ヒートシンクの熱性能に影響を与える設計要因

ヒートシンクを選択または設計する際には、次の要素を考慮する必要があります。

熱抵抗

半導体ダイと周囲の空気との間の熱流は、熱流に対する一連の抵抗としてモデル化されます。ダイからデバイスケースまで、ケースからヒートシンクまで、ヒートシンクから周囲まで抵抗があります。

最も一般的なヒートシンク材料はアルミニウム合金です。アルミニウム合金1050Aは、229 W / m•Kでより高い熱伝導率値の1つを持っていますが、機械的に柔らかいです。アルミニウム合金6060と6063が一般的に使用されており、熱伝導率はそれぞれ166と201W / m•Kです。値は合金の焼き戻しに依存します。

ヒートシンクのフィンは、熱が一方の端を流れ、もう一方の端に移動するときに周囲の流体に放散される平らなプレートと見なすことができます。フィンを熱が流れると、流れを妨げるヒートシンクの熱抵抗と対流によって失われる熱の組み合わせ、フィンの温度、したがって流体への熱伝達は、フィンのベースから端まで減少します。

拡散抵抗は、熱伝導率が有限の物質の小さな領域から大きな領域に熱エネルギーが伝達されるときに発生します。ヒートシンクでは、これは熱がヒートシンクベース全体に均一に分布しないことを意味します。拡散抵抗現象は、熱が熱源の位置から移動し、熱源とヒートシンクの端との間に大きな温度勾配を引き起こすことによって示されます。

ピンフィンヒートシンクは、ベースから伸びるピンを持つヒートシンクです。ピンは、円筒形、楕円形、または正方形にすることができます。ピンは、市場で入手可能な最も一般的なヒートシンクタイプの1つです。ヒートシンクフィンの配置の2番目のタイプは、ストレートフィンです。これらはヒートシンクの全長にわたって実行されます。ストレートフィンヒートシンクのバリエーションは、クロスカットヒートシンクです。ストレートフィンヒートシンクは、一定の間隔でカットされます。