導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)課件

導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大，固體非金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)較小，純金屬導(dǎo)熱系數(shù)值大于合金,且合金中雜質(zhì)含量越多,導(dǎo)熱系數(shù)值越小,而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小。1.不同的材料導(dǎo)熱系數(shù)也不同，導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱傳導(dǎo)能力越強(qiáng)

導(dǎo)熱系數(shù)的大小表明金屬導(dǎo)熱能力的大小，導(dǎo)熱系數(shù)越大，導(dǎo)熱熱阻值相應(yīng)降低，導(dǎo)熱能力增強(qiáng)。

在金屬材料中，銀的導(dǎo)熱系數(shù)最高(表)，但成本高；純銅其次，但加工不容易。在風(fēng)冷散熱器中一般用6063T5鋁合金，這是因?yàn)殇X合金的加工性好(純鋁由于硬度不足，很難進(jìn)行切削加工)、表面處理容易、成本低廉。但隨著散熱需求的提高，綜合運(yùn)用各種導(dǎo)熱系數(shù)高的材料，已是大勢(shì)所趨。有部分散熱片采用了純銅或銅鋁結(jié)合的方式來(lái)制造。例如，有的散熱片底部采用純銅，是為了發(fā)揮銅的導(dǎo)熱系數(shù)大，傳熱量相對(duì)大的優(yōu)點(diǎn)，而鰭片部分仍采用鋁合金片，是為了加工容易，將換熱面積盡可能做大，以便對(duì)流換熱量增大。但是此種方法最大的難點(diǎn)在于如何將銅與鋁型鰭片充分地連接，如果連接不好，接觸熱阻會(huì)大量產(chǎn)生，反而影響散熱效果。

2.材質(zhì)相同時(shí)，接觸面積越大，熱傳導(dǎo)效果越明顯

根據(jù)熱傳導(dǎo)理論，導(dǎo)熱量與接觸面積成正比。對(duì)于CPU散熱器而言，CPU表面積已越來(lái)越來(lái)越小，接觸面積已經(jīng)受限，且散熱器底部與CPU表面因不可能完全平滑，所以需要選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)熱介質(zhì)填充空隙，可增大接觸面積，達(dá)到將熱源的熱量大量帶走的目的。前面談到，散熱片吸入的熱量要盡量傳至鰭片以便對(duì)流換熱，主要靠改善鰭片與散熱片的接觸面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，鰭片底部與散熱片基部的連接處用弧狀，就是為了增大接觸面積。CPU是一個(gè)高密度的發(fā)熱源，先要把熱量分散到一個(gè)較大的面積，再借助風(fēng)扇的強(qiáng)制對(duì)流作用將其散發(fā)到空氣中，達(dá)到散熱目的。熱量從CPU核心散發(fā)到散熱片表面，是一個(gè)熱傳導(dǎo)過(guò)程。散熱片選用較高導(dǎo)熱系數(shù)的材料對(duì)提高熱傳導(dǎo)效率很有幫助，如鋁的導(dǎo)熱系為735KJ/(M.H.K)，銅的導(dǎo)熱系數(shù)為1386KJ/(M.H.K)，在所有其它條件均相同的時(shí)候，銅在單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量是鋁的近兩倍。可見(jiàn)將鋁合金散熱片改用銅來(lái)制造，對(duì)熱的傳導(dǎo)速率將會(huì)有一個(gè)很可觀(guān)的提升，這樣當(dāng)然就對(duì)CPU高度集中的熱量具有明顯“療效”。但是，還需要考慮銅的比重比鋁大，將不符合散熱片重量限制的要求；紅銅的硬度不如鋁合金AL6063，某些機(jī)械加工（如剖溝等）性能不如鋁；銅的熔點(diǎn)比鋁高很多，不利于擠壓成形（Extrusion）等等問(wèn)題。傳熱的基本方式

（1）熱傳導(dǎo)：純導(dǎo)熱過(guò)程：物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移。（2）對(duì)流傳熱對(duì)流傳熱：是指流體各部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳遞過(guò)程。因而對(duì)流只能發(fā)生在流體中。（3)輻射傳熱因熱原因而發(fā)出輻射能的過(guò)程稱(chēng)為熱輻射。銅底鋁鰭但由于銀的價(jià)格相當(dāng)昂貴，因此目前還沒(méi)有哪個(gè)廠(chǎng)商采用純銀來(lái)制造散熱器因此現(xiàn)在市場(chǎng)上比較流行的高檔散熱片大多采用銅來(lái)做為導(dǎo)熱材質(zhì)。采用了"銅底鋁鰭"的設(shè)計(jì)，所謂"銅底鋁鰭"就是與處理器表面接觸的底板采用純銅材料，而散熱鰭片則繼續(xù)沿用鋁。這種結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮銅熱傳導(dǎo)快的優(yōu)點(diǎn)，增大了散熱面積，使CPU產(chǎn)生的熱量迅速散除。眾所周知，散熱片材質(zhì)的導(dǎo)熱性能與材料的導(dǎo)熱系數(shù)息息相關(guān)，從金屬導(dǎo)熱系數(shù)的排位來(lái)看，最好的是銀，其次是銅，鋁則位居第三各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)大致范圍金屬：2.3--420w/