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Cobre contra alumínio

Mais condutividade. Ou menos peso e menos custo. Escolha o seu compromisso.

O cobre conduz o calor 2,4 vezes melhor do que o alumínio, mas o alumínio pesa e custa um terço. Para a maioria dos dissipadores o alumínio basta; quando se procura alto desempenho ou pouco volume, o cobre ganha o seu preço.

Comparações de processosWuxi, ChinaMOQ 1 peçaAnálise DFM incluída

Resumo lado a lado.

Cobre (C101 / OFE)

Condutividade térmica de 391 W/m·K e densidade de 8,96 g/cm³. A opção de topo para fluxos de calor elevados, dissipadores compactos e espalhadores térmicos. Custa mais a maquinar e pesa muito mais do que o alumínio.

Alumínio 6063 / 6061

Condutividade térmica de 201 W/m·K no 6063 e densidade de 2,70 g/cm³. É o padrão em luminárias LED, eletrónica geral e dissipadores de consumo: fácil de maquinar, fácil de extrudir e barato.

Ponto a ponto.

CaracterísticaCobre C101Alumínio 6063
Condutividade térmica391 W/m·K201 W/m·K
Densidade8,96 g/cm³2,70 g/cm³
Condutividade térmica específica44 W·m²/kg74 W·m²/kg
Custo por quilo de material$10-15$3-5
Custo por kg de peça acabadaCerca de 3 vezes o alumínioReferência
UsinabilidadeModerada (o material agarra)Excelente
Aptidão para extrusãoDifícil (só extrusão a quente)Excelente (a frio)
CorrosãoOxida (castanho baço)Óxido passivo (estável)
Condutividade elétrica100 % IACS (o máximo)62 % IACS
Aplicações típicasArrefecimento de CPU e alta potênciaLED, uso geral e consumo
Espessura mínima da alheta0,5 mm0,8 mm
Emissividade (sem tratamento)0,03 (polido)0,1 (alumínio nu)

Quando escolher cada um.

Escolha cobre (C101 / OFE) quando:

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Perguntas frequentes

Mais condutividade: perguntas

Vale mesmo a pena pagar o triplo pelo cobre?

Depende do que o calor exigir. A condutividade do cobre é 2,4 vezes melhor, mas o preço é o triplo. Em quase todos os casos o alumínio basta: um dissipador de alumínio maior dá o mesmo resultado térmico por menos dinheiro. O cobre ganha quando não há espaço para aumentar o dissipador; quando o fluxo de calor é tão alto que nem um alumínio maior acompanha; quando conta a margem térmica como fator de segurança; e quando o produto é de topo e o aspeto pesa.

E os dissipadores mistos de cobre e alumínio?

É a solução de compromisso habitual: base de cobre em contacto direto com a fonte de calor e alhetas de alumínio para a convecção. O cobre espalha o calor pelas alhetas com eficácia e o alumínio dá muita superfície por pouco dinheiro. Vê-se muito nos dissipadores de CPU. No fabrico, a base de cobre é maquinada, as alhetas são extrudidas em alumínio, e unem-se por solda branda ou com adesivo epóxi. Em muitas aplicações é o que mais desempenho térmico dá por cada dólar.

Há limite de peso?

O alumínio pesa um terço do cobre, pelo que na aeronáutica, nos aparelhos de mão e no equipamento portátil ganha pelo peso. Um dissipador de cobre para um CPU de 100 W pesa 1 a 2 kg; o equivalente em alumínio, 0,4 a 0,7 kg. Num equipamento de secretária o peso não conta e o cobre serve bem; num dispositivo móvel é preciso ir a alumínio e aceitar o que isso custa: dissipador mais pequeno e menos potência sustentada.

Que ter em conta ao extrudir?

O alumínio extrude-se com facilidade a frio ou a morno e aceita perfis de alhetas complicados com paredes finas: 80 % dos dissipadores de alumínio são perfis extrudidos. O cobre só se extrude a quente, com temperaturas e pressões altas, o que limita o perfil e engrossa as paredes, além de encarecer muito. Por isso a maioria dos dissipadores de cobre é maquinada a partir de chapa em vez de extrudida, e isso alimenta o seu preço: não há via de extrusão barata.

São compatíveis com a massa térmica?

Ambos se dão bem com os materiais de interface térmica correntes: pasta de base silicone, massa térmica, almofadas. O cobre molha um pouco melhor com a pasta. Atenção às interfaces de metal líquido à base de gálio: não devem tocar o alumínio, porque o corroem. O cobre é compatível com todas as interfaces habituais.

E a oxidação e os tratamentos de superfície?

O cobre oxida com o tempo e ganha um castanho baço, e essa camada de óxido conduz pior do que o cobre nu; para render a longo prazo, uma niquelagem de 3 a 5 µm mantém a superfície intacta. O alumínio forma logo um óxido passivo que se mantém estável ao longo dos anos. Em ambos os casos, para serviço ao ar livre, anodize o alumínio ou niquele o cobre. Uma anodização preta dá ainda 3 a 5 °C de arrefecimento extra por radiação.

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