CPU ヒートシンクの熱パフォーマンスを向上させる方法

CPU 空冷ヒートシンクの放熱性能に影響を与える要素は数多くあります。たとえば、材料の熱伝導率、フィン面積、フィン間隔、底部の厚さ、接触面積、流体の流れの方向などです。ヒートシンクの分類には、ヒートパイプ クーラーと CPU クーラーが含まれます。ヒートパイプなし、タワー型、ダウンプレッシャー型。 ヒートパイプを使用しない CPU ヒートシンクは性能が低いため、市場で使用される機会はますます少なくなっています。 現在、より広く使用されている CPU ヒートシンクのほとんどはヒート パイプ CPU クーラーです。

ダウンプレッシャーヒートシンク:      

ダウンプレッシャーヒートシンク構造には一般に 2 つの利点があります。 1 つ目は、高さが比較的低く、さまざまなシャーシ、特にスペースが限られている mini itx シャーシに適応できることです。 それらのほとんどは、下圧空冷ラジエーターのみを使用できます。 2つ目は、空気の流れを利用してCPU周辺の電源回路やメモリなどの部品への熱を放散することができ、部品の熱蓄積の問題を回避できることです。 しかし、この構造では筐体内にエアダクトができず、筐体内に乱流が発生しやすくなります。 放熱効率を最大限に高めることが難しく、熱交換効率がさらに低下してしまいます。 そのため、ダウンプレッシャラジエーターは高い放熱効率を実現することが難しく、徐々に主流から退いていきました。

タワー型ヒートシンク:

タワー型ヒートシンクの熱交換効率は、ダウンプレッシャー型ヒートシンクよりも高くなります。 冷却フィンを空気流が平行に通過する場合、空気流部の四辺の空気流速が最も速くなる。 同時に、タワー型ヒートシンクはシャーシ内部のエアダクトの構造にも役立ち、空気の流れがシャーシ後部の冷却ポートからできるだけ早く排出されるように導きます。

heatPipe ヒートシンクの利点:

ヒートパイプは蒸発加熱端と凝縮端に分かれます。 加熱端が加熱し始めると、パイプ壁の周りの液体が瞬時に蒸発して蒸気が発生します。 このとき、この部分の圧力が増加し、蒸気流は圧力の牽引を受けて凝縮端に流れます。 蒸気流が凝縮端に到達すると、冷却されて凝縮して液体になります。 同時に、大量の熱も放出します。 最後に、毛細管力と重力の助けを借りて蒸発加熱端に戻り、サイクルが完了します。

ヒートパイプは熱伝達速度が非常に速いという利点があるため、ヒートシンクに取り付けると熱抵抗値を効果的に低減し、放熱効率を高めることができます。 熱伝導率が非常に高く、純銅の熱伝導率の数百倍に達します。 したがって、それは「熱超伝導体」として知られています。 優れたプロセスと設計を備えたヒートパイプ CPU ラジエーターは、ヒートパイプのない通常の空冷クーラーでは達成できない強力なパフォーマンスを実現します。

ヒートシンクフィンの設計:

ベースとヒートパイプの構造が同じ場合、放熱面積を増やすことがヘタシンクの効率を向上させる最も直接的な方法であることは間違いなく、放熱面積を増やす方法は 2 つしかありません。 1 つ目は、体積を増やしてより多くの、またはより大きなヒートシンクを追加することです。もう 1 つは、ヒートシンクの間隔と厚さを減らし、同じ体積でさらに多くのヒートシンクを追加することです。 やみくもに放熱面積の拡大を追求することは得策ではありません。 ラジエーターの体積と重量、放熱フィンの厚さと間隔、さらにはファンのサイズと種類を慎重に検討する必要があります。

はんだとフィンの浸透プロセス:

ヒートパイプとフィンを組み立てるには、はんだ付けとフィン貫通という 2 つの主な方法があります。 溶接プロセスの界面熱抵抗は低いですが、コストは比較的高くなります。 たとえば、アルミニウムのフィンを銅のヒートパイプに溶接する場合、基本的にヒートパイプはアルミニウムのフィンと溶接する前に電気めっき処理が必要であり、溶接プロセスの要件は比較的高く、不均一な溶接や内部の気泡は熱伝達効率に大きなダメージを与えます。 。

フィン貫通とは、機械的手段によってヒートパイプをフィンに直接通過させることです。 この工程は単純ですが、放熱フィンをヒートパイプに密着させる必要があるため、溶接と同等の技術要件が必要となります。 貫通フィン加工は溶接加工に比べてコストが若干安く、理論的には接触面の熱抵抗が溶接より若干高くなります。

ヒートパイプ、ベース、フィンは、現在主流の CPU 空冷ヒートシンクの 3 つの主要コンポーネントです。 各部品はラジエーターの放熱効率に重要な影響を及ぼし、3 つの部品は相互に関連しています。 一部の部品を強化するだけでは、ラジエーターの効率に質的な飛躍はもたらされないかもしれませんが、どの部品も適切に強化されていないと、CPU ヒートシンクの効率に大きな打撃を与えます。