铜铝复合散热器 > 铝质散热器 > 铜质散热器

重量、寿命、成本,这些不说了,咱就只谈散热能力,把纯铜、纯铝和铜铝复合这三种材料的一些物理特性作了个简单对比:

      大家觉得铜的导热能力强,就是因为铜的导热系数比铝的要高不少(此处指纯铜和纯铝),这个也确实是,在中学都学过的。但是一个散热器散热能力的好坏不仅仅只考虑材料的导热系数有关,还和散热面积、散热器的形状、空气流动等状况有关。再看后两个参数,你光看比热容这个数字,肯定会说,哇,铜的比热容更小啊,它的温度升的更快,不是更容易散热(热力学定律,温度梯度越大,传热越快),似乎是没错,但是……你还要看看它们的密度。铜的密度是铝的3.3倍,散热器是一个讲尺寸的产品,不能无限做大,那同样体积大小下,到底是铜的热容小还是铝的热容小呢?不妨简单计算下。假设都是一立方厘米大小的材料,铜的重量为8.9克,让它上升1K,需要3.4KJ的热量,此大小下铝的重量为2.7克,让它上升1K,需要的热量是2.4KJ,也就是说,单位体积下,铝的热容量只有铜的70%,它的散热更快。所以说,铜的导热系数虽然比铝的高,热量从CPU到环境间的传递阻力小,但是,同体积下它的热容量更大些,温度上升慢,这样温度梯度小,综合传热能力并不见得比铝的好多少。

      在热力学中,传热速率方程式为Q=KAΔt,其中Q为传递的热量,K为材料的导热系数,A为传热面积,Δt为温度差,在同样体积下,假设A是一样的,Q主要就由材料导热系数与热量传递介质间的温度差决定了。CPU的散热其实是两个过程,一个是从CPU到散热器,另一个是从散热器到环境(空气)。对于纯铜散热器,热量从CPU到散热器,因为K更大,Δt也大(散热器与CPU间的温度差,因为同体积下铜的升温慢),这个过程中的传热速率是明显好过纯铝散热器的,但是到了第二个阶段,热量从散热器传到空气时,K是一样的(都是空气),Δt则是纯铜散热器更小(这儿是散热器与空气的温度差),在这个过程,纯铜散热器的效率是低于铝质散热器的。之前一直有个说法,铜吸热快,铝散热快,还是很有道理的。

      纯铜散热器也不是没有出现过,、纯铜的Ultra 120E,它重达1.89kg,而普通的Ultra 120E散热器仅仅785g,足足重了1.1kg,但是性能呢?如下:

在这样的高成本、大重量的前提下,纯铜散热器带来的性能收益其实是非常低的,也仅仅比普通的铝散热器低了4度而已,当然如果你追求极致,也未尝不可,只是代价太大。

      然而,随着电子、通讯行业、交通行业的轻量化、微型化的发展,高能量密度的散热问题越来越突出,例如电动汽车逆变转化、PLC芯片散热、大功率LED探照灯,都是在非常小的体积产生巨大的热量。而传统的导热材料铜材和铝材料难以满足的需要,而导热、散热最佳材料银成本太高,无法工业产业化应用,因此-种即能发挥铜材导热性能和铝材散热性能的产品是解决高能量密度散热的理想材料。

我公司自主研发的铜铝复合散热器,通过数值模拟计算,完成铜层厚度和铝层齿高、齿宽、齿间隙等的模拟,通过公司半熔态轧制复合的工艺制备出了大功率的铜铝复合散热器。

其特点非常显著:
铜铝复合散热器,充分发挥了铜材的导热性能,把热源的热量导出性能的优点。
充分发挥了铝材散热性能好、质轻的优点,既实现了高能量密度的微型化,也实现了散热系统的轻量化。
铜铝之间实现冶金结合,且铜铝中间不存在接触热阻,减少了传热界面,大大提升了系统的散热效率。

由此,我们得出的结论是,综合性价比:铜铝复合散热器 > 铝质散热器 > 铜质散热器。