구리 또는 알루미늄 방열판?

구리 또는 알루미늄을 구입하는 것이 더 나은 방열판은 무엇입니까? 구리는 알루미늄이 무엇을하지 않습니까? 가격이 더 비싸고 무거 우므로 구리의 장점은 무엇입니까?

편집 : 응용 프로그램에 대한 자세한 내용. TEG 펠티어 모듈, 시원한면에 대한 방열판이 필요합니다. 힘의 원천은 단순히 뜨거운 쪽에서 나오는 손의 열입니다. 펠티에의 양면이 중화되는 것을 방지하기 위해 방열판을 사용하여 다른 쪽을 냉각시킵니다. 따라서 펠티에 전압을 더 오래 생산할 수있는 가장 강력한 방열판이 필요합니다.

위의 사용자로부터 좋은 정보가 많이 있습니다! 내 대답은 이미 가지고있는 조언에 중요하고 중요한 부분을 고려하십시오.

열 인터페이스 재료 (TIM)는 방열판에 선택한 재료보다 훨씬 더 쉽고 중요합니다! 나는 수십 가지 유형과 종류의 인터페이스 재료를 경험하고 개인적으로 테스트함으로써 이것을 말합니다. 예산, 부착 방법 및 기타 설계 유량계는 아마도 특정 유형의 TIM에 대한 선택을 좁힐 것입니다. 예를 들어, 페이스트는 방열판을 기계적으로 고정해야하지만 접착제는 그렇지 않습니다. 일부 자료는 지저분하고 사용하기 어렵지만 성능이 뛰어나며 일부 자료는 성능에 거의 가치가 없으며 사용하기 쉽지 않을 수도 있습니다.

나는 당신이 사용하는 TIM이 구리 나 알루미늄을 사용하는 것보다 훨씬 더 중요 할 수 있다고 확신합니다. 모든 경우가 아니라 성능 차이가 놀랍습니다.

인기 있고 잘 검토 된 CPU / 방열판 재료를 찾으면 선택할 수있는 좋은 옵션이 있습니다.

행운을 빕니다!

구리는 더 나은 열 전도성을 얻었습니다.

알루미늄 - $\mathrm{ 200 \frac {W} {m\cdot K} }$
구리 -$\mathrm{ 400 \frac {W} {m\cdot K} }$
(여기에서 또한여기에서)

그러나 고체 물질 내의 열전도율은 이야기의 일부일뿐입니다. 이야기의 나머지 부분은 열을 어디에 넣을 것인지에 달려 있습니다.

액체 냉각제

구리 방열판 (열전달 블록이라고도 함)은 알루미늄보다 성능이 우수합니다.

강제 대류가있는 공기

다시 말해, 방열판에 팬이 부는 것입니다. 구리 방열판은 알루미늄보다 성능이 우수합니다.

자연 대류가있는 공기

나는 마지막으로 가장 잘 저장했습니다. 또한 OP의 경우처럼 보입니다.

와 자연 대류 공기 구리 히트 싱크는 단지 가장자리 수행 ^한 알루미늄보다 (° C / W)에 더. 병목 현상이 금속과 함께 이송되지 않기 때문입니다. 자연 대류가있는 공기가있을 때 병목 현상은 금속과 공기 사이에서 전달되며 Al과 Cu의 경우에도 동일합니다.

¹ _{한계 증가는 종종 Cu의 가치가 없다고 덧붙일 수 있습니다.}

이 곡선은 열전달과 재료 열전도도의 비선형 관계를 보여줍니다. 커브는 일반적입니다. 총 열 전달에 전도 및 대류 구성 요소가 모두있는 응용 분야에 적용됩니다. [방사선은 일반적으로 작으며이 계산에서는 무시됩니다.] 곡선의 모양은 응용 프로그램에 관계없이 동일합니다. 축의 수량 값은 출력, 부품 크기 및 대류 냉각 조건에 따라 다르므로 표시되지 않습니다. 주어진 응용 프로그램 및 조건 세트에 맞게 고정됩니다. 열전달이 재료 열전도도에 의존한다는 것은 곡선의 형태에서 분명하지만 열전도도를 높이면 열전달이 무시할 정도로 개선되는 점이 있습니다.
( 출처 , 강조 광산 NA)

$\mathrm{20 \frac {W} {m\cdot K} }$

E2는 플라스틱입니다 ( 소스 )

여러 가지 요소가있는 복잡한 질문입니다. 몇 가지 물리적 특성을 살펴 보겠습니다.

• $\mathrm{W \over m\cdot K}$
  • 구리 : 400
  • 알루미늄 : 235
• $\mathrm{J \over cm^3 \cdot K }$
  • 구리 : 3.45
  • 알루미늄 : 2.42
• 밀도$\mathrm{g \over cm^3}$)
  • 구리 : 8.96
  • 알루미늄 : 2.7
• 양극 인덱스 ($\mathrm V$)
  • 구리 : -0.35
  • 알루미늄 : -0.95

이 속성들은 무엇을 의미합니까? 뒤 따르는 모든 비교에 대해 동일한 지오메트리의 두 재료를 고려하십시오.

구리의 높은 열 전도성은 방열판의 온도가 더 균일하다는 것을 의미합니다. 이는 히트 싱크의 말단이 더 따뜻해지고 (보다 효과적으로 방출 됨) 열적 부하에 부착 된 핫스팟이 더 시원하기 때문에 유리할 수 있습니다.

구리의 체적 열용량이 높으면 방열판의 온도를 높이기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다. 이는 구리가 열부하를보다 효과적으로 "평활화"시킬 수 있음을 의미합니다. 즉, 짧은 열 부하 기간으로 인해 피크 온도가 낮아질 수 있습니다.

구리의 높은 밀도는 분명히 더 무겁습니다.

갈바닉 부식 이 문제가되는 경우, 재료의 다른 양극 지수는 하나의 재료를 더 유리하게 만들 수 있습니다 . 유리한 것은 다른 금속이 방열판과 접촉하는 것에 달려 있습니다.

이러한 물리적 특성에 따라 구리는 모든 경우에 우수한 열 성능을 갖는 것으로 보입니다. 그러나 이것이 어떻게 실제 성능으로 변환됩니까? 히트 싱크 재료뿐만 아니라이 재료가 주변 환경과 어떻게 상호 작용하는지 고려해야합니다. 방열판과 주변 환경 (일반적으로 공기) 사이의 인터페이스가 매우 중요합니다. 또한, 방열판의 특정 형상도 중요합니다. 우리는이 모든 것을 고려해야합니다.

Michael Haskell 의 다른 방열판 재료가 냉각 성능에 미치는 영향을 비교 한 연구에 따르면 동일한 형상의 알루미늄, 구리 및 흑연 발포체 방열판에 대한 실험 및 계산 테스트가 수행되었습니다. 결과를 크게 단순화 할 수 있습니다 : (그래파이트 폼 방열판은 무시하겠습니다)

테스트 된 특정 지오메트리의 경우 알루미늄과 구리의 성능이 매우 비슷하여 구리가 조금 더 우수했습니다. 1.5 m / s의 기류에서 히터에서 공기로의 구리의 열 저항은 1.637 K / W이고 알루미늄은 1.677입니다. 이 수치는 너무 가까워 구리의 추가 비용과 무게를 정당화하기가 어려울 것입니다.

히트 싱크가 냉각되는 것에 비해 히트 싱크가 커짐에 따라 구리는 열전도율이 높기 때문에 알루미늄보다 가장자리가 좋습니다. 이는 구리가보다 균일 한 열 분포를 유지하여 사지로 열을보다 효과적으로 끌어 내고 전체 방사 영역을보다 효과적으로 활용하기 때문입니다. 같은 연구에서 대형 CPU 쿨러에 대한 계산 연구를 수행하고 구리의 경우 0.57K / W, 알루미늄의 경우 0.69K / W의 열 저항을 계산했습니다.

구리의 열전도율은 알루미늄의 열전도율보다 거의 60 % 높습니다. 이것은 구리 방열판이 알루미늄보다 열을 제거하는 데 훨씬 더 효과적이라는 것을 의미합니다.

알루미늄 방열판은 더 싸고 가벼우므로 범용 설계를위한 첫 번째 선택도 마찬가지입니다. 작은 공간에서 많은 양의 열을 제거해야하는 하 우퍼는 구리가 바람직 할 수 있습니다.

그러나 방열판을 적용해야하는 특정 설계 및 특정 설계의 다른 제약 조건을 모르면 두 재료를 완전히 비교할 수 없습니다 .

명심해야 할 다른 요소가 있습니다 (방열판이 "작동"해야하는 환경 포함).

구리는 알루미늄보다 열을 더 잘 전도 할 수 있지만 열원과 방열판 사이, 그리고 방열판과 "외부 세계"사이의 열 결합을 고려해야합니다.

예를 들어, 방열판이 작은 핀을 통해 자유 공기와 결합되어 있습니까? 아니면 튜브에 흐르는 일종의 액체 냉각제에 연결되어 있습니까? 대류가 열 제거 공정과 관련이 있거나 열 방사가 주요 메커니즘입니다 (극단적 인 경우 공간 프로브를 고려하십시오). 환경이 부식을 일으킬 가능성이 있습니까 (수중 장치, 일부 화학 반응기 내부 장치)? 일부 합금은 다른 합금보다 특정 유형의 부식에 더 강합니다.

구리는 합금에 따라 알루미늄의 열전도도가 약 50 %에서 2 배 정도이므로 주어진 성능에 대해 구리 히트 싱크는 알루미늄의 크기의 절반이 될 수 있습니다.

그러나 구리는 알루미늄보다 훨씬 비싸고 제조하기가 다소 어려우므로 제조 비용이 더 많이 든다. 어떤 경우에는 작은 크기로 지불 할 가치가 있습니다.