散热的原理与技术解析-上(3)

文章出处：IT技术点评  作者：HighDiy  发布时间：2006-07-07

提高散热片的热传导能力

　　无论采取哪种散热方式，都要首先解决如何高效地将热量从热源如CPU快速转移到散热本体上的问题，如对风冷散热而言，其需要将CPU产生的热量以热传导转移到散热片，然后由风扇高速转动将绝大部分热量通过对流(包括强制对流和自然对流)的方式带走；对液冷散热同样如此。在这个过程中，辐射方式直接散发的热量是极少的，而起决定作用的则是第一步，提高热传导的效率，将热量带离热源。

　　要提高热传导的效率，根据“Q=K×A×ΔT/ΔL”的公式，热传导能力与散热片的热传导系数、接触面积和温差成正比，与结合距离成反比。我们下面逐一对此进行探讨。

散热器材质

　　注：在此部分我们所讨论是与散热器传导能力有关的部分，即一般意义上的散热器底座，而非整个散热器。尤其在探讨风冷散热时这比较容易混淆，因为对风冷而言其底座与鳍片大多为一体，但这二者所承担的功能与技术实现是完全不同的：散热片的底座是与CPU接触，其功能在于吸收热量并将其传导到具有高热容量导体即鳍片，而鳍片则是传导过程的终点，通过巨大的散热面积与空气进行热交换，最终将热量散失到空气中，这是两个相互独立的部分，当然，如何恰当地将二者结合起来便是厂商的功力所地了。

　　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。

　　对散热器来说，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，目前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。

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