Termal soğutma/ısı üretimi, termal direnç, sıcaklık artışı ve çiplerin termal tasarımı hakkında

Bir çipin güç kaybı, bir yandan etkin giriş gücü ile çıkış gücü arasındaki farkı ifade eder ve buna harcanan güç adı verilir. Kaybın bu kısmı ısı salınımına dönüşecek ve ısıtma iyi bir şey değil, bu da bileşenlerin ve ekipmanın güvenilirliğini azaltacak ve çipe ciddi şekilde zarar verecektir. Güç Dağılımı olarak da bilinen Güç Dağılımı, belirli yongaların SPEC'inde yer alan ve izin verilen maksimum dağıtım gücünü ifade eden bir parametredir. Dağıtım gücü ısıya karşılık gelir ve izin verilen dağıtım gücü ne kadar büyük olursa karşılık gelen bağlantı sıcaklığı da o kadar yüksek olur.

Bir çipin sıcaklık artışı ortam sıcaklığına (25 derece) bağlıdır, bu nedenle termal direnç kavramından bahsetmek gerekir. Termal direnç, bir nesnenin her iki ucundaki sıcaklık farkı ile nesneye ısı iletildiğinde ısı kaynağının gücü arasındaki derece /W veya K/W cinsinden ifade edilen oran anlamına gelir.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bir çip bir PCB kartına lehimlendiğinde, çipin ısıyı dağıtmasının üç ana yolu vardır; bu, üç tip termal dirence karşılık gelir.
1) Çipin içinden kabuğa ve pimlere kadar olan termal direnç - çip sabittir ve değiştirilemez.
2) Çip pinlerinden PCB kartına kadar olan termal direnç - iyi lehimleme ve PCB kartı ile belirlenir.
3) Çip kasasından havaya olan termal direnç, soğutucu ve çipin çevresel alanı tarafından belirlenir.

Termal direnç sabit olduğunda güç tüketimi ne kadar düşük olursa sıcaklık da o kadar düşük olur. Belirli bir güç tüketimi altında termal direnç ne kadar küçük olursa o kadar iyidir. Daha küçük bir termal direnç, daha iyi ısı dağılımını temsil eder.