2抵抗モデル — CAE用語解説

ICチップの発熱をシンプルに表現するための熱モデルだよ。チップのジャンクション（接合部）からケース上面への熱抵抗 θ_JC と、ジャンクションから基板側への熱抵抗 θ_JB の2つだけでパッケージの熱的振る舞いを近似するんだ。JEDEC規格で標準化されてる。

実はその通りで、限界もある。ただ基板上に何百個ものICが載るシステムレベルの熱解析では、1個1個のパッケージを詳細にモデル化する余裕がない。そこで2抵抗モデルの出番なんだ。例えばサーバーボード全体の温度分布を見たいとき、各BGA パッケージを2抵抗モデルで置き換えれば計算コストが劇的に下がるよ。

パッケージを直方体のブロックとして表現し、上面にθ_JC、下面にθ_JBの熱抵抗を割り当てる。発熱量Qを設定すれば、ジャンクション温度 Tj = Ta + Q × θ_JA のように求まる。Flothermのような熱設計ツールにはJEDECモデルとして最初から実装されてるよ。

熱伝導の基礎方程式はこれだ。2抵抗モデルはこの方程式を極限まで簡略化したものと言えるね。

そこが大事なポイントで、θ_JC や θ_JB は境界条件に依存しないように定義されてるんだ。だからヒートシンクを付けようが自然対流にしようが同じ値が使える。ただし精度を求めるなら、より多くのノードを持つDELPHIモデルに切り替えるべきだね。

• DELPHI熱抵抗モデル
• 熱抵抗
• ジャンクション温度

まさにそのワークフローが実務では一般的だよ。2抵抗モデルでシステム全体をスクリーニングして、温度が厳しいパッケージだけ詳細モデルに置き換える。設計初期段階ではデータシートのθ_JCの値だけで十分回せるのが強みだね。