Dois metais, duas realidades térmicas
O cobre conduz calor a aproximadamente 400 W/mK – cerca de duas vezes os 200 W/mK do alumínio. Se a condutividade térmica fosse o único fator, todo dissipador de calor seria de cobre. Mas um dissipador de calor é um sistema de geometria, peso e custo, e é aí que a comparação fica interessante. O alumínio extrudado compensa a menor condutividade com aletas que o cobre não consegue igualar economicamente.
Por que o alumínio ganha a maioria dos designs
O alumínio vence em quatro frentes. Peso: um terço do cobre, crítico para qualquer coisa montada ou enviada. Custo: aproximadamente metade por quilograma e muito mais barato para extrusão em geometrias de aletas complexas. Geometria: a extrusão produz aletas altas e finas – paredes de 0,8 mm com proporções de aletas acima de 10:1 – que multiplicam a área de superfície, e a área de superfície é o que realmente move o calor. Acabamento superficial: a anodização adiciona proteção contra corrosão e emissividade. Para 90% dos projetos térmicos B2B, um dissipador de alumínio extrudado oferece o menor custo por watt.
Quando o cobre ganha seu preço
O cobre ganha seu preço em três situações. Restrições extremas de espaço: uma pequena placa de base onde cada milímetro quadrado é importante. Fluxo de calor muito alto: hotspots IGBT e CPU onde a camada de espalhamento deve ser de cobre. Projetos híbridos: uma base de cobre ou tubos de calor embutidos em um corpo de aletas de alumínio – o melhor dos dois mundos. O cobre também é usado como dissipador completo para pequenas quantidades onde não se justifica o uso de ferramentas para extrusão de alumínio.
O veredicto prático
Para produção em grande escala, o alumínio extrudado é quase sempre a resposta certa: menor custo, mais leve e a geometria supera a condutividade. Onde um projeto realmente precisa do desempenho do cobre, a jogada inteligente é um híbrido – aletas de alumínio com base de cobre ou tubos de calor – em vez de um bloco sólido de cobre. A Siken Aluminum extruda perfis de dissipadores de calor em 6063-T5 e T6, e nossa linha de usinagem pode integrar placas de base de cobre, tubos de calor e aletas de encaixe por pressão em um único conjunto entregue.
Perguntas frequentes
O cobre conduz melhor o calor – por que o alumínio ainda é o padrão?
O cobre oferece cerca de 1,6x a condutividade térmica do alumínio, mas custa várias vezes mais, pesa 3x mais e é muito mais difícil de extrusar em formas de aletas complexas. Para a maioria dos dispositivos eletrônicos e de resfriamento de LED, o custo e o peso mais baixos do alumínio, além da maior área das aletas, ganham em desempenho térmico geral por dólar.
Quando o cobre se torna necessário?
Quando o espaço é extremamente apertado, o fluxo de calor é muito alto ou o componente precisa de condutividade máxima em um espaço pequeno – por exemplo, módulos IGBT de última geração e alguns diodos laser. Nesses casos, um dissipador de calor de cobre pode ser combinado com uma pilha de aletas de alumínio.
A Siken Aluminium oferece designs híbridos de cobre-alumínio?
Nós nos concentramos na extrusão de alumínio, mas usinamos rotineiramente perfis de alumínio para aceitar inserções de cobre ou câmara de vapor fornecidas pelo cliente, fornecendo o núcleo térmico que você precisa dentro de um envelope de alumínio leve.