Ini pertanyaan kompleks, dengan banyak faktor. Mari kita lihat beberapa sifat fisik:
- konduktivitas termal (Wm ⋅ K)
- tembaga: 400
- aluminium: 235
- kapasitas panas volumetrik (Jc m3⋅ K)
- tembaga: 3,45
- aluminium: 2.42
- massa jenis (gc m3)
- tembaga: 8,96
- aluminium: 2,7
- indeks anodik (V)
- tembaga: -0,35
- aluminium: -0,95
Apa arti properti ini? Untuk semua perbandingan yang mengikuti, pertimbangkan dua bahan geometri yang identik.
Konduktivitas termal tembaga yang lebih tinggi berarti suhu di seluruh heatsink akan lebih seragam. Ini bisa menguntungkan karena ekstremitas heatsink akan lebih hangat (dan karenanya memancarkan secara lebih efektif), dan titik panas yang melekat pada beban termal akan menjadi lebih dingin.
Kapasitas panas volumetrik tembaga yang lebih tinggi berarti akan membutuhkan energi dalam jumlah yang lebih besar untuk menaikkan suhu pendingin. Ini berarti tembaga mampu "memuluskan" beban termal lebih efektif. Itu mungkin berarti periode singkat dari beban termal menghasilkan suhu puncak yang lebih rendah.
Kepadatan tembaga yang lebih tinggi membuatnya lebih berat, jelas.
Indeks anodik yang berbeda dari bahan mungkin membuat satu bahan lebih menguntungkan jika korosi galvanik menjadi perhatian. Yang lebih menguntungkan akan tergantung pada apa logam lain yang bersentuhan dengan heat sink.
Berdasarkan sifat fisik ini, tembaga tampaknya memiliki kinerja termal yang unggul dalam setiap kasus. Tetapi bagaimana ini diterjemahkan ke kinerja nyata? Kita harus mempertimbangkan tidak hanya materi heatsink, tetapi bagaimana materi ini berinteraksi dengan lingkungan sekitar. Antarmuka antara heatsink dan sekitarnya (biasanya udara) sangat signifikan. Selain itu, geometri heatsink juga signifikan. Kita harus mempertimbangkan semua hal ini.
Sebuah studi oleh Michael Haskell, Membandingkan Dampak Berbagai Bahan Pendingin pada Kinerja Pendinginan melakukan beberapa tes empiris dan komputasi pada aluminium, tembaga, dan heatsink busa grafit dari geometri yang identik. Saya bisa sangat menyederhanakan temuan: (dan saya akan mengabaikan heatsink busa grafit)
Untuk geometri tertentu yang diuji, aluminium dan tembaga memiliki kinerja yang sangat mirip, dengan tembaga menjadi sedikit lebih baik. Untuk memberi Anda gambaran, pada aliran udara 1,5 m / s, tahanan termal tembaga dari pemanas ke udara adalah 1,637 K / W, sedangkan aluminium 1,677. Angka-angka ini sangat dekat sehingga sulit untuk membenarkan biaya tambahan dan berat tembaga.
Ketika heatsink menjadi besar dibandingkan dengan benda yang sedang didinginkan, tembaga memperoleh keunggulan dibandingkan aluminium karena konduktivitas termal yang lebih tinggi. Ini karena tembaga mampu mempertahankan distribusi panas yang lebih seragam, menarik panas ke ekstremitas secara lebih efektif, dan lebih efektif memanfaatkan seluruh area radiasi. Studi yang sama melakukan studi komputasi untuk pendingin CPU besar dan menghitung resistensi termal 0,57 K / W untuk tembaga dan 0,69 K / W untuk aluminium.