散热鳍片的工艺是怎样的？

散热鳍片从工艺上可分为：切割、铆合、插齿、回流焊接以及比较畅销的高塔热管散热器市场主流的散热器鳍片在外形上都是标准的四边形，但也有部分产品拥有自己独特的外形，还有以Tt为代表的塔式散热器。相对其它形式的制造工艺而言，铆合工艺要简单不少，这也是低端散热器市场最常见的类型。这样设计的原理是，首先全铜的吸热底部将CPU的热量导出然后通过热导管将热量迅速传导到散热鳍片上最终散出。从原理上，大家可以看到采用了热管技术的散热器热量都需要经过几次传导才能散出，正因如此在不同材料之间的热阻大小便会对散热器整体性能有着直接影响。很多静音散热器也是通过这种方法来实现静音目的。

1. 铝挤式散热片铝材质由于本身柔软易加工的特点很早就应用在散热器市场，铝挤技术简单的说就是将铝锭高温加热后，在高压下让铝液流经具有沟槽的挤型模具，作出散热片初胚，然再对散热片初胚进行裁剪、剖沟等处理后就做成了我们常见到的散热片。铝挤散热片的成本低，技术门槛要求也不高，不过由于受到本身材质的限制散热鳍片的厚度和长度之比不能超过1：18，所以在有限的空间内很难提高散热面积，故铝挤散热片散热效果比较差，很难胜任现今日益攀升的高频率CPU。 2. 塞铜式散热片目前市场主流的散热片所用的主要材质无外乎铝和铜两种，而塞铜工艺则正是结合铝和铜各自优点应运而生的产物。塞铜工艺是利用热胀冷缩的原理来完成的，将铝挤型散热片加热后将铜芯塞入其中，最后再进行整体的冷却。由于没有使用第三方介质，塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻，不但保证了铜铝结合的紧密程度，更充分利用了铝散热快和铜吸热快的特性。 这种塞铜工艺成本适中散热效果也不错，是目前市场上的主流散热片类型。3. 压固法也就是将众多的铜片或铝片叠加起来，然后在两侧加压并将其截面进行抛光，这个截面与CPU核心接触，另外一面则伸展开来作为散热片的鳍片。压固法制作的散热器其特点是鳍片数量可以做的很多，而且不需要很高的工艺就能保证每个鳍片都能与CPU核心保持良好的接触（或靠近），而各个鳍片之间也通过压固的方式有着紧密的接触，彼此之间的热量传导损失也会明显降低，正是因为压固法制作的散热器拥有众多的鳍片，这种散热器的散热效果往往不错，重量则比传统的散热器要轻的多。4. 锻造式散热片锻造工艺就是将铝块加热后利用高压充满模具内而形成的，它的优点是鳍片高度可以达到50mm以上，厚度1mm以下，能够在相同的体积内得到最大的散热面积，而且锻造容易得到很好的尺寸精度和表面光洁度。但锻造时，因金属的塑性低，变形时易产生开裂，变形抗力大，需要大吨（500吨以上）位的锻压机械，也正因为设备和模具的高昂费用而导致产品成本极高，连许多超频发烧友都无福消受。 5. 接合型散热片由于传统铝挤型散热片无法突破鳍片厚度和长度的比例限制，故而采用结合型散热片。这种散热片是先用铝或铜板做成鳍片，之后利用导热膏或焊锡将它结合在具有沟槽的散热底座上。结合型散热片的特点是鳍片突破原有的比例限制，散热效果好，而且还可以选用不同的材质做鳍片。当然了，缺点也显而易见，就是利用导热膏和焊锡接结合鳍片和底座会存在介面阻抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热片领域又运用了2种新技术。首先是插齿技术，它是利用60吨以上的压力，把铝片结合在铜片的基座中，并且铝和铜之间没有使用任何介质，从微观上看铝和铜的原子在某种程度上相互连接，从而彻底避免了传统的铜铝结合产生介面热阻的弊端，大大提高了产品的热传到能力。第二种是回流焊接技术，传统的接合型散热片最大的问题是介面阻抗问题，而回流焊接技术就是对这一问题的改进。其实，回流焊接和传统接合型散热片的工序几乎相同，只是使用了一个特殊的回焊炉，它可以精确的对焊接的温度和时间参数进行设定，焊料采用用铅锡合金，使焊接和被焊接的金属得到充分接触，从而避免了漏焊空焊，确保了鳍片和底座的连接尽可能紧密，最大限度降低介面热阻，又可以控制每一个焊点的焊铜融化时间和融化温度，保证所有焊点的均匀，不过这个特殊的回焊炉价格很贵，主板厂商用的比较多，而散热器厂商则很少采用。6. 切削式散热片相对于铝挤型散热片，切削工艺解决了散热片的鳍片厚长之比的限制。切削工艺是利用特殊的刀具将整块材质削出一层层的鳍片，这种散热鳍片可薄至0.5mm，而且散热片的鳍片和底座是一体的，因而就不会出现界面阻抗的问题。不过这种切削工艺在生产的过程中废料多和量品率低的影响使得成本居高不下，故而切削工艺主要偏向铜制散热片。7. 可挠性散热片可挠性散热片是先将铜或铝的薄板，以成型机折成一体成型的鳍片，然后用穿刺模将上下底板固定，再利用高周波金属熔接机，与加工过的底座结合成一体，由于制程为连续接合，适合做高厚长比的散热片，且因鳍片为一体成型，有利于热传导之连续性，鳍片厚度仅有0.1mm，可大大降低材料的需求，并在散热片容许重量内得到最大热传面积。散热片的生产工艺流程如何？

风冷：

思民、猫头鹰、利民、极酷冻凌、捷冷--变形金刚

TT、AVC、银欣、Tuniq Tower 、ZEROtherm、超频3 、华硕……

热管风冷，当前中高端主流散热方式

为了应付处理器不断增长的散热需求，散热器的发展也日新月异，先前是以开发散热片的材质为主导，从铝材发展到铝＋铜，再到纯铜散热器。然而当处理器TDP达到一定高度后，仅靠改善散热片制造原料和增加散热器体积来提升散热效率，很难再有提高和突破。各大生产散热器厂家开始以散热方式为技术变革的方向，从风冷、半导体制冷到热管，再到水冷、水+冰冷甚至更极端的干冷和液氮制冷。

在2003年，业界就有人提出“风冷还能坚持多久”的疑惑，挤压热表面，实现高低不等能量体传递能量，这几乎是当时风冷散热一致性的散热传导模式，普通的风冷模式确实跟不上处理器TDP发展的脚步。而当水冷散热器刚刚显身之时，因为其良好的散热能力，人们似乎一下发现了新大陆，纷纷预测未来将是水冷的天下。

几年时间过去了，水冷仍然只在少部分玩家中使用，一直未跻身主流行列。虽然从散热性能上看还是以水冷占优势，但是它价格偏高，安装不易，占空间大，且安全性低，另外水(或者其它替代液体)会有变质和内部材料氧化的问题。

除水冷自身缺点以外，使它衰落的另一个原因则是热管的出现。当热管进入到PC领域后，传热材料的散热技术获取了突破从而令人们放弃了水冷，所以水冷的发挥空间正在逐渐变小，未来将慢慢淡出市场，热管式风冷是目前主要的散热方式。

值得我们注意的，就是CPU的发热量增加速度已经放缓，预计未来3年内TDP功率超过130W的怪物级主流CPU不会再出现，而目前的热管风冷技术已经足够满足CPU的散热需求。随着热管产能增加与工艺的成熟，我们预计热管散热器的售价也会进一步下调，从目前的中高端市场进入低端市场，被更多用户选择。

热管技术简析

热管散热是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术，1963年由美国Los Alamos国家实验室的G.M.Grover发明，并率先由IBM最初引入笔记本中。热管的出现已经有数十年的历史，而在PC散热领域被广泛采用还是近些年的事，但发展迅猛。小到CPU散热器、显卡/主板散热器，大到机箱，我们都可以看到热管的身影。

热管具有热传递速度极快的优点，安装至散热器中可以有效的降低热阻值，增加散热效率。它通过在全封闭真空管内工质的汽、液相变来传递热量，具有极高的导热性，高达纯铜导热能力的上百倍，有“热超导体”之美称。工艺过关、设计出色的热管CPU散热器，将具有普通无热管风冷散热器无法达到的强劲性能。

从技术角度看，热管的核心作用提高热传递的效率，将热量快速从热源带离，而非一般意义上所说的“散热”——这则涵括与外界环境进行热交换的过程。热管的动作温度范围十分宽广。从零下200度 ～1000度均可使用热管导热。

热管的工作原理很简单，热管分为蒸发受热端和冷凝端两部分（具体到产品上，受热端就是和散热器底座接触的部分）。当受热端开始受热的时候，管壁周围的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液体， 同时也放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。

典型的热管是由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽到的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据需要可以在两段中间布置绝热段。

◆ 烧结热管和沟槽热管

液体冷凝的过程会采用到毛细原理，因此毛细结构是一根合格热管产品的核心。它主要有三个作用：一是提供冷凝端液体回流蒸发端的通道，二是提供内壁与液体/蒸气进行热传导的通道，三是提供液气产生毛细压力所必须的孔隙。毛细结构分为四种：丝网、沟槽、粉末烧结与纤维四种。在PC散热器上，大部分都是沟槽与粉末烧结两类结构，POWDER（烧结热管）占80% ；GROOVE（沟槽热管）占20%。

烧结式热管，其毛细结构是通过高温下铜粉烧结制造而成的。我们最常见的水介质烧结式热管制造流程大致为：选取99.5％纯度的铜粉，铜粉单体粒径控制在75～150微米。使用工具将外径5mm红铜管内部清除干净，去除毛刺，接着将铜管放到稀硫酸中使用超声波清洗。清洗干净之后我们将得到一根内外壁皆十分光滑、无氧化物的铜管。此时将一根细钢棍插到铜管里（需要工具精确地将钢棍儿固定在铜管的中央，以方便铜粉均匀填充），将铜管底部用铜片暂时封闭。接着就可以把纯铜粉倒入铜管了。装填完毕之后就可以拿到烧结炉进行烧结。在烧结过程中，温度的把控也很重要。烧结完成之后使用一个辅助工具把铜管加紧，使用工具把钢棍抽出即可。

严格按照上述流程制造的烧结式热管，每个部分的毛细结构渗透率都应该大致相同，铜粉烧结块分布厚度大致均匀。当我们拆开热管仔细观察，就可以发现该热管的烧结工艺是否过关了。

沟槽式热管是热管毛细结构中比较制造简单的一种，采用整体成型工艺制造，成本是一般烧结式热管的2/3。沟槽式热管生产方便，但缺点十分明显。沟槽式热管对沟槽深度和宽度要求很高，而且其方向性很强。当热管出现大弯折的时候，沟槽式方向性的特性就成了致命缺点，导致导热性能大幅度下跌。

目前市面中有些廉价的热管散热器，这其中也包括了某些显卡散热器，虽然采用了热管，基本上沟槽式的，因此性能必然不会像高端热管那样优秀，不能对这种产品的散热性能抱以过多的希望。

◆ 热管的弯曲

热管直通的状态下具有最好的热传递效能。但是在实际使用中，热管经常要被弯曲。弯曲后的热传递性能会出现不同程度下降，这也与工艺好坏有密切联系。热管弯曲有一点必须要注意：在弯曲部位要尽量保持直径无变化，或是变化很小。如果出现严重形变，比如本来圆柱形的外壁变成扁平形状，则会大幅降低热传导性能，因为过大的形变会导致热管内部的毛细结构部分中断。

沟槽热管在这方面非常敏感，当沟槽管弯曲90度，导热性能大降，甚至只能达到原来性能的1/2。部分采用沟槽管的散热器甚至将其弯曲180度，那样的效果可想而知了。而烧结式热管在弯曲时的敏感度就小多了，虽然弯曲后性能也会有部分下降，但是并不明显。一般高端的热管散热器中可以见到烧结管的身影。

如果价格非常低（双热管或以上）并且弯曲角度很小（最多90度）的，大多数都是采用沟槽管的。多道弯曲的都是采用烧结管（当然并不绝对，但是基本如此）。

◆ 热管的直径

以热管长度均为150mm计算，经过有关权威机构测试，直径为3mm的热管其热阻值为0.33（测试物体温度变化区间60～90度）。而直径为5mm的时候，热阻立刻降到了0.11，已经可以满足绝大部分场合对导热的要求了。而当热管直径扩大到8mm的时候，热阻竟然达到了0.0625，这是大部分金属材质散热器难以企及的热阻。

不同直径的热管，最大导热量区别有多大呢？台湾某研究所给出了一组参考数值。直径为3mm的正品热管，2.8个标准热传递周期中只能传递15W（15焦耳/s）的热量。而直径为5mm的热管，在1.8个热传递周期最大热量传递达到了45W，是3mm热管的3倍！而8mm的热管产品只需0.6个周期就可以传递高达80W的热量。如此高的传热量，如果没有良好的散热片设计和风扇配合，很容易导致热量无法正常发散。

显然，热管的直径对传热有很明显的影响，越大效果超好，目前中高端热管散热器中多采用6mm的热管，也有个别是用的8mm产品。

◆ 热管与鳍片的结合

热管有着优秀的热传导能力，能将处理器的热量很快的转移走，但要依靠热管那小小的散热面积将热量转到空气中是不可能，必须借助更多的散热鳍片。因此热管与鳍片如何完美结合，是非常关键的。目前主要有两种方式，焊接和穿fin。

热管与鳍片最常见的连接工艺就是焊接，界面热阻值较低，但是成本较高。比如铝鳍片与铜热管焊接，则需要先将热管表面电镀镍，方可与铝鳍片焊接到一起。焊接热管的工艺都有一个很明显的特征，就是在热管上方有焊孔。焊接过程中产生的气泡和不均匀都会导致散热效率受损。

穿Fin就是通过机械手段让热管直接穿过鳍片。这种工艺成本很低，工序简单，但是对工艺本身的技术要求较高，否则很容易使热管与鳍片之间的接触不紧密而导致界面热阻过高。合格的穿Fin工艺加工出来的散热器，热管与鳍片截面热阻几乎完全等同于焊接，但成本却能大幅降低。实际上，穿Fin工艺是AVC的专利技术，使得AVC散热器既能有强大的散热性能，还可保持相对低廉的售价。富士康的冲压铆接技术与穿fin类似。

焊接与穿Fin在性能上基本没有差别。但是在成本方面，焊接会比穿Fin高出每热管1美元左右的幅度，所以焊接工艺的热管散热器价格普遍都比较高。

当前中高端风冷散热器特点

中高端风冷散热器，足以应付现在的主流CPU散热需求。最显著的特点是热管的全面应用，并且是多热管方式（4根以上），热管普遍采用烧结式热管，直径多为6mm。除了成熟的热管技术应用外，还有些其它特点：

◆ 侧向吹风

有些事件在悄悄改变，比如散热器风扇的安装方式。传统的散热器安装方式是风扇在顶部，气流朝下，即垂直于CPU。现在多数在改进风道设计，风扇改为侧向吹风，让气流的方向平行于CPU。

侧向吹风的首要好处是彻底解决风力盲区，因为气流是平行通过散热鳍片的，气流截面的四条边上的气流速度最快，而CPU的发热点正好位于一条边上。这样CPU散热底座吸收的热量可以被及时带走。另外一个好处是没有反d的风压（通常向下吹风时，一部分气流冲至散热底面并反d，这会影响散热器内的气流运动方向，使的热交换的效率受到损失）。热交换效率要高于向下吹风。

当然侧面吹风的也有缺点，就是不能直接吹到到热源——底面。所以，侧面进风的关键就是如何尽快的把底面的热量带到风道。这就给热管有了发挥的舞台，热管+密集散热鳍片的配置，让底部的热量尽快传递到散热鳍片上。

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