C'est une question complexe, avec de nombreux facteurs. Regardons quelques propriétés physiques:
- conductivité thermique (Wm ⋅ K)
- cuivre: 400
- aluminium: 235
- capacité calorifique volumétrique (Jc m3⋅ K)
- cuivre: 3,45
- aluminium: 2,42
- densité (gc m3)
- cuivre: 8,96
- aluminium: 2,7
- indice anodique (V)
- cuivre: -0,35
- aluminium: -0,95
Que signifient ces propriétés? Pour toutes les comparaisons qui suivent, considérons deux matériaux de géométrie identique.
La conductivité thermique plus élevée du cuivre signifie que la température à travers le dissipateur thermique sera plus uniforme. Cela peut être avantageux car les extrémités du dissipateur thermique seront plus chaudes (et donc rayonneront plus efficacement), et le point chaud attaché à la charge thermique sera plus froid.
La capacité de chaleur volumétrique plus élevée du cuivre signifie qu'il faudra une plus grande quantité d'énergie pour augmenter la température du dissipateur de chaleur. Cela signifie que le cuivre est capable de "lisser" la charge thermique plus efficacement. Cela peut signifier que de brèves périodes de charge thermique entraînent une température de pointe plus basse.
La densité plus élevée du cuivre le rend évidemment plus lourd.
L'indice anodique différent des matériaux pourrait rendre un matériau plus favorable en cas de corrosion galvanique est un problème. Ce qui est plus favorable dépendra des autres métaux en contact avec le dissipateur thermique.
Sur la base de ces propriétés physiques, le cuivre semble avoir des performances thermiques supérieures dans tous les cas. Mais comment cela se traduit-il en performances réelles? Nous devons prendre en compte non seulement le matériau du dissipateur thermique, mais la façon dont ce matériau interagit avec l'environnement ambiant. L'interface entre le dissipateur thermique et son environnement (l'air, généralement) est très importante. De plus, la géométrie particulière du dissipateur thermique est également importante. Nous devons considérer toutes ces choses.
Une étude de Michael Haskell, Comparating the Impact of Different Heat Sink Materials on Cooling Performance, a effectué des tests empiriques et informatiques sur des dissipateurs thermiques en aluminium, en cuivre et en graphite de géométrie identique. Je peux grossièrement simplifier les résultats: (et j'ignorerai le radiateur en mousse de graphite)
Pour la géométrie particulière testée, l'aluminium et le cuivre avaient des performances très similaires, le cuivre étant juste un peu meilleur. Pour vous donner une idée, à un débit d'air de 1,5 m / s, la résistance thermique du cuivre du réchauffeur à l'air était de 1,637 K / W, tandis que l'aluminium était de 1,677. Ces chiffres sont si proches qu'il serait difficile de justifier le coût et le poids supplémentaires du cuivre.
Au fur et à mesure que le radiateur devient grand par rapport à la chose à refroidir, le cuivre gagne un avantage sur l'aluminium en raison de sa conductivité thermique plus élevée. Cela est dû au fait que le cuivre est capable de maintenir une distribution de chaleur plus uniforme, tirant la chaleur vers les extrémités plus efficacement et utilisant plus efficacement toute la zone rayonnante. La même étude a effectué une étude informatique pour un grand refroidisseur de CPU et calculé des résistances thermiques de 0,57 K / W pour le cuivre et de 0,69 K / W pour l'aluminium.