工业散热器的结构组成为散热排管、进出总管、框架。 其中,散热排管由散热管束组成,散热管由基管和翅片组成。散热管质量决定换热效果,散热管排列方式影响空气阻力,散热管安装方式决定承受温差(热胀冷缩)能力。 常用散热排管安装方式:框架固定式(SRZ型、SRL型、S型)、框架支撑式(GL型、U型)。 其中,框架固定式,散热管直接焊接到框架箱盒,结果简单,一般用于180℃以下热媒或冷媒;框架支撑式,散热管穿过框架多孔板,与连通管(或弯头)焊接,一般用于180℃以上热媒。 常用散热管类型:钢制散热管(钢管绕钢翅片、热镀锌处理)、钢铝复合散热管(钢管轧铝翅片)、铜制散热管(铜管绕铜翅片、搪锡处理)、铜铝复合散热管(铜管轧铝翅片)、不锈钢散热管(不锈钢管绕不锈钢翅片、高频焊)。 其中,钢制散热管,热镀锌是关键,可以填充缝隙、稳固翅片、传热、防腐;铜制散热管,搪锡是关键。
将机械或其他器具在工作过程中产生的热量及时转移以避免影响其正常工作的装置或仪器。常见的散热器依据散热方式可以分为风冷,热管散热器,液冷,半导体制冷,压缩机制冷等多种类型。
散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。
常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。 对于普通用户而言,用铝材散热片已经足以达到散热需求了。
风冷散热是常见的,而且非常简单,就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低、安装简单等优点,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
其生产工艺与窑具的生产工艺基本相同,导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在离烟道出口较近、温度较高的地方,不需要掺冷风及高温保护,当窑炉温度为1250-1450℃时,烟道出口的温度应是1000-1300℃,陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃,将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧,这样可以降低生产成本,增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展,因为它较好地解决了耐腐蚀、耐高温等课题,成为了回收高温余热的佳换热器。经过多年生产实践,结果表明陶瓷换热器效果很好。它的主要优点是:导热性能好,高温强度高,抗氧化、抗热震性能好,寿命长,维修量小,性能可靠稳定,操作简便。是回收高温烟气余热的佳装置。
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。
热量从CPU核心散发到散热片表面,是一个热传导过程。对于散热片的底座而言,由于直接与高热量的小面积热源接触,这就要求底座能够迅速将热量传导开来。散热片选用较高热传导系数的材料对提高热传导效率很有帮助。通过热传导系统对照表可以看出,如铝的热传导系数237W/mK,铜的热传导系数则为401W/mK,而比较同样体积的散热器,铜的重量是铝的3倍,而铝的比热仅为铜的2.3倍,所以相同体积下,铜质散热器可以比铝质散热器容纳更多的热量,升温更慢。同样厚度的散热器底座,铜不但可以快速引走热源如CPU Die的温度,自己的温度上升也比铝的散热片缓慢。因此铜更适合做成散热器的底面。
扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料,在低于母材熔点而焊料熔点的温度下,利用液态焊料润湿母材,填充接头间隙,然后冷凝形成牢固接合界面的焊接方法。主要工序有:材料前处理、组装、加热焊接、冷却、后处理等。常用的扦焊方式是锡扦焊,铝表面在空气中会形成一层非常稳定的氧化层(AL2O3),使铜铝焊接难度较高,这是阻碍焊接的大因素。要将其去除或采用化学方法将其去除后并电镀一层镍或其它容易焊接的金属,这样铜铝才能顺利焊接在一起。