散热器的吸热设计

除了材质上选择具有更高 “ 体积比热容 ” 的材料外，还可以在吸热底的形状设计上进行发挥 —— 保持吸热底厚度不变，增大底面积，或者保持底面积不变，增加吸热底的厚度，都 可以增大吸热底体积，进而提高热容量。　　 3. 要降低吸热底内部热阻，采用热传导系数更高的铜的确是比铝合金更好的选择，也正是目前许多中高端散热器所采用的方法。确定了吸热底的材质，还可以通过调整吸热底的形状设计改变其热阻。此时，就面临着吸热底纵向与横向热阻的平衡问题。　　根据热传导的基本常识 —— 截面贴片功率电感积越大，热阻越小，厚度越大，热阻越大。具体到吸热底的形状设计 —— 面积越大，厚度越薄，纵向热阻越小；相反，厚度越厚，横向热阻越小，越鳍片的有效连接面积越大。纵向与横向热阻分别对吸热底的形状提出了互相矛盾的要求，这就需要设计者在其中作出权衡，选择合适的面积、厚度与形状，令纵向与横向热阻都可达到要求，如果没能寻找到合适的平衡点，则可能出现一些对导热甚至散热片整体性能造成严重不利影响的情况：　　厚度大，面积小 —— 横向热阻小，可有效利用连接其上的鳍片，但纵向热阻大，增加了散热片的整体热阻，不利于整体性能提高。　　厚度小，面积大 —— 纵向热阻小，但横向导热截面（与底面垂直）狭小，横向热阻大，外围大量与底面连接的鳍片无法发挥作用，形同虚设，实际纵向导热面积并不大。　　上文只是针对传统的平板型吸热底 + 直立鳍片设计，目前可以说已经被设计人员完全 “ 吃透 ” 了，通常产品设计都采用了适当的面 - 高比。但随着性能需求的提高，设计人员开始跳出这种设计的限制，采用一些更符合热力学原理的吸热底形状设计，减小热阻，并针对集中发热位置（例如 CPU 核心），采用大热容量的特别设计。例如一些铜铝结合散热片的铜柱 + 放射状鳍片，以及一些在原有平板型基础上进行改进的弧形或 “ 屋檐 ” 形吸热底等。　　 4. 为了满足去热快的要求，就需要吸热底与鳍片间的连接面积尽量大，热传导介面阻抗尽量小，同样要令吸热底与鳍片尽量紧密的结合，需要较好的介面平整度。吸热底与鳍片的结合方式与连接面积将在下文的导热设计中介绍；结合程度则基本上取决于散热片整体成形或吸热底与鳍片间的结合工艺，将在稍后的工艺部分中详细介绍。　　从吸热底的设计中，就可以看到整个散热片设计的诉求 —— 快进、快出、低阻抗，以及所面临的问题 —— 多种因素间矛盾的平衡。　　单就吸热底设计而言，吸热与去热的要求是越快越好，局部并不存在与之矛盾的因素 , 只需尽力在材料与工艺方面进行改进即可；为了减小热阻，增大与鳍片间的有效连接面积，必须要面对厚度与面积间的矛盾；储热能力的要求看似只要增大体积，实际对导热能力同样存在影响，难免产生矛盾。不但形状设计，吸热底材料的选择同样需要顾虑到重量、尺寸等条件的限制。

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