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!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,我们前述的建议也 只是由经验与一些浅显理论而来,仅供参考更何况,有了优秀的设计,散热片 能否获得强悍的性能,还要取决于实际的制造工艺 材料、散热面积这两个 要素,其本质都是由机械加工工艺决定的这些工艺的种类繁多,新工艺也层出 不穷,也就导致目前散热器产品的丰富多彩仅供个人用于学习、研究;不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den persdnlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l 'etude et la recherche uniquement a des fins personnelles; pas a des fins commerciales.goMHbit o b k o g刀只 刀Qge帀,KOTopbie ucno刀b3yQTcn g刀只 o6yqeHux, uccnegoBaHu帀 u He ucno刀b3OBaTbcn b KOMMepqecKux ue刀xx.以下无正文。