Heat Sink

next1 next2 next3

คือครีบระบายความร้อนของอุปกรณ์ทรานซีสเตอร์ ที่เกิดความร้อนสูงเพื่อระบายความร้อน ได้แก่ซีพียู ชิพวิจีเอ ชิพหน่วยความจำ ชิพเช็ตของเมนบอร์ดใช้หลักการนำความร้อน(Conduction)ส่งผ่านความร้อนจากพื้นผิวซีพียูไปยังฮีทซิงค์ การพาความร้อน(Convection)โดยมีสื่อพาความร้อนไปเช่นลมที่เป่าใส่หรือน้ำ และการแผ่รังสีความร้อน(Radiation) เป็นการแผ่ความร้อนจากฮีทซิงค์หรือวัตถุของความร้อนขึ้นอยู่กับชนิดฮีทซิงค์ลักษณะครีบและรูปแบบการผลิตแบบหล่อ เจีย หรือตัดโลหะเป็นฮีทซิงค์ด้วยครับ โดยฮีทซิงค์ระบายความร้อนมักทำจาก ตัวเหล็กอะลูมิเนียมเป็นส่วนใหญ่ หรือทองแดงก็ได้ และผลิตด้วยวิธีการทำอัลลอยด์หล่อขึ้นรูป หรืออัดเป็นแผ่น และอาจเป็นทั้งสองอย่างก็ได้ซึ่งมีข้อดีข้อเสียต่างกันไป รูปร่างฮีทซิงค์ก็มีความสำคัญต่อการระบายความร้อนอย่างมากเช่นกัน ถ้าครีบฮีทซิงค์ที่ออกแบบมาเพื่อรับความร้อนจากแหล่งกำเนิดแล้วคำนึงถึงการกระจายความร้อนได้ดี ย่อมให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีและมักจะมีรูปร่างแปลกๆขึ้น

ลักษณะของฮีทซิงค์ที่เอาข้อดีของโลหะ 2ชนิดมาใช้ผสมกันทองแดงรับความร้อนแล้วใช้อลูมิเนียมระบายต่อ

ขนาดของฮีทซิงค์เป็นส่วนหนึ่งของการModiflyคือ ถ้าฮีทซิงค์ขนาดใหญ่มากเท่าไหร่ การระบายความร้อนย่อมได้ผลดีมากเท่านั้น แต่ต้องคำนึงถึงเนื้อที่จำกัดของเมนบอร์ดด้วย เพราะอาจมีปัญหาการติดตั้งได้

ฮีทซิงค์ที่มีขนาดใหญ่โตกว่าย่อมมีพื้นที่ผิวการระบายความร้อนที่ดีกว่า

ฮีทซิงค์ที่มีครีบระบายความร้อนจำนวนมากกว่า ก็ย่อมสามารถนำความร้อนและระบายความร้อนจากซีพียูได้เร็วและกระจายความร้อนได้ไวกว่า ฮีทซงค์ตัวนี้นย่อมมีประสิทธิภาพสูงกว่า

ฮีทซิงค์ที่มีครีบเยอะกว่าระบายความร้อนได้ดีกว่า

ทองแดงนำความร้อนได้ดีมากแต่ค่อนข้างหนักและราคาสูงกว่าท้องตลาด อะลูมิเนียมน้ำหนักเบา ราคาถูกแต่จะนำความร้อนได้ดีระดับหนึ่งขึ้นอยู่กับวิธีการหล่อและรูปแบบฮีทซิงค์

ตัวอย่างของฮีทซิงค์ทองแดงและอลูมิเนียมที่ดี ถูกออกแบบให้มีคลีบจำนวนมากทำให้มีพื้นผิวสัมผัสอากาศได้ดี

อะลูมิเนียมยิ่งบริสุทธิ์มากยิ่งนำความร้อนได้ดี และท้องตลาดนิยมใช้อลูมิเนียม2ชนิดคือAluminum 6035 กับAluminum 6030 หรือชนิดอื่นที่เจืออัลลอยด์ผสม อาจมีการเคลือบผิวหลายๆสี นิยมเคลือบสีดำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการดูดความร้อนได้ดี ใช้ระบายความร้อนออกมาจากตัวCPU ตัวSink นี้ ควรเป็นชิ้นเดียวกันทั้งหมด และจำนวนคลีบมากๆ สูงๆ จะช่วยในการระบายความร้อนได้ดีกว่าคลีบจำนวนน้อย

เมื่อจำนวนคลีบเท่ากัน คลีบที่มีพื้นผิวสัมผัสอากาศมากกว่าย่อมระบายความร้อนดีกว่า คือฮีทซิงค์ด้านซ้ายมี ประสิทธิภาพระบายความร้อนดีกว่าเล็กน้อยทั้งๆที่ทองแดงนำความร้อนได้ดี และเป็นโลหะต่างชนิดกันก็ตาม

ฮีทซิงค์ทองแดงกับอลูมิเนียมชนิดอัลลอยด์หล่อขึ้นรูป

โลหะหล่ออัลลอยด์ขึ้นรูปนั้นข้อดีคือทำง่ายได้ปริมาณมากราคาต้นทุนผลิตถูก ได้ชิ้นงานจำนวนมาก แต่เนื้อโลหะค่อนข้างหนาและอมความร้อน และออกแบบให้มีคลีบเล็กๆ บางๆจำนวนมากค่อนข้างยาก สามารถระบายความร้อนได้ดีระดับหนึ่ง โลหะส่วนแบบอัดเป็นแผ่นนั้นทำง่ายเช่นกันและสามารถออกแบบให้โลหะมีครีบบางตามต้องการได้ และสามารถนำโลหะสองชนิดมาประกบโดยอัดขึ้นรูปได้ทำให้ออกแบบฮีทซิงค์ได้เร็วง่ายขึ้นและ เพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีของโลหะอัลลอยด์ 2ชนิดมาใช้ร่วมกัน เช่นฮีทซิงค์ของNengTyi ได้แก่ ฮีทซิงค์รุ่น P320, P321(copperbase) และSN02(copperbase) ที่มีครีบระบายความร้อนเป็นอลูมิเนียมส่วนหน้าสัมผัสซีพียูเป็นแผ่นทองแดง

ตัวอย่างของฮีทซิงค์แบบอัดขึ้นรูปที่ใช้โลหะ 1หรือ2ชนิดทำฮีทซิงค์

จากตัวอย่างฮีทซิงค์ของNengTyi นั้น โดยแผ่นทองแดงที่เป็นฐานจะทำหน้าที่รับความร้อนจากซีพียู แล้วส่งต่อให้ครีบอลูมิเนียมระบายความร้อนต่ออีกที เพราะทองแดงนำความร้อนดีกว่า ข้อดีคือสามารถนำโลหะสองชนิดมาติดตั้งร่วมกันโดยการอัดขึ้นรูป สามารถออกแบบฮีทซิงค์ได้หลากหลายรูปแบบได้รวดเร็ว แต่ข้อเสียมีบ้างคือ ยังมีช่องว่างไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกัน การอัดขึ้นรูปต้องพึ่งตัวอีพอกซี่ทำหน้าที่เชื่อมประสานนำความร้อน การระบายความร้อนอาจดีกว่าหรือแย่กว่าชนิดอัลลอยด์ขึ้นรูปก็ได้ ขึ้นอยู่กับขั้นตอนการอัดขึ้นรูป..และความสามารถนำความร้อนของตัวอีพอกซี่ด้วยครับ

ตัวอย่างลักษณะของฮีทซิงค์แบบหล่อขึ้นรูปสำหรับซีพียูชนิดซ็อกเก็ตชนิดอื่นๆ

แต่โลหะที่นำความร้อนได้ดีที่สุดเท่าที่รู้จักก็คง ไม่พ้นโลหะเงินครับ...โลหะเงิน(SilverMetal) มีความหนักพอๆกับทองแดงและนำไฟฟ้ากับนำความร้อนได้ดีที่สุด ราคาค่อนข้างแพงมาก
และ ถ้าเน้นๆประสิทธิภาพการระบายความร้อนก็น่าใช้ที่สุดเช่นกัน

ฮีทซิงค์แต่ละชนิดจะมีค่าต้านทานความร้อนไว้(Thermal Resistancel)หน่วยเป็นอุณหภูมิต่อพลังงานวัตต์ คือเอาอุณหภูมิที่วัด ได้หารด้วย พลังงานความร้อนที่จ่ายให้ heat sink ซึ่งมีหน่วยเป็น watt (c/w) ค่ายิ่งน้อยมากเท่าไหร่ยิ่งระบายความร้อนได้ดีเท่านั้นขึ้นอยู่กับว่าซีพียูนั้นใช้การจ่ายพลังงานเป็นกี่ watt จาก spec ของ heat sink alpha จะให้ค่า thermal resistance ต่ำสุด คือฮีทซิงค์ที่ระบายความร้อนได้ดีที่สุดในกลุ่ม ค่านี้เป็นค่าที่ใช้วัดประสิทธิภาพ heat sink โดยยิ่งต่ำเท่าไหร่ยิ่งดีครับ

เหล็กยึดHeat Sink (สำหรับซีพียูซ็อกเก็ต)

เหล็กยึดฮีทซิงค์

ควรจะต้องยึดติดกับตัว CPU ให้แนบสนิทและรัดแน่นด้วย และเหล็กยึดฮีทซิงค์มี2แบบคือ แบบเดี่ยวเป็นเหล็กยึดอันเดียวตรงกลางซิงค์ ซึ่งนิยมใช้กันมากที่สุด ต่อมาเป็นเหล็กยึดแบบคู่ จะยึดฮีทซิงค์ได้สองด้านและมักใช้กับฮีทซิงค์มีความใหญ่โตและรูปร่างเฉพาะ และแบบ3ขา จะยึดล็อกทั้งซ็อกเก็ตที่มี3ร่อง วิธีนี้จะยึดแน่นแข็งแรงกว่า เหมาะกับฮีทซึงค์มีขนาดใหญ่โตกว่ามาตรฐาน ตัวอย่างฮีทซิงค์ของบริษัทTaisol มีขนาด 80x60x25 มีร่องใส่ 3อัน

ลักษณะของเหล็กยึดฮีทซิงค์ชนิด คู่และชนิด 3ขา ถูกออกแบบตามขนาดใหญ่โตของฮีทซิงค์

ลักษณะของเหล็กยึดฮีทซิงคชนิดขาเดี่ยวและชนิด 3 ขา

เหล็กยึดควรมีความแข็งแรงและยืดหนุ่นพอประมาณ หากเหล็กอ่อนไปฮีทซิงค์จะหลวมทำให้ไม่แนบสนิทกับซีพียู ทำให้การระบายความร้อนแย่ลง สังเกตได้จากตัวฮีทซิงค์เย็นผิดปกติ แต่ซีพียูกลับมีอุณหภูมิสูงเกินไป แสดงว่าเหล็กยึดฮีทซิงค์อ่อนไม่แน่น ทางแก้โดย เปลี่ยนเหล็กยึดใหม่ หรือเอากระดาษแข็งมารองใต้เหล็กยึดเพื่อเพิ่มแรงกดให้ดีขึ้น หากแข็งเกินไป จะติดตั้งยากและใช้แรงกดมากก็จะทำให้ฮีทซิงค์กดทับแกนซีพียูมากตามด้วย อาจทำให้พลาสติกยึดพัดลมที่อยู่ตรงซ็อกเก็ตแตกหลุดได้ หากเป็นซีพียูรุ่นใหม่0.18u เช่น เพนเทียมทรีคอบเปอร์มายส์แบบซ็อกเก็ต370 หรือแอรลอนธันเดอร์เบอร์ด หรือดูรอนซ็อกเก็ตA ที่มีแกน(core)ยื่นออกมานอกตัวซิบ รับน้ำหนักมากเกินไปทำให้ตัวแกนกลางแตกบิ่นร้าวได้ มักเกิดจากใช้งานกับซีพียูผิดประเภท ควรดัดแปลงนิดหน่อยไม่ก็เปลี่ยนไปใช้ฮีทซิงค์รุ่นอื่น

การเลือกใช้ตัวพัดลมนี้ควรให้ความสำคัญและเลือกให้เหมาะสมกับตัวCPU โดยอาจจะหาข้อมูลของตัวCPUว่ามีอุณหภูมิในการใช้งานเป็นอย่างไร แล้วจึงค่อยหาตัว Heat sinkที่เหมาะสมมาใช้คู่กัน

ถ้าตัว Heat sink ที่ใช้งานไม่มีแผ่นซิลิโคลนมาด้วย หรือมีแผ่นซิลิโคนบางๆแปะมาให้ ควรลอกออกให้หมด และหาซิลิโคลนเหลวใส่ไม่ต้องมากให้ทาบางพอดี จะช่วยให้การระบายความร้อนดีขึ้น ซิลิโคนระบายความร้อนจะเป็นตัวเชื่อมประสานอุดช่องว่างระหว่างซีพียูและฮีทซิงค์ให้แนบสนิทมากขึ้น และช่วยนำความร้อนได้ดีขึ้นกว่าเดิมและการนำความร้อนของซิลิโคนสามารถนำได้ดีระดับหนึ่ง เพราะเป็นสารประกอบซิงค์ออกไซด์และที่ดีกว่าจะเป็นซิลิโคนที่มีสารประกอบคอบเปอร์ไม่ก็ซิลเวอร์ออกไซด์ ซึ่งนำความร้อนได้ดีกว่าซิลิโคนรุ่นอื่น แต่ค่อนข้างจะแพงและใช้งานเฉพาะอย่างได้ดี ดูเรื่องซิลิโคน

next1 next2 next3