ヒートシンク設計に関する 6 つの重要な考慮事項

ヒートシンクは、電子部品から発生した熱を冷却媒体に伝達する上で重要な役割を果たします。このプロセスには、伝導、対流、放射、またはこれらの方法の組み合わせを通じて、高温領域 (電子部品) から低温領域 (流体媒体) に熱を伝達することが含まれます。

この受動熱交換器の有効性は、冷媒の速度、熱伝導率、熱界面の材質、接続方法などのいくつかの要因によって影響されます。ヒートシンクを特定の用途に合わせて調整するには、モデリングと解析を通じて正確なパラメータを決定できます。この記事では、大手 ヒートシンク メーカーである Winshare Thermal が、 ヒートシンクの設計に影響を与える 6 つの重要な要素を共有します。

1. 熱抵抗

熱抵抗とは、金型と冷却剤の間の熱流に対する累積抵抗を指します。これには、次のような抵抗が含まれます。

・ ハウジングの構成部品

・ ハウジングからヒートシンクまで（熱界面抵抗）

・ 流動流体に対するヒートシンク

熱抵抗は熱特性をモデル化するための近似値を提供しますが、熱平衡にないシステムには適していません。それにもかかわらず、さまざまなヒートシンク設計を分析することは、熱放散を最大化する形状とパラメータを決定するのに役立ちます。 3D 熱抵抗メッシュなどの高度なモデリング技術により、熱特性の解析を強化できます。

2. 材料

効果的なヒートシンク設計には、熱伝導率の高い材料を選択することが重要です。一般的な材料には次のものがあります。

・ 銅： 熱伝導性、耐微生物性、耐腐食性に優れています。ただし、アルミニウムよりも密度が高く、高価です。

· アルミニウム: 軽量でコスト効率が高いため、アルミニウムもヒートシンクとして人気があります。

ダイヤモンドや複合材料（AlSiC、ダイマロイ、銅タングステン擬似合金など）などの他の材料も、その好ましい熱特性により熱用途に利用されています。

3. ヒートシンクの配置、形状、サイズ、位置

ヒートシンクのフィンの構成は、冷却媒体の流れに大きな影響を与えます。最適化された配置により流体の流れの抵抗が軽減され、より多くの空気がラジエーターを通過できるようになります。フィンの形状とデザインもパフォーマンスに影響します。形状とサイズを最適化することで、熱伝達密度を最大化できます。

4. 電子放熱効率

ヒートシンクは電子デバイスから熱を吸収し、周囲の冷却液に放散します。熱伝達効率はヒートシンクの底面から離れるにつれて低下します。全体の効率を高めるには、熱伝導率の高い材料を使用し、フィンのアスペクト比を小さくします。

5. サーマルインターフェースマテリアル（TIM）

表面の欠陥、粗さ、隙間は熱接触抵抗を増加させ、熱ソリューションの有効性に悪影響を与える可能性があります。これらの欠陥により、電子部品とヒートシンクの間の熱接触面積が減少し、効率が低下します。これを軽減するために、サーマルインターフェースマテリアルが採用されています。 TIM を選択するときは、抵抗率、接触圧力、表面ギャップのサイズなどの要素を考慮してください。

6. ヒートシンクの取り付け方法

ヒートシンクの熱性能は、電子部品へのヒートシンクの適切な取り付け方法を選択することで最適化できます。方法を選択するときは、熱的要件と機械的要件の両方を考慮してください。一般的な取り付け技術には、ブラケット スペーサー、板バネ クリップ、エポキシ、熱伝導性テープなどがあります。

結論

これら 6 つの要素は、ヒートシンク設計における熱放散を最適化するために重要です。ヒートシンクのパフォーマンスを向上させるには、次の考慮事項に重点を置いてください。専門家の指導や支援が必要な場合は、の専門プロバイダーである Winshare にお気軽にお問い合わせください。 産業用冷却ソリューション 私たちは最も信頼できるアドバイスとサポートを提供するためにここにいます。