熱抵抗 — CAE用語解説

それがまさに熱抵抗だよ。$\theta_{jc}$はジャンクション（チップ内部）からケース表面までの熱抵抗で、1Wの発熱に対して0.5℃温度が上がるという意味だ。電気のオームの法則$V = IR$と同じアナロジーで、$\Delta T = Q \cdot R_{th}$と書ける。

熱伝導率$k$は材料固有の物性値[W/(m・K)]だけど、熱抵抗$R_{th}$は部品の形状・寸法も含めた「その部品が熱をどのくらい通しにくいか」の指標[K/W]。板状なら$R_{th} = L/(kA)$で、板厚$L$が大きいか面積$A$が小さいと熱抵抗が増える。

まさにそこがポイント。電気回路と同じで、直列なら足し算$R_{total} = R_1 + R_2 + ...$、並列なら$1/R_{total} = 1/R_1 + 1/R_2 + ...$だ。

例えばICの放熱経路なら、$\theta_{jc}$（チップ→ケース） + $R_{TIM}$（TIM） + $R_{hs}$（ヒートシンク→空気）を直列に繋いで全体の温度上昇を見積もる。ボトルネックがどこにあるか一目で分かるよ。

表せる。対流熱抵抗は$R_{conv} = 1/(hA)$で、$h$が熱伝達係数、$A$が表面積だ。自然対流だと$h$≈5〜25W/(m2・K)で抵抗が大きく、強制空冷だと$h$≈25〜250で下がり、液冷だと$h$≈1000〜10000で劇的に改善する。

そう、熱設計は「一番抵抗が大きいところを改善する」のが鉄則だ。ヒートシンクを巨大にしてもTIMの抵抗が支配的なら効果は薄い。数値を把握して優先順位をつけることが重要だよ。