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追求更强更静:计算机散热技术漫谈第一期(18)


http://www.sina.com.cn 2005年06月13日 11:08 电脑报

追求更强更静:计算机散热技术漫谈第一期(18)
一款水冷散热器的吸热块底部

  优势:表面光洁如镜,几乎没有凸起点。

  劣势:对平面度没有改善,成本较高。

  前述研磨、切削、数控机床三种处理工艺都可获得很好的平整效果,但生产者并未全面采用,原因自然是成本;抛光工艺对提升散热片的效能并没有太大帮助,却仍有产品采用,原因同样是成本。前者是为了控制成本,增大利润;后者是由于对成本增加相对总体成本所占比例较少,对利润影响细微。

  简而言之,散热片的底面处理工艺应该与其价格(主要决定于成本与利润率)相称——高档散热片底面应该具有很好的平整效果,而对低端散热片就不应提出太高的要求。但是,降低要求也必须留有底线,如果散热片底面非常粗糙,则缝隙的存在会导致散热片与发热物体表面接触的不完全,必须采用更多的导热膏填充,造成不必要浪费的同时,更不利于热量传导。此外,如果发生剧烈震动,粗糙的金属表面可能会对裸露的芯片等脆弱设备造成损伤,导致表面划伤、边角崩裂等大家不希望发生的情况。

工艺部分小结:

  制造工艺看似只是设计方案的实施方法,但实际的重要性绝不在设计之下——实际的工业设计中,所考虑的第一要素并非性能,而是大规模工业化生产的可能性。具体到散热片而言,正式制造工艺的相对滞后限制了散热片设计的迅速发展。制造工艺不但在设计之初对整体思路有着举足轻重的影响,更决定着最终设计的实现程度。铜铝结合与底面处理工艺对散热片性能的影响就是这种关系的力证。

  与各种元素间关系错综复杂的设计部分不同,散热片工艺的成果都是用户可以在实际产品中直接看到的外在表现,对之加以了解,并在选购散热片过程中与实践相结合,一定可以带来实质性的帮助。

发展趋势:

  散热片设计与制造技术的发展完全是被动的,完全是为了配合功率日益增长的发热设备的需要。

  就散热片设计而言,目前的发展趋势主要有三个方面:

  1.广泛采用铜质材料。计算机内的空间没有明显的增大,可各种设备的发热量却从未停止增长,采用具有更好导热能力与更大热容量的材料也是迫不得已。

  2.扩大表面积,增效与降噪双管齐下。增效乃时势所迫,降噪为大势所趋,散热片设计在增强效能的同时都会尽量降低噪音,主要采用的方式为低风阻、大风量或大风阻、低风量,但要提高效能,必须增大有效散热表面积。

  3.热管平民化。热管的技术与工艺已经相对成熟,逐渐从航天科技过渡为工业用品,再至民用产品,且迎合了计算机散热对更有效热量转移方式的需求,热管散热器迅速大量出现。随着市场的扩大,热管的成本将进一步下降,全民热管的设想也并非全无可能。

  4.铜铝结合将大展宏图。纯铜散热片性能虽好,但重量、工艺、成本等问题始终难以解决,而结合铝合金的多种特性,铜铝结合散热器将是中端最平衡的解决方案。

  就散热片工艺而言,目前的发展趋势主要有五个方面:

  1.铝挤压仍将大行其道。无论是全铝合金散热片,还是铜铝结合,铝合金的成形工艺仍将以铝挤压为主,无人能撼动它的绝对地位;但在工艺水平上将对铝挤压提出更高的要求,必须制造出更精细的散热片,方能迎合扩大表面积的设计方向。

  2.精密切削可望成为简单结构纯铜散热器最理想的制造方式。凭借本身的多项优势,可能击败回流焊成为未来纯铜散热片加工方式的主流。

  3.回流焊与热缩嵌套将主导后续散热片结合工艺领域;插尺、压固+螺丝锁合不容小觑,如果能够顺利解决尚存在的一些实施问题,工艺进一步完善,将会被更广泛的采用。

  4.切削仍然无处不在,冲压、剪切仍然被广泛应用。

  5.底面处理工艺依旧良莠不齐。如果不发生某些戏剧性的事件,散热片采用何种底面处理工艺始终取决于厂商的成本控制计划;不过随着用户认识的加强,整体水平将会有所提升。

  总而言之,散热片的设计与制造技术发展趋势同样是追求“更强、更静”,以及“更便宜”。
 
风扇

  风冷散热器顾名思义,主要得靠风扇产生的风来散热。风扇的好坏,直接影响到散热器的效果和性能。而想知道风扇的好坏这就得必须了解它的性能指标、构造等。

  我们大家用的散热器的风扇大多是使用的风扇类型为直流无刷风扇-DC Brushless Fan(下文如无特别说明,简称“风扇”)。风冷散热器中大部分使用的外形是一个底面为正方形的扁柱体,四角留有安装所需的固定孔位,直流电机通过支架固定在外框上,扇叶与转子连接在一起,通过轴承安装在电机主体之上。而一些比较有个性的风扇采用了较特殊的形状与设计,但整体结构与此并无太大差异,这些扇子也许是为了映衬所要散热的对象的外形,或是DIY发烧友所说的用后是为了让自己爱机更加YY。

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风扇

  小小的风扇看似简单,但却有着大学问,衡量一个风扇的好坏标准有:风速,风量,风压,转速,寿命,噪音,功率,轴承……。前文中已经介绍了风速、风量与风压的概念,这里针对风扇的工艺,再对其它技术名词进行解释。

转速:

  转速是风扇各项性能指标的根本决定因素之一。

  转速即风扇扇叶在单位时间内旋转的周数,单位一般为rpm,即rounds per minute-转每分。转速是风扇最容易测量的参数,高转速是各种“暴力”风扇力量的源泉,也是大噪音的根源。

轴承:

  每当大家走进电脑城想要购买风扇的时候,但要购买同大小、同品牌的风扇的时候,JS就会问你要什么轴承的,这时候下边的简介就会给你帮助了。

  轴承作为风扇寿命的瓶颈因素,同时也对风扇的工作噪音、制造成本有着重要的影响,倍受用户关注,风扇设计、制造者们也在其上投注了大量的技术与人力,对各种轴承技术略加了解也是正确选择风扇的前提条件之一。目前市场上很多品牌都有自己独特的轴承设计,各种设计都在寿命、噪音、成本等方面有其独到的优势。本节,就为各位简要介绍一下几种市场中最常见,或颇具特色的轴承技术:

含油轴承:

  含有轴承的风扇是现在市面上比较多,很容易买到。但是用时间长后,灰尘吸附增多,润滑油会因摩擦发热而挥发,导致风扇噪音增加,寿命骤减。因此不适合高转速的“暴力型”风扇,也无法达到“长寿”的目标。通常产品寿命为5000~8000小时。

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含油轴承

滚珠轴承:

  滚珠轴承风扇也是市面上比较流行的风扇。此风扇的轴承不再仅依靠润滑剂填充轴芯与轴套间的空隙,而是将空间略加扩大,在其中置入数个金属滚珠。当轴芯与轴套相对运动时,滚珠也随之滚动,并不与二者发生滑动摩擦,降低转动阻力,减少能量损耗。若仅以一道滚珠支撑,难以保证旋转轴的稳定,因而通常需要两道滚珠进行约束。但由于结构较为复杂,滚珠轴承的制造成本相对较高,为了控制产品成本,便产生了双滚珠与单滚珠两类滚珠轴承。双滚珠轴承要比单滚珠的性能好些。双滚珠轴承通常产品寿命可达50000~100000小时。

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滚珠轴承

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