Disipadores de calor de cobre o aluminio, ¿cuál es mejor?

Los disipadores de calor son elementos esenciales de aquellos sistemas que producen calor y permanecen a un buen nivel de temperatura para evitar la degradación por altas temperaturas. La propiedad del cobre para controlar la energía térmica a nivel micro del circuito electrónico lo convierte en una opción emergente de disipador de calor para la industria informática de alta tecnología. El material del disipador de calor de cobre versus aluminio tiene aspectos de transferencia de calor, inercia térmica, conductividad térmica y costo. El conocimiento sobre estos efectos debe estar disponible para juzgar el material y el perfil térmico correctos.

Material del disipador de calor

Este material elimina el calor del lado térmico y lo deja disponible para la atmósfera mediante el movimiento libre de electrones hacia el lado del sumidero. Las propiedades principales e importantes de este tipo de materiales son la eficiencia de transferencia de calor, el bajo peso, la estabilidad, la facilidad de extrusión/mecanizado y el coste. Teniendo en cuenta estas propiedades, los materiales óptimos para el disipador de calor son el aluminio y el cobre. Porque la metalurgia de estos materiales es factible y tiene aplicación en la industria. Pero la cuestión principal es elegir un material de disipador de calor adecuado y económico con buenas funciones de transferencia de calor/propiedades de intercambiador de calor. Para obtener más información, consulte estos vídeos de YouTube.

Tipo de disipador de calor común

Los materiales para disipadores de calor tienen diferentes categorías debido a la facilidad de fabricación, extrusión, tipo de diseño y aplicación en los equipos. El contenido de disipador de calor de cobre frente a aluminio también tiene relación con los tipos de disipadores de calor. Los diferentes tipos de materiales de disipadores de calor son:

Perfiles de disipador de calor de aluminio.

El material de aluminio tiene buenas propiedades de extrusión con protuberancias de aletas delgadas y una superficie máxima para funciones de transferencia de calor. Estos perfiles son resultado del proceso de extrusión. Es un método de transferencia de calor barato, eficiente, común y bueno. La Figura No.1 muestra perfiles de disipador de calor de aluminio. Figura.N°1 Perfil disipador de calor de aluminio.

Figura 1. Perfil del disipador de calor de aluminio.

Disipador de calor de aluminio redondo

Estos perfiles son circulares con aletas delgadas en dirección radial y tienen protuberancias en dirección axial. Pueden irradiar y convección calor a la atmósfera por superficie. Es una forma común de controlar la temperatura de los dispositivos electrónicos. La Figura No.2 muestra el perfil del disipador de calor de aluminio redondo. Figura.No.2 Perfil disipador de calor de aluminio.

Figura 2. Perfil del disipador de calor de aluminio.

Enfriador de CPU de cobre completo

Es un método más eficiente y avanzado para retirar el calor de la CPU de una computadora de alta tecnología a la atmósfera. La CPU de computadora convencional puede usar un disipador de calor de aluminio, pero la CPU de computadora de alta tecnología requiere exportar más energía en julios por segundo. Por lo tanto, el cobre es el mejor material para esta actividad porque puede exportar más del cuarenta por ciento de julios de calor por segundo que el aluminio.

Tubo de cobre eléctrico

Los tubos de cobre transfieren fluido desde un lado del disipador de calor de alta energía térmica al lado del disipador de calor de baja temperatura en modo de radiación y convección. Puede tomar fluido y transmitir su calor a la circunferencia exterior de la tubería con modo de circulación. La transferencia de calor a la atmósfera se produce mediante excitación física/convección de moléculas de aire y radiación.

¿Qué metal se calienta más rápido?

Si se hace una comparación entre el material del disipador de calor de cobre y aluminio y se ve la Tabla No.1, queda claro que el cobre necesita sólo del treinta al cuarenta por ciento de la energía térmica para calentarse.

Este hecho se debe a la alta conductividad térmica del cobre y a la gran cantidad de electrones de valencia disponibles. Facilita mucho la distribución de la temperatura del disipador de calor para los dispositivos microelectrónicos. Porque la microelectrónica necesita una pequeña cantidad de distribución de calor al instante y el cobre puede proporcionarle esta provisión.

¿Qué metal es el mejor conductor del calor?

El cobre puede conducir más energía térmica (por segundo para una unidad de longitud y temperatura Kelvin) debido a la gran cantidad de electrones de valencia y la alta velocidad de deriva de los electrones. El Cuadro No.2 también muestra el mismo hecho.

Por lo tanto, el cobre puede proporcionar una mayor cantidad de electrones de valencia en el terminal del extremo negativo. Puede conducir, covectar e irradiar calor en cualquier dirección disponible para que el componente se enfríe y sea eficiente en el rango de temperatura de trabajo.

El mejor material del disipador de calor

El mejor material del disipador de calor depende de los siguientes factores:

1. Tener facilidad de fabricación

2. Fácil mecanizado o extrusión de aletas finas

3. Conduce más calor en menos tiempo

4. Calienta fácilmente

5. Estabilidad térmica a alta temperatura.

6. Dúctil a temperatura de trabajo.

7. Barato

Si el material del fregadero de cobre versus aluminio se compara con estos 7 pasos, entonces llega el punto de que ningún material tiene todas estas propiedades. Por lo tanto, la única opción es dar prioridad a las propiedades de un material para una aplicación particular.

¿Cuál es mejor disipador de calor de cobre o aluminio?

Si la aplicación involucra microelectrónica que requiere menos manipulación del calor y puede implicar un alto costo, entonces el cobre es un mejor disipador de calor que el aluminio. Pero si el producto requiere una cantidad promedio de calor para disiparse del intercambiador de calor y no ofrece un precio alto por el mecanizado y el material (el precio del disipador de calor de cobre es mayor que el del aluminio), entonces el aluminio es un mejor material de disipador de calor que el cobre.

Conductividad Térmica

La conductividad térmica define las funciones de eficiencia y transferencia de calor del material del disipador de calor al mejor nivel de temperatura. Por tanto, se puede decir que la alta conductividad térmica del cobre lo hace adecuado para la transferencia de calor en microelectrónica sin sobrecalentamiento del componente, incluso a baja temperatura. La Tabla No.2 muestra las conductividades térmicas del Cobre y el Aluminio.

Oxidar el disipador de calor

Ambos materiales disipadores de calor se oxidan a altas temperaturas, pero en el caso del cobre llega a oxidarse en negro a una temperatura de alrededor de doscientos cincuenta grados centígrados. Pero el aluminio puede oxidarse a una temperatura de cuatrocientos grados centígrados, lo que no permite que se desarrolle material disipador de calor después de la transferencia de calor. La Figura No.3 muestra la oxidación negra de cobre y aluminio. El ataque químico también puede provocar la oxidación de ambos materiales.

Figura No.3 Oxidación del negro de cobre.

Peso y costo

Peso : El cobre es aproximadamente tres veces más denso y tiene un peso por unidad de volumen mayor que el aluminio, lo que lo hace menos adecuado para equipos sensibles al peso. La tabla n.° 3 muestra la densidad del cobre y del aluminio.

Tabla No.3 Densidades del Cobre y Aluminio.

Costo : Debido a la metalurgia a alta temperatura, la menor abundancia de mineral y la extracción de cobre, su costo es aproximadamente tres veces mayor que el del aluminio, por lo que los disipadores de calor de cobre son más caros que los de aluminio.

maquinabilidad

El disipador de calor de aluminio es un buen material para formar matrices de aletas y extrusión para una forma final de transferencia de calor con una gran superficie. Este es un procedimiento común para los disipadores de calor de transferencia de calor de aluminio debido a su facilidad y versatilidad. A veces es necesario el mecanizado CNC debido a la compleja forma de las aletas de los perfiles de aluminio, por lo que el mecanizado es esencial para este tipo de trabajos. El cobre no es bueno para la extrusión de perfiles con forma de aletas debido al alto uso de energía térmica para informar y dar forma, por lo que se somete a mecanizado.

¿Por qué elegir el disipador de calor personalizado de Tuofa?

Si la aplicación requiere un disipador de calor personalizado con parámetros, solo los expertos pueden elegir entre materiales de disipador de calor de cobre o aluminio. El cliente puede elegir cobre debido a su alta conductividad térmica y aluminio debido a su bajo costo, pero Tuofa puede realizar análisis en profundidad para metalurgia, extrusión y mecanizado CNC. Tuofa cuenta con la certificación ISO 9001 con experiencia en funciones de transferencia de calor y mecanizado CNC de material de fregadero. Por ejemplo, se puede pensar en utilizar el concepto de disipador de calor de aluminio y metal líquido, pero Tuofa puede informar sobre la reacción reactiva entre el metal líquido y el disipador de calor de aluminio. Para obtener más información, visite toufa-cncmachining.com.

Preguntas frecuentes sobre el disipador de calor de metal

¿Es el cobre o el aluminio un mejor conductor?

El cobre es mejor conductor de energía térmica que el aluminio, pero es caro y tiene limitaciones para la extrusión de perfiles de aletas y la oxidación negra. El cobre puede perder conductividad térmica si las condiciones térmicas alteran la química, las reacciones de anodización, los electrones de valencia y las propiedades de corrosión.

¿Es mejor el aluminio o el cobre para los tubos de calor?

El cobre es mejor para los tubos de calor porque puede conducir energía térmica a la circunferencia del material, que la transfiere aún más a la atmósfera mediante radiación de calor y convección. Pero la extrusión o trefilado de cobre para la fabricación de tuberías tiene limitaciones metalúrgicas para la extrusión.