散热片的散热原理说课讲解

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。

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冷锻：该方法通常在国外采用的多。国外比较流行的Alpha PFH6035MUC 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HP Polar Logic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。