すべて電気および電子部品回路内では、電源を供給して回路を実行している間、ある程度の熱が発生します。通常、次のような高出力半導体デバイスパワートランジスタおよびなどのオプトエレクトロニクス発光ダイオード、レーザーはかなりの量の熱を発生し、これらのコンポーネントは、それらの放散能力が著しく低いため、熱を放散するには不十分です。

このため、コンポーネントの加熱は早期の障害につながり、回路全体またはシステムのパフォーマンスの障害を引き起こす可能性があります。したがって、これらのマイナス面を克服するには、冷却目的でヒートシンクを提供する必要があります。

ヒートシンクとは何ですか？

ヒートシンク

ヒートシンクは、電子部品またはデバイスです。電子回路これは、回路の他のコンポーネント（主にパワートランジスタ）からの熱を周囲の媒体に分散させ、それらを冷却してパフォーマンスと信頼性を向上させ、コンポーネントの早期故障を回避します。冷却の目的で、ファンまたは冷却装置が組み込まれています。

ヒートシンクの原理

フーリエの熱伝導の法則によれば、物体に温度勾配が存在する場合、熱は高温領域から許容温度領域に移動します。これは、慣例、輻射、および3つの異なる方法で実現できます。伝導。

ヒートシンクの原理

温度の異なる2つの物体が接触すると、伝導が発生し、高温の物体の動きの速い分子が低温の物体の動きの遅い分子と衝突し、熱エネルギーが低温の物体に伝達されます。、これは熱伝導率と呼ばれます。

同様に、ヒートシンクは熱または熱エネルギーを高温成分から空気、水、油などの低温媒体に伝達します。通常、空気は低温媒体として使用され、水が媒体として使用される場合は、それからそれはコールドプレートと呼ばれます。

ヒートシンクの種類

ヒートシンクは、さまざまな基準に基づいてさまざまなカテゴリに分類されます。主要なタイプ、つまりアクティブヒートシンクとパッシブヒートシンクについて考えてみましょう。

ヒートシンクの種類

アクティブヒートシンク

これらは一般的にファンタイプであり、冷却目的で電力を利用します。ヒートシンクまたはファンと呼ばれることもあります。ファンはさらにボールベアリングタイプとスリーブベアリングタイプに分類されます。ボールベアリングモーターファンは、動作スパンが長く、長期間の使用で安価であるため、好まれます。これらの種類のヒートシンクの性能は優れていますが、可動部品で構成されているため、長期的な用途には適していません。同様に少し高価です。

パッシブヒートシンク

これらは機械的なコンポーネントを持たず、アルミニウムフィン付きラジエーターで作られています。これらは、対流プロセスを使用して熱エネルギーまたは熱を放散します。これらはアクティブヒートシンクよりも信頼性が高く、パッシブヒートシンクを効率的に動作させるために、フィン全体の空気の流れを継続的に維持することをお勧めします。

アルミヒートシンク

ヒートシンクは一般的に金属でできており、ヒートシンクに使用される最も一般的な金属はアルミニウムです。各金属の熱伝導率が異なることを認識しています。金属の熱伝導率はヒートシンクの熱伝達に比例します。。したがって、金属の熱伝導率が増加すると、
ヒートシンクの熱伝達能力も向上します。

アルミヒートシンク

アルミニウムの熱伝導率は235W / mKで、最も安価で軽量な金属です。アルミニウム製ヒートシンクは、押し出しを使用して作成できるため、押し出しヒートシンクとも呼ばれます。

刻印ヒートシンク

これらは、特定の形状を形成するために刻印された金属でできています。このスタンプは、金属がスタンピングマシンを通過するたびにヒートシンクを作成します。これらは、押し出しヒートシンクと比較して安価です。
これらは低電力アプリケーションに使用されるため、パフォーマンスが低くなります。

ヒートシンクの機械加工

これらは機械加工プロセスによって製造され、ギャングソーは材料のブロックを除去して正確な間隔でインターフィンを作るために頻繁に使用されます。多くの金属が製造工程で無駄になる可能性があるため、これらは高価です。

接着フィンヒートシンク

これらは、電気溶接や電気溶接などの実用的な性能を必要とする物理的に大きなアプリケーションに頻繁に使用されます。 DC-DCブリックアプリケーション。これらは、金属の個々のフィンをヒートシンクのベースに接着することによって作られています。これは、経済的な熱エポキシと高価なろう付けの2つの方法で行うことができます。

折り畳みフィンヒートシンク

これらの折り畳みフィンヒートシンクは、表面積が大きく、折り畳みヒートシンク材料を備えているため、非常に高い性能と非常に高い熱流束密度を備えています。これらのシンクでは、空気はある種のダクトを通ってヒートシンクに直接流れるように指示されます。これは、製造とダクトのコストがシンクの全体的なコストに含まれるため、全体が高価になります。

削られたヒートシンク

これらのシンクの製造にはスカイビングプロセスが使用され、一般的に銅の非常に細かい金属ブロックを作成します。したがって、これらはスカイブヒートシンクと呼ばれます。これらは中程度から高性能のヒートシンクです。

鍛造ヒートシンク

銅やアルミニウムなどの金属は、圧縮力を使用してヒートシンクを形成するために使用されます。このプロセスは、鍛造プロセスと呼ばれます。したがって、それらは鍛造ヒートシンクと呼ばれます。

シングルフィンアセンブリヒートシンク

これらは軽量で、狭いスペースに設置できます。また、低パフォーマンスから高パフォーマンスの機能を備えており、多くのアプリケーションに使用できます。しかし、大きな欠点は、それらが少し高価な領域であるということです。

かしめられたヒートシンク

スエージングは冷間加工の鍛造プロセスですが、アイテムの寸法をダイに変更する熱間加工プロセスとしても実行できる場合があります。これらは安価で中程度の性能であり、気流管理に制限があります。

電子回路におけるヒートシンクの重要性

ヒートシンクはパッシブ熱交換器であり、空気などの周囲の（冷却）媒体と接触する表面積が大きくなるように設計されています。温度を緩和するには不十分なコンポーネントまたは電子部品またはデバイスには、冷却用のヒートシンクが必要です。すべての要素によって生成される熱または電子回路のコンポーネント信頼性を向上させ、コンポーネントの早期故障を防ぐために、消費する必要があります。
それはすべての電気およびすべての限界で熱安定性を維持します任意の回路の電子部品または任意のシステムの電子部品。ヒートシンクの性能は、材料の選択、突起の設計、表面処理、風速などの要因によって異なります。
コンピュータの中央処理装置とグラフィックプロセッサも、ヒートシンクを使用して冷却されます。ヒートシンクはヒートスプレッダとも呼ばれ、コンピュータのメモリのカバーとして熱を放散するために頻繁に使用されます。
電子回路にヒートシンクが装備されていない場合、トランジスタ、電圧レギュレータ、IC、LED、パワートランジスタなどのコンポーネントが故障する可能性があります。その間でも電子回路のはんだ付け、要素の過熱を避けるためにヒートシンクを使用することをお勧めします。
ヒートシンクは、熱を放散するだけでなく、熱が高いときに熱を放散することによって行われる熱エネルギー管理にも使用されます。低温の場合、ヒートシンクは、回路の適切な動作のために熱エネルギーを放出することによって熱を提供することを目的としています。