Quels facteurs de conception influenceront les performances thermiques d’un dissipateur thermique

Lors de la sélection ou de la conception d’un dissipateur thermique, les facteurs suivants doivent être pris en compte :

Résistance thermique

Le flux de chaleur entre la puce du semi-conducteur et l’air ambiant est modélisé comme une série de résistances au flux de chaleur ; Il y a une résistance de la matrice au boîtier de l’appareil, du boîtier au dissipateur thermique et du dissipateur thermique à l’environnement.

Les matériaux de dissipation thermique les plus courants sont les alliages d’aluminium. L’alliage d’aluminium 1050A a l’une des valeurs de conductivité thermique les plus élevées à 229 W/m•K, mais il est mécaniquement doux. Les alliages d’aluminium 6060 et 6063 sont couramment utilisés, avec des valeurs de conductivité thermique de 166 et 201 W/m•K, respectivement. Les valeurs dépendent de l’état de l’alliage.

Une ailette d’un dissipateur thermique peut être considérée comme une plaque plate dans laquelle la chaleur circule à une extrémité et se dissipe dans le fluide environnant lorsqu’elle se déplace vers l’autre. Au fur et à mesure que la chaleur circule à travers l’ailette, la combinaison de la résistance thermique du dissipateur thermique entravant l’écoulement et de la chaleur perdue en raison de la convection, la température de l’ailette et, par conséquent, le transfert de chaleur vers le fluide, diminueront de la base à l’extrémité de l’aileron.

La résistance à l’étalement se produit lorsque l’énergie thermique est transférée d’une petite zone à une plus grande surface dans une substance à conductivité thermique finie. Dans un dissipateur thermique, cela signifie que la chaleur ne se distribue pas uniformément à travers la base du dissipateur thermique. Le phénomène de résistance à l’étalement est démontré par la façon dont la chaleur se déplace à partir de l’emplacement de la source de chaleur et provoque un grand gradient de température entre la source de chaleur et les bords du dissipateur thermique.

Un dissipateur thermique à ailettes est un dissipateur thermique qui a des broches qui s’étendent à partir de sa base. Les goupilles peuvent être cylindriques, elliptiques ou carrées. Une broche est de loin l’un des types de dissipateurs thermiques les plus courants disponibles sur le marché. Un deuxième type d’arrangement d’ailettes de dissipateur thermique est l’aileron droit. Ceux-ci s’étendent sur toute la longueur du dissipateur thermique. Une variante du dissipateur thermique à ailettes droites est un dissipateur thermique à coupe croisée. Un dissipateur thermique à ailettes droites est coupé à intervalles réguliers.