散热技术可编辑

散热技术面面观四、散热技术面面观

1、散热方式与产品分类

CPU散热其实就是一个热传递的过程，目的是将CPU产生的热量带到其它介质上，将CPU温度控制在一个稳定范围之内。根据我们生活的环境，CPU的热量最终是要发散到空气当中。而在这之间的热传递过程，就是散热器所要扮演的角色了。

目前所有的散热器都以热传导、热对流为主要方式进行散热，还没有听说能以热辐射为主要方式对芯片进行降温的产品。根据热传导、热对流手段的不同，可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动的含义是，有与发热体无关的能源参与进行强制散热，比如风扇、液冷中的水泵，相变制冷中的压缩机，这些散热手段的普遍特点是效率高，但同时也需要其它能源的辅助。与之相反，被动的意思就好理解了，就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。

在本专题中，我们所介绍的产品全部为主动式散热器，目前的产品类型包括有：风冷、液冷、干冰、液氮与压缩机制冷。以下分别详细介绍。

2、风冷散热技术

由于实现成本低廉，风冷散热是最常见的散热技术。其制造相对简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点。一个高风量的风扇＋高导热效率材料的散热片就可以组成一个性能不错的CPU风冷散热器。散热器工作模式示意图

传统风冷散热器的基本结构，分为风扇、扣具、散热片（鳍片部分）、散热片（底板部分）这四大部分。其中，散热片的技术是最重要的，要涉及到材料、工艺、结构等等方面，也是我们要重点讨论的部分。风扇的性能也不可忽视，包括了风量、风压、噪音、使用寿命等要素。最后，我们还要分析扣具的类型。材料

在散热片材料的选取上，主要考虑以下三方面的：

1.导热性能好——导热性是一个比较笼统的说法，包括了热传导系数、比热等等概念。相对其它固体材料，金属的导热性决定了它更适合用于散热器制造；比如铜的导热快，铝的散热快等，这都是有金属本身的特性决定的。

2.易于加工——延展性好，高温相对稳定，可采用各种加工工艺；

3.易获取——虽然金属也属不可再生资源，但供货量大，不需特殊工序，价格也相对低廉；

依据以上三点，就确定了散热片所用材料类型。上文在介绍热传导系数与比热值的时候，已经说明了这些问题。但在材料选取的时候，除了要综合考虑导热参数的高低以外，还需要兼顾到材料的机械性能与价格。

热传导系数很高的金、银，由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用；铁则由于热传导率过低，无法满足高热密度场合的性能需要，不适合用于制作计算机空冷散热片。铜的热传导系数同样很高，可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件，在计算机相关散热片中使用较少，但近两年随着对散热设备性能要求的提高，越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料。铝作为地壳中含量最高的金属，因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐；但由于纯铝硬度较小，在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金，借此获得许多纯铝所不具备的特性，而成为了散热片加工材料的理想选择。

各种铝合金材料根据不同的需要，通过调整配方材料的成分与比例，可以获得各种不同的特性，适合于不同的成形、加工方式，应用于不同的领域。热传导系数表中列出的5种不同铝合金中：AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性，适合于挤压成形工艺，在散热片加工中被广为采用。ADC12适合于压铸成形，但热传导系数较低，因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替，可惜加工机械性能方面不及ADC12。AA1050则具有较好的延展性，适合于冲压工艺，多用于制造细薄的鳍片。

散热片的制造材料是影响效能的重要因素，选择时必须加以注意！当前绝大多数的低端CPU散热器都是采用铝合金，原因自然是材料及制造成本低廉，性能难免会受到一定的限制；中高端散热器为了适应目前发热设备功率的不断提升，增强散热性能，则会在散热片中不同程度的采用铜作为吸热部件或散热鳍片。当然，采用具有较强导热能力的材料只是制造高效能散热片的基础，散热片的材质并不能决定其整体性能，提高散热片性能的真正精髓还是在于产品设计！下一节我们将简要介绍散热片设计中的一些重要因素。

结构设计

散热片的设计是散热片效能最重要的决定因素，也是集中体现各散热器厂家技术实力差距的地方。从散热的过程来看，一般分为吸热、导热、散热三个步骤。热量从CPU中产生，散热器与CPU接触端要及时吸取热量，之后传递到散热片上或其它介质当中，最后再将热量发散至环境当中。因此，散热器设计就要从这三个步骤入手，分别将吸热、导热、散热的性能提升，才能获得较好的整体散热效果。以下我们也以这三步来分析散热器结构设计的特点与影响散热性能的因素。

吸热设计：

散热片的吸热效果主要取决于散热片与发热物体接触部分的吸热底设计。性能优秀的散热片，其吸热底应满足四个要求：吸热快、储热多、热阻小、去热快。

吸热快，即吸热底与发热设备间热阻小，可以迅速的吸收其产生的热量。

为了达到这种效果，就要求吸热底与发热设备结合尽量紧密，令金属材料与发热设备直接接触，最好能够不留任何空隙。

储热多，即在去热不良的状态下，可以吸收较多的热量而自身温度升高较少。

提出此要求的目的是为了应付发热设备功率突然提升，或风扇停转等散热器性能突然丧失的状况。众所周知，CPU、显示核心等高速半导体芯片在满负荷工作时所产生的热量较闲置状态下大幅增加；散热器失效时，发热设备所产生的热量无法及时散失，情况更是危险。此类状况中，如果散热片吸热底没有一定的储热能力作为热量的缓冲，散热片与发热设备本身的温度都会迅速升高，轻则由于温度的迅速变化加快设备老化，重则未能及时发动过温保护机制导致设备烧毁。因此，散热片的储热能力就是其抑制发热设备温度激增的能力，对散热效果并没有直接的影响。

热阻小，即传导相同功率热量时，吸热底与发热设备及鳍片两个介面间的温差小。

散热片的整体热阻就是由与发热设备的接触面开始逐层累计而来，吸热底内部的热传导阻抗是其中不可忽视的一部分。由于计算机风冷散热器所针对的发热设备通常体积较小，为了将吸收的热量有效地传导到尽量多的鳍片上，因此还需要吸热底有较好的横向热传导能力。

去热快，即能够将从发热设备吸收的热量迅速的传导到鳍片部分，进而散失。

吸热底与鳍片部分间的结合情况，即结合面积与热传导的介面阻抗，对能否达成此要求起着决定性的作用。

既然已经提出要求，在设计方面应该采取哪些措施来满足它们呢？

1.提高与CPU接触面的平整度。为了提升吸热能力，希望散热片与发热设备紧密结合，不留任何空隙，可惜这是无法实现的。因此，应采用具有较低热阻及较佳适应性的材料填充其中的空隙，这便是导热膏的用武之地。但导热膏的热阻始终要高于加工散热片的金属材料，要想根本上提高散热片吸热底的吸热能力，就必须提高其底面平整度。平整度是通过表面最大落差高度来衡量的，通常散热片的底部稍经处理即可达到0.1mm以下，采用铣床或多道拉丝处理可以达到0.03mm，而CNC铣床或研磨则可以达到更好的效果，我们将在后文进行具体介绍。总之，散热片的吸热底越平整，越有利于热量吸收，但由于无法做到完美，涂抹导热膏成为了安装散热器的必须步骤。

2.材料的比热容要高。前文中已经介绍了比热容的概念，从中可以得知：令1千克的铜温度升高1摄氏度需要吸收93卡的热量，而令千克铝温度升高1摄氏度则需要吸收217卡的热量。那么是否采用铝质吸热底的散热片可以获得更好的储热效果呢？并非如此！因为具体物体的储热能力还决定于其质量，具体到散热片的吸热底，相同体积下，就决定于材质密度——铜的密度为8933kg/m^3，铝的密度为2702kg/m^3。不妨依下述公式计算一下铜与铝的体积比热容：

Cv＝ρxCm

铜的体积比热容＝8933kg/m^3x93kl/kg*°C≈0.83x10^6kl/m^3*K

铝的体积比热容＝2702kg/m^3x217kl/kg*°C≈0.58x10^6kl/m^3*K

结果很清楚了，相同体积的铜与铝材（包括各种铝合金），发生相同的温度变化时，铜可以比铝多吸收约40％的热量，即可以更好的抑制发热设备温度的激增。这正是中高端散热器即便不采用全铜设计，也要采用铜铝结合的吸热底设计的原因。

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.材料的热传导系数要高。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，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.增加散热面积。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。

导热设计：

散热片的根本作用就是热量的传导途径，自然在每一个部分都会强调其导热能力。散热片的导热途径中，重要的环节有：发热设备-吸热底、吸热底内部、吸热底-鳍片、鳍片内部。其中，前两者已在上文中说明。

鳍片是散热片与周围环境（空气）进行热交换的主要场所，因此，要迅速的散失掉吸热底吸收来的热量，就应将其传导到鳍片的每个部分。该传导过程最重要的环节就是吸热底到鳍片的热量传导。

上文已经提到，吸热底与鳍片间的导热能力，在设计上取决于结合方式与连接面积。两者间的结合方式主要分为“先天”与“后天”两种：“先天”方式即散热片为一体成形，吸热底与鳍片本就是一片金属，并不需经过后续处理，没有介面阻抗，且设计简单，两者间的热传导瓶颈仅有连接面积一项，主要受鳍片设计与工艺影响。“后天”方式即吸热底与鳍片分别成形后，采用一定工艺结合，结合面积可选范围大，可配合的鳍片设计形式多样，还可结合不同材质，或采取“特殊手段”，但后续采用的结合工艺对介面阻抗起着决定作用。尽管可大致划分为两种结合方式，但具体工艺多种多样，且各具特色，难以总结出一概的异同之处，我们将在后文中结合具体工艺进行说明。

抛开工艺的问题，吸热底与鳍片间的连接面积究竟应该多大呢？不同的散热片尺寸，显然无法提出准确的数值，只能通过连接面积占吸热底面积的比例来衡量。那么是否连接比例越大越好呢？未必！对于一体成形的散热片，当连接比例达到100％时，不过是又增加了吸热底的厚度而已，仍然不能算作鳍片；而实际的连接比例，又要考虑到鳍片数量、面积、导风槽宽度等因素，不能一味的以大为好，必须在几种因素间寻得平衡。对于后续结合的散热片，根据不同结合工艺会采用不同的连接比例，甚至的确有采用100％连接比例的设计，我们将在后文的工艺部分结合不同情况具体分析。

散热鳍片中的热量传导同样不容忽视，为了有效利用鳍片的散热面积，前提条件是将热量扩散到鳍片的每个部分。在不采用“特殊手段”的情况下，热量只有通过鳍片内部的通路，由与吸热底结合的部分传导到与空气接触的各个末端。这就要求鳍片内部具有一定的热传导能力，即所用材料的热传导系数较高，且具有一定的厚度。但鳍片厚度、鳍片表面积、空气流动空间三者又难以同步提高，同样存在需要平衡的矛盾，我们将在后文的散热设计部分详细说明。

多次提到的“特殊手段”究竟又指什么呢？是一项近期被广为采用的，刚刚由遥不可及转为平民用品的热门技术——热管！关于热管的原理后文中将有专门论述，笔者就不在这里赘述了。

散热设计：

所谓散热片，将热量散失掉是其最根本的目的，因此之前的吸热、导热设计都是为散热的目的而服务的。

不论是被动散热的空冷散热片，还是需要风扇强制导流辅助的风冷散热片，鳍片的职责都是通过与周围环境（空气）的接触将由吸热底传导来的热量散失出去。为了履行此职责，要求鳍片满足四项要求，每项要求又对应着鳍片的一项参数：

1.可迅速吸收热量，即吸热底与鳍片间的热传导，对应与吸热底的连接面积（连接比例）。

2.可大范围扩散热量，即能够将吸收的热量传导到可与环境进行热交换的每个角落，对应鳍片内部的热传导能力（横截面积、形状）。

3.散热面积大，即提供更多与环境进行热交换的场所，对应鳍片的表面积（数量）。

4.空气容积大，风阻小，即鳍片间为空气留有足够的空间，可通过足够的空气，对应鳍片的间距。

要想鳍片获得优秀的效能，此四项要求必须同时满足，但对应的参数又同时受到散热片总体积、重量以及彼此的制约。在一体成形鳍片中，连接比例、内部导热能力与表面积得益于鳍片的横截面积与数量的增加，但难免影响到鳍片间距与重量；若限定体积，鳍片的横截面积和数量又与间距相矛盾；若限定重量，鳍片的横截面积与数量互相抵触；若鳍片形状、数量不变，增加间距则对体积提出了要求，又会降低连接比例……

就算采用后续结合方式，甚至辅以热管等特殊手段，鳍片的设计中仍然难免需要处理两个甚至几个互相矛盾的因素之间的平衡问题。正是这种令人混乱的复杂制约关系，为设计者们提供了发挥的空间，才有今天这多种多样的鳍片设计。下面，就为大家介绍一下几种常见的鳍片形式。

【导航目录】

△散热专题之计算机散热技术漫谈：前言△散热专题之计算机散热技术漫谈：热量的根源△散热专题之计算机散热技术漫谈：影响散热性能的各种因素△散热专题之计算机散热技术漫谈：散热技术面面观△散热专题之计算机散热技术漫谈：散热设计△散热专题之计算机散热技术漫谈：散热工艺△散热专题之计算机散热技术漫谈：风扇设计△散热专题之计算机散热技术漫谈：扣具设计△散热专题之计算机散热技术漫谈：热管技术△散热专题之计算机散热技术漫谈：液冷技术、干冰与液氮、压缩机制冷

▲散热专题之计算机散热技术漫谈：总结责任编辑:banye参与评论热管论坛|本站地图|热管配套|企业邮局|产品说明哈尔滨晨怡热管技术有限公司

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1、散热方式与产品分类

CPU散热其实就是一个热传递的过程，目的是将CPU产生的热量带到其它介质上，将CPU温度控制在一个稳定范围之内。根据我们生活的环境，CPU的热量最终是要发散到空气当中。而在这之间的热传递过程，就是散热器所要扮演的角色了。

目前所有的散热器都以热传导、热对流为主要方式进行散热，还没有听说能以热辐射为主要方式对芯片进行降温的产品。根据热传导、热对流手段的不同，可以将散热器产品分为主动与被动两种方式。主动的含义是，有与发热体无关的能源参与进行强制散热，比如风扇、液冷中的水泵，相变制冷中的压缩机，这些散热手段的普遍特点是效率高，但同时也需要其它能源的辅助。与之相反，被动的意思就好理解了，就是仅依靠发热体或散热片的自行发散来进行降温。

在本专题中，我们所介绍的产品全部为主动式散热器，目前的产品类型包括有：风冷、液冷、干冰、液氮与压缩机制冷。以下分别详细介绍。

2、风冷散热技术

由于实现成本低廉，风冷散热是最常见的散热技术。其制造相对简单，就是使用风扇带走散热器所吸收的热量。具有价格相对较低，安装简单等优点。一个高风量的风扇＋高导热效率材料的散热片就可以组成一个性能不错的CPU风冷散热器。散热器工作模式示意图

传统风冷散热器的基本结构，分为风扇、扣具、散热片（鳍片部分）、散热片（底板部分）这四大部分。其中，散热片的技术是最重要的，要涉及到材料、工艺、结构等等方面，也是我们要重点讨论的部分。风扇的性能也不可忽视，包括了风量、风压、噪音、使用寿命等要素。最后，我们还要分析扣具的类型。材料

在散热片材料的选取上，主要考虑以下三方面的：

1.导热性能好——导热性是一个比较笼统的说法，包括了热传导系数、比热等等概念。相对其它固体材料，金属的导热性决定了它更适合用于散热器制造；比如铜的导热快，铝的散热快等，这都是有金属本身的特性决定的。

2.易于加工——延展性好，高温相对稳定，可采用各种加工工艺；

3.易获取——虽然金属也属不可再生资源，但供货量大，不需特殊工序，价格也相对低廉；

依据以上三点，就确定了散热片所用材料类型。上文在介绍热传导系数与比热值的时候，已经说明了这些问题。但在材料选取的时候，除了要综合考虑导热参数的高低以外，还需要兼顾到材料的机械性能与价格。

热传导系数很高的金、银，由于质地柔软、密度过大、及价格过于昂贵而无法广泛采用；铁则由于热传导率过低，无法满足高热密度场合的性能需要，不适合用于制作计算机空冷散热片。铜的热传导系数同样很高，可碍于硬度不足、密度较大、成本稍高、加工难度大等不利条件，在计算机相关散热片中使用较少，但近两年随着对散热设备性能要求的提高，越来越多的散热器产品部分甚至全部采用了铜质材料。铝作为地壳中含量最高的金属，因热传导系数较高、密度小、价格低而受到青睐；但由于纯铝硬度较小，在各种应用领域中通常会掺加各种配方材料制成铝合金，借此获得许多纯铝所不具备的特性，而成为了散热片加工材料的理想选择。

各种铝合金材料根据不同的需要，通过调整配方材料的成分与比例，可以获得各种不同的特性，适合于不同的成形、加工方式，应用于不同的领域。热传导系数表中列出的5种不同铝合金中：AA6061与AA6063具有不错的热传导能力与加工性，适合于挤压成形工艺，在散热片加工中被广为采用。ADC12适合于压铸成形，但热传导系数较低，因此散热片加工中通常采用AA1070铝合金代替，可惜加工机械性能方面不及ADC12。AA1050则具有较好的延展性，适合于冲压工艺，多用于制造细薄的鳍片。

散热片的制造材料是影响效能的重要因素，选择时必须加以注意！当前绝大多数的低端CPU散热器都是采用铝合金，原因自然是材料及制造成本低廉，性能难免会受到一定的限制；中高端散热器为了适应目前发热设备功率的不断提升，增强散热性能，则会在散热片中不同程度的采用铜作为吸热部件或散热鳍片。当然，采用具有较强导热能力的材料只是制造高效能散热片的基础，散热片的材质并不能决定其整体性能，提高散热片性能的真正精髓还是在于产品设计！下一节我们将简要介绍散热片设计中的一些重要因素。

结构设计

散热片的设计是散热片效能最重要的决定因素，也是集中体现各散热器厂家技术实力差距的地方。从散热的过程来看，一般分为吸热、导热、散热三个步骤。热量从CPU中产生，散热器与CPU接触端要及时吸取热量，之后传递到散热片上或其它介质当中，最后再将热量发散至环境当中。因此，散热器设计就要从这三个步骤入手，分别将吸热、导热、散热的性能提升，才能获得较好的整体散热效果。以下我们也以这三步来分析散热器结构设计的特点与影响散热性能的因素。

吸热设计：

散热片的吸热效果主要取决于散热片与发热物体接触部分的吸热底设计。性能优秀的散热片，其吸热底应满足四个要求：吸热快、储热多、热阻小、去热快。

吸热快，即吸热底与发热设备间热阻小，可以迅速的吸收其产生的热量。

为了达到这种效果，就要求吸热底与发热设备结合尽量紧密，令金属材料与发热设备直接接触，最好能够不留任何空隙。

储热多，即在去热不良的状态下，可以吸收较多的热量而自身温度升高较少。

提出此要求的目的是为了应付发热设备功率突然提升，或风扇停转等散热器性能突然丧失的状况。众所周知，CPU、显示核心等高速半导体芯片在满负荷工作时所产生的热量较闲置状态下大幅增加；散热器失效时，发热设备所产生的热量无法及时散失，情况更是危险。此类状况中，如果散热片吸热底没有一定的储热能力作为热量的缓冲，散热片与发热设备本身的温度都会迅速升高，轻则由于温度的迅速变化加快设备老化，重则未能及时发动过温保护机制导致设备烧毁。因此，散热片的储热能力就是其抑制发热设备温度激增的能力，对散热效果并没有直接的影响。

热阻小，即传导相同功率热量时，吸热底与发热设备及鳍片两个介面间的温差小。

散热片的整体热阻就是由与发热设备的接触面开始逐层累计而来，吸热底内部的热传导阻抗是其中不可忽视的一部分。由于计算机风冷散热器所针对的发热设备通常体积较小，为了将吸收的热量有效地传导到尽量多的鳍片上，因此还需要吸热底有较好的横向热传导能力。

去热快，即能够将从发热设备吸收的热量迅速的传导到鳍片部分，进而散失。

吸热底与鳍片部分间的结合情况，即结合面积与热传导的介面阻抗，对能否达成此要求起着决定性的作用。

既然已经提出要求，在设计方面应该采取哪些措施来满足它们呢？

1.提高与CPU接触面的平整度。为了提升吸热能力，希望散热片与发热设备紧密结合，不留任何空隙，可惜这是无法实现的。因此，应采用具有较低热阻及较佳适应性的材料填充其中的空隙，这便是导热膏的用武之地。但导热膏的热阻始终要高于加工散热片的金属材料，要想根本上提高散热片吸热底的吸热能力，就必须提高其底面平整度。平整度是通过表面最大落差高度来衡量的，通常散热片的底部稍经处理即可达到0.1mm以下，采用铣床或多道拉丝处理可以达到0.03mm，而CNC铣床或研磨则可以达到更好的效果，我们将在后文进行具体介绍。总之，散热片的吸热底越平整，越有利于热量吸收，但由于无法做到完美，涂抹导热膏成为了安装散热器的必须步骤。

2.材料的比热容要高。前文中已经介绍了比热容的概念，从中可以得知：令1千克的铜温度升高1摄氏度需要吸收93卡的热量，而令千克铝温度升高1摄氏度则需要吸收217卡的热量。那么是否采用铝质吸热底的散热片可以获得更好的储热效果呢？并非如此！因为具体物体的储热能力还决定于其质量，具体到散热片的吸热底，相同体积下，就决定于材质密度——铜的密度为8933kg/m^3，铝的密度为2702kg/m^3。不妨依下述公式计算一下铜与铝的体积比热容：

Cv＝ρxCm

铜的体积比热容＝8933kg/m^3x93kl/kg*°C≈0.83x10^6kl/m^3*K

铝的体积比热容＝2702kg/m^3x217kl/kg*°C≈0.58x10^6kl/m^3*K

结果很清楚了，相同体积的铜与铝材（包括各种铝合金），发生相同的温度变化时，铜可以比铝多吸收约40％的热量，即可以更好的抑制发热设备温度的激增。这正是中高端散热器即便不采用全铜设计，也要采用铜铝结合的吸热底设计的原因。

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.材料的热传导系数要高。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，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.增加散热面积。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。

导热设计：

散热片的根本作用就是热量的传导途径，自然在每一个部分都会强调其导热能力。散热片的导热途径中，重要的环节有：发热设备-吸热底、吸热底内部、吸热底-鳍片、鳍片内部。其中，前两者已在上文中说明。

鳍片是散热片与周围环境（空气）进行热交换的主要场所，因此，要迅速的散失掉吸热底吸收来的热量，就应将其传导到鳍片的每个部分。该传导过程最重要的环节就是吸热底到鳍片的热量传导。

上文已经提到，吸热底与鳍片间的导热能力，在设计上取决于结合方式与连接面积。两者间的结合方式主要分为“先天”与“后天”两种：“先天”方式即散热片为一体成形，吸热底与鳍片本就是一片金属，并不需经过后续处理，没有介面阻抗，且设计简单，两者间的热传导瓶颈仅有连接面积一项，主要受鳍片设计与工艺影响。“后天”方式即吸热底与鳍片分别成形后，采用一定工艺结合