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Diferenças entre dissipador de calor de alumínio e cobre

Austin Peng
Publicado 24 Out 2024
Índice

Os dissipadores de calor são materiais construídos para a regulação eficaz da temperatura térmica de qualquer dispositivo eletrónico ou mecânico. Têm uma base que assenta na superfície do chip do dispositivo e têm "alhetas" alargadas. Funcionam como um "permutador" que transmite o calor gerado para um líquido de arrefecimento ou um meio fluido. Os dissipadores de calor também são normalmente encontrados na configuração de hardware de computador, o que ajuda a arrefecer a CPU, os chipsets, as GPUs e a RAM do computador.

Isto também permite que o seu sistema maximize o desempenho sem sobreaquecer, o que provoca atrasos e, subsequentemente, danos fatais. Isto é conseguido através da moderação da temperatura com ar suficiente. Os materiais mais utilizados para os dissipadores de calor são alumínio e ligas de cobre.

Definição de dissipadores de calor de alumínio

Definição de dissipadores de calor de alumínio

Os dissipadores de calor de alumínio são principalmente utilizados devido à sua potente condutividade térmica, que está a ser medida em 235 W/m-K. São utilizados para conduções térmicas puras, pelo que são um dos metais mais amplamente aplicados na Terra. Possuem uma baixa densidade para a condução de maquinaria, mantendo uma boa resistência na transição de calor e no desempenho do dispositivo. Embora a sua resistência à corrosão seja impressionante, não é tão potente como o material de cobre. Também são óptimos para a reciclagem.

Definição de dissipadores de calor de cobre

Definição de dissipadores de calor de cobre

Por outro lado, os dissipadores de calor de cobre são aplicáveis porque possuem resistência à corrosão e antimicrobiana devido à sua condutividade térmica efectiva superior a 400 W/m-K. Embora não sejam facilmente maquináveis, continuam a ser caros e expansivos, dependendo da sua pureza. É por isso que as ligas de cobre são implementadas para linhas industriais como centrais eléctricas, sistemas solares e barragens.

Como funcionam

Como funcionam

Quando o seu chip funciona, aquece devido à utilização intensa. O trabalho do dissipador de calor, quando colocado sobre ele, ajuda a distribuir corretamente o calor emitido através das aletas, mantendo o chip à temperatura operacional correta.

Quando o chipset, a GPU ou a RAM estão a aquecer, a radiação e a condução de calor são auxiliadas pelo fluxo de fluido, que retira o calor, resultando em arrefecimento. Não é novidade que o sobreaquecimento destrói todo o funcionamento de um sistema eletrónico, o que realça a necessidade de um bom dissipador de calor.

Utilização geral de dissipadores de calor

Para que a radiação de calor no seu dispositivo seja bem gerida, é importante utilizar os dissipadores de calor para maximizar a funcionalidade e o funcionamento. Tal como referi anteriormente, uma temperatura mais baixa ajudará os seus componentes electrónicos a obter uma excelente funcionalidade, aumentando simultaneamente a sua vida útil prevista. O desempenho do seu dissipador de calor baseia-se na velocidade, no design das alhetas, no tratamento da superfície e, por fim, na escolha do material.

Tipos de fabrico

Os dissipadores de calor envolvem muitas variedades de construções de design para computadores e sistemas eléctricos placas-mãe. Tanto os dissipadores de calor de alumínio como os de cobre são fornecidos nestas formas. Existem:

  • Dissipadores de calor extrudidos
  • Dissipadores de calor ligados
  • Dissipadores de calor forjados
  • Dissipadores de calor estampados
  • Maquinação CNC dissipadores de calor
  • Dissipadores de calor de aleta com fecho de correr

Finning

Existe um fluido de arrefecimento presente nos nossos componentes electrónicos e o trabalho do seu dissipador de calor é dissipar o fluxo de radiação de calor através dele. Isto serve para manter os seus chipsets a funcionar com o máximo desempenho sem sobreaquecimento ou danos. O desempenho das aletas também pode ser medido pela sua espessura e altura. Quando o calor está a ser transferido para a aleta, combina-se com a resistência térmica, o que tende a diminuir o calor e o fluxo de fluido aumenta.

A forma e o design das alhetas do seu dissipador de calor serão sempre importantes, pois são a principal conduta para a transferência de calor. Quando as alhetas do dissipador de calor são concebidas de forma apertada e não há muito fluxo de ar entre elas, haverá um declínio significativo no desempenho da radiação de calor. Isto resulta no tão temido sobreaquecimento.

Diferenças entre os dois tipos de lava-loiças

Diferenças entre os dois tipos de pia

Vejamos algumas das diferenças entre ambos os materiais dos dissipadores de calor. Vamos lá?

Dinâmica do calor

Embora os dissipadores de calor de cobre irradiem o calor muito melhor do que os de alumínio maquinado, estes últimos também fazem o seu trabalho de forma eficaz. A principal diferença que posso apontar aqui é que os dissipadores de calor de alumínio fazem-no numa escala mais pequena. No caso dos computadores, a maioria das placas gráficas AMD sobreaquece naturalmente mais do que outras como a INTEL e a HMD, pelo que os testes dependem apenas do tipo de chipsets.

Condutividade térmica

Sei que pode estar a perguntar-se o que diferencia este ponto da dinâmica do calor. Bem, eu diria que a condutividade térmica é apenas uma parte de toda a história. Os dissipadores de calor de cobre saem-se muito bem com a condutividade térmica, pois podem ajudar a gerar mais energia, maximizando o potencial do chipset. Esta é mais uma razão pela qual estão a ser utilizados para chipsets potentes, porque tiram partido da sua potência. A dinâmica do calor é a fase em que o calor emitido está a ser distribuído.

Arrefecimento

O arrefecimento, para mim, é uma questão de perceção. Ambos os dissipadores de calor são bons no arrefecimento, mas um tem de ser melhor do que o outro. A razão pela qual vou optar pelo design de cobre maquinado é que, como conduz mais calor, permite uma melhor distribuição do calor quando o chipset ou a CPU são potentes. Isto é bastante diferente com chipsets mais fracos.

A maior parte dos proprietários de computadores de utilização ligeira irá referir-se ao chipset de alumínio, uma vez que este funciona de forma excelente nesse ambiente. Os dissipadores de cobre podem mesmo chegar ao ponto de sobreaquecer os chipsets mais fracos devido à elevada procura de energia e radiação térmica.

Além disso, o desempenho de entrada é muito diferente do desempenho de saída. O cobre maximiza a condução de calor e, possivelmente, o desempenho das suas GPUs. Mas e o desempenho real no ecrã? Há também o caso do ambiente, uma vez que o cobre se dá bem em espaços pequenos.

Construção e extrusões

As ligas de alumínio são mais macias, mais leves e melhores com o ar, tornando-as a primeira escolha para placas gráficas e CPUs. Os dissipadores de calor de cobre são muito mais pesados em comparação, mas isso não significa um melhor desempenho, porque tudo depende do design e da forma como se adapta à construção da eletrónica. Isto tem de ser tido em consideração quando se comparam ambas as construções.

Ao tentar analisar a densidade do sistema de dissipador de calor, é preciso ter em mente que o custo e a eficiência precisam de ser calculados. Quanto mais denso for o dissipador de calor, maior será o fluxo de calor que terá de suportar.

Extrusão

Também descobri que os dissipadores de calor de alumínio são simples na extrusão, anodização e aletas. Isto deve-se à sua construção mais leve e ao facto de poderem ser personalizados com uma vasta gama de materiais. Tudo isto se torna extremamente dispendioso no caso dos dissipadores de cobre, onde a extrusão é difícil e existe uma elevada tendência para danificar as ferramentas. A extrusão em cobre também necessita de uma elevada gama de temperaturas para ser processada.

Os materiais de cobre não são facilmente soldados ou extrudidos como o alumínio devido à sua elasticidade. Com a crescente forma de construção eletrónica, todos os anos são introduzidas aplicações modernas de alta potência, e a questão mantém-se? Será que os dissipadores de calor mais simples, como o alumínio, conseguem lidar com o fluxo de calor envolvido? Os dissipadores de cobre são melhores opções para funções em cargas de trabalho exigentes, como baterias eficazes, jogos de alta tecnologia e inversores.

Identificar e escolher o tipo de lava-loiça adequado

Identificar e escolher o tipo de pia certo

Como já referi várias vezes neste artigo, a escolha do tipo de lava-loiça certo para si depende de muitos factores que iremos analisar aqui:

Tipo de transferência de calor

O tipo de transferência de calor depende de três modos: condução, convecção e radiação. Tanto os dissipadores de calor de cobre como os de alumínio funcionam bem com os três módulos porque ambos lidam com movimentos mais densos e temperaturas mais elevadas. Depende apenas do tipo e da situação da eletrónica.

A temperatura da situação

Relativamente ao "tipo de transferência de calor", a natureza de funcionamento do seu dispositivo determina a forma e o modo como o calor é distribuído. Isto funciona tanto para dissipadores de alumínio como de cobre.

Peso e custos de ambos os tipos de lava-loiças

Os dissipadores de calor em cobre puro são fabricados com designs de ventoinhas impressionantes e acabados com tratamento antioxidante. São bastante pesados e pesam cerca de 500g para fogões de refrigeração de amplificadores e computadores de alta tecnologia. O custo de aquisição varia normalmente entre $30 e $50, consoante o tamanho e o tipo de utilização. Os dissipadores de calor em alumínio possuem mais alhetas e têm um custo que varia entre $10 e $30, com um peso médio de 275g

Conclusão

A diferença entre os dissipadores de calor de alumínio e de cobre é bastante grande, apesar das suas semelhanças notáveis. Por ordem de aplicação ou utilização, é importante delinear a sua recomendação, sabendo o que pretende do seu sistema eletrónico ou computador. Estas linhas gerais incluem a classificação IP do sistema, as dimensões do produto, o custo do sistema, os módulos de arrefecimento em massa, os requisitos de isolamento e os componentes.

Eles ajudá-lo-ão a descobrir as melhores formas de selecionar o dissipador de calor adequado para o computador ou para o aparelho eletrónico em que vai instalar o dissipador de calor. A maioria dos sistemas topo de gama não funciona eficientemente com dissipadores de alumínio, enquanto os dissipadores de cobre danificam alguns. É importante saber isto para não danificar todo o sistema instalado numa tentativa de reduzir a emissão de calor.

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Austin Peng
Cofundador da DEK
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