ヒートスプレッダ — CAE用語解説

小さなダイに集中した発熱を、広い面積に拡げてからヒートシンクに渡す部品だよ。CPUのIHS（Integrated Heat Spreader）が代表例で、高熱伝導率の銅やニッケルめっき銅が使われる。ダイが10mm角でもIHSは40mm角くらいあるから、ヒートシンクとの接触面積が16倍に増えるんだ。

ダイに直接ヒートシンクを押し当てると、ダイの端に応力が集中して割れるリスクがある。それにダイは非常に小さいから、ヒートシンクのベースに均一に熱が伝わらず局所的に高温になりやすい。ヒートスプレッダはダイの保護と温度均一化の両方を担っているんだ。

一番大事なのは「拡がり熱抵抗」を正しく評価することだ。ダイとIHSの面積比が大きいほど、熱が面方向に拡散するための追加的な熱抵抗が発生する。これを無視してIHSを単純な1D熱抵抗で計算すると、温度を過小評価してしまうんだ。

精度を出したいなら3D解析が望ましいけど、概算ならSongやLeeの拡がり熱抵抗の解析解を使う手もある。メッシュはダイ直上に細かく、IHS周辺は粗くていいから、面方向の温度勾配が解像できるかがポイントだよ。

この3つはセットだね。

面積比が2倍以上あるなら拡がり熱抵抗は無視できないから、ぜひ3D解析か解析解で確認してみて。