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熱解析ツール

ヒートシンク設計計算機
電子冷却・ジャンクション温度

電子部品のジャンクション温度をフィンアレイ熱抵抗でリアルタイム計算。自然対流・強制空冷を切り替え、Bar-Cohen最適フィンピッチとフィン数最適化曲線を可視化します。

$$T_j = T_a + P_d \cdot R_{\text{total}}, \quad R_{\text{total}} = R_{jc} + R_{cs} + R_{sa}$$

パラメータ設定

発熱量 P_d 50 W

デバイス熱抵抗 θ_JC 1.0 K/W

デバイスのデータシート値

周囲温度 T_a 25 °C

定格 T_j max 125 °C

材質

冷却方式

フィン数 N 20

フィン高さ H 30 mm

フィン長さ L 80 mm

ベース幅 W 80 mm

フィン厚さ t_f 1.0 mm

TIM熱伝導率 k_TIM 1.0 W/mK

TIM 厚さ 0.10 mm

定格温度超過！T_j が T_j_max を超えています。

フィンピッチが最適値より小さすぎます（S < 0.5×S_opt）

T_j ジャンクション

—

°C

T_case ケース

—

°C

T_sink ヒートシンク

—

°C

R_total

—

K/W

R_sa ヒートシンク

—

K/W

h_eff 熱伝達係数

—

W/m²K

S_opt (Bar-Cohen)

—

mm

温度余裕

—

K

T_j vs フィン数 N（最適化曲線）

熱抵抗内訳

理論 — ヒートシンク熱抵抗と Bar-Cohen モデル

ジャンクション温度

$$T_j = T_a + P_d \cdot (R_{jc} + R_{cs} + R_{sa})$$

各熱抵抗を直列に積み上げるモデル

ヒートシンク熱抵抗 R_sa

$$R_{sa} = \frac{1}{h_{\text{eff}} \cdot A_{\text{total}}}$$

$A_{\text{total}} = N \cdot 2HL + (N-1) \cdot SL$

Bar-Cohen 最適フィンピッチ

$$S_{\text{opt}} = 2.714 \frac{L}{Ra_L^{1/4}}$$

自然対流時、S_opt でフィンアレイ熱抵抗が最小化

強制対流（Dittus-Boelter）

$$Nu = 0.023\, Re^{0.8}\, Pr^{0.4}$$

$D_h = 2SH/(S+H)$（水力直径）を使用

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