散热片的制程类型
以何种方式来制造、形成散热片,此对于散热片的散热性能、成本有著极大的直接关连,以下我们逐一介绍各种散热片的制法,以及各种制法的特性差异。
1.压印法(Stamping):将散热金属透过机械压印方式压印成想要的散热片形体,此种作法的程序简单、成本低廉,但散热效果有限,今日许多存储器模块所用的散热片多采行此种方式。
2.挤制法(Extrusion):将散热金属以高压方式推挤,推挤后金属会依据模孔的形体而变形,如此即形成所要的散热片形体。推挤方式是目前最常用的散热片制法,一般而言散热效果较压印法理想。要注意的是,铜金属因本身特性不易加工,因此不能使用挤制法,挤制法多用在较好塑形加工的铝质散热金属上,因此有时也称为铝挤法、铝挤式散热片。
3.铸造法(Casting):将散热金属先用高温加以融化,融成液状后再注入到铸模中,再经过冷却即可形成所要的散热片形体。可想而知的,铸造法必须先将金属热融,光能源与治具开销就让铸造法成本居高不下,不过此法的塑形及散热效果也更佳。要提醒的是,在金属冷却成形的过程中,倘若金属内有气体、气泡存在,使金属均质性变差,连带也会影响散热片的热导传性。
▲威立达公司(ATake)的PipeTower散热器,该散热器内已设置一个垂直放置的热导管,但导管外部仍有设置散热片,此外散热器的侧面也可装设电动风扇,以侧吹方式加速散热。
4.接黏法(Bonding):有别于前述的一体成形法,接黏法是分开制出散热片的「底部」与散热片的「鳍部」,之后再以接黏方式将「底」与「鳍」相连成形。接黏法的好处是可以制出比前述作法更高的散热鳍(Fin),鳍愈高意味著有更大的散热表面积,能增进散热效果。
不过,接黏法也考验接黏所用的黏剂,必须使用热导性高的黏剂才行,否则导热、散热效果会打折扣。就一般来说,接黏法通常使用导热胶或焊锡作为黏剂,黏剂一方面要讲究热传导性,另一方面也要够低廉,近年来的新改良作法是用「铝充填胶」做为黏剂,此有助于降低制造成本。
5.折叠法(Folding):折叠法与接黏法相同,皆非一体成形的作法,折叠法的鳍部是以金属片折叠而成,透过折叠方式来增加散热表面积,然后再将「鳍」以焊锡或铜焊接的方式与「底」相连。由于作法与接黏法相近,因此折叠法的弱处也与接黏法类似:两段式成形(分底部与鳍部,再加以合并),增加制造程序与成本,以及接合处的热传导性较受考验。然优点也相近:较佳的散热率。
6.改良式铸造法(Modified die-casting):前述的铸造法为一体成形法,而此处的铸造法则与接黏法、折叠法相同,属于两段式成形法,鳍部与底部分开制造,但底部在铸模内即将冷却成形时,将鳍部与底部浸触,如此即可自然地冷却接黏,此种接法的优点即在于热传导性高,因为是金属融合,没有用上其它的接黏用介材,同时分开制造时可尽量增加鳍的高度,使散热表面积增加,进而增加散热效率。至于缺点则是成本比一体成形的铸造法还要再高。
▲目前DIMM存储器模块所用的散热片多半以压印方式制成,图为威立达公司(ATake)公司的Ram Sink I,适用于SDR、DDR、以及DDR2等类型的存储器模块中。
7.锻造法(Forging):锻造属于「一体成形」法,此法运用极高的压力将散热金属块敲入压模内,进而形成所需的散热片形体。若更细部了解,还可以区分成「热锻」与「冷锻」,技术上热锻较为容易,而冷锻则是较精密,且冷锻而成的散热鳍片较具强度。
锻造法与铸造法相同,必须在制造过程中多加留心,锻造由于是用压力敲击方式来使鳍片成形,且期望锻造出极高、极长的鳍片,则会使压模部份更为内深,更内深的结果有可能因压敲的不均,而导致成形后的鳍片高低不一。不过整体而言锻造法可制出较长较高的散热鳍片,且与散热底部一体成形,且具有较高强度、较少的表面粗糙度等优点。
8.切削法(Skiving):切削法是将散热金属块以刀具进行切削,切削出弧状的鳍片,并保留底部不进行切削,如此便形成一个不用接黏,一体且单一材质的散热片,且弧形鳍片能使散热性更佳,原因是弧形鳍片能较一般鳍片更为薄化。
要注意的是,前面已提过:铜质散热金属不易加工,因此除了不适合用推挤方式成形制造外,切削法也一样不适合,目前切削法多用于铝质散热金属,铜质仍处在试验阶段。
9.机械加工法(Machining):机械加工法是运用机械加工的方式,将散热金属块上的部份料材去除,以此来形成所要的散热片形体。机械加工法最常见的作法是使用计算机数值控制(Computer Numerical Control;CNC)的机械加工机,运用加工机上的切割锯,以精密的控制操作,将散热金属块切割成几何形体,使散热片成形。
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