在云计算行业发展的背景下,越来越多的数据中心建立起来。服务器作为数据中心的核心设备,其、可扩展性和高性价比已成为衡量服务器质量的重要指标。由于服务器体积有限,许多大功率电子元件能否及时将电子元件产生的热量传递给外界,直接关系到服务器运行的稳定性。因此,服务器的散热问题成为制约服务器发展的一大障碍。根据对国内外相关服务器散热技术的分析整理,不难发现服务器散热技术的发展路线,确定服务器散热技术。
散热片材质是指散热片所使用的具体材料。每种材料其导热性能是不同的,按导热性能从高到低排列,分别是银,铜,铝,钢。不过如果用银来作散热片会太昂贵,故好的方案为采用铜质。虽然铝便宜得多,但显然导热性就不如铜好(大约只有铜的百分之五十多点)。 常用的散热片材质是铜和铝合金,二者各有其优缺点。铜的导热性好,但价格较贵,加工难度较高,重量过大(很多纯铜散热器都超过了CPU对重量的限制),热容量较小,而且容易氧化。而纯铝太软,不能直接使用,都是使用的铝合金才能提供足够的硬度,铝合金的优点是价格低廉,重量轻,但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长,在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。 对于普通用户而言,用铝材散热片已经足以达到散热需求了。
依照从散热器带走热量的方式,可以将散热器分为主动散热和被动散热,前者常见的是风冷散热器,而后者常见的就是散热片。进一步细分散热方式,可以分为风冷、热管、液冷、半导体制冷和压缩机制冷等等。 风冷散热是常见的,而且非常简单,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,但对环境依赖比较高,例如气温升高以及超频时其散热性能就会大受影响。
在考虑了铜和铝这两种材质各自的缺点后,市场部分散热器往往采用铜铝结合制造工艺,这些散热片通常都采用铜金属底座,而散热鳍片则采用铝合金。当然,除了铜底,也有散热片使用铜柱等方法,也是相同的原理。凭借较高的导热系数,铜制底面可以快速吸收CPU释放的热量;铝制鳍片可以借助复杂的工艺手段制成有利于散热的形状,并提供较大的储热空间并快速释放,这在各方面找到了的一个均衡点。
贴片工艺是将薄铜片通过螺丝与铝制底面结合,这样做的主要目的是增加散热器的瞬间吸热能力,延长一部分本身设计成熟的纯铝散热器的生命周期。经过测试发现:在铝散热片底部与铜块之间使用导热介质,施加80Kgf的力压紧后用螺丝将其锁紧,其散热效果与铜铝焊接的效果相当,同样达到了预计的散热效能提升幅度。
在铝的散热片底部加工一个直径ψ=D1的圆孔,另外做一个直径ψ=D1+0.1MM 的铜柱,利用金属材料的热胀冷缩特点,将铝质散热片加热至400℃,其受热膨胀圆孔直径扩张至D1+0.2MM以上。利用机器在高温下将常温(或冷却后的)铜柱快速塞入铝质散热片之圆孔内,待其冷却收缩后,铜柱与铝质散热片就能紧密结合为一体。这也是一种可靠的方法,其铜铝稳定性很高,由于没有使用第三方介质,结合紧密度佳。塞铜工艺可以大幅度降低接触面间的热阻,不但了铜铝结合的紧密程度,更充分利用了两种金属材料的散热特性。