Dissipador de calor de alumínio vs. cobre
Dissipadores de calor são feitos de materiais termicamente condutores para transferir calor de uma fonte de calor e liberá-lo no ar. Alumínio e cobre são os materiais mais comuns utilizados, graças às suas boas propriedades de condução de calor. Este artigo compara dissipadores de calor de alumínio e cobre para destacar suas principais diferenças.
Comparação de condutividade térmica
| Material | Condutividade térmica (W/m-K) | Densidade (g/cm³) |
|---|---|---|
| Alumínio | 205 | 2.7 |
| Cobre | 385 | 8.9 |
O cobre tem uma condutividade térmica muito maior do que o alumínio, o que significa que ele transfere calor de forma mais eficiente. No entanto, a maioria dos dissipadores de calor é feita de alumínio. Em seguida, compararemos esses dois materiais sob outros aspectos práticos.
Comparação de Manufaturabilidade
Embora o cobre ofereça condutividade térmica superior, aplicações práticas de dissipadores de calor também devem considerar fatores como facilidade de fabricação.
Extrusão e fundição sob pressão
Latas de alumínio podem ser produzidas em massa em dissipadores de calor com aletas usando extrusão e fundição sob pressão, ambos processos econômicos e eficientes. O cobre não pode ser extrudado ou fundido sob pressão em formas complexas, limitando sua flexibilidade de fabricação.
Falsificação
A usinagem por raspar (skiving) é também um método comum para a fabricação de dissipadores de calor. O alumínio é bem adequado para a usinagem por raspar. Em contraste, a usinagem por raspar do cobre resulta em desgaste significativo da ferramenta e custos de manutenção mais elevados.
Usinagem e Soldagem
A usinagem é mais fácil com alumínio, pois ele corta de forma limpa. O cobre tende a grudar nas ferramentas, complicando o processo. Para a montagem de aletas por soldagem, o cobre requer solda especializada e controle preciso, aumentando ainda mais a dificuldade e o custo de fabricação.
Tratamento de superfície
Os dissipadores de calor de cobre devem passar por tratamento de superfície para evitar a oxidação, que de outra forma reduziria sua condutividade térmica. Métodos comuns incluem galvanoplastia de níquel ou prata, ambos aumentando o custo de fabricação.
Comparação de custos
Na London Metal Exchange, o preço do cobre geralmente é cerca de três vezes o do alumínio. Além disso, a densidade do cobre também é aproximadamente três vezes maior que a do alumínio. Isso significa que, puramente em termos de aquisição de matéria-prima, o custo de produção de um dissipador de calor de cobre é aproximadamente nove vezes maior do que o de um dissipador de calor de alumínio equivalente. Quando despesas mais altas de processamento e tratamento de superfície também são consideradas, o custo total de um dissipador de calor de cobre torna-se significativamente maior do que o de uma versão de alumínio.
Escolhendo dissipadores de calor de cobre ou alumínio
Com base na análise acima, dissipadores de calor de alumínio são preferidos na maioria dos casos devido ao seu menor custo e fabricação mais fácil. Dissipadores de calor de cobre só são selecionados quando o alumínio não pode atender a requisitos térmicos rigorosos, como em componentes eletrônicos de alta densidade ou aplicações aeroespaciais onde tanto as demandas de espaço quanto de desempenho são críticas. Em geral, se um resfriamento adequado puder ser alcançado com alumínio, não há motivo para usar cobre, pois a complexidade e o custo adicionais não podem ser justificados.
