Welches Material für welchen Kühlkörper?Choosing the right heat sink material

Aluminium hat sich als bevorzugtes Material für Kühlkörper etabliert, obwohl es im Vergleich zu Kupfer ein deutlich schwächerer Wärmeleiter ist. Aluminium-Kühlkörper überzeugen dennoch mit einer ausgezeichneten Wärmeübertragung, dem leichten Gewicht und einem angemessenen Materialpreis. Kühlkörper-Aluminium wird üblicherweise in Form von Strangguss- oder Druckgusslegierungen verwendet. Für Alu-Kühlkörper per Kaltschmiedeverfahren und Skived-Fin-Verfahren kommt auch reines Aluminium zum Einsatz, insbesondere bei kaltfließgepressten Pin-Fin-Kühlkörpern.

Kupfer ist bekannt als exzellenter Wärmeleiter und wird durchaus häufig für Kupfer-Kühlkörper verwendet. Es wird vor allem dann ausgewählt, wenn es darum geht, große Wärmemengen schnell abzuleiten und der verfügbare Platz begrenzt ist. Aber auch kleine Kupferplättchen fungieren bei CPU-Kühlkörpern als ideales CPU-Heatspreader-Material, um die Prozessorhitze schnell auf den darüber angebrachten Aluminiumkühlkörper zu übertragen. Aufgrund seines höheren Preises und Gewichts findet für Kühlkörper Kupfer häufiger bei kleinvolumigen Bauteilen Verwendung. Kupfer-Heatsink, wie zum Beispiel kompakte Skived-Kühlkörper mit sehr dünnen Lamellen, werden in der Regel in Kombination mit einem Lüfter genutzt. Auch die dünnen Wärmerohre der Heatpipes werden bevorzugt aus dem gut formbaren Kupfer hergestellt.

Magnesium bietet eine beeindruckende Kombination aus Leichtigkeit und Stärke, die es zu einer Alternative zu Aluminium machen kann. Es zeichnet sich durch hohe Belastbarkeit und Festigkeit aus, allerdings fällt die Wärmeleitfähigkeit etwas schlechter aus gegenüber Aluminium. Wegen seiner Kristallstruktur ist Magnesium vergleichsweise spröde und kann bei Raumtemperatur unter Belastung brechen. Magnesium kann eine Alternative für spezielle Anwendungen sein, die vor allem Gewichtsreduktion erfordern.

Stahlblech ist ein relativ schlechter Wärmeleiter. Als Gehäuse können Bleche jedoch einen zusätzlichen Beitrag zur Entwärmung leisten, indem die große Oberfläche als Gehäusekühler zur Wärmeabstrahlung mitgenutzt wird.

Silber besitzt zwar eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, disqualifiziert sich allerdings als Kühlkörpermaterial aufgrund des ungefähr 400-fachen Preises gegenüber Aluminium.