Wire Facts: Conductivity

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L’un des principaux attributs des alliages de cuivre est leur grande conductivité électrique et thermique, rendant ces alliages très attractifs dans les applications électriques et électroniques. Accompagnant la constante recherche de miniaturisation, il est besoin d’alliages dotés d’une haute conductivité électrique et d’un niveau identique de résistance. 

Conductivité électrique

La conductivité électrique des alliages de cuivre est usuellement établie en pourcentages IACS (International Annealed Copper Standard,) Avec une conductivité électrique du cuivre ETP légèrement supérieure à 100% IACS. Connaissant la résistivité (exprimée en µΩ-cm), le %IACS pour un alliage est ainsi calculé :

%IACS = 172.41/Résistivité

L’addition d’éléments sous forme d’alliage afin d’améliorer diverses propriétés du cuivres telles que la résistance mécanique en réduit la conductivité électrique. Additionné au cuivre sous forme d’alliage chaque élément et combinaison de divers éléments en influence la conductivité électrique de diverses manières. Les alliages dotés de performances élevées ont été concus pour fournir une haute résistance mécanique sans souffrir d’une grande réduction de la conductivité électrique du cuivre pur. 

Conductivité thermique

Du fait du transport par les électrons à la fois du courant électrique et de l’énergie thermique, les alliages à haute conductivité électrique possèdent aussi une grande conductivité thermique. Par exemple, la conductivité thermique du bronze au phosphore C510 avec 15% IACS est de 0,17 cal/cm²/cm/sec/ºC pendant que la conductivité thermique de l’alliage C197 avec 80% IACS est de  0,77 cal/cm²/cm/sec/ºC.

Augmentation thermique

Lorsqu’on choisit un alliage de haute conductivité électrique, la conductivité thermique correspondante réduit drastiquement l’augmentation de température dans un élément transportant un courant électrique. Selon l’échauffement I2R, sans perte de chaleur par convection ou radiation (uniquement par conduction), l’équation suivante donne l’estimation de l’augmentation maximale de température, T exprimée en °C pour une pièce de section A et de longueur L, 

?T = ?I²L²/2A²Kt

avec I le courant en ampères, ? la résistivité électrique en ohm-cm et Kt la conductivité thermique en Watts/cm ºC. L’effet du courant sur l’augmentation de température de trois alliages d’interconnection est illustré ci-dessous pour des échantillons de pins carrés de 1,0 mm et de 0,5 mm.