散热片手册 显卡之家 陈寅初 2000年 第3期 　　在CPU速度达到50MHz的时候，PC的处理器依然可以在无需散热片的情况下正常运行，也没有人会在那个时候对散热投入太多的精力。第一块被建议使用（并不是必需的）散热片的X86处理器是486DX2－66。从此以后，CPU的能耗继续增大，而到了今天，许多图形加速芯片也需要采用散热片了，一块不需要散热片的CPU是不可想象的。为了我们的宝贝处理器着想，我们有理由看看散热片背后的一些技术以及奥秘。 #1　　物理现象 　　简单地来看，一块散热片除了一些金属片外，就没有什么特别了。那么，它是如何驱散由CPU发出来的热量的呢？ 　　我们都知道，热的传导方式有三种：传导、对流、辐射。 　　辐射，就如其名字一样，是指热能从热源以电磁的形式（由光子传送）直接发散出去。辐射可以在真空中进行。辐射的传热效能取决于热源的材料以及表面的颜色，^03030201a^1是辐射实现的图例。 　　传导是指分子之间的动能交换，能量较低的粒子和能量较高的粒子碰撞从而获得能量（是透过物理的直接接触），传导是散热片从CPU获得热量的最主要途径。 　　对流是指气体或液体中较热的部分和较冷的部分通过循环流动使温度趋于均匀，我们可以采用在散热片上添加风扇的方法来实现强制对流（如^03030201b^2）。 　　对流是风扇/散热片组合制冷的主要方式。CPU产生的大部分热都被风扇形成的对流所带走，只有很少很少的一部分热是透过辐射来散发出去的。 　　为了实现该效果，散热片必须被设计为能增强该效果的形式。通常使用两种方法来达到此目的： 　　把散热片的表面积尽可能地增大，以便增大散热面。使用金属鳍的方式不仅可以增大散热面积，好的金属鳍设计还可以让对流进行的更加有效。让散热片与CPU的接触面尽可能做到平滑，否则CPU与散热片之间将会形成保温层。当然，接触面就算很平滑，也难免会有空隙的存在，因此，在接触的地方可以使用散热膏、散热硅脂或者专用的散热贴片等作为辅助以提高接触面积。 　　因此，作为一个高效的散热片设计方案，应该包含一个尽可能大的散热片，并且配备一个强有力的风扇。一些聪明的设计方案还会采用一些特别的金属鳍设计，以保证气流在风扇的驱动下顺畅地通过，提高风扇的实际散热效果。当然，理想的解决方案还应包括液态冷却设备。 #1　　材料 　　大多数散热片都是采用金属铝来制造的。为什么呢？这是因为铝的价格较低，并且具备了良好的金属切削特性，使它非常适合于制造散热片。一般来说，一块纯金属的导热性能将比它的合金的导热性更好。然而，工厂一般都会采用铝合金来制造实际的产品，因为这样可以获得比纯铝更好的金属加工特性。 　　很多人都知道铜的导热性能几乎是铝的两倍，但是为什么铜没有被大量用于制造散热片呢？这是因为散热片的散热效果不仅仅受材料的导热性能所影响，铜散热片的散热效果并不能达到铝散热片的两倍。而且更好的散热性能并不能弥补它的缺点：更高的价格、更高的密度带来的更大的重量、不尽人意的硬度以及其它一些要顾虑的因素。尽管这样，还是有部分散热片是采用了铜、铝的混合方式来制造的。这些散热片的底座通常都是采用铜制造，而金属鳍的部分则会采用铝来制造。 #1　　颜色 　　“黑色物体的辐射性是最好的，所以，所有的散热片都应该是黑色的。”真的吗？要知道，大部分的热量都是通过对流来传递的——相比之下，辐射所能起的效果简直是不值一提的。当我们用两种不同颜色的构造相同的散热片进行效果测试的时候，我们发现，它们之间效果差异几乎可以忽略不计。透过阳极电镀来为散热片穿上不同颜色的外衣，只是制造商为了迎合不同消费者的视觉需求而已。散热片有不同的颜色——黑色、银色甚至蓝色、绿色、金色、红色、紫色。然而对于散热片的表现，却不会带来什么明显的不同。 #1　　制造工艺 　　有的散热片生产厂商已经设计出不同的产品。下面，就让我们来看一看一些流行的散热片设计吧。 　　压铸型：是最常见的方式（如^03030201c^3）。它的价格低廉，并且其外形易于加工。液态的铝被工厂按照特定的形状进行加工，形成一条长长的特型铝棒。当这条铝棒冷却下来以后，就被机器进行切割，分切为散热片。但是，这种工艺有着一些天生的限制。像图4那种散热片形式就不能按照压铸来进行了。 　　折叠鳍：薄薄的金属片按照一定的间距被折叠起来（如^03030201d^4），然后用金属卡板扣在散热片基座上。这种方式最大的好处是获得了鳍片所形成空隙，可以让空气更好地流动（从而获得更好的制冷效果）。采用这种设计的散热片轻盈、紧凑，缺点是这种设计会造成生产上的不便，并且价格也因此而变得更高，更何况只有少数的厂商可以制造这种产品。 　　冲压薄鳍：这种设计非常类似于折叠鳍（如^03030201e^5），不同的是，在该设计中，是由许多在基板上冲压而成的薄金属鳍代替了折叠鳍。 　　铸造法：此方法可以让设计人员的设计自由大为增加，可以把一些不能用冲压来实现的形状也设计上去。不过，它的金属鳍外形并不怎么好（如^03030201f^6）。 　　冷锻：该方法通常在国外采用的多。国外比较流行的Alpha PFH6035MUC散热片就是采用该方法制作而成的。该工艺非常适用于针状的金属鳍（如^03030201g^7）。 　　轧齿边：类似于冷锻，用这种方法制造的散热片有着完全与众不同的外观。^03030201h^8所示的就是在HP Polar Logic中采用的散热片。轧齿边可以为设计人员提供许多的发挥空间，但是，它的价格非常昂贵。 　　当然，这里列出的产品样式还不能算是一个完整的列表，但是，我们在市场上看到的散热片，基本上都可以在上面的列表中找到类似的结构。 　　绝大多数的CPU散热片都需要一个风扇，而你的机箱也至少得有一个风扇，通常有两个机箱风扇，加起来就有三个或者更多的风扇了。但是，当你购买风扇的时候，需要考虑些什么因素呢？ #1　　轴承系统 　　滑动轴承风扇大都价格低廉而宁静，但是其可靠性则较低。便宜的滑动轴承只是一个有几个可以添加润滑油小孔的环。风扇的马达就在这个环中转动，添加了的润滑油就在小孔内积存着来润滑轴承。 　　滚珠轴承通常比滑动轴承贵，声音也大一点，但是它的可靠性较高。而用于PC机箱内的风扇大都使用非常细小的滚珠构成的轴承，这样可以获得较低的摩擦系数及磨损率。 　　需要注意的是，如果你购买的风扇上注明了滚珠轴承的话，这只风扇仍然有可能只是滚珠轴承与滑动轴承的混合方式而已。一只风扇需要两个轴承，而在散热片上使用的大都是50×10mm的滚珠风扇，采用的轴承就是一个滚珠轴承与滑动轴承的配合方式。而对于较大的风扇（60mm×25mm以及更大的），则大都是采用两个滚珠轴承的，人们通常称之为“Two Ball” 或者“Bual Ball Bearing”。 　　我一般都会建议大家只考虑纯滚珠轴承的风扇。便宜的滑动轴承通常会在六个月以内失效，而较贵的高品质滚珠轴承通常都会具备较高的MTBF（平均无故障时间）。当然，有的制造商还在滑动轴承的内部使用了特氟隆，它同时具备了滚珠轴承一样的高可靠性以及原有的低噪音特性，但是它的价格会更高。（^03030201i^9） #1　　噪音方面 　　高速气流会产生噪音——这是不可避免的。所以许多高品质的风扇通常都会产生较大的噪音。通常机箱风扇都会产生较高的气流，因而会产生一些气流声。但是，如果是风扇自身的颤动引起的噪音的话，那就是风扇本身的质量或者风扇固定的问题了。一个高品质的风扇，放在手上运行是不应该感到什么颤动的。 　　大的风扇在较低的速度下所产生的噪音要小于小风扇在高速下所产生的噪音，即使大家提供的空气流量都相等。因此，风扇应该是越大越好。 #1　　如何识别风扇的性能 　　在英制作为度量衡的国家，通常都会采用空气流量单位CFM（每分钟立方英尺，Cubic Feet per Minute）来识别。对于中国来说，则会使用每分钟立方米来作为识别的依据。 　　50mm×10mm CPU风扇会达到10 CFM，而6000RPM的50mm×10mm CPU风扇则会产生更多的CFM。60mm×25mm风扇通常能达到20～30CFM。而80mm×25mm则会产生30 到40的 CFM。120mm可以产生超过100 CFM的流量。 　　总之，如果要买风扇的话，就需要购买高性能低噪音的，这是放之四海皆准的原则。