,可大大降低材料的需求,并在散热片容许重量内得到最大热传面积

 

按照材质分类

1、纯铝制散热片

这种散热片是目前使用率最高的散热片之一,整体采用纯铝制造。铝,作为地壳中含有量最高的金属,成本低和热容低是其主要特点,虽然吸热慢,但放热很快,散热效果跟其结构和做工成正比,散热片数越多、底部抛光越好,散热效果越好,但也受其制造工艺上的制约,一般采用铝挤压式制造工艺的散热器凹槽的最小间隔只能做到1.1毫米。散热原理也是最简单的:利用散热器上的散热片来增大它与空气的接触面积,再利用风扇来加速空气流动从而带走散热片上的热量。这种散热片的价格也是最低的,跟以下几种散热器相比散热效果最差


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图一:纯铝制散热片

2、纯铜制散热片

这种散热片跟铝制散热片唯一的区别就是材质换成了纯铜,因为铜跟铝相比有个先天的优点:热传导效能为412w/mk,比铝的226w/mk提高了将近1倍,但铜也有个先天的缺点:热容太高了,也就是说这种散热片吸热快但放热慢,热量在铜片中的物理沉淀非常多,需要配合大功率高转速的风扇,才能达到理想的效果。由于铜具有良好的韧性,制造工艺上比铝容易多了,有折页式、插齿式等,散热片的密度可以比铝制的做得更高,散热面积也相应更大,这些都可以弥补其热容高所导致散热慢的不足,但纯铜的单位成本和制造成本比铝高很多,直接导致这种散热片的价格居高不下,虽然价格高,但散热效果比铝制的要好多了


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图二:纯铜制散热片

3、纯银制散热片

这种散热片的材质采用了吸热快放热也快的纯银,银的热传导效能为432w/mk,比铜略高,但其热容很低,热量在银质散热器体上的物理沉淀少,仅相当于铝的水平,也就是说银制的散热器是集合了铜和铝各自的优点于一身,拥有铜的快速导热性及铝的快速放热性,散热效果非常好,唯一的缺点就是价格高,众所周之,由于银的密度比较高,一个小小的散热片需要几百上千克的银,ALPHA公司著名的PAL7088T纯银制散热器,其中散热片采用1300克纯银,不含风扇的价格就高达15600元,如果配合ALPHACTT8450液态轴承马达全自动温控风扇,总价已经超过20000元了,这种离谱的价格实在是非一般人所能接受的。


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图三:纯银制散热片

4、嵌铜式铝制散热片

这种散热器可以说是用经济实惠的方式解决了铜和铝的矛盾关系——中间嵌铜块的铝制散热片,用铜块跟CPU接触,利用铜的快速吸热性来吸取CPU的热量,再利用铝的快速放热性来释放铜块上的热量,这样做散热效果要好于单一的纯铜或纯铝散热片,但还远远不及纯银的效果,原因很简单:嵌铜散热片的制造过程是利用热胀冷缩的原理,将铝制散热片加热到一定的温度后,再把事先准备好的铜块嵌进去,等铝的温度下降后,收缩就把铜块紧紧地包在了一起,但是铜和铝不能做到100%的接触,所以在热传导效能方面会受到一定的影响,但优点是价格便宜,基本上几十元钱就能买到,比起动辄上百元的纯铜散热片来说,既经济实惠,且效果又好


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图四:嵌铜式铝制散热片

5、压铸铜式铝制散热片

这种散热片乍看外表颇似嵌铜散热片,底座上也有一块铜,但不一样的地方是:这种散热片上的铜块并不像嵌铜散热片那样是利用热胀冷缩的原理嵌进去的,而是使用了最先进的压铸技术,可以说是完全的无缝连接,所以在铜块与铝座的连接线上,无论怎么看,怎么摸,都绝对感觉不到任何缝隙,从根本上保证了铜块与铝座之间的热传导性,因此,具有超强的散热性能。典型的例子就是曾经被媒体封称为“地球上最强风冷散热器”的ALPHA PAL8045T。当然,由于制造复杂做工精细,一般采用这种工艺制造的散热器价格颇高,ALPHA PAL8045T不带风扇的散热片,其价格就要420元了,价格是比较昂贵,但散热效果极佳。

    

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图五:压铸铜式铝制散热片

6、热管散热系统

这种散热系统与上述的散热片不同,上述的散热片是利用金属的热传导性能将热量从散热面积小的CPU表面传递到散热面积大的散热片上,因此,其散热性能取决于制造这个散热片所采用的材质。热管散热系统并不是利用金属的热传导性能来导热的,而是利用在密闭的铜管内液态介质的蒸发及冷凝过程传递热量的,由于液态到气态及气态到液态的转化,分别需要吸收及放出大量的热,所以热管传递热量的效率很高,导热系数比单一金属材质要高出几个数量级。具体请看图六:

 

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图六:热管散热器的原理图

原理是:在密闭的铜管中抽真空并填入沸点较低的液体,当铜管的一头温度升高时,这段铜管里面的液体就会受热而汽化,并依靠铜管内部两端的蒸汽压力差而向另一端移动,由于另一端的温度较低,气体移动到这里时,遇冷液化并反向流回,这个反向的流动依靠热管内壁丝网结构提供的毛细泵力进行的,我们知道,当液体变成气体时是要吸收大量的热,而当气体变成液体时会放出大量的热,热管就是利用这个原理来传导热量的,典型的例子就是图示的TT SP-94纯铜热管散热器。


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       图七:热管散热器

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