散熱原理——散熱器材質(zhì)

   風(fēng)冷散熱器一般由散熱片和風(fēng)扇構(gòu)成，這種散熱方式的原理很簡單：CPU產(chǎn)生的熱量通過熱傳導(dǎo)傳遞到散熱片，風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動(dòng)將絕大部分熱量通過對流（強(qiáng)制對流和自然對流）的方式帶走，只有極少部分的熱量通過輻射方式直接散發(fā)。風(fēng)冷散熱器的制造成本低，可操作性強(qiáng)，使用起來也方便安全，所以成為了我們最常用的散熱方式。我們這次評測也將圍繞風(fēng)冷散熱器來進(jìn)行。

CPU的Die通常不到2平方厘米，但功耗卻達(dá)到幾十、上百瓦，如果不能及時(shí)將熱量傳導(dǎo)出去，熱量一旦在Die中積聚，將會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。散熱片所要做的的就是要將聚集CPU Die中的熱量傳導(dǎo)到更大的熱導(dǎo)體并通過巨大的散熱面積與空氣進(jìn)行熱交換。在這個(gè)過程中，散熱片的底座是與CPU接觸并聚集熱量的地方，而鰭片則是熱量傳導(dǎo)的終點(diǎn)，最終將熱量散失到空氣中。所以，散熱器的底座和鰭片是最值得重視的兩個(gè)部分。

首先是散熱器底座在短時(shí)間內(nèi)能盡可能多的吸收CPU釋放的熱量，即瞬間吸熱能力，只有具備高熱傳導(dǎo)系數(shù)的金屬才能勝任。其次是散熱器本體應(yīng)當(dāng)具備足夠的儲熱能力，即較大的熱容量，通常承擔(dān)這個(gè)任務(wù)的是鰭片。散熱器材質(zhì)是指散熱器本體所使用的具體材料。對于金屬導(dǎo)熱材料而言，比熱和熱傳導(dǎo)系數(shù)是兩個(gè)重要的參數(shù)。

比熱的定義為：單位質(zhì)量下需要輸入多少能量才能使溫度上升一攝氏度，單位為卡/（千克×°C），數(shù)值越大代表物體的容熱能力越大。以下是幾種常見物質(zhì)的比熱表：

熱傳導(dǎo)系數(shù)的定義為：每單位長度、每K，可以傳送多少W的能量，單位為W/mK。其中“W”指熱功率單位，“m”代表長度單位米，而“K”為絕對溫度單位。該數(shù)值越大說明導(dǎo)熱性能越好。以下是幾種常見金屬的熱傳導(dǎo)系數(shù)表：

我們看到，水的比熱遠(yuǎn)高于金屬，有更強(qiáng)的容熱能力，這也正是水冷有出色散熱效果的原因。而普通風(fēng)冷散熱器自然要選擇金屬作為散熱器的材料。我們希望所選用的材料同時(shí)具有高比熱和高熱傳導(dǎo)系數(shù)，鋁的這兩個(gè)參數(shù)都居于前列，是一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的選擇。由于鋁具有密度小，延展性好，易于加工等特點(diǎn)，所以目前絕大多數(shù)散熱器都采用鋁作為主要材料。但純鋁硬度不足，切削性能差，所以在實(shí)際生產(chǎn)中，廠商門為了保證產(chǎn)品有適當(dāng)?shù)挠捕?，都采用鋁合金來制造實(shí)際產(chǎn)品（鋁約占總成分的98％）。當(dāng)然摻雜了其他金屬會導(dǎo)致散熱性能有所降低，上面列舉了幾款散熱器常用鋁合金的導(dǎo)熱性能，鋁優(yōu)良的導(dǎo)熱能力在鋁合金身上基本上得到保留。而銅的傳導(dǎo)系數(shù)頗高，熱傳導(dǎo)能力非常強(qiáng)。

而銅和鋁合金二者同時(shí)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，且銅制散熱器熱容量較小，而且容易氧化。另一方面純鋁太軟，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。

純鋁散熱器

純鋁散熱器是最為常見的散熱器。純鋁散熱器制造工藝簡單，成本低，目前仍然占據(jù)著相當(dāng)一部分市場。最常用的加工手段是鋁擠壓技術(shù)。評價(jià)一款純鋁散熱器的主要指標(biāo)是散熱器底部的厚度和現(xiàn)Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度，F(xiàn)in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

銅的導(dǎo)熱系數(shù)是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器理應(yīng)獲得比純鋁更好的散熱效果。不過銅的質(zhì)地是有講究的，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，但大大影響了散熱性。但用銅作為材質(zhì)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