ヒートシンクの選び方は？

科学技術の発展に伴い、超小型電子部品の消費電力は増加し、パッケージサイズはますます小さくなっています。 したがって、熱管理は電子製品の設計においてますます重要になっています。

電子機器の信頼性と設計寿命は、動作温度に反比例します。 典型的なシリコン半導体デバイスの信頼性と動作温度の観点から、動作温度を下げると、デバイスの信頼性と設計寿命が飛躍的に向上します。 したがって、制限内で機器の動作温度を効果的に制御することは、その長期的な安定した動作を保証します。

ヒートシンクは、ホットエンドからコールドエンドへの熱伝達を強化するデバイスです。 一般に、ホットエンドは熱を生成するデバイスの上部であり、コールドエンドは熱放散媒体としての環境内の空気です。 以下の説明では、空気が冷却媒体であると想定しています。 ほとんどの場合、固体表面から空気への熱伝達は、熱伝達システム全体の中で最も効率の悪いリンクであり、固体と気体の接触面も最大の熱抵抗を持つ場所です。 ヒートシンクは、冷却媒体との接触面積を増やすことにより、固気接触面の熱抵抗を低減します。これにより、デバイスは、同じ温度上昇の下で、より多くの熱を伝達したり、デバイスの動作温度を下げたりできます。 ヒートシンクを使用する主な目的は、デバイスの動作温度をメーカーが設定したインジケータよりも低くすることです。

熱サイクル（文字通りの翻訳はこのタイトルですが、実際には私たちがよく言う熱抵抗ネットワーク法、または熱ネットワーク法/電気ネットワーク法、以下熱抵抗ネットワーク法と呼びます）選択方法を説明する前にヒートシンクは、熱伝導に不慣れな読者が議論のトピックをすばやく理解できるように、最初に次の議論に含まれる用語と熱抵抗ネットワークを確立する方法を説明します。 記号と用語の定義は次のとおりです。

Q：総電力または発熱率（消費電力として変換する必要があります）、単位Wは、動作中に電子部品によって生成される熱の割合を表します。 適切なヒートシンクを選択するために、通常、消費電力の最大値が使用されます。

Tj：ジャンクション温度（通常、これはジャンクション温度を参照する必要があり、元のテキストの説明は、デバイスが安定して動作するための最大ジャンクション温度です）、°C。

最大許容接合部温度は、一般的な超小型電子部品の115°Cから一部の特殊な温度制御デバイスの180°Cまでの範囲です。 軍事および一部の特別な機会では、動作温度が65°C〜80°Cのコンポーネントが使用されることはめったにありません。 （元のテキストは動作温度を示していません。混乱を引き起こさないように、翻訳は特別に改訂されています）。

Tc：デバイスのケース温度（°C）。

ケースの温度はパッケージシェルで選択されたテストポイントに関連しているため（電子部品のパッケージ表面の温度は均一ではありません）、これは通常、パッケージシェルの最高温度ポイントを指します。

Ts：ヒートシンクの温度（°C）。

これは、ヒートシンクがデバイス（パッケージシェルの表面）に近い最高温度ポイントを指します。

Ta：周囲温度（°C）。

温度差（元のテキストは温度）と熱伝達速度（元のテキストは熱放散の速度）の関係により、熱構造の2つの位置間の熱伝達の効率は次の式で定量的に表すことができます。熱抵抗R。抵抗Rの定義は次のとおりです。

R =ΔT/ Qここで、ΔTは2つの位置間の温度差です。 熱抵抗の単位は°C / Wで、単位熱伝達時の温度差を表します。 熱抵抗の定義は、オーム&＃39;の法則Re =ΔV/ Iによって定義される抵抗Reにいくぶん似ています。 ここで、ΔVは電位差、Iは電流です。