計算機部件中大量使用集成電路。眾所周知,高溫是集成電路的大敵。高溫不但會導致系統(tǒng)運行不穩(wěn),使用壽命縮短,甚至有可能使某些部件燒毀。導致高溫的熱量不是來自計算機外,而是計算機內(nèi)部,或者說是集成電路內(nèi)部。散熱器的作用就是將這些熱量吸收,然后發(fā)散到機箱內(nèi)或者機箱外,計算機部件的溫度正常。多數(shù)散熱器通過和發(fā)熱部件表面接觸,吸收熱量,再通過各種方法將熱量傳遞到遠處,比如機箱內(nèi)的空氣中,然后機箱將這些熱空氣傳到機箱外,完成計算機的散熱。 散熱器的種類非常多,CPU、顯卡、主板芯片組、硬盤、機箱、電源甚至光驅(qū)和內(nèi)存都會需要散熱器,這些不同的散熱器是不能混用的,而其中常接觸的就是CPU的散熱器。依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將電腦的散熱器分為主動散熱和被動散熱。前者常見的是風冷散熱器,而后者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分為風冷,熱管,液冷,半導體制冷,壓縮機制冷等等。
散熱片材質(zhì)是指散熱片所使用的具體材料。每種材料其導熱性能是不同的,按導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太昂貴,故好的方案為采用銅質(zhì)。雖然鋁便宜得多,但顯然導熱性就不如銅好(大約只有銅的百分之五十多點)。
常用的散熱片材質(zhì)是銅和鋁合金,二者各有其優(yōu)缺點。銅的導熱性好,但價格較貴,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)點是價格低廉,重量輕,但導熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長,在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。 對于普通用戶而言,用鋁材散熱片已經(jīng)足以達到散熱需求了。
依照從散熱器帶走熱量的方式,可以將散熱器分為主動散熱和被動散熱,前者常見的是風冷散熱器,而后者常見的就是散熱片。進一步細分散熱方式,可以分為風冷、熱管、液冷、半導體制冷和壓縮機制冷等等。
當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,對風冷散熱器而言就是要與周圍的空氣進行熱交換。這時,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為流體的導熱系數(shù),在散熱片材質(zhì)和空氣成分確定后,它就是一個固定值;其中重要的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有所限制,機箱內(nèi)的空間有限,過大會加大安裝的難度,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。要實現(xiàn)這一點,一般通過用鰭片式設計輔以表面粗糙化或螺紋等辦法來增大表面積。
銅的熱傳導系數(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)地是個問題,很多“純銅散熱器”其實并非是真正的的銅。在銅的列表中,含銅量超過99%的被稱為無酸素銅,下一個檔次的銅為含銅量為85%以下的丹銅。針對13年市場上大多數(shù)的純銅散熱器的含銅量都介于兩者之間。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,但其熱傳導能力大大降低,影響了散熱性。此外,銅也有明顯的缺點,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用;紅銅的硬度不如鋁合金AL6063,某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁;銅的熔點比鋁高很多,不利于擠壓成形( Extrusion )等問題。