散热器的材质对传导
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发布时间：2022-12-21 09:43
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时间：2023-10-12 01:14
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，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。
要提高散热器底座的热传导能力，选用具有较高的热传导系数的材质是一方面，但另一方面也要解决好热源如CPU与散热器底座的结合的紧密程度问题。根据热传导的定律，在材质固定的前提下，传导能力与接触面积成正比，与接触距离成反比。接触面积越大，就能使热量越快地散发出去，但对CPU来说其Die是固定的，所以结合距离就更显重要。
尽管从理论上讲，散热片底座是能和CPU紧密接触的，但客观说来，无论两个接触面有多么平滑，它们之间还是有空隙的，即存在空气，而空气的导热性能很差，这就需要设计优异、抓紧力强大的扣具来将散热片紧密地扣在CPU上，另外，需要用一些导热性能更好而且能变形的东西代替空气来填补这些空隙，如导热硅脂或者散热胶带。理想的情况就是扣具将散热片紧紧固定在CPU上，散热片和CPU的接触完全平行以保持接触面积最大，它们之间一些微小的空隙完全由硅脂填充以保持接触热阻最小。
但是，必须要明确一点，无论哪种导热硅脂或散热胶带，其作用只能是辅助性的，与铜质的散热底座材质相比，其热阻大了很多倍。要实现散热器底座的热传导能力最大化，还要首先必须保证散热器底座的光滑与平整，这样才能真正减小散热器与CPU接触面之间的空隙。
散热器底面处理工艺/飞海化工钝化
常用的底面处理工艺包括：
拉丝工艺(研磨)
拉丝工艺也是使用最多的底面处理工艺。拉丝时使用某种表面具有一定粗糙程度及硬度的工具，常见的如砂纸、锉等，对物体处理表面进行单向、反复或旋转的摩擦，借助工具粗糙表面摩擦时的剪削效果去除处理表面的凸出物；当然，磨平凸出物的同时也会在原本平整的表面上造成划痕。故而应采用由粗到细循序渐进的过程，逐渐减小处理表面的粗糙程度。
拉丝工艺的特征 : 一条条平行的磨痕
盘铣工艺(切削)
盘铣工艺是指将散热器底面固定之后通过高速旋转的刀具切割散热器表面，刀具始终在同一平面内旋转，因此切割出来的底面非常平整。与拉丝工艺相同，盘铣工艺使用的刀具越精细，切割出的底面的平整程度越高。盘铣工艺的制造成本较高，但相对拉丝只需要两三道工序，比较省时，并且效果也比较理想。
盘铣工艺特征 : 弧形的磨痕
数控机床
数控机床应用于散热片的底面平整处理主要采用的工艺仍然是铣。但与传统盘铣不同，数控铣床的刀具可以通过单片机精确控制与散热片间的相对距离。刀具接触散热片底面后，两者水平方向相对运动，即可对传统盘铣中刀具空隙留下的未处理部分进行切削，而达到完整的平面效果，不许任何后续处理即可获得镜面一般的效果，平整度可小于0.001mm。
其他工艺
除上述几种外，还有其他对散热器底处理的工艺，如抛光，《飞海化工钝化》抛光处理更多地是出于散热器美观方面的考虑，对散热器底面平整度改善，质量性能更好。
正如我们在前面所说，散热器底面无论怎么处理，这种机械工艺不可能做出完全标准的平整面，在CPU与散热器之间存在的沟壑或空隙总是不可避免的。存在于这些空隙中的空气对散热器的传导能力有着很大的影响，人所共知，空气的热阻值很高，因此必须用其他物质来降低热阻，否则散热器的传导性能会大打折扣，甚至无法发挥作用。这便是导热介质的由来。它的作用就是填充热源如CPU与散热器之间大大小小的空隙，增大发热源与散热片的接触面积。
