熱設計パラメータ
ヒートシンク材料
冷却方式
発熱量 Q
50.0 W
雰囲気温度 T_a
25 ℃
フィン高さ H
30 mm
フィン枚数 N
10 枚
フィン厚さ t_f
1.5 mm
ベース幅 W
100 mm
熱伝達率 h
50 W/m²K
θ_j-c(デバイス固有)
1.50 K/W
θ_c-s(接触熱抵抗)
0.20 K/W
—
T_j ジャンクション温度 [℃]
—
θ_total [K/W]
—
フィン効率 η [%]
—
θ_s-a [K/W]
熱抵抗ネットワーク
熱抵抗内訳(積み上げ)
フィン枚数 vs ジャンクション温度
ヒートシンク熱設計理論
フィン効率(矩形フィン):
$$\eta_{fin} = \frac{\tanh(mH)}{mH}, \quad m = \sqrt{\frac{h \cdot P}{k \cdot A_c}}$$フィンアレイ全体効率:
$$\eta_o = 1 - \frac{N \cdot A_{fin}}{A_{total}}(1 - \eta_{fin})$$シンク-空気間熱抵抗:
$$\theta_{s\text{-}a} = \frac{1}{\eta_o \cdot h \cdot A_{total}}$$ジャンクション温度:
$$T_j = T_a + Q \cdot (\theta_{j\text{-}c} + \theta_{c\text{-}s} + \theta_{s\text{-}a})$$
熱設計連携: 上記の1D熱抵抗モデルはIcepak・FloTHERM等のCFD熱流体解析のプレ設計段階で使用します。実際のプリント基板実装では、基板の熱広がりを考慮したFEM解析が必要です。フィンアレイの空気側はCFD解析でhを精度よく求め、その値を本ツールで確認することを推奨します。