（整理）台式计算机CPU散热器技术

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台式计算机CPU散热器技术

王淼

清华大学航天航空学院, 北京

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1、背景介绍

? 电子原件的发热已经成为了制约微电子技术的瓶颈。随着技术的发展，个人计算机CPU

的功率越来越高，有的已经超过了100W。考虑到CPU的几何尺寸， CPU单位面积上的发热量十分惊人。因此，CPU的散热也越来越被人们重视。

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2.1 风冷式散热技术的原理

? 风冷式散热技术是台式计算机中运用最广，也是最为成熟的散热技术。目前绝大多数台

式计算机采用肋片散热片与风扇的组合方式实现对CPU的冷却。

这里主要介绍了：

风冷式：原理、应用、传热强化方法

（对于风冷式散热强化采用的屋檐设计进行了数值模拟，说明了其强化原理。） 水冷式：原理、应用、传热强化方法 热管式：原理、应用、传热强化方法 各种散热方式的优缺点进行了总结。

2、风冷式散热技术

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精品文档 气体流向 热源——CPU

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2.2 风冷式散热器的传热强化

? 这种散热形式的总热阻由接触热阻、导热热阻、对流热阻三部分组成：

? 因而，要想增强CPU散热效果，就要试图减小这三种热阻。

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2.2 风冷式散热器的传热强化

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对于接触热阻：

将散热器与CPU压紧。

将CPU与散热片的表面加工得平整光滑，这样使得二者紧密接触，减少接触热阻。 另外一点就是在接触面上涂抹塑性导热材料，用导热系数相对较高的材料填充散热片与CPU之间的间隙，减少接触热阻。

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2.2 风冷式散热器的传热强化

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? 对于导热热阻：

? 第一种途径是采用导热系数更高的材料。

? 我们知道在常见金属中，银的导热系数最高，但是价格也十分昂贵。在大多数情况下，

出于成本考虑散热器的材料主要是铝合金；而在散热量比较大（比如大功率CPU或者超频工作），或是要求稳定运行时（比如服务器），则需采用导热系数更高，价格更高且更难以加工制造的铜制散热器。

? 第二种途径是采用合理的散热片形状结构。

? 对于这种情况，通常需要考虑导热和对流的耦合，将导热热阻和对流热阻看作整体考

虑。所以对于散热片结构的优化将在下面与减小对流热阻一并讨论。

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2.2 风冷式散热器的传热强化

? 对于对流热阻：

? 通过对流换热知识，我们知道，流体的流速越高，对流换热能力越强。 ? 因此增加风扇的转速一定能起到减小对流热阻，加强对流换热的作用。

? 然而在台式计算机CPU散热的应用中，并不是风扇转速越高越好。 ? 首先，过高的转速会带来更大的噪音；

? 其次，风扇转速过高会显著缩短其寿命，减小系统可靠性；此外风扇转速过高将会消

耗更多的功率，这也给供电系统提出了更高的要求。

? 因此风扇的转速是有限制的，通常情况下转速从1000到8000转每分钟不等。

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2.2 风冷式散热器的传热强化

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