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散热器 生产 报价 品牌 厂家 材料 知识 百科 深圳

2014-5-12 10:09:51点击:

散热器 生产 报价 品牌 厂家 材料  知识 百科 深圳

散热器百度百科
  在我们的日常生活中散热器的种类是很丰富的。有笔记本散热器、汽车散热器等等。
材质对传导

CPU的Die通常不到2平方厘米,但功耗却达到几十、上百瓦,如果不能及时将热量传导出去,热量一旦在Die中积聚,将会导致严重的后果。
散热器来说,最重要的是其底座能够在短时间内能尽可能多的吸收CPU释放的热量,即瞬间吸热能力,这只有具备高热传导系数的金属才能胜任。对于金属导热材料而言,比热和热传导系数是两个重要的参数。
热传导系数的定义为:每单位长度、每K,可以传送多少W的能量,单位为W/mK。其中“W”指热功率单位,“m”代表长度单位米,而“K”为绝对温度单位。该数值越大说明导热性能越好。以下是几种常见金属的热传导系数表:
热传导系数 (单位: W/mK)
银 429 铜 401
金 317 铝 237
铁 80 铅 34.8
1070型铝合金 226 1050型铝合金 209
6063型铝合金 201 6061型铝合金 155
由此可以看出,银和铜是最好的导热材料,其次是金和铝。但是金、银太过昂贵,所以,现在散热片主要由铝和铜制成。但由于铜密度大,工艺复杂,价格较贵,所以现在通常的风扇多采用较轻的铝制成,当然,对风冷散热器来说,在考虑材质的时候除了热传导系数外,还必须考虑散热器的热容量,综合这两项参数,铝的优越性就体现出来。不过,本文只讨论热传导方面,对那些我们将在下一部分详细讨论。
要提高散热器底座的热传导能力,选用具有较高的热传导系数的材质是一方面,但另一方面也要解决好热源如CPU与散热器底座的结合的紧密程度问题。根据热传导的定律,在材质固定的前提下,传导能力与接触面积成正比,与接触距离成反比。接触面积越大,就能使热量越快地散发出去,但对CPU来说其Die是固定的,所以结合距离就更显重要。
尽管从理论上讲,散热片底座是能和CPU紧密接触的,但客观说来,无论两个接触面有多么平滑,它们之间还是有空隙的,即存在空气,而空气的导热性能很差,这就需要设计优异、抓紧力强大的扣具来将散热片紧密地扣在CPU上,另外,需要用一些导热性能更好而且能变形的东西代替空气来填补这些空隙,如导热硅脂或者散热胶带。理想的情况就是扣具将散热片紧紧固定在CPU上,散热片和CPU的接触完全平行以保持接触面积最大,它们之间一些微小的空隙完全由硅脂填充以保持接触热阻最小。
但是,必须要明确一点,无论哪种导热硅脂或散热胶带,其作用只能是辅助性的,与铜质的散热底座材质相比,其热阻大了很多倍。要实现散热器底座的热传导能力最大化,还要首先必须保证散热器底座的光滑与平整,这样才能真正减小散热器与CPU接触面之间的空隙。
散热器底面处理工艺/飞海化工钝化
常用的底面处理工艺包括:
拉丝工艺(研磨)
拉丝工艺也是使用最多的底面处理工艺。拉丝时使用某种表面具有一定粗糙程度及硬度的工具,常见的如砂纸、锉等,对物体处理表面进行单向、反复或旋转的摩擦,借助工具粗糙表面摩擦时的剪削效果去除处理表面的凸出物;当然,磨平凸出物的同时也会在原本平整的表面上造成划痕。故而应采用由粗到细循序渐进的过程,逐渐减小处理表面的粗糙程度。
拉丝工艺的特征 : 一条条平行的磨痕
盘铣工艺(切削)
盘铣工艺是指将散热器底面固定之后通过高速旋转的刀具切割散热器表面,刀具始终在同一平面内旋转,因此切割出来的底面非常平整。与拉丝工艺相同,盘铣工艺使用的刀具越精细,切割出的底面的平整程度越高。盘铣工艺的制造成本较高,但相对拉丝只需要两三道工序,比较省时,并且效果也比较理想。
盘铣工艺特征 : 弧形的磨痕
数控机床
数控机床应用于散热片的底面平整处理主要采用的工艺仍然是铣。但与传统盘铣不同,数控铣床的刀具可以通过单片机精确控制与散热片间的相对距离。刀具接触散热片底面后,两者水平方向相对运动,即可对传统盘铣中刀具空隙留下的未处理部分进行切削,而达到完整的平面效果,不许任何后续处理即可获得镜面一般的效果,平整度可小于0.001mm。
其他工艺
除上述几种外,还有其他对散热器底处理的工艺,如抛光,《飞海化工钝化》抛光处理更多地是出于散热器美观方面的考虑,对散热器底面平整度改善,质量性能更好。
正如我们在前面所说,散热器底面无论怎么处理,这种机械工艺不可能做出完全标准的平整面,在CPU与散热器之间存在的沟壑或空隙总是不可避免的。存在于这些空隙中的空气对散热器的传导能力有着很大的影响,人所共知,空气的热阻值很高,因此必须用其他物质来降低热阻,否则散热器的传导性能会大打折扣,甚至无法发挥作用。这便是导热介质的由来。它的作用就是填充热源如CPU与散热器之间大大小小的空隙,增大发热源与散热片的接触面积。
3性能参数


由于导热硅脂属于一种化学物质,因此它也有反映自身工作特性的相关性能参数。只要了解这些参数的含义,就可以判断一款导热硅脂产品的性能高低。
工作温度
工作温度是确保导热硅脂处于固态或液态的一个重要参数,温度过高,导热硅脂会因黏稠度降低而变成液态;温度过低,它又会因黏稠度增加变成固态,这两种情况都不利于散热。导热硅脂的工作温度一般在-50℃~180℃。对于导热硅脂的工作温度,一般不用担心,毕竟通过常规手段很难将CPU的温度超出这个范围,除非您打算用液氮制冷——那个温度下大部分导热硅脂才会失去作用。
热传导系数
与常用的散热器材质相比,导热硅脂的热传导系统要小很多,目前一般规范中,对导热硅脂的热传导系数要求为1.13W/mK,与铜的401W/mk相比,差距不可同日而语,但与空气相比,仍高了许多。由此也可见,散热器底面是否平滑是多么重要,某些厂商宣称其底面不够平整的散热器只需靠导热硅脂填充而不影响其散热能力的说法多么无耻。
热阻系数
热阻系数表示物体对热量传导的阻碍效果。热阻的概念与电阻非常类似,单位也与之相仿(℃/W),即物体持续传热功率为1W时,导热路径两端的温差。热阻显然是越低越好,因为相同的环境温度与导热功率下,热阻越低,发热物体的温度就越低。热阻的大小与导热硅脂所采用的材料有很大的关系。
介电常数
对于部分没有金属顶盖保护的CPU而言,介电常数是个非常重要的参数,这关系到计算机内部是否存在短路的问题。普通导热硅脂所采用的都是绝缘性较好的材料,但是部分特殊硅脂(如含银硅脂等)则可能有一定的导电性。当然,目前的CPU都加装了用于导热和保护核心的金属顶盖,因此不必担心导热硅脂溢出而带来的短路问题,但在涂抹时也必须注意不要将导热硅脂误涂到其他地方如主板上。
主流散热器所用导热硅脂的介电常数都大于5.1。
黏度
黏度即指导热硅脂的黏稠度。一般来说,导热硅脂的黏度在68左右。
使用导热硅脂的注意事项
导热硅脂涂抹时最重要的是均匀,能够覆盖CPU核心就可以,完全没必要涂抹太多甚至厚厚一层,那样反而会影响散热器的性能,要清楚所谓的导热硅脂的热传导系数高只是相比于空气而言,与散热器材质如铜甚至铝相比,要低得多。
此外,大多数普通导热硅脂在使用一年或更长时间后,会出现“干化”或“硬化”现象,大大影响散热效果。因此,要保证系统长期稳定地工作,定期清理并重新涂抹硅脂也是必要的。
4选配适合

尤其夏季长时间使用电脑,常使电脑“发高烧”。作为电脑降温“良药”的散热器越来越受到消费者的欢迎。不少商家表示,电脑散热器随着天气的愈加炎热,已进入热销时期。
大部分购买电脑散热器的消费者都是笔记本电脑的使用者。有的人使用笔记本电脑主要用来炒股,经常从早上一直开到下午3点多,用手一摸滚烫,所以想到买个散热器给电脑降降温。2007年,各品牌笔记本电脑的散热器价格从40—200元不等。业内人士表示,对于笔记本电脑的使用者来说,要尽量使用高档的散热器
据介绍,有些买电脑散热器的消费者都想买功率大的产品,他们认为散热器的风扇功率越大,风力就越强劲,散热效果也越好。其实只要能够保证电脑的CPU在安全温度以下就可以了,不必过分强调风扇功率的大小,用功率过大的风扇会对电源产生额外的负担,有可能产生一些隐性故障。
5注意事项

看形状 鳍形散热器通过薄薄的铝板折弯而成,看起来就像手风琴的风箱;涡流散热器每个散热叶片都向一个方向倾斜,有助于空气流通。这两种产品的散热效能比较强。
看材质 铝挤压型材的散热器价格最低,但散热效果不好;金、银、铜材质的散热器散热效果不错,但造价高,重量大。性价比最高的是铝合金材质的散热器
看面积 散热器是通过对流的形式将热散发掉,表面积越大,散热效果越好。在选择散热器时,也应该对散热器的散热面积给予关注。
其它:选择铝制品散热器时,还要注意散热器的底部不能太厚,因为铝的导热性不太好,太厚了会影响热量的传递;另外,散热器表面的导流槽应密一些,这样可以确保散热器能与空气有较大的接触面积,从而增强散热效果。不建议购买静音被动笔记本电脑散热器,因为笔记本电脑底部垫脚设计与散热器的接触面积极小,很难从机身将热量传导到散热器上。
散热器360百科
散热器
有些设备工作时会产生大量的热量,而这些多余的热量不能有快速散去并聚积起来产生高温,很可能会毁坏正在工作的设备,这时散热器便能有效地解决这个问题。散热器是附在发热设备上的一层良好导热介质,扮演犹如中间人一样的角色,有时在导热介质的基础上还会加上风扇等等东西来加快散热效果。但有时散热器也扮演强盗的角色,如冰箱的散热器是强制抽走热量,来达到比室温更低的温度。
基本简介
  散热器是一种加快发热体热量散发的装置,衡量一个散热器的好坏有两点:散热和静音。计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。
1 工作原理
  散热器主要靠对流,如果对流被破坏,热效率会被大大降低。传统的家居装饰往往是包暖气罩,而根本不考虑最基本的物理原理——热对流,是取暖设备的正常供暖遭到破坏。热空气轻,冷空气重,因此,空调装在高处,目的是让冷气从头而降,散热器装在低处,易于热气上升。加强对流才能迅速提高热量,取暖费就不白交。
  含油轴承是使用滑动摩擦的套筒轴承,使用润滑油作为润滑剂和减阻剂,初期使用时运行噪音低,制造成本也低,但是这种轴承磨损严重,寿命较滚珠轴承有很大差距。而且这种轴承使用时间一长,由于油封的原因(电脑散热器产品都不可能使用高档油封,一般也就是普通的纸油封),润滑油会逐渐挥发,而且灰尘也会进入轴承,从而引起风扇转速变慢,噪音增大等问题,严重的还会因为轴承磨损造成风扇偏心引发剧烈震动。散热器
  散热器不敌灰尘来袭,由于风流原因,散热器鳍片产生的风压并非垂直下压,而是呈环形扩散,这就好比自家房顶的吊扇,风扇正下方的风流往往没有吊扇外围强一样,而空气中自带的灰尘就会随着风速在外围环流,附着在风扇四周的散热鳍片上,导致风流不通,同时由于鳍片堵塞而产生的回风又会卷入大量尘埃进入风扇叶片,降低散热器使用寿命;空气中的水蒸汽附着风扇叶片,导致尘埃粘附在风扇扇叶,增加叶片重量,降低转速;散热器轴承高速旋转,随着使用时间的推移,有油性物质溢出轴承,粘着散热器,积累更多灰尘。
  散热器风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。在风扇结构固定的情况下,直流风扇(即使用直流电的风扇)的转速随工作电压的变化而同步变化。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些。要使散热器热效率提高,最科学的办法是安装在窗户下或窗户侧面,这样可以有效的阻止冷气的进入且将从窗户方向进入的冷空气迅速的加热。如果安装在其他位置要考虑增加10-20%的热量,即加大散热器用量。
2 基本构成
2.1 机械轴承
  轴承形式是指散热器风扇所使用的轴承类形。在机械工程上,轴承的类形非常多,但在散热器产品上使用的轴承形式按照其基本工作原理分类也就那么三种:使用滑动摩擦的套筒轴承(Sleeve Bearing)和使用滚动摩擦的滚珠轴承(Ball Bearing)以及两种轴承形式混合这三种。各大散热器厂商在轴承方面推出的新技术,诸如磁浮轴承、流体保护系统轴承、液压轴承、来福轴承、纳米陶瓷轴承等也都是对上面这些基本的轴承形式加以改进而成,基本工作原理还是没有变化。
2.2 散热片
  散热片是一种散热器中的易发热电子元件散热的装置,多由铝合金,黄铜或青铜做成板状,片状,多片状等,如电脑中CPU[中央处理器]要使用相当大的散热片,电视机中电源管,行管,功放器中的功放管都要使用散热片。一般散热片在使用中要在电子元件与散热片接触面涂上一层导热硅脂,使元器件发出的热量更有效的传导到散热片上,在经散热片散发到周围空气中去。
2.3 散热风扇
  散热风扇转速由电机内线圈的匝数、工作电压、风扇扇页的数量、倾角、高度、直径和轴承系统共同决定。在风扇结构固定的情况下,直流风扇(即使用直流电的风扇)的转速随工作电压的变化而同步变化。风扇的转速可以通过内部的转速信号进行测量,也可以通过外部进行测量(外部测量是用其他仪器看风扇转的有多快,内部测量则直接可以到BIOS里看,也可以通过软件看。内部测量相对来说误差大一些)。风扇转速与散热能力并没有必然的关系,更高的风扇转速反而会带来更高的噪声,选购散热器产品时如果风量差不多,可以选择转速低的风扇,在使用时会安静一些。
2.4 扣具
  扣具是散热器的点睛之笔,没有好的扣具,再好的散热器也无用武之地。可以使散热片与物体均匀紧密地接触,从而降低接触面间的热阻抗,加强散热片底部的吸热能力。扣具的设计除保证使散热器底部与处理器均匀受力外,压紧应力的大小也必须适当。底部厚度不同的散热器,即使用同一扣具,压力也会发生变化。压力太小会产生空隙,严重者会松脱;太大会压坏处理器,因此扣具的压力必须控制在一定范围内。
3 基本种类
3.1 水冷散热器
  水冷散热器水冷系统一般由以下几部分构成:热交换器、循环系统、水箱、水泵和水,根据需要还可以增加散热结构。而水因为其物理属性,导热性并不比金属好(风扇制冷通过金属导热),但是,流动的水就会有极好的导热性,也就是说,水冷散热器的散热性能与其中散热液(水或其他液体)流速成正比,制冷液的流速又与制冷系统水泵功率相关。而且水的热容量大,这就使得水冷制冷系统有着很好的热负载能力。相当于风冷系统的5倍,导致的直接好处就是CPU工作温度曲线非常平缓。使用风冷散热器的系统在运行CPU负载较大的程序时会在短时间内出现温度热尖峰,或有可能超出CPU警戒温度,而水冷散热系统则由于热容量大,热波动相对要小得多。
3.2 热管散热器
  热管散热器它包括带有对流口的散热壳体,在散热壳体内置的上、下支承板中置入若干个真空超导管,在超导管内装有热工介质,超导管的下端插入热媒盒内,热媒盒上设有与热源连通的进、出水口,在超导管下部和热媒盒外壁上设有保温层,当热源停止供热时,通过保温层的蓄热释放来维持热传导的,具有热源间歇供热就能满足室内取暖的需要,节约能源,供热成本低等优点。
3.3 风扇散热器
  风冷散热器风扇每分钟送出或吸入的空气总体积,如果按立方英尺来计算,单位就是CFM;如果按立方米来算,就是CMM,散热器产品经常使用的风量单位是CFM。 在散热片材质相同的情况下,风量是衡量风冷散热器散热能力的最重要的指标。显然,风量越大的散热器其散热能力也越高。这是因为空气的热容是一定的,更大的风量,也就是单位时间内更多的空气能带走更多的热量。当然,同样风量的情况下散热效果和风的流动方式有关。
3.4 FUL型散热器
  FUL型散热器是—种新型的换热装置,它采用了具有优良技术性能的钢铝复合翅片管和用以补偿热应力的浮头式结构,它是以导热油(也称有机热载体或热煤体)为传热介质进行空气加热换热装置的最佳选择。散热器在纺织、印染、橡胶、制革、木材加工、涂装烤漆等行业中已得到广泛应用,均取得满意的效果。浮头式结构保证了散热器在温差较高的工作环境中及设备外始运行时的巨大热应力能得到有效的补偿。FUL型散热器可有不同表面管长、管数及排数组成多种规格,其流程可根据用户需要制成双流程、三流程、四流行及多流程,使用部门可根据需要任意选用。
散热器互动百科
计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。
散热器 - 概述

计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。 散热器的种类非常多,CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器,这些不同的散热器是不能混用的,而其中最常接触的就是CPU的散热
计算机散热器器。依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。

散热器 - 散热片材质

散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故最好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。
常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。
对于普通用户而言,用铝材散热片已经足以达到散热需求了。

散热器 - 散热方式

散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是最普遍的一种热传递方式。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常最常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。
实际上,任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式,只是侧重点不同罢了。比如普通的CPU散热器,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将
CPU 散热片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
散热器的散热效率与散热器材料的热传导率、散热器材料和散热介质的热容以及散热器的有效散热面积等参数有关。
依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷、热管、液冷、半导体制冷和压缩机制冷等等。
风冷散热是最常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低、安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
热管是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。
液冷则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点。但热管和液冷的价格相对较高,而且安装也相对麻烦一些。
在选购散热器时,可以根据自己的实际需求以及经济条件来选购,原则是够用就好。

散热器 - 环境热交换

当热量传到散热器的顶部后,就需要尽快地将传来的热量散发到周边环境中去,对风冷散热器而言就是要与周围的空气进行热交换。这时,热量是在两种不同介质间传递,所依循的公式为Q=α
X A X
ΔT,其中ΔT为两种介质间的温差,即散热器与周围环境空气的温度差;而α为流体的导热系数,在散热片材质和空气成分确定后,它就是一个固定值;其中最重要的A是散热片和空气的接触面积,在其他条件不变的前提下,如散热器的体积一般都会有所限制,机箱内的空间有限,过大会加大安装的难度,而通过改变散热器的形状,增大其与空气的接触面积,增加热交换面积,是提高散热效率的有效手段。要实现这一点,一般通过用鳍片式设计辅以表面粗糙化或螺纹等办法来增大表面积。
纯铝散热器
纯铝散热器是早期最为常见的散热器,其制造工艺简单,成本低,到目前为止,纯铝散热器仍然占据着相当一部分市场。为增加其鳍片的散热面积,纯铝散热器最常用的加工手段是铝挤压技术,而评价一款纯铝散热器的主要指标是散热器底座的厚度和Pin-Fin比。Pin是指散热片的鳍片的高度,Fin是指相邻的两枚鳍片之间的距离。Pin-Fin比是用Pin的高度(不含底座厚度)除以Fin,Pin-Fin
比越大意味着散热器的有效散热面积越大,代表铝挤压技术越先进。
纯铝散热器
陶瓷散热器(又称陶瓷换热器)
其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同,导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在离烟道出口较近、温度较高的地方,不需要掺冷风及高温保护,当窑炉温度为1250-1450℃时,烟道出口的温度应是1000-1300℃,陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃,将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧,这样可以降低生产成本,增加经济效益。

  陶瓷散热器陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展,因为它较好地解决了耐腐蚀、耐高温等课题,成为了回收高温余热的最佳换热器。经过多年生产实践,结果表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是:导热性能好,高温强度高,抗氧化、抗热震性能好,寿命长,维修量小,性能可靠稳定,操作简便。是目前回收高温烟气余热的最佳装置。
纯铜散热器
铜的热传导系数是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多标榜“纯铜散热器”其实并非是真正的100%的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。目前针对13年市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导能力大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明[1]显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用;红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形(
Extrusion )等问题。
铜铝结合技术
在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后,目前市场部分高端散热器往往采用铜铝结合制造工艺,这些散热片通常都采用铜金属底座,而散热鳍片则采用铝合金。当然,除了铜底,也有散热片使用铜柱等方法,也是相同的原理。凭借较高的导热系数,铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成最有利于散热的形状,并提供较大的储热空间并快速释放,这在各方面找到了的一个均衡点。
铜铝结合
热量从CPU核心散发到散热片表面,是一个热传导过程。对于散热片的底座而言,由于直接与高热量的小面积热源接触,这就要求底座能够迅速将热量传导开来。散热片选用较高热传导系数的材料对提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统对照表可以看出,如铝的热传导系数237W/mK,铜的热传导系数则为401W/mK,而比较同样体积的散热器,铜的重量是铝的3倍,而铝的比热仅为铜的2.3倍,所以相同体积下,铜质散热器可以比铝质散热器容纳更多的热量,升温更慢。同样厚度的散热器底座,铜不但可以快速引走热源如CPU
Die的温度,自己的温度上升也比铝的散热片缓慢。因此铜更适合做成散热器的底面。
不过,这两种金属的结合比较困难,铜和铝之间的亲和力较差,如果接合处理不好,便会产生较大的介面热阻(即两种金属之间由于不充分接触而产生的热阻)。在实际设计和制造中,厂商总是尽可能降低介面热阻,扬长避短,这往往也体现了厂商的设计能力与制造工艺。
常见的铜铝结合工艺包括:
扦焊
扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料,在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下,利用液态焊料润湿母材,填充接头间隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等。常用的扦焊方式是锡扦焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的最大因素。必须要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属,这样铜铝才能顺利焊接在一起。
散热片上的铜底是进行热的传导,要求的不仅是机械强度,更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高),才能有效地提升散热效能,否则不但不会提升散热效能,反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。
贴片、螺丝锁合
贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合,这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力,延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现:在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质,施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧,其散热效果与铜铝焊接的效果相当,同样达到了预计的散热效能提升幅度。
这种方法较焊接简单,,而且品质稳定,制程简单,投入设备成本较焊接低,不过只是作为改进,所以性能提升不明显。虽然有散热膏填充,铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍。
制造的主要工序有:铜片裁切、校平(平面度小于0.1mm、钻孔、涂抹导热介质钻孔、攻牙、清洗、强力预压程序、两段式锁合作业、定扭力锁螺丝。
贴片工艺的重点在于控制好铜、铝平面度和粗糙度以及锁螺丝的扭力等因素,即可得到一定的效能提升,是一种不错的铜铝结合方式。如果使用的导热介质性能低劣,或是铜块平整度不良,热量就不能顺利地传导至铝的散热片表面,使散热效果大打折扣。另外,螺丝的锁合力和铜材的纯度不够,都是不良的影响因素。
塞铜 嵌铜
塞铜主要有两种方式,一种是将铜片嵌入铝制底板中,常见于用铝挤压工艺制造的散热器中。由于铝制散热器底部的厚度有限,嵌入铜片的体积也受到限制。增加铜片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力,而且与铝制散热器的接触也很有限,所以大多数情况下,这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少,在接触不良的情况下,甚至会妨碍散热。还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中。Intel原装散热器就是采用了这样的设计。铜柱的体积较大,与散热器的接触较为充分。采用铜柱后,散热器的热容量和瞬间吸热能力都能增强。这种设计也是目前OEM采用较多的。
比较少见的三角底座
塞铜工艺在制造中一般通过如下方式实现:
机械式压合
机械式压合方式是将一块直径尺寸大于铝孔径的铜块,通过机械的方式,将其压合在一起,因为铝有延展性,所以铜可以在常温下与铝质散热片结合,这种方式的结合的效果也是比较可观,但有一个致命的缺点就是铜在被挤压进入铝孔的过程中,铝孔内表面容易被铜刮伤,严重影响热的传导。这要通过合理搭配过盈量以及优化设计铜块的形状来避免此类问题的产生。
热胀冷缩结合
在铝的散热片底部加工一个直径ψ=D1的圆孔,另外做一个直径ψ=D1+0.1MM
的铜柱,利用金属材料的热胀冷缩特点,将铝质散热片加热至400℃,其受热膨胀圆孔直径扩张至D1+0.2MM以上。利用专门机器在高温下将常温(或冷却后的)铜柱快速塞入铝质散热片之圆孔内,待其冷却收缩后,铜柱与铝质散热片就能紧密结合为一体。这也是一种可靠的方法,其铜铝稳定性很高,由于没有使用第三方介质,结合紧密度最佳。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,更充分利用了两种金属材料的散热特性。
但要注意铜柱和圆孔的直径尺寸及表面粗糙度的品质控制,这些会对其散热效果有一定的影响。
在经过塞铜工艺处理后,散热器底面往往还要经过“铣”和“磨”处理。铣工艺针对塞铜处理中的铜芯,磨工艺则针对整个散热片底部进行磨平处理。
锻造工艺(冷锻)
锻造工艺主要由ALPHA公司" target="_blank">公司掌握,其是在金属的特殊物理状态(降伏状态)下用高压将其压入锻造模具,并在模具上预置铜块,塞入降伏态的铝中。由于降伏态时铝的特殊性质(非液态,柔软,易于加工),铜和铝可以完美的结合,达到中间无空隙,介面热阻很小。锻造工艺难度大,成本高,所以成品价格高昂,属于非主流产品。采用这种工艺的散热片一般都带有许多密密麻麻的针状鳍片。这种工艺制造的散热片样式丰富,设计的想象空间较大,但成本也相对较高。
插齿(Crimped Fin)
插齿工艺大胆改进传统的铜铝结合技术。先将铜板刨出细槽,然后插入铝片,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导能力,并且可以生产铜片插铝座,铜片插铜座等各种工艺产品,来满足不同的散热需求。这种技术明显延长了一部分铜铝结合技术的寿命。
除了上面介绍的外,还有一些铜铝结合的方法,但工艺主要都是得保证铜与铝的热接触面的结合品质,否则其散热效果还不如全铝合金散热片。新的制程是需要不断验证,不断改进,最终才会达到预期的效果,在选用铜铝结合的散热器时切不可只看外观,只有实际对比才能买到一个品质优良的铜铝结合散热器
散热器的加工成型技术
从某些角度看,散热器的加工成型技术决定了散热器的最终性能,也是厂商技术实力的最重要体现。目前散热器的主流成型技术多为如下几类:
铝挤压技术(Extruded)
铝挤压技术简单的说就是将铝锭高温加热至约
520~540℃,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,然后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。铝挤压技术较易实现,且设备成本相对较低,也使其在前些年的低端市场得到了广泛的应用。一般常用的铝挤型材料AA6063,其具有良好的热传导率(约160~180
W/m.K)与加工性。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1:18,所以在有限的空间内很难增大散热面积,故铝挤散热片的散热效果比较差,很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。
铝压铸技术
除铝挤压技术外,另一个常被用来制造散热片的制程方式为铝压铸,通过将铝锭熔解成液态后,填充入金属模型内,利用压铸机直接压铸成型,制成散热片,采用压注法可以将鳍片做成多种立体形状,散热片可依需求做成复杂形状,亦可配合风扇及气流方向做出具有导流效果的散热片,且能做出薄且密的鳍片来增加散热面积,因工艺简单而被广泛采用。一般常用的压铸型铝合金为ADC12,由于压铸成型性良好,适用于做薄铸件,但因热传导率较差(约
96 W/m.K),现在国内多以AA1070 铝料来做为压铸材料,其热传导率高达 200 W/m.K 左右,具有良好的散热效果。
不过,AA1070 铝合金压铸散热器存在着一些其自身无法克服的先天不足:
(1)压铸时表面流纹及氧化渣过多,会降低热传效果。
(2)冷却时内部微缩孔偏高,实质热传导率降低(K<200 W/m.K)。
(3)模具易受侵蚀,致寿命较短。
(4)成型性差,不适合薄铸件。
(5)材质较软,容易变型。
随着CPU主频的不断提升,为了达到较好的散热效果,采用压铸工艺生产的铝质散热器体积不断加大,给散热器的安装带来了很多问题,并且这种工艺制作的散热片有效散热面积有限,要想达到更好的散热效果势必提高风扇的风量,而提高风扇风量又会产生更大的噪音。
散热器的加工成型技术
接合型制程
这类散热器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。结合型散热器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。此制程之优点为散热器Pin-Fin比可高达60以上,散热效果佳,且鳍片可选用不同材质制作。
其缺点在于利用导热膏和焊锡接结合的鳍片与底座之间会存在介面阻抗问题,从而影响散热,为了改善这些缺点,散热器领域又运用了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,并且两者之间没有使用任何介质,从微观上看这两者的原子在某种程度上相互连接,从而彻底避免了传统的两者结合产生介面热阻的弊端,大大提高了产品的热传到能力。
其次是回流焊接技术,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,最大限度地降低介面热阻,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。一般说来,采取这种工艺的散热器多用于高端,价格较为昂贵。
可挠性制程
可挠性制程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,与加工过的底座焊接成一体,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,利于热传导的连续性,鳍片厚度仅有0.1mm,可大大降低材料的需求,并在散热片容许的重量内得到最大的热传面积。为达到大量生产,并克服材质接合时的接口阻抗,制程部份采上下底板同时送料、自动化一贯制程、上下底板接合采用高周波熔焊接合,即材料熔合来防止接口阻抗的产生,以建立高强度、紧密排列间距的散热片。由于制程连续,故能大量生产,且由于重量大幅减轻,效能提升,所以能增加热传效率。
锻造制程
锻造工艺就是将铝块加热后将铝块加热至降伏点,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,由于冷却塑性流变时会有颈缩现象,使散热片易有厚薄、高度不均的情况产生,进而影响散热效率,因金属的塑性低,变形时易产生开裂,变形抗力大,需要大吨位(500吨以上)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。且因设备及模具费用高昂,除非大量生产否则成本过高。
全世界目前有能力制造出冷锻散热片的厂商并不多,最为有名的就是日本的ALPHA,而台湾就是Taisol,MALICO-太业科技。冷锻的优点是可以在制造出散热面积比铝挤还大的散热片,且因铝挤制造过程是拉伸,所以铝金属组织是承水平方向扩大,而冷缎方向是垂直压缩的,因此对于散热上,冷锻占较大的优势,缺点是成本高,有技术可制造生产的厂商亦不多。
散热器维基百科
散热器
有些设备工作时会产生大量的热量,而这些多余的热量不能有快速散去并聚积起来产生高温,很可能会毁坏正在工作的设备,这时散热器便能有效地解决这个问题。散热器是附在发热设备上的一层良好导热介质,扮演犹如中间人一样的角色,有时在导热介质的基础上还会加上风扇等等东西来加快散热效果。但有时散热器也扮演强盗的角色,如冰箱的散热器是强制抽走热量,来达到比室温更低的温度。
工作原理
散热器的工作原理是热量从发热设备产生传至散热器再传到空气等物质,其中热量通过热力学中的热量传递进行传递。而热量的传递方式主要有热传导、热对流和热辐射,如当物质与物质接触时只要存在温差,就会发生热量传递,直到各处温度相同为止。散热器正是利用这一点,如采用良好的导热材料,薄而大块的鳍片状结构增大由发热设备与散热器到空气等物质的接触的面积与导热速度。
分类[编辑]
风冷,散热是最常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。价格相对较低,而且安装简单,但对环境依赖比较高,例如气温升高散热性能就会大受影响。
热管,是一种具有极高导热性能的传热元件,它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,它利用毛吸作用等流体原理,起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向酌可逆性、可远距离传热、恒温特性(可控热管)、热二极管与热开关性能等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性,因而可控制管壁温度,避免露点腐蚀。但价格相对较高。
液冷,则是使用液体在泵的带动下强制循环带走散热器的热量,与风冷相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等等优点。但液冷的价格也相对较高,安装也相对麻烦一些。
半导体制冷利用一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端,从而产生导热作用。
压缩机制冷从吸气管吸入低温低压的制冷剂气体,通过压缩机对其进行压缩后,向排气管排出高温高压的制冷剂气体,为制冷循环提供动力,从而实现压缩→冷凝→膨胀→蒸发 ( 吸热 ) 的制冷循环。如空调、冰箱。
当然,以上大多数散热类型最后都离不开风冷的。