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散热片哪种材质好
  目前最常用的散热片材料是铜和铝合金。而铝合金容易加工,成本低,所以也是应用最多的材料。相比之下,铜的瞬间吸热能力比铝合金好,但散热的速度就较铝合金要慢。考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点,目前市场部分高端散热器采用了铜铝结合制造,这些散热片通常都采用铜金属底座,而散热鳍片则还是采用铝合金,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。
 

图为丰生微电机生产的铜材质散热片
 
  当然,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,常见的铜铝结合工艺有:
 
1. 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。
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,否则不断不会提升散热效能,反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。
 
2. 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。
 
3.塞铜 嵌铜
  塞铜方式主要有两种,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,甚至为妨碍散热。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长。这种设计也是目前OEM采用较多的。
 
4.锻造工艺(冷锻)
  锻造工艺主要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。
 

图为丰生微电机生产的热管散热片
 
  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,最终才会达成预期的效果,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。
 
  总的来说,目前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。


图为丰生微电机生产的定制加工散热片
 
  丰生微电机(上海)有限公司为台商独资企业,成立于1993年,专业从事散热相关产品的研发设计和生产制造。产品系列有风冷系列、水冷系列、热传导系列、热交换系列、热管系列等,相关具体产品有几百种,多种方案帮助客户设备解决散热问题。产品被广泛应用于通信、工业控制、医疗、军品等诸多行业,客户遍及欧美等全球地区。
 
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