Deux métaux, deux réalités thermiques
Le cuivre conduit la chaleur à environ 400 W/mK, soit environ deux fois les 200 W/mK de l’aluminium. Si la conductivité thermique était le seul facteur, chaque dissipateur thermique serait en cuivre. Mais un dissipateur thermique est un système de géométrie, de poids et de coût, et c’est là que la comparaison devient intéressante. L’aluminium extrudé compense la faible conductivité avec des ailettes que le cuivre ne peut pas égaler économiquement.
Pourquoi l’aluminium remporte la plupart des designs
L’aluminium gagne sur quatre fronts. Poids : un tiers de cuivre, essentiel pour tout ce qui est monté ou expédié. Coût : environ la moitié par kilogramme et beaucoup moins cher à extruder dans des géométries d’ailettes complexes. Géométrie : l’extrusion produit des ailettes hautes et fines (parois de 0,8 mm avec des rapports d’ailettes supérieurs à 10 : 1) qui multiplient la surface, et la surface est ce qui déplace réellement la chaleur. Finition de surface : l’anodisation ajoute une protection contre la corrosion et une émissivité. Pour 90 % des conceptions thermiques B2B, un évier en aluminium extrudé offre le coût par watt le plus bas.
Quand le cuivre gagne son prix
Le cuivre gagne son prix dans trois situations. Contraintes d’espace extrêmes : une petite plaque de base où chaque millimètre carré compte. Flux thermique très élevé : points chauds IGBT et CPU où la couche d’épandage doit être en cuivre. Conceptions hybrides : une base en cuivre ou des caloducs intégrés dans un corps à ailettes en aluminium : le meilleur des deux mondes. Le cuivre est également utilisé comme évier complet pour de petites quantités où l’outillage pour l’extrusion d’aluminium n’est pas justifié.
Le verdict pratique
Pour la production en volume, l’aluminium extrudé est presque toujours la bonne réponse : moins coûteux, plus léger et sa géométrie surpasse la conductivité. Lorsqu’une conception nécessite réellement des performances en cuivre, la solution intelligente consiste à utiliser un hybride – des ailettes en aluminium avec une base en cuivre ou des caloducs – plutôt qu’un bloc de cuivre massif. Siken Aluminium extrude des profils de dissipateur thermique en 6063-T5 et T6, et notre ligne d’usinage peut intégrer des plaques de base en cuivre, des caloducs et des ailettes à ajustement serré dans un seul assemblage livré.
Foire aux questions
Le cuivre conduit mieux la chaleur – pourquoi l’aluminium est-il toujours la valeur par défaut ?
Le cuivre offre une conductivité thermique environ 1,6 fois supérieure à celle de l’aluminium, mais il coûte plusieurs fois plus cher, pèse 3 fois plus et est beaucoup plus difficile à extruder pour obtenir des formes d’ailettes complexes. Pour la plupart des appareils électroniques et du refroidissement des LED, le coût et le poids inférieurs de l’aluminium ainsi que la plus grande surface d’ailettes améliorent les performances thermiques globales par dollar.
Quand le cuivre devient-il nécessaire ?
Lorsque l’espace est extrêmement restreint, le flux thermique est très élevé ou le composant a besoin d’une conductivité maximale dans un faible encombrement – par exemple les modules IGBT haut de gamme et certaines diodes laser. Dans ces cas, un dissipateur de chaleur en cuivre peut être combiné avec une pile d’ailettes en aluminium.
Siken Aluminium propose-t-il des conceptions hybrides cuivre-aluminium ?
Nous nous concentrons sur l’extrusion d’aluminium, mais nous usinons régulièrement des profilés en aluminium pour accepter les inserts en cuivre ou à chambre à vapeur fournis par le client, vous offrant ainsi le noyau thermique dont vous avez besoin à l’intérieur d’une enveloppe en aluminium léger.