散热那些事 篇一:鳍片篇—穿Fin Or 回流焊?

作者: cnpim CNPIM 2022年05月18日

在挑选PC散热器时,我们常常会见到各种眼花缭乱的名词:穿Fin&回流焊是为何物?镜面铜底&热管直触&匀热板究竟谁更优秀?扣Fin又是什么?本专栏就将从理论与实际相分析,为这些问题给出答案。

鳍片的作用?

英文“Fin”一词,意即“鳍片”,指散热器上的薄片,一般由铜或铝制成。很多初入散热坑的玩家会想当然地认为,热管在散热器中起到直接散热的作用,实则不然。

鳍片篇—穿Fin Or 回流焊?

热管仅是将底座(芯片)热量导至鳍片的导热器,而鳍片“Fin”才真正起到借表面积将热量同空气交换、进行散热的作用。

纵有一条条粗壮的热管,却缺少足够大面积的鳍片,也不能发挥出全部的散热效能。我们常常看到主板南桥、供电上覆盖着一大块铝挤散热片,却没有设计热管,也是基于这个原因。

主板散热片主板散热片

如今人们更多关注“热管”,而很少看“鳍片”,往往会忽略掉“鳍片”这位散热的幕后功臣。殊不知小小鳍片之上,其实也隐藏着不少工艺玄机。

穿Fin和回流焊是什么?

穿Fin&回流焊(焊接)都是指鳍片同热管连接的方式。

在散热器中,鳍片需要吸收热管传导的热量,再借助风力将它们散发到空气中。因而热管与鳍片之间的接触方式,便成为了决定散热效率的关键之一。

回流焊特点

回流焊,顾名思义,即通过焊接的方式,将鳍片牢牢焊在热管上。先在热管上刷上焊料,再将鳍片穿入热管,最后将散热器放入回流焊机器中加温。焊锡膏受热后,因重力和毛细作用将热管和鳍片的间隙填充,最终获得成品。

由于涉及到焊接,在采用回流焊的散热器鳍片上,一般会预留小口用于填充焊料、供焊锡膏回流。利民HR-02就是一个典型的例子:使用回流焊时,可见热管旁的小孔,而在更换工艺后,小孔消失。

鳍片篇—穿Fin Or 回流焊?

但有一些“精明”的商人吃准玩家辨别回流焊的方式,在不采用回流焊的散热器上也进行热管旁开孔,以此“伪装”回流焊。例如利民HR-22Plus:

HR-22不使用回流焊工艺,但仍预留回流焊孔HR-22不使用回流焊工艺,但仍预留回流焊孔

回流焊的特点是鳍片连接较为牢固、紧密,缺点是成本高、工序长。

一些追求利润的厂商,往往决定使用另一种连接方式——穿Fin。

穿Fin特点

所谓“穿Fin”,是在低温下连接材料的一种方式。即通过外力作用和材料间的弹性,将鳍片紧密地“嵌入”到热管壁之中,从而实现导热。

形象(不严谨)地说,就是“大力出奇迹”——如同将大尺寸零件强行塞入小尺寸孔位中一样,过盈配合也是用同样的方式,使热管和鳍片紧密贴合。

鳍片篇—穿Fin Or 回流焊?

穿Fin无需焊料和高温,因而物料成本较低。但是,穿Fin工艺容易穿坏,而高质量的穿Fin工艺对公差要求很高,一旦失败很难重来,良品率会因此大受影响。倘若降低公差要求,虽然成本低廉,但鳍片和热管之间的接合又会变得松松垮垮。

雪上加霜的是,由于铜与铝的热膨胀系数存在差异,散热器又需要频繁经历高、低温的变换、屡次拆装。长时间使用后,铜、铝之间可能产生缝隙,使原本紧密的鳍片松动,导致散热效率下降。

回流焊和穿Fin,性能孰优孰劣?

需要澄清的是:回流焊≠性能强

事实上,由于铜铝之间材料不同,焊接存在困难。一般需要一个过渡层——散热器上通常使用镍——辅助进行回流焊。而镍本身又是导热性不良的金属,焊料(锡)的热阻也十分之高。

因而从原理上说,回流焊因为热管与鳍片之间存在两至三层高热阻物质,永远无法达到0热阻的真实,因而导热效率并不是最高。同理,镀镍热管、镀镍底座和镀镍鳍片的理论效率也并不是最高。

反观穿Fin,理想状态下,高质量穿Fin的热阻远远低于回流焊产品,性能反而更强。穿Fin工艺的上下限差距如此之大,因而经常能见到穿Fin同时出现在廉价产品与风冷之王之间的“奇观”:著名的风冷王者 利民SliverArrow“银箭”就使用穿Fin工艺。

IB-E SliverArrowIB-E SliverArrow

让我们抛开老利民的一票穿Fin怪物不谈,为什么市面上往往是回流焊的产品更强?

受限于高质量穿Fin工艺的超高公差要求,市面上能做出高质量穿Fin的厂商少之又少,多数穿Fin产品往往公差较大,无法发挥低热阻的优势,热管与鳍片的连接根本不牢。高质量的穿Fin成本优势不大,而回流焊更成熟、更牢固,因而更多被高端散热器厂商所青睐。

对消费者而言,多数消费者往往把高端散热器当作“传家宝”,对耐久度有特别的要求,因而可能随使用衰减的穿Fin不受欢迎。

但是,需要注意的是,回流焊和高性能依然不能划等号,警惕浑水摸鱼的低质量回流焊产品。

市面上产品采用何种工艺?

回流焊:

坚持回流焊的代表,散热器领域赫赫有名的奥地利猫头鹰

京东猫·头鹰NH-U12A chromax.black CPU散热器双风扇多平台 温控调速 NH-U12A chromax.black1833.50元起

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京东noctua 猫头鹰 NH-D15 165mm 风冷散热器659元起

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穿Fin:

比起回流焊,穿Fin的代表产品更为大众,例如:

京东DEEPCOOL 九州风神 玄冰400 标准版 单塔 风冷CPU散热器84元起

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著名的反人类400(据称扣具已经改进)

京东DEEPCOOL 九州风神 大霜塔 标准版 双塔 风冷散热器189.9元

实时价格15小时前已更新


同样经典的大霜塔,也曾将一票回流焊摩擦

总结

回流焊优点是更牢固、耐久好,缺点是成本高、理论性能低于穿Fin

穿Fin优点是物料成本低、理论性能强,缺点是公差要求高、牢固度不如回流焊,可能随使用衰减

孰强孰弱无绝对,挑选需结合实际做工与需求!


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