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电子器件的冷却设计-导热率

  不久前,我们正在谈论一个新的散热器概念。基础设计要求坚实的铜基础和鳍结构。我被问为什么用铜,而不是铝?解释说,虽然铝是标准的散热器,使用铜只是为了具有更好的导热率。永恒的“为什么”突然出现了,我设法避免了一个完整的解释,通过了“它传递更多的热量”。然而,“为什么”让我思考。
  在努力保持处理器冷却的情况下,我们中有多少人真正知道为什么铜突然提高了散热器的冷却能力(更不用说市场化)了?
在进入一个完整的解释之前,我们先看一下各种材料的导热率或许是有用的。

 

导热率Conductivity

密度Density

材质Material

W/m*K

g/cm(3)

Aluminum

247

2.71

Aluminum (6061)

171

2.6-2.9

Aluminum (6063)

193

2.6-2.9

Aluminum (7075-T6)

130

2.6-2.9

Brass (70Cu-30Zn)

115

n/a

Copper

398

8.94

Gold

315

19.32

Magnesium

170

1.74

Magnesium alloy ZK60A

117

1.74-1.87

Silver

428

10.49

Tungsten

178

19.3

Zinc

113

7.13

Diamond

2500

3.51

Graphite

25-470

1.3-1.95

Silicon

141

2.33

Epoxy

0.19

1.11-1.4

Anodize coating

7

n/a

Air (not moving)

0.026

n/a

Mica

0.7

n/a

Berquistsil-pad 2000

3.5

n/a

Berquistsil-pad k-10

1.3

n/a

Berquistsil-pad 400

0.9

n/a

Grey thermal compound (AOS52031)

2.51

n/a

White thermal compound (AOS52022)

0.7

n/a

Solder (63Sn-37Pb)

50

n/a

  仅次于银,铜是金属材料中的导热王者。银将是超高效散热器的理想材料,但成本高昂。铜提供了仅次于铝成本的下一个最佳解决方案。铝的导热率排第三(不包括黄金),但弥补了这些缺点,成本更低,重量更轻。从制造业的角度来看,铝也更容易使用。

  导热率解释:
  导热率本身涉及从较高温度区域到较低温度区域的热量输送。运输是如何通过内部原子振动的机制发生的。事实上,材料的总导热率是这些声子(材料晶格内的振动波)和自由电子运动的总和。每一个效应都有助于热能移动的速率。一般来说,自由电子或声子在系统中占主导地位。

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