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什麼特徵使散熱器成為一個好的散熱器？需要考慮許多因素。
高散熱器表面積。熱傳遞發生在散熱器的表面。因此，散熱器應設計成具有較大的表面積；可以透過使用大量的細散熱片或增加散熱器本身的尺寸來實現此目標。
良好的氣動效能。散熱器的設計應使空氣能夠輕鬆快速地穿過冷卻器，併到達所有散熱片。特別是那些具有大量細散熱片且散熱片之間間距很小的散熱器可能無法提供良好的氣流。必須在高表面積（許多細散熱片之間的小間隙）和良好的氣動效能之間找到平衡。這也取決於散熱器使用的風扇：一個強大的風扇可以將空氣均勻地推過一個具有許多細散熱片且只有少量間隙用於氣流的散熱器——而在無源散熱器上，應該有更少的散熱片，並且它們之間的間隙更大。因此，簡單地為一個為無風扇使用而設計的大型散熱器新增風扇並不一定能得到一個好的冷卻器。
散熱器內部良好的熱傳遞。如果熱量無法到達散熱片，那麼大的散熱片就毫無意義，因此必須設計散熱器，使其能夠將熱量從熱源良好地傳遞到散熱片。較厚的散熱片具有更好的熱導率；因此，必須在高表面積（許多薄散熱片）和良好的熱傳遞（較厚的散熱片）之間找到平衡。當然，所用材料對散熱器內部的熱傳遞有重大影響。有時，會使用熱管將熱量從熱源傳導到遠離熱源的散熱片部分。
接觸面完美平整。與熱源接觸的散熱器部分必須完全平整。平整的接觸面允許使用更薄的熱導化合物層，這將降低散熱器和熱源之間的熱阻。
良好的安裝方法。為了實現良好的熱傳遞，散熱器和熱源之間的壓力必須很高。散熱器夾必須設計成提供強大的壓力，同時仍然易於安裝。使用螺釘/彈簧的散熱器安裝通常比普通夾具更好。熱導膠或粘性膠帶僅應在無法使用夾具或螺釘進行安裝的情況下使用。測量散熱器效能；熱阻 θ 散熱器效能以 °C/W（或 K/W——因為我們處理的是溫差，所以這裡攝氏度和開爾文溫標沒有區別）來衡量。我們稱之為熱阻 (θ)。這些值表示的示例：如果在散熱器上施加 20W 的熱負荷，並且這導致熱源的溫度升高 10 °C，則該散熱器的額定值為 10 °C/20W = 0.5 °C/W。
θ 值僅對特定功率負荷和特定溫度範圍有效。
PC CPU 標準冷卻器的熱阻通常不會由散熱器製造商指定，即使指定了，也往往不準確或出於營銷目的而有意偏斜。您不能透過比較不同製造商的 θ 規格來判斷散熱器效能。
然而，專門從事工業應用散熱器（尤其是大型無源散熱器）的製造商指定的 θ 值通常更準確。
散熱器測試並非易事；網上無數與冷卻相關的網站上發現的許多散熱器評測都沒有正確完成。
散熱器材料的熱導率對冷卻效能有重大影響。熱導率以 W/mK 為單位；值越高，導率越好。作為經驗法則，電導率高的材料也具有高的熱導率。有關熱導率的更多資訊，請參閱此維基百科文章。
合金的熱導率低於純金屬，但可能具有更好的機械或化學（腐蝕）效能。
以下材料通常用於散熱器。
鋁。它的熱導率為 205W/mK，相當不錯（作為比較：鋼的熱導率約為 50W/mK）。鋁散熱器的生產成本低廉；可以使用擠壓工藝製造。由於鋁的柔軟性，它也可以快速銑削；壓鑄甚至冷鍛也是可能的（有關生產方法的更多資訊，請參閱本指南的第 2 部分）。鋁也很輕（因此，鋁散熱器在移動裝置時會對安裝施加更少的壓力）。
銅的熱導率大約是鋁的兩倍——接近 400W/mK。這使其成為散熱器的極佳材料；但它的缺點包括重量大、價格高以及生產方法的選擇較少。銅散熱器可以銑削、壓鑄或由粘合在一起的銅板製成；無法進行擠壓。
為了結合鋁和銅的優點，可以將鋁和銅粘合在一起製作散熱器。在這裡，與熱源接觸的區域由銅製成，這有助於將熱量傳導到散熱器的外部。第一個帶有嵌入式銅塊的 PC CPU 散熱器是 Alpha P7125（用於第一代 Slot A Athlon CPU）。請記住，銅嵌入物只有在與鋁部分緊密結合以實現良好的熱傳遞時才有用。情況並非總是如此，尤其是對於廉價的冷卻器而言。如果銅和鋁之間的熱傳遞很差，銅嵌入物可能弊大於利。
銅板有助於將熱量分散到底板上。
銅芯有助於將熱量傳導到散熱器的上部。
Thermalright 散熱器（原型），中心有一個大的熱管 熱管比一塊固體銅提供更好的熱傳遞。
銀的熱導率甚至高於銅，但僅高出約 10%。這並不能證明其在散熱器生產中更高的價格是合理的——然而，粉碎的銀是高階熱導化合物中的一種常見成分。