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1、 2.常见的铜铝结合工艺 扦焊 扦焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为焊料，在低于母材熔点而高于焊料熔点的温度下，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、后处理等工序。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,这是阻碍焊接的最大因素。 必须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。散热片上的铜底是进行热的传导，要求的不仅是机械强度，更重要的是焊接的面积要大(焊着率要高)，才能有效地提升散热效能，否则不断不
2、会提升散热效能，反而会使其比全铝合金的散热片更加糟糕。 贴片、螺丝锁合 贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合，这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力，延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现：在铝散热片底部与铜块之间使用高性能导热介质，施加 80Kgf 的力压紧后用螺丝将其锁紧，其散热效果与铜铝焊接的效果相当，同样达到了预计的散热效能提升幅度。这种方法较焊接简单, 而且品质稳定， 制程简单， 投入设备成本较焊接低， 不过只是作为改进， 所以性能提升不明显。虽然有散热膏填充，铜片与铝底之间的不完全接触仍然是热量传递的最大障碍。 塞铜 嵌铜 圣保罗散热器塞铜方式主要有两种
3、，一种是将铜片嵌入铝制底板中，常见于用铝挤压工 艺制造的散热器中。由于铝制散热器底部的厚度有限，嵌入铜片的体积也受到限制。增加铜 片的主要目的是加强散热器的瞬间吸热能力， 而且与铝制散热器的接触也很有限， 所以大多数情况下，这种铜铝散热器比铝制散热器的效果好不了多少，在接触不良的情况下，甚至为 妨碍散热。还有一种是将铜柱嵌入鳍片呈放射状的铝制散热器中。Intel 原装散热器就是采 用了这样的设计。铜柱的体积较大，与散热器的接触较为充分。采用铜柱后，散热器的热容量和瞬间吸热能力都能增长。这种设计也是目前 OEM 采用较多的。 3.散热器的加工成型技术 从某些角度看，散热器的加工成型技术决定了散热
4、器的最终性能，也是厂商技术实力的最重要体现。目前圣保罗散热器的主流成型技术多为如下几类： 铝挤压技术(Extruded) 铝挤压技术简单的说就是将铝锭高温加热至约 520540，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。铝挤压技术较易实现，且设备成本相对较低，也使其在前些年的低端市场 得到广泛的应用。一般常用的铝挤型材料为 AA6063，其具有良好热传导率(约 160180 W/m.K)与加工性。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
5、热效果比较差，很难胜任现今 日益攀升的高频率 CPU。 铝压铸技术 除铝挤压技术外，另一个常被用来制造散热片的制程方式为铝压铸，通过将铝锭熔解成液态后，填充入金属模型内，利用压铸机直接压铸成型，制成散热片，采用压注法可以将鳍 片做成多种立体形状， 散热片可依需求作成复杂形状， 亦可配合风扇及气流方向作出具有导 流效果的散热片，且能做出薄且密的鳍片来增加散热面积，因工艺简单而被广泛采用。一般常用的压铸型铝合金为 ADC12，由于压铸成型性良好，适用于做薄铸件，但因热传导率较 差(约 96 W/m.K)，现在国内多以 AA1070 铝料来做为压铸材料，其热传导率高达 200 W/m.K 左右，具有
6、良好的散热效果。不过，以 AA1070 铝合金压铸散热器存在着一些其自身无法克服的先天不足： (1)压铸时表面流纹及氧化渣过多，会降低热传效果。 (2)冷却时内部微缩孔偏高，实质热传导率降低(K200 W/m.K)。 (3)模具易受侵蚀，致寿命较短。 (4)成型性差，不适合薄铸件。 (5)材质较软，容易变型。 接合型制程 这类散热器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。结合型散热器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。此制程之优点为散热器 Pin-Fin 比可高达 60 以上，散热效果佳，且鳍片可选用不同材质制作。
7、 其缺点在于利用导热膏和焊锡接结合的鳍片与底座之间会存在介面阻 抗问题，从而影响散热，为了改善这些缺点，散热器领域又运用了 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。 其次是回流焊接技术，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，
8、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。一般说来，采取这种工艺的散热器多用于高端，价格较为昂贵。 可挠性制程 可挠性制程通过先将铜或铝的薄板，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， 与加工过的底座焊接成一体， 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， 利于热传导的连续性， 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。 圣保罗散热器为达到大 量生产，并克服材质接合时之接口阻抗，制程部份采上下底板同时送料，自动化一贯制程， 上下底板接合采高周波熔焊接合，即材料熔合来防止接口阻抗的产生，以建立高强度、紧密排列间距的散热片。由于制程连续，故能大量生产，且由于重量大幅减轻，效能提升，所以 能增加热传效率。
