Dos metales, dos realidades térmicas
El cobre conduce calor a aproximadamente 400 W/mK, aproximadamente el doble que los 200 W/mK del aluminio. Si la conductividad térmica fuera el único factor, todos los disipadores de calor serían de cobre. Pero un disipador de calor es un sistema de geometría, peso y costo, y ahí es donde la comparación se vuelve interesante. El aluminio extruido compensa la menor conductividad con aletas que el cobre no puede igualar económicamente.
Por qué el aluminio gana en la mayoría de los diseños
El aluminio gana en cuatro frentes. Peso: un tercio del cobre, fundamental para cualquier cosa montada o enviada. Costo: aproximadamente la mitad por kilogramo y mucho más barato de extruir en geometrías de aletas complejas. Geometría: la extrusión produce aletas altas y delgadas (paredes de 0,8 mm con proporciones de aletas superiores a 10:1) que multiplican el área de superficie, y el área de superficie es lo que realmente mueve el calor. Acabado superficial: el anodizado añade protección contra la corrosión y emisividad. Para el 90 por ciento de los diseños térmicos B2B, un disipador de aluminio extruido ofrece el costo por vatio más bajo.
Cuando el cobre gana su precio
El cobre gana su precio en tres situaciones. Limitaciones de espacio extremas: una placa base diminuta donde cada milímetro cuadrado cuenta. Flujo de calor muy alto: puntos de acceso de IGBT y CPU donde la capa de extensión debe ser cobre. Diseños híbridos: una base de cobre o tubos de calor integrados en un cuerpo de aletas de aluminio: lo mejor de ambos mundos. El cobre también se utiliza como fregadero completo para pequeñas cantidades donde no se justifica el uso de herramientas para la extrusión de aluminio.
El veredicto práctico
Para la producción en volumen, el aluminio extruido es casi siempre la respuesta correcta: menor costo, más liviano y la geometría supera la conductividad. Cuando un diseño realmente necesita el rendimiento del cobre, la decisión inteligente es un híbrido (aletas de aluminio con una base de cobre o tubos de calor) en lugar de un bloque de cobre sólido. Siken Aluminio extruye perfiles de disipadores de calor en 6063-T5 y T6, y nuestra línea de mecanizado puede integrar placas base de cobre, tubos de calor y aletas de ajuste a presión en un solo conjunto entregado.
Preguntas frecuentes
El cobre conduce mejor el calor: ¿por qué el aluminio sigue siendo el predeterminado?
El cobre ofrece aproximadamente 1,6 veces la conductividad térmica del aluminio, pero cuesta varias veces más, pesa 3 veces más y es mucho más difícil de extruir en formas de aletas complejas. Para la mayoría de los dispositivos electrónicos y de refrigeración LED, el menor costo y peso del aluminio, además de un área de aletas más grande, ganan en rendimiento térmico general por dólar.
¿Cuándo se vuelve necesario el cobre?
Cuando el espacio es extremadamente reducido, el flujo de calor es muy alto o el componente necesita la máxima conductividad en un espacio reducido (por ejemplo, módulos IGBT de alta gama y algunos diodos láser). En esos casos, se puede combinar un disipador de calor de cobre con una pila de aletas de aluminio.
¿Siken Aluminio ofrece diseños híbridos cobre-aluminio?
Nos centramos en la extrusión de aluminio, pero habitualmente mecanizamos perfiles de aluminio para aceptar inserciones de cobre o de cámara de vapor suministradas por el cliente, brindándole el núcleo térmico que necesita dentro de una envoltura de aluminio liviana.