各類CPU散熱器架構解析，探究空冷與水冷解熱能力根本因素

Thermalright HR-02，中規中矩回流焊

說到Thermalright（利民），就不得不回顧一下他所推出過的各式散熱器，如Ultra 120、VenomousX等令人津津樂道的歷史產品，近年來也持續擴展散熱鰭片的規模，盡可能的在靜音的前提下進行解熱，而HR-02即是這個方案下的產物，擁有非常龐大的體積。

熱管與鰭片採回流焊工藝

一個散熱器的組成有3個部分，接觸底座、導熱體、與散熱鰭片，HR-02即為典型包夾式散熱器，擁有純銅底座、熱導管與眾多的鋁製散熱鰭片，它們之間靠的是什麼緊密結合？答案是焊接，熱管與鰭片之間採用的是傳統回流焊工藝，辨別方式非常簡單，散熱器上面大多在熱管與鰭片接合處有1小孔，同時在周圍會有錫膏的痕跡，但成敗也都在這焊接工藝上。

爐火純青需時間累積

由圖片中可以看到，回流焊工藝大致上需要經過8個步驟才能夠完成一次焊接，屬於非常花費時間的一種工藝技術，同時也存在溫度控制上的變因，在過程中溫度決定了整個回流焊中的品質好壞，溫度過高或過低都會影響錫膏接合的緊密程度，是一種需要長時間累積下來的經驗，才足以控制得宜的一門技術。，也造成市面上的新興散熱器廠商大多不願意使用回流焊技術，而採較簡單的穿Fin技術。

就算有技術，錫膏也占變因一席

即使技術可以靠長時間的累積，不過上面提到了錫膏，這是整個回流焊中最重要的1項材料，這裡所謂的錫膏，並不是常見於電子材料行中的焊錫絲，2者雖然都是用於焊接，但焊錫絲並不適用於散熱器回流焊的材料。

錫膏本身類似於散熱膏，與焊錫絲有著天壤之別，其中主要有幾種內容物調製而成，在無鉛焊尚未成為標準之前大多為SnPb（錫鉛），但各國陸續禁Pb（鉛）之後，錫膏本身也出現了各種改良後的版本，如SnAgCu（錫銀銅）、SnAg（錫銀），與目前比較常見的Sn42Bi58（錫鉍）：0.4Wm^-1K^-1，優點為熔點低（139度），另一個重要因素則是價格低，為上述2者的一半左右。

取代SnPb（錫鉛）後所帶來的問題，熔點降低，生產效率提昇，濕潤性降低，空洞增加，需用特製焊劑彌補，對於溫度曲線也更要求設置來揮發濕潤性。鋼網網眼也須微調，強度也降低，散熱器需要增大焊接面積或強度更好的結構，鍍鎳件適應力下降，有些鍍鎳產品會發生無法焊接的問題。

也因為回流焊在製造過程中的不確定因素非常多，成品良率較低，在HR-02推出之時，即發生過產品製造過程有出現瑕疵，在市面上流通的產品解熱效率不佳的問題，編輯部這邊的測試產品實測後也較穿Fin版效率低，但不能排除是散熱器使用過久，已造成氧化所導致最後結果不佳。

▲以大體積增加冷空氣的接觸面，提升降溫效果。

▲回流焊的特色為熱導管與鰭片之間有開小孔用以回流焊處理。

Thermalright HR-02，老樹新芽穿Fin版

在前面提到了HR-02回流焊，與它的製造原理和技術瓶頸後，利民也在同一個時間點重新推出採用新工藝技術的重製版，也就是HR-02穿Fin版本。與回流焊之間最大的差異點，是穿Fin本身並不需要錫膏焊接，等於去除了1項控制變因，讓製造過程中更加單純化，品質參差不齊狀況得以改善。

穿Fin工藝講求快、狠、準

與回流焊費時的工作相比之下，穿Fin工藝講究的是快、狠、準，工作原理為，鰭片開孔後整齊排列，再以數噸外力迅速將鰭片穿過熱導管，形成緊密接觸，整個過程中只有2個變因，且製造時間縮短，產能提升許多，也讓回流焊工藝比例漸漸流失。

折Fin、扣Fin又是什麼？

很多時候不只可以看到穿Fin，還可以看到折Fin、扣Fin，這些又是代表著什麼？這些名詞僅只是代表著鰭片之間的關係，Fin等於鰭片，穿Fin是代表使熱導管穿過鰭片的這一個過程，而折Fin、扣Fin是敘述鰭片之間如何整齊排列的方法，這個動作必須要在穿Fin之前完成。穿Fin本身是透過排列好的鰭片，與上面略小於導管直徑的開孔進行衝壓，來達成緊密不鬆動的結合。，當然不有上述這些方式，實際對於鰭片的處理方式還有很多種。

如何判斷好壞？

一個好的穿Fin工藝處理散熱器，必須要具備幾個先決條件，鰭片排列整齊不雜亂，緊密無鬆動，由這2點決定散熱器是否有達到基本的工藝要求。如鰭片會鬆動，這代表鰭片與熱導管之間根本沒有緊密結合，其中的空洞過多將會造成熱源積存在熱導管上，而無法藉由鰭片去除。

而鰭片之間的排列則是必須要整齊一致，務必使風流穩定通過鰭片，其中若有疏密之分，那麼可想而知在熱傳導效率上會出現熱源斷層，若是以熱分析儀來觀察，可以看到部分區域溫度較高的情形。

回流焊、穿Fin誰更佳？

兩者之間其實被探討過多次，照整個結構來說，鰭片與熱導管之間始終存在熱阻。而常態下，回流焊會略小於穿Fin工藝的產品，但如果回流焊產生過多的虛焊、空焊，那麼也會造成嚴重熱阻。而穿Fin本身製造過程簡單，要達到與回流焊同等級，則是對工藝技術要求較高。兩者間過程中若無特殊問題，其中的差異則是可以忽略不計，性能差距非常微小。，但實測過程中，因有新舊上面的差別，所以實測數據上面回流焊版本的HR-02較穿Fin版溫度要來的高些，但以全新且同架構不同熱導管接合處理的，理論上則是回流焊擁有較低的熱阻且鰭片因焊接關係會較牢固。

▲改版產品在外型設計上無任何更改，僅更改熱導管的接合處理。

▲採用全銅基底一直是多熱導管增加接觸面積的手段之一。