Dissipateur thermique en aluminium ou en cuivre
Les dissipateurs de chaleur sont fabriqués à partir de matériaux thermoconducteurs afin de transférer la chaleur d'une source de chaleur et de la libérer dans l'air. L'aluminium et le cuivre sont les matériaux les plus couramment utilisés, grâce à leurs bonnes propriétés de conduction thermique. Cet article compare les dissipateurs thermiques en aluminium et en cuivre afin de mettre en évidence leurs principales différences.
Comparaison de la conductivité thermique
| Matériau | Conductivité thermique (W/m-K) | Densité (g/cm³) |
|---|---|---|
| Aluminium | 205 | 2.7 |
| Cuivre | 385 | 8.9 |
Le cuivre a une conductivité thermique beaucoup plus élevée que l'aluminium, ce qui signifie qu'il transfère la chaleur plus efficacement. Toutefois, la plupart des dissipateurs thermiques sont fabriqués en aluminium. Nous allons ensuite comparer ces deux matériaux sous d'autres aspects pratiques.
Comparaison des possibilités de fabrication
Bien que le cuivre offre une conductivité thermique supérieure, les applications pratiques des dissipateurs thermiques doivent également tenir compte de facteurs tels que la facilité de fabrication.
Extrusion et moulage sous pression
L'aluminium peut être produit en masse sous forme de dissipateurs thermiques à ailettes à l'aide de extrusion et le moulage sous pression, deux procédés rentables et efficaces. Le cuivre ne peut être extrudé ou moulé sous pression dans des formes complexes, ce qui limite sa flexibilité de fabrication.
Skiving
Le skiving est également une méthode courante pour fabriquer des dissipateurs de chaleur. L'aluminium se prête bien à l'écroutage. En revanche, l'écroutage du cuivre entraîne une usure importante de l'outil et des coûts de maintenance plus élevés.
Usinage et soudure
L'usinage est plus facile avec l'aluminium, qui se coupe proprement. Le cuivre a tendance à coller aux outils, ce qui complique le processus. Pour l'assemblage des ailettes par soudure, le cuivre nécessite une soudure spécialisée et un contrôle précis, ce qui augmente encore la difficulté et le coût de fabrication.
Traitement de surface
Les dissipateurs thermiques en cuivre doivent subir un traitement de surface pour éviter l'oxydation, qui réduirait leur conductivité thermique. Les méthodes les plus courantes sont le nickelage et l'argenture, qui augmentent toutes deux les coûts de fabrication.
Comparaison des coûts
À la Bourse des métaux de Londres, le prix du cuivre est généralement trois fois plus élevé que celui de l'aluminium. En outre, la densité du cuivre est environ trois fois supérieure à celle de l'aluminium. Cela signifie qu'en termes d'approvisionnement en matières premières, le coût de production d'un dissipateur thermique en cuivre est environ neuf fois plus élevé que celui d'un dissipateur thermique équivalent en aluminium. Si l'on tient également compte des frais de traitement et de surface plus élevés, le coût total d'un dissipateur thermique en cuivre devient nettement supérieur à celui d'une version en aluminium.
Choisir un dissipateur thermique en cuivre ou en aluminium
Sur la base de l'analyse ci-dessus, dissipateurs thermiques en aluminium sont préférés dans la plupart des cas en raison de leur faible coût et de leur facilité de fabrication. Les dissipateurs de chaleur en cuivre ne sont choisis que lorsque l'aluminium ne peut pas répondre à des exigences thermiques strictes, comme dans les composants électroniques à haute densité ou les applications aérospatiales où les exigences en matière d'espace et de performances sont critiques. En général, si un refroidissement adéquat peut être obtenu avec de l'aluminium, il n'y a aucune raison d'utiliser du cuivre, car la complexité et le coût supplémentaires ne se justifient pas.
