有效提高散熱性能的四個重要因素

來源：www.bsttcn.com

散熱性能對于需要散熱的機器和設備來說，非常重要，最為主要的因素包括四點：接觸面、好的導熱材料、熱傳導系數高、良好的熱阻效應。一直以來，各個生產企業都在不斷的嘗試和改進散熱器的生產工藝，希望能得到更好的散熱效果，下面每項分析解說一下。

　　1·提高與CPU接觸面的平整度。為了提升吸熱能力，希望散熱片與發熱設備緊密結合，不留任何空隙，可惜這是無法實現的。因此，應采用具有較低熱阻及較佳適應性的材料填充其中的空隙，這便是導熱膏的用武之地。但導熱膏的熱阻始終要高于加工散熱片的金屬材料，要想根本上提高散熱片吸熱底的吸熱能力，就必須提高其底面平整度。平整度是通過表面最大落差高度來衡量的，快速退火爐的通常散熱片的底部稍經處理即可達到0.1mm以下，采用銑床或多道拉絲處理可以達到0.03mm，而CNC銑床或研磨則可以達到更好的效果，我們將在后文進行具體介紹。總之，散熱片的吸熱底越平整，越有利于熱量吸收，但由于無法做到完美，涂抹導熱膏成為了安裝散熱器的必須步驟。

　　2·材料的比熱容要高。前文中已經介紹了比熱容的概念，從中可以得知：令1千克的銅溫度升高1攝氏度需要吸收93卡的熱量，而令千克鋁溫度升高1攝氏度則需要吸收217卡的熱量。那么是否采用鋁質吸熱底的散熱片可以獲得更好的儲熱效果呢？并非如此！因為具體物體的儲熱能力還決定于其質量，具體到散熱片的吸熱底，相同體積下，就決定于材質密度——銅的密度為8933 kg/m^3，鋁的密度為2702 kg/m^3。不妨依下述公式計算一下銅與鋁的體積比熱容：

　　Cv＝ρ x Cm
銅的體積比熱容＝8933 kg/m^3 x 93kl/kg*°C≈0.83 x 10^6 kl/ m^3*K，鋁的體積比熱容＝2702 kg/m^3 x 217kl/kg*°C≈0.58 x 10^6 kl/ m^3*K

　　結果很清楚了，相同體積的銅與鋁材（包括各種鋁合金），發生相同的溫度變化時，銅可以比鋁多吸收約40％的熱量，即可以更好的抑制發熱設備溫度的激增。這正是中高端散熱器即便不采用全銅設計，也要采用銅鋁結合的吸熱底設計的原因。

　　除了材質上選擇具有更高“體積比熱容”的材料外，還可以在吸熱底的形狀設計上進行發揮——保持吸熱底厚度不變，增大底面積，或者保持底面積不變，增加吸熱底的厚度，都可以增大吸熱底體積，進而提高熱容量。

　 3.材料的熱傳導系數要高。要降低吸熱底內部熱阻，采用熱傳導系數更高的銅的確是比鋁合金更好的選擇，也正是目前許多中高端散熱器所采用的方法。確定了吸熱底的材質，還可以通過調整吸熱底的形狀設計改變其熱阻。此時，就面臨著吸熱底縱向與橫向熱阻的平衡問題。

　 4.根據熱傳導的基本常識——截面積越大，熱阻越小，厚度越大，熱阻越大。具體到吸熱底的形狀設計——面積越大，厚度越薄，縱向熱阻越小；相反，厚度越厚，橫向熱阻越小，鰭片的有效連接面積越大。縱向與橫向熱阻分別對吸熱底的形狀提出了互相矛盾的要求，這就需要設計者在其中作出權衡，選擇合適的面積、厚度與形狀，令縱向與橫向熱阻都可達到要求，如果沒能尋找到合適的平衡點，則可能出現一些對導熱甚至散熱片整體性能造成嚴重不利影響的情況：

　　厚度大，面積小——橫向熱阻小，可有效利用連接其上的鰭片，但縱向熱阻大，增加了散熱片的整體熱阻，不利于整體性能提高。

上一篇：鋁型材專題知識介紹
下一篇：質量好的鋁合金型材體現在哪幾個方面？