計(jì)算機(jī)散熱器散熱片材質(zhì) 散熱片材質(zhì)是指散熱片所使用的具體材料。每種材料其導(dǎo)熱性能是不同的，按導(dǎo)熱性能從高到低排列，分別是銀，銅，鋁，鋼。不過如果用銀來作散熱片會(huì)太昂貴，故最好的方案為采用銅質(zhì)。雖然鋁便宜得多，但顯然導(dǎo)熱性就不如銅好（大約只有銅的百分之五十多點(diǎn)）。 常用的散熱片材質(zhì)是銅和鋁合金，二者各有其優(yōu)缺點(diǎn)。銅的導(dǎo)熱性好，但價(jià)格較貴，加工難度較高，重量過大（很多純銅散熱器都超過了cpu對(duì)重量的限制），熱容量較小，而且容易氧化。而純鋁太軟，不能直接使用，都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度，鋁合金的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，重量輕，但導(dǎo)熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長(zhǎng)，在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。 對(duì)于普通用戶而言，用鋁材散熱片已經(jīng)足以達(dá)到散熱需求了。計(jì)算機(jī)散熱器散熱方式 散熱方式是指該散熱器散發(fā)熱量的主要方式。在熱力學(xué)中，散熱就是熱量傳遞，而熱量的傳遞方式主要有三種：熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流和熱輻射。物質(zhì)本身或當(dāng)物質(zhì)與物質(zhì)接觸時(shí)，能量的傳遞就被稱為熱傳導(dǎo)，這是最普遍的一種熱傳遞方式。比如，cpu散熱片底座與cpu直接接觸帶走熱量的方式就屬于熱傳導(dǎo)。熱對(duì)流指的是流動(dòng)的流體（氣體或液體）將熱帶走的熱傳遞方式，在電腦機(jī)箱的散熱系統(tǒng)中比較常見的是散熱風(fēng)扇帶動(dòng)氣體流動(dòng)的“強(qiáng)制熱對(duì)流”散熱方式。熱輻射指的是依靠射線輻射傳遞熱量，日常最常見的就是太陽(yáng)輻射。這三種散熱方式都不是孤立的，在日常的熱量傳遞中，這三種散熱方式都是同時(shí)發(fā)生，共同起作用的。
實(shí)際上，任何類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)重點(diǎn)不同罷了。比如普通的cpu風(fēng)冷散熱器，cpu散熱片與cpu表面直接接觸，cpu表面的熱量通過熱傳導(dǎo)傳遞給cpu散熱片；散熱風(fēng)扇產(chǎn)生氣流通過熱對(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)也是通過熱對(duì)流將 cpu 散熱片周圍空氣的熱量帶走，直到機(jī)箱外；同時(shí)所有溫度高的部分會(huì)對(duì)周圍溫度低的部分發(fā)生熱輻射。
散熱器的散熱效率散熱器材料的熱傳導(dǎo)率，散熱器材料和散熱介質(zhì)的熱容以及散熱器的有效散熱面積等等參數(shù)有關(guān)。
依照從散熱器帶走熱量的方式，可以將散熱器分為主動(dòng)散熱和被動(dòng)散熱，前者常見的是風(fēng)冷散熱器，而后者常見的就是散熱片。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。
風(fēng)冷散熱是最常見的，而且非常簡(jiǎn)單，就是使用風(fēng)扇帶走散熱器所吸收的熱量。具有價(jià)格相對(duì)較低，安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)環(huán)境依賴比較高，例如氣溫升高以及超頻時(shí)其散熱性能就會(huì)大受影響。
熱管是一種具有極高導(dǎo)熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管內(nèi)的液體的蒸發(fā)與凝結(jié)來傳遞熱量，它利用毛吸作用等流體原理，起到類似冰箱壓縮機(jī)制冷的效果。具有極高的導(dǎo)熱性、良好的等溫性、冷熱兩側(cè)的傳熱面積可任意改變、可遠(yuǎn)距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點(diǎn)，并且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、流體阻損小等優(yōu)點(diǎn)。由于其特殊的傳熱特性，因而可控制管壁溫度，避免露點(diǎn)腐蝕。
液冷則是使用液體在泵的帶動(dòng)下強(qiáng)制循環(huán)帶走散熱器的熱量，與風(fēng)冷相比具有安靜、降溫穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境依賴小等等優(yōu)點(diǎn)。但熱管和液冷的價(jià)格相對(duì)較高，而且安裝也相對(duì)麻煩一些。
在選購(gòu)散熱器時(shí)，可以根據(jù)自己的實(shí)際需求以及經(jīng)濟(jì)條件來選購(gòu)，原則是夠用就好。[2]散熱器與環(huán)境的熱交換 當(dāng)熱量傳到散熱器的頂部后，就需要盡快地將傳來的熱量散發(fā)到周邊環(huán)境中去，對(duì)風(fēng)冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進(jìn)行熱交換。這時(shí)，熱量是在兩種不同介質(zhì)間傳遞，所依循的公式為q=α x a x δt，其中δt為兩種介質(zhì)間的溫差，即散熱器與周圍環(huán)境空氣的溫度差；而α為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，在散熱片材質(zhì)和空氣成分確定后，它就是一個(gè)固定值；其中最重要的a是散熱片和空氣的接觸面積，在其他條件不變的前提下，如散熱器的體積一般都會(huì)有所限制，機(jī)箱內(nèi)的空間有限，過大會(huì)加大安裝的難度，而通過改變散熱器的形狀，增大其與空氣的接觸面積，增加熱交換面積，是提高散熱效率的有效手段。、要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，一般通過用鰭片式設(shè)計(jì)輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
當(dāng)熱量傳遞給空氣后，和散熱片接觸的空氣溫度會(huì)急速上升，這時(shí)候，熱空氣應(yīng)該盡可能和周圍的冷空氣通過對(duì)流等熱交換方式來將熱量帶走，對(duì)風(fēng)冷散熱器來說，最主要的手段便是提高空氣流動(dòng)的速度，使用風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制對(duì)流。這點(diǎn)主要和風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和風(fēng)速有關(guān)，散熱器風(fēng)扇的效能(例如流量、風(fēng)壓)主要取決于風(fēng)扇扇葉直徑、軸向長(zhǎng)度、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和扇葉形狀。風(fēng)扇的流量大都采用 cfm為單位(英制，立方英尺/分鐘)，一個(gè)cfm大約為0.028mm3/分鐘的流量。
純鋁散熱器
純鋁散熱器是早期最為常見的散熱器，其制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，到目前為止，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，純鋁散熱器最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，fin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)越先進(jìn)。
純銅散熱器
銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器能夠更快地將熱量從熱源中帶走。不過銅的質(zhì)地是個(gè)問題，很多標(biāo)榜“純銅散熱器”其實(shí)并非是真正的100％的銅。在銅的列表中，含銅量超過99％的被稱為無酸素銅，下一個(gè)檔次的銅為含銅量為85％以下的丹銅。目前市場(chǎng)上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些劣質(zhì)純銅散熱器的含銅量甚至連85％都不到，雖然成本很低，但其熱傳導(dǎo)能力大大降低，影響了散熱性。此外，銅也有明顯的缺點(diǎn)，成本高，加工難，散熱器質(zhì)量太大都阻礙了全銅散熱片的應(yīng)用。紅銅的硬度不如鋁合金al6063，某些機(jī)械加工(如剖溝等)性能不如鋁；銅的熔點(diǎn)比鋁高很多，不利于擠壓成形( extrusion )等等問題。
雖然，目前最常用的散熱片材料是銅和鋁合金，鋁合金容易加工，成本低，是應(yīng)用最多的材料，而銅較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，使得其瞬間吸熱能力比鋁合金好，但散熱的速度就較鋁合金要慢。因此，無論純銅、純鋁、還是鋁合金散熱器，都有一個(gè)致命的缺陷：由于只使用一種材質(zhì)，雖然基本的散熱能力能夠滿足輕度散熱的需要，但由于無法很好地均衡熱傳導(dǎo)能力和熱容量能力兩個(gè)方面的要求，在散熱要求較高的場(chǎng)合便未免有些力不從心了。
銅鋁結(jié)合技術(shù)
在考慮了銅和鋁這兩種材質(zhì)各自的缺點(diǎn)后，目前市場(chǎng)部分高端散熱器往往采用銅鋁結(jié)合制造工藝，這些散熱片通常都采用銅金屬底座，而散熱鰭片則采用鋁合金，當(dāng)然，除了銅底，也有散熱片使用銅柱等方法，也是相同的原理。憑借較高的導(dǎo)熱系數(shù)，銅制底面可以快速吸收cpu釋放的熱量；鋁制鰭片可以借助復(fù)雜的工藝手段制成最有利于散熱的形狀，并提供較大的儲(chǔ)熱空間并快速釋放，這在各方面找到了的一個(gè)均衡點(diǎn)。
熱量從cpu核心散發(fā)到散熱片表面，是一個(gè)熱傳導(dǎo)過程。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)開來。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。
不過，這兩種金屬的結(jié)合比較困難，銅和鋁之間的親和力較差，如果接合處理不好，便會(huì)產(chǎn)生較大的介面熱阻(即兩種金屬之間由于不充分接觸而產(chǎn)生的熱阻)。在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，廠商總是盡可能降低介面熱阻，揚(yáng)長(zhǎng)避短，往往這也體現(xiàn)了廠商的設(shè)計(jì)能力與制造工藝。
常見的銅鋁結(jié)合工藝包括：
扦焊
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)而高于焊料熔點(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、后處理等工序。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,這是阻礙焊接的最大因素。必須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。
散熱片上的銅底是進(jìn)行熱的傳導(dǎo)，要求的不僅是機(jī)械強(qiáng)度，更重要的是焊接的面積要大(焊著率要高)，才能有效地提升散熱效能，否則不但不會(huì)提升散熱效能，反而會(huì)使其比全鋁合金的散熱片更加糟糕。
貼片、螺絲鎖合
貼片工藝是將薄銅片通過螺絲與鋁制底面結(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)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)：在鋁散熱片底部與銅塊之間使用高性能導(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。
這種方法較焊接簡(jiǎn)單, 而且品質(zhì)穩(wěn)定，制程簡(jiǎn)單，投入設(shè)備成本較焊接低，不過只是作為改進(jìn)，所以性能提升不明顯。雖然有散熱膏填充，銅片與鋁底之間的不完全接觸仍然是熱量傳遞的最大障礙。
制造的主要工序有：銅片裁切、校平(平面度小于0.1mm、鉆孔、涂抹導(dǎo)熱介質(zhì)鉆孔、攻牙、清洗、強(qiáng)力預(yù)壓程序、兩段式鎖合作業(yè)、定扭力鎖螺絲。