散熱原理——散熱器材質

   風冷散熱器一般由散熱片和風扇構成，這種散熱方式的原理很簡單：CPU產生的熱量通過熱傳導傳遞到散熱片，風扇高速轉動將絕大部分熱量通過對流（強制對流和自然對流）的方式帶走，只有極少部分的熱量通過輻射方式直接散發。風冷散熱器的制造成本低，可操作性強，使用起來也方便安全，所以成為了我們最常用的散熱方式。我們這次評測也將圍繞風冷散熱器來進行。

CPU的Die通常不到2平方厘米，但功耗卻達到幾十、上百瓦，如果不能及時將熱量傳導出去，熱量一旦在Die中積聚，將會導致嚴重的后果。散熱片所要做的的就是要將聚集CPU Die中的熱量傳導到更大的熱導體并通過巨大的散熱面積與空氣進行熱交換。在這個過程中，散熱片的底座是與CPU接觸并聚集熱量的地方，而鰭片則是熱量傳導的終點，最終將熱量散失到空氣中。所以，散熱器的底座和鰭片是最值得重視的兩個部分。

首先是散熱器底座在短時間內能盡可能多的吸收CPU釋放的熱量，即瞬間吸熱能力，只有具備高熱傳導系數的金屬才能勝任。其次是散熱器本體應當具備足夠的儲熱能力，即較大的熱容量，通常承擔這個任務的是鰭片。散熱器材質是指散熱器本體所使用的具體材料。對于金屬導熱材料而言，比熱和熱傳導系數是兩個重要的參數。

比熱的定義為：單位質量下需要輸入多少能量才能使溫度上升一攝氏度，單位為卡/（千克×°C），數值越大代表物體的容熱能力越大。以下是幾種常見物質的比熱表：

熱傳導系數的定義為：每單位長度、每K，可以傳送多少W的能量，單位為W/mK。其中“W”指熱功率單位，“m”代表長度單位米，而“K”為絕對溫度單位。該數值越大說明導熱性能越好。以下是幾種常見金屬的熱傳導系數表：

我們看到，水的比熱遠高于金屬，有更強的容熱能力，這也正是水冷有出色散熱效果的原因。而普通風冷散熱器自然要選擇金屬作為散熱器的材料。我們希望所選用的材料同時具有高比熱和高熱傳導系數，鋁的這兩個參數都居于前列，是一個相當不錯的選擇。由于鋁具有密度小，延展性好，易于加工等特點，所以目前絕大多數散熱器都采用鋁作為主要材料。但純鋁硬度不足，切削性能差，所以在實際生產中，廠商門為了保證產品有適當的硬度，都采用鋁合金來制造實際產品（鋁約占總成分的98％）。當然摻雜了其他金屬會導致散熱性能有所降低，上面列舉了幾款散熱器常用鋁合金的導熱性能，鋁優良的導熱能力在鋁合金身上基本上得到保留。而銅的傳導系數頗高，熱傳導能力非常強。

而銅和鋁合金二者同時各有其優缺點。銅的導熱性好，但價格較貴，加工難度較高，重量過大，且銅制散熱器熱容量較小，而且容易氧化。另一方面純鋁太軟，不能直接使用，都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度，鋁合金的優點是價格低廉，重量輕，但導熱性比銅就要差很多。

純鋁散熱器

純鋁散熱器是最為常見的散熱器。純鋁散熱器制造工藝簡單，成本低，目前仍然占據著相當一部分市場。最常用的加工手段是鋁擠壓技術。評價一款純鋁散熱器的主要指標是散熱器底部的厚度和現Pin-Fin比。Pin是指散熱片的鰭片的高度，Fin是指相鄰的兩枚鰭片之間的距離。Pin-Fin比是用Pin的高度（不含底座厚度）除以Fin，Pin-Fin 比越大意味著散熱器的有效散熱面積越大。代表鋁擠壓技術越先進。

純銅散熱器

銅的導熱系數是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的前提下，純銅散熱器理應獲得比純鋁更好的散熱效果。不過銅的質地是有講究的，很多標榜“純銅散熱器”其實并非是真正的100％的銅。在銅的列表中，含銅量超過99％的被稱為無酸素銅，下一個檔次的銅為含銅量為85％以下的丹銅。目前市場上大多數的純銅散熱器的含銅量都在介于兩者之間。而一些劣質純銅散熱器的含銅量甚至連85％都不到，雖然成本很低，但大大影響了散熱性。但用銅作為材質也有明顯的缺點，成本高，加工難，散熱器質量太大都阻礙了全銅散熱片的應用。紅銅的硬度不如鋁合金AL6063，某些機械加工(如剖溝等)性能不如鋁；銅的熔點比鋁高很多，不利于擠壓成形( Extrusion )等等問題