計(jì)算機(jī)部件中大量使用集成電路。眾所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn),使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導(dǎo)致高溫的熱量不是來(lái)自計(jì)算機(jī)外,而是計(jì)算機(jī)內(nèi)部,或者說(shuō)是集成電路內(nèi)部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然后發(fā)散到機(jī)箱內(nèi)或者機(jī)箱外,計(jì)算機(jī)部件的溫度正常。多數(shù)散熱器通過(guò)和發(fā)熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過(guò)各種方法將熱量傳遞到遠(yuǎn)處,比如機(jī)箱內(nèi)的空氣中,然后機(jī)箱將這些熱空氣傳到機(jī)箱外,完成計(jì)算機(jī)的散熱。 散熱器的種類(lèi)非常多,CPU、顯卡、主板芯片組、硬盤(pán)、機(jī)箱、電源甚至光驅(qū)和內(nèi)存都會(huì)需要散熱器,這些不同的散熱器是不能混用的,而其中常接觸的就是CPU的散熱器。依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將電腦的散熱器分為主動(dòng)散熱和被動(dòng)散熱。前者常見(jiàn)的是風(fēng)冷散熱器,而后者常見(jiàn)的就是散熱片。進(jìn)一步細(xì)分散熱方式,可以分為風(fēng)冷,熱管,液冷,半導(dǎo)體制冷,壓縮機(jī)制冷等等。
實(shí)際上,任何類(lèi)型的散熱器基本上都會(huì)同時(shí)使用以上三種熱傳遞方式,只是側(cè)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(guò)熱傳導(dǎo)傳遞給CPU散熱片;散熱風(fēng)扇產(chǎn)生氣流通過(guò)熱對(duì)流將CPU散熱片表面的熱量帶走;而機(jī)箱內(nèi)空氣的流動(dòng)也是通過(guò)熱對(duì)流將 CPU 散熱片周?chē)諝獾臒崃繋ё撸钡綑C(jī)箱外;同時(shí)所有溫度高的部分會(huì)對(duì)周?chē)鷾囟鹊偷牟糠职l(fā)生熱輻射。
純鋁散熱器是早期為常見(jiàn)的散熱器,其制造工藝簡(jiǎn)單,成本低,純鋁散熱器仍然占據(jù)著相當(dāng)一部分市場(chǎng)。為增加其鰭片的散熱面積,純鋁散熱器常用的加工手段是鋁擠壓技術(shù),而評(píng)價(jià)一款純鋁散熱器的主要指標(biāo)是散熱器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度,F(xiàn)in是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。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(shù)越。
熱量從CPU核心散發(fā)到散熱片表面,是一個(gè)熱傳導(dǎo)過(guò)程。對(duì)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(dǎo)開(kāi)來(lái)。散熱片選用較高熱傳導(dǎo)系數(shù)的材料對(duì)提高熱傳導(dǎo)效率很有幫助。通過(guò)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)照表可以看出,如鋁的熱傳導(dǎo)系數(shù)237W/mK,銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)則為401W/mK,而比較同樣體積的散熱器,銅的重量是鋁的3倍,而鋁的比熱僅為銅的2.3倍,所以相同體積下,銅質(zhì)散熱器可以比鋁質(zhì)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。
扦焊是采用熔點(diǎn)比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作為焊料,在低于母材熔點(diǎn)而焊料熔點(diǎn)的溫度下,利用液態(tài)焊料潤(rùn)濕母材,填充接頭間隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前處理、組裝、加熱焊接、冷卻、后處理等。常用的扦焊方式是錫扦焊,鋁表面在空氣中會(huì)形成一層非常穩(wěn)定的氧化層(AL2O3),使銅鋁焊接難度較高,這是阻礙焊接的大因素。要將其去除或采用化學(xué)方法將其去除后并電鍍一層鎳或其它容易焊接的金屬,這樣銅鋁才能順利焊接在一起。
貼片工藝是將薄銅片通過(guò)螺絲與鋁制底面結(jié)合,這樣做的主要目的是增加散熱器的瞬間吸熱能力,延長(zhǎng)一部分本身設(shè)計(jì)成熟的純鋁散熱器的生命周期。經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn):在鋁散熱片底部與銅塊之間使用導(dǎo)熱介質(zhì),施加80Kgf的力壓緊后用螺絲將其鎖緊,其散熱效果與銅鋁焊接的效果相當(dāng),同樣達(dá)到了預(yù)計(jì)的散熱效能提升幅度。