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插片散热器中的材质对传导的影响

2019/2/12 来源:德瑞电子散热器 标签:插片散热器中的材质对传导的影响 阅读:11783次

插片散热器材质

    插片散热器在CPU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,热量一旦中积聚,将会导致严重的后果。
      对插片散热器来说,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。
     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。

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