散熱風扇的選材

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[導讀:]散熱風扇的選材

選材 
 
不要以為只有主板和顯卡等“高精密”設備對選材很講究。散熱器產品雖然談不上電容和電阻等零部件,但散熱片選用何種材料制作同樣是影響散熱效果的重要因素之一。 
  市售的大多數CPU風扇,搭配的散熱片一般采用鋁合金制作(純鋁由于硬度不足,很難進行切削加工)。這是因為鋁合金的加工性好、表面處理容易(例如進行研磨和切削等工藝加工),而且成本低廉。   銅或銅合金是另一套可以考慮的散熱片選材方案。但這里有幾點問題要澄清:首先,銅的熱傳導系數幾乎是鋁的兩倍,卻這并不意味著銅散熱器的散熱效果就可以達到鋁合金散熱器的兩倍。因為散熱片的工作效果并不僅由材料的導熱特性決定。其次,更好的散熱性能并不能彌補銅的市場缺點——價格較高。再次,更高的材質密度也使得銅散熱器的質量比較重,這也意味著更大的靜態重力。更后,銅還有不盡人意的硬度以及其它一些“先天缺陷”。 
  盡管這樣,還是有部分散熱片采用了銅和鋁結合的方式來制造。這些散熱片的底座大多采用銅,而金屬鰭片則采用鋁制。銅的熱傳導系數比鋁高,能更均勻地將熱量傳送到鋁制鰭片的外圍。鋁本身的熱傳導系數不是無限大,鰭片內部有溫度梯度的存在:鰭片組靠近中心的溫度較高,四周靠近外圍的溫度較低。   這里值得注意的是,熱傳導的一個重要因素就是溫度梯度的存在。散熱鰭片中心部分有較高的熱傳導效果,四周的效果則要差些,這樣就導致整體熱傳導效果的降低。使用銅制芯片解決溫度梯度不均勻問題,雖然熱阻有所增加,但卻大大提高了鰭片整體的溫度均勻分布,可以說仍然是得大于失。在下表中我們給出一些常見金屬材質的熱傳導系數。 
  由于散熱器的材質對整體散熱效果影響非常大,所以各家產品選用何種材料也成為本專題關注的焦點之一。 
幾何特性與熱阻: 
  散熱器底座的造型對熱傳導的影響有多大?這個問題聽起來頗為匪夷所思。其實,現階段散熱器鰭片使用的金屬材質(如銅和鋁)的熱傳導系數較高,再加上底座的厚度不是很大,所以對散熱效果的影響在一般情況下并不明顯。 
  您可以想象這樣一個實驗:用一厚度為10cm的鋁塊,將上層切削成散熱鰭片,底面進行打磨后固定在CPU核心上。這樣一開機,螞蟻幾乎可以保證不需要太久就會發生當機。 
  為什么? 因為鋁塊的熱傳導系數雖然頗高,但內部還是有溫度梯度存在。增加鋁塊的厚度可以使底座容納更多的熱量,但上層散熱鰭片不能得到較高的溫度梯度,使熱發散能力嚴重衰退。而底部芯片卻一直在傳送熱量給鋁塊,導致兩端溫差越來越大,終于超過了芯片可接受的溫度極限而導致當機。 
  我們的結論是:對于全鋁散熱片而言,散熱器底座并非越厚越好。但適當在CPU核心處加厚散熱片,可以提高散熱片的整體熱容量,加強散熱效果。 
  說到這里,很多朋友一定會舉一反三,從而了解散熱器扣具的用意了??劬卟恢皇菍Ⅵ捚潭ㄔ谛酒?,它的作用更是要降低熱阻。熱阻與壓力存在非線性的反比關系:壓力越大熱阻越小。當然,壓力也不可以一味增加,我們必須把扣具的壓力控制在一定范圍內。否則象AMD Athlon XP這類核心暴露在外的CPU很可能因此受傷。 
  為了降低接觸面的熱阻,人們常在芯片與散熱片之間涂抹硅脂來填補空隙。不過螞蟻建議不要涂抹太多,因為這項工作只是有助于提高熱傳導效率,并不能直接發散熱量。適當給CPU敷上散熱硅脂有益,太多則過猶不及。 
  如果芯片和鰭片間是完善的平面,熱阻可以說沒有——當然這在實際生活中是不可能出現的狀況。為

 

 


了解決這個問題,有些朋友喜歡打磨CPU芯片或散熱片來調整接觸面的平整度。螞蟻建議發燒友們對這種“改裝”不要做得太過火。對于初級玩家更應在老手的指導下進行,不然很可能毀壞CPU。

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