柱状散热器.docx

一 鳞片形状（1）柱状鳍片是与片状并驾齐驱的另外一种典型鳍片形状设计。柱状鳍片与片状相比，在表面积上毫不示弱，而且可具有更大的截面积，内部导热能力更强，更有效的发挥大表面积的优势。（2）柱状鳍片相对片状最大的劣势在于鳍片单体成形复杂，造成加工成本过高，质量控制困难，不利于大量生产。（3）柱状鳍片设计较通常的片状鳍片可以获得更好的性能，这除了得益于更大的表面积与更好的内部导热能力外，更主要是来自柱状鳍片周围空气流动方式的优势。（4）在柱状鳍片周围，空气的流动不同于片状鳍片，受到鳍片的阻隔，只能在鳍片间沿一定方向流动，而是在密集的柱状鳍片间流动，会在每个鳍片周围形成一个小型的“旋风”，令鳍片的整个侧表面都成为有效散热表面积。（5）既然要利用柱状鳍片周围形成的小“旋风”增强散热效果，柱体的侧面就不应过于“粗糙”，产生过大风阻，阻碍“旋风”的形成。那么是否需要采用圆形的柱状鳍片呢？没有必要，同时也受工艺限制不易实现。根据众所周知的几何常识相同面积的多边形，圆形的周长是最短的，对应柱状鳍片的情况，即圆柱鳍片的侧面积最小。而且为了获得圆形表面需要比多边形花费更多的工序与时间，圆形物体的固定难度又要比方形等平边多边形大得多，都是制约产能的不利因素。柱状鳍片散热器的柱体形状关系到性能、工艺等多方面的因素，因此也正是设计中最为关注的。（6）此类散热片通常具有大量、密集的柱状鳍片，片间距离短，保留空间少，而且在各个鳍片周围都会形成一定的湍流，往往风阻很大。不过得益于较大的表面积，以及充分的热交换，即便风量较小也可获得不错的散热效果。实际使用中通过对风扇进行控制，可在性能与静音间自由选择，缺点则是往往重量较重，且价格不菲。（7）柱体形状：与片状鳍片那相对单一的形状不同，虽说都是柱状鳍片，但既然不需要统一到圆柱形，不同的设计间就会存在着一些差异。多边形：鳍片的形状为多边形底面柱体，较常见的也只有方形与六边形。方形柱状散热器多数为切削而成，即在具有片状鳍片的形材上进行切削，开出横向沟槽，将较厚的“片”分割为具有更大表面积的“柱”。典型代表为曾名噪一时的“无酸素铜”散热片Kanie Type-W。切削而成的588根铜柱在当时造就了一代王者传说。六边形底面的柱状鳍片则是Alpha的独门绝技，采用同样罕有采用的冷锻工艺（后文将详细介绍）而成，比方形底面柱体更加平滑。（8）圆形：实际产品中极少有采用纯圆柱形鳍片的散热片，一般都会对其进行一定改进。螺丝型鳍片（正式名称为“螺旋面插指”）就是Swiftech的独门绝技（专利哦）了，应用于其品牌下MCX系列散热器上。此种设计由螺旋面插指旋入铜质吸热底之中，替代传统的柱状鳍片。相比纯圆柱与多边形底面柱体鳍片，螺旋面插指可以提供更大的表面积，而且螺旋状的侧面更加有利于“旋风”的产生。从北桥芯片到CPU，从Socket-370到Socket-940，Swiftech的产品相当全面，甚至还有搭配制冷片的型号。至于性能，就无需笔者在此多言，各种评测中的优异表现充分说明了其专利设计的效果。另一种在圆柱形鳍片基础上进行的改良的产品为管形鳍片，典型产品为中光电器出品的空心管散热器CNA462U。整体设计类似于Alpha 8045，但采用了中空的铜管代替实心铝合金鳍片。中空的铜管那表面虽然增加了相当多的表面积，但由于内部空间狭小，不便于空气流动，实际有效面积几可忽略，对性能影响甚微。采用中空铜管的目的主要是保证与铝合金相当的内部导热能力同时，尽量控制散热片的重量。此外，铜管较实心的圆柱鳍片还具有另一点优势更加便于生产、固定与结合，大幅降低了制造难度。二 排列方式柱状鳍片设计中，鳍片的排列方式相对种类较少，主要只有矩阵、三角与放射状三种。矩阵排列即鳍片整齐的排列在横行与纵列之中。典型的产品代表即Kanie Type-W与Swiftech的早期产品MCX-370等。三角排列即鳍片列于3排互成120的直线上，摆放位置与可铺满平面的六边形相同。典型产品即Alpha的六边形鳍片系列以及后续产品。柱状鳍片的放射状排列与片状鳍片有所不同，只是将环形紧密排列的鳍片向外围倾斜一定角度，角度向外逐层增大。典型产品即Swiftech的后续MCX-V系列产品。矩阵排列形式根据鳍片的高度与吸热底面积可以选择顶吹与侧吹。三角排列形式通常采用顶置风扇，可根据风扇性能、导流罩设计与使用需求选择吹风或吸风方式。放射状排列形式的产品则基本都采用顶吹式风扇，且需要风扇中心与鳍片排列中心重合，以保证风力分布更加均匀，有效利用所有鳍片的表面积。三 另类Kuthtec KTM2001采用回流焊结合的铝质鳍片，热缩嵌入的铜质柱状吸热底，顶吹风扇，单看任何一项都是较为常见的技术，单它的组合形式却非常怪异鳍片与吸热底面平行，即铜柱垂直嵌入平行的鳍片中，类似上文的Akust Pipe Tower，但它又在外层增加“导流罩”，将风道的两端封闭。那岂不就是一个封闭的盒子，失去了空气流动的通道么？Kuthtec也真算别出心裁，竟然打出了贯穿众多层叠平行鳍片的小洞，以此作为空气流动通道。这应算作平行片状鳍片，还是利用内表面散热的柱状鳍片？且不论其性能如何，这种独树一帜的想象力就足以令我们耳目一新了！四 设计部分小结 关于散热片设计的介绍，相信很多读者都会感到混乱，这部分由始至终都在说明几种互相矛盾、冲突的参数或特性的作用，其中的每一项都希望有更好的表现，但偏偏都是“牵一发而动全身”的互相影响着，很难令所有表现全面提高，即便做到了，也一定会面临着加工、成本等方面的制约，只能尽量在混乱中寻求一种平衡。这就是目前的散热片设计者们所面临的处境。 目前而言，普通用户对于散热片的设计仍然是无能为力，只能根据一些较易获取的特征信息对其性能进行大致判断。但由于散热片各种参数间这种混乱的关系，只通过散热片的外形与材质准确判断其性能是不可能的，我们前述的