计算机部件中大量使用集成电路。众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。 散热器的种类非常多,CPU、显卡、主板芯片组、硬盘、机箱、电源甚至光驱和内存都会需要散热器,这些不同的散热器是不能混用的,而其中常接触的就是CPU的散热器。依照从散热器带走热量的方式,可以将电脑的散热器分为主动散热和被动散热。前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷,热管,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等等。
散热方式是指该散热器散发热量的主要方式。在热力学中,散热就是热量传递,而热量的传递方式主要有三种:热传导,热对流和热辐射。物质本身或当物质与物质接触时,能量的传递就被称为热传导,这是普遍的一种热传递方式。比如,CPU散热片底座与CPU直接接触带走热量的方式就属于热传导。热对流指的是流动的流体(气体或液体)将热带走的热传递方式,在电脑机箱的散热系统中比较常见的是散热风扇带动气体流动的“强制热对流”散热方式。热辐射指的是依靠射线辐射传递热量,日常常见的就是太阳辐射。这三种散热方式都不是孤立的,在日常的热量传递中,这三种散热方式都是同时发生,共同起作用的。
实际上,任何类型的散热器基本上都会同时使用以上三种热传递方式,只是侧不同罢了。比如普通的CPU散热器,CPU散热片与CPU表面直接接触,CPU表面的热量通过热传导传递给CPU散热片;散热风扇产生气流通过热对流将CPU散热片表面的热量带走;而机箱内空气的流动也是通过热对流将 CPU 散热片周围空气的热量带走,直到机箱外;同时所有温度高的部分会对周围温度低的部分发生热辐射。
铜的热传导系数是铝的1.69倍,所以在其他条件相同的前提下,纯铜散热器能够更快地将热量从热源中带走。不过铜的质地是个问题,很多“纯铜散热器”其实并非是真正的的铜。在铜的列表中,含铜量超过99%的被称为无酸素铜,下一个档次的铜为含铜量为85%以下的丹铜。针对13年市场上大多数的纯铜散热器的含铜量都介于两者之间。而一些劣质纯铜散热器的含铜量甚至连85%都不到,虽然成本很低,但其热传导能力大大降低,影响了散热性。此外,铜也有明显的缺点,成本高,加工难,散热器质量太大都阻碍了全铜散热片的应用;红铜的硬度不如铝合金AL6063,某些机械加工(如剖沟等)性能不如铝;铜的熔点比铝高很多,不利于挤压成形( Extrusion )等问题。
在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后,市场部分散热器往往采用铜铝结合制造工艺,这些散热片通常都采用铜金属底座,而散热鳍片则采用铝合金。当然,除了铜底,也有散热片使用铜柱等方法,也是相同的原理。凭借较高的导热系数,铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成有利于散热的形状,并提供较大的储热空间并快速释放,这在各方面找到了的一个均衡点。
贴片工艺的在于控制好铜、铝平面度和粗糙度以及锁螺丝的扭力等因素,即可得到一定的效能提升,是一种不错的铜铝结合方式。如果使用的导热介质性能低劣,或是铜块平整度不良,热量就不能顺利地传导至铝的散热片表面,使散热效果大打折扣。另外,螺丝的锁合力和铜材的纯度不够,都是不良的影响因素。