DISIPADORES DE CALOR

DISIPADORES PARA CPU: ¿COBRE O ALUMINIO?

INTRODUCCIÓN
Ya no es tan reciente el boom aparecido ante el problema de la disipación del calor producido en los microprocesadores, chip de memoria, gráficos, audio, etc. En los PC. El usuario y aficionado informático se encuentra perdido entre tanta oferta de materiales, diseños, estéticas y precios. Es evidente la proliferación de disipadores elaborados íntegramente en cobre e incluso totalmente en plata pura. Debemos valorar si las mejoras en terminos de conductividad térmica que aportan unos y otros, deben hacernos descartar el uso de los fabricados en aluminio o en aluminio con base de cobre.
El objeto de este ensayo es reconsiderar la eficiencia de estos últimos para no olvidar sus principales ventajas que son el costo de producción y sobre todo su bajo peso. Respecto a este último factor vemos ventiladores-disipadores para microprocesadores que alcanzan valores que sobrepasan los 700g, muy por encima de lo recomendado, por ejemplo, por el fabricante AMD. Este sobrepeso puede poner en riesgo a los micros o al zócalo donde van fijados, especialmente si se trasladan los PC sin su desmontaje previo.
Los factores básicos para la eficiencia de un disipador, excluyendo las cualidades del ventilador que este lleve incorporado, son:
El material de construcción.
La densidad de este, debido al proceso de fabricación.
La superficie total de disipación.
El diseño que facilite la optima radiación térmica y el flujo de aire.
El espesor y extensión de su base y elementos disipadores.
La construcción y acabado superficial de su base (superficie de contacto con la parte caliente del microprocesador, que puede ser del mismo material que el resto o diferente.)
METALES NOBLES, ¿IMPRESCINDIBLES?
Respecto a los materiales de construcción veamos algún número sobre sus características térmicas; Los llamados metales nobles presentan, en general, unas mejores características de conductividad térmica, que otros como son el plomo o el hierro. Pero esta afirmación no es estricta como veremos. Por ejemplo la conductividad térmica del platino es muy baja (0,73 vatios/cmºC) y la del oro (3,15 vatios/cmºC) es inferior a la del cobre o la plata. Por tanto podemos decir que los metales ideales serían por este orden Plata (4,27vatios/cmºC), Cobre (3,98vatios/cmºC), si descartamos el oro debido a su prohibitivo costo para estos usos, y Aluminio (2,37 vatios/cmºC). El aluminio por consiguiente es también un buen conductor a pesar de ser un metal corriente y abundante. (Ver anexo página 5)
Pero hay otro matiz curioso a considerar y es que la conductividad térmica varía en función de la temperatura a la que se encuentra el metal. Debido a esto la plata siendo mejor conductor térmico que el cobre a 25ºC., es inferior a este si se encuentra a 100ºC (plata 4,5 vatios/cmºC a 100ºC y cobre 4,83 vatios/cmºC a 100ºC.
Por tanto podemos concluir que el cobre es el metal idóneo para la construcción de disipadores en relación a sus características físicas.
Solamente una buena construcción y diseño de un disipador de Aluminio puede superar la eficiencia de uno manufacturado en cobre. Los procesos de fabricación y las características mecánicas diferentes de ambos materiales en disputa; cobre y aluminio, hacen que la apariencia y grosor de los elementos disipadores sean diferentes y por tanto de resultados dispares.
En la actualidad, según las recomendaciones del fabricante de los microprocesadores AMD K7, la base del disipador, es decir la superficie de de contacto, debe ser de cobre. Siguiendo esta pauta tendremos un buen equilibrio: la buena transferencia de calor de la superficie del micro (muy pequeña hoy en día; por ejemplo en los AMD K7 Thoroughbred es de 80mm2 donde se pretenden disipar 60-70 vatios.) gracias al cobre y debido al aluminio, un precio bajo y un peso que puede cumplir las especificaciones del fabricante de micros, sin tener que recurrir a disipadores con anclaje a la placa base.
El proceso de fabricación de radiadores de aluminio para procesadores, tiene una influencia importante. Pueden hacerse por extrusionado o por forjado, alcanzándose en estos últimos unas densidades de material superiores por las presiones alcanzadas. Los fabricados por el método de forja tienen un aspecto más basto, como de peor acabado, pero su eficiencia en sus propiedades térmicas es mayor. La mayoría de los disipadores fabricados hace poco tiempo eran por el método de extrusión.
Respecto al diseño, parecen muy interesantes los disipadores diseñados con múltiples aletas longitudinales o incluso cilindros más o menos estrechos, que facilitan el flujo de aire, impulsado por el ventilador alrededor de ellos, en los cuatro sentidos posibles. Otro parámetro importante es la delgadez de las láminas que forman el disipador.

Se puede observar el espesor de las láminas de cobre, normalmente más finas que las que equipan los de Aluminio.