散热器设计误区

3年前浏览2408

在过去的智能电子产品行业，人们一直只关注核心硬件，认为只要硬件性能够强，软件够优秀，就可以获得高性能的电子产品。然而，随着电子产品功率的持续攀升，大量产品开始出现所谓的“功耗墙”。产品功率密度达到一定程度后，温度控制问题成为产品性能提升的拦路杀手。人们逐渐认识到，某种情况下，优化散热，不仅会使得产品使用更加安全可靠，有时候，散热的优化对产品运行速度的提升，也有质的改变。我们以大家常见的CPU散热方案为例来澄清热设计中的屡见不鲜的常识性错误。接续上一风扇误区的话题，我们这次来讲散热器。

误区1：底面镀镍镜面散热就好
对于散热器底座工艺设计，由于多运用与中低端产品，而高端散热器产品基本仍以镜面底座为主，而且宣传时更是会重默强调，这让不少人误认为镀镍的镜面处理散热就好。对于散热器的化学表面处理，有两个常见作用：防腐和美观。镀镍层非常薄，实际上不会对散热产生什么可察觉的影响。至于是否镜面，其实要结合产品所选用的导热界面材料而定。如果选用的柔性好、厚度高于0.2 mm的界面材料，则是否抛光镜面影响并不大。总之，散热器主题设计的很棒，但其性能是否能得以发挥，还是要依赖于散热器与CPU处理器的接触面是否良好，也就是说接触热阻必须通过一定的手段处理好。如果接触面设计不好，散热器堆多少料、风扇再好也全是白搭。

误区2：热管直触式散热器性能更好
消费电子领域，热管往往被吹嘘的神乎其神，太空散热技术、液冷技术、超快速散热黑科技……不可否认，热管确实是散热设计的重要物料，其选择和使用涉及的因素还相当繁杂，我们先不理会。但热管直触散热器的性能未必就更好。这是因为，热管直触芯片，其必须保证平面度，因此热管必须CNC处理，而为了适应CNC处理，热管的管壁就需要设计的更厚，更厚的管壁意味着热管的热阻增加，因此，综合看来，热管直触式设计未必就能获得更好的散热效果。另外，热管直接裸露在外，大家可以想象，万一磕着碰着，将热管管壁撞破，那么……

误区3：侧吹风比下吹风好
其实，任何一种风道都各有优劣。对于侧吹风的设计，全部的力量提供给主芯片，对于主芯片的冷却效果更好，但其却无法照顾到主板上其它器件的散热。而下吹风却可以全面覆盖内存、MOSFET、电容等小器件。但下吹风导致内部风道紊乱。而且由于下吹风时，风扇吹出的风将直接撞击到主板，风扇也会工作在比较高的工作点处，对于风扇运行寿命、噪音体验、风扇稳定性都有影响。

误区4：散热器上的越紧越好
很多专业的热设计工程师都认为，单纯从散热角度来讲，散热器上的越紧，接触热阻越低，因而散热会越好。但这却是一个误区。压力过大有很多坏处。首先，过大的固定力会压坏芯片，导致产品还没使用就被损毁。其次，当压力过大时，单板受力太大，将会出现变形。变形会导致芯片与散热器之间的接触从面接触转化为线接触，极大提高热阻，这就是为什么压力过大的话，芯片的散热反而会恶化。另外，当压力较大，芯片温度变化较快时（比如突然运行一个大型游戏），芯片内部的机械应力由于不能得到好的释放而更容易产生微细裂纹，芯片的运行寿命也会大幅缩减。