La quantità che misura l'efficienza di trasferimento di calore tra due parti può essere espressa nella Resistenza R definita come:
R = DeltaT / Q
Dove DeltaT rappresenta la differenza di temperatura tra due superfici. L'unità di misura della resistenza termica è il grado centigrado/Watt.
La Resistenza termica è analoga alla resistenza elettrica Re, data dalla legge di Ohm:
Re = DeltaV / I
Dove DeltaV Rappresenta la differenza di voltaggio, e I la corrente.
Rappresentazione dei parametri termici appena considerati nel sistema di riferimento:
Consideriamo un caso semplice, un dissipatore è installato sopra al processore, e a sua volta il processore alloggia nel socket. Il calore passa dal silicio (cuore del processore) al case della cpu, poi attraverso il componente di interfaccia (tra il dissipatore e la parte superiore del processore), e infine rilasciato dal dissipatore nell'aria ambiente.
La Resistenza termica tra la "giunzione" e il case del processore è determinata dalla seguente espressione:
Rgiunzcase = (deltaTgiunzcase) / Q = (Tgiunz - Tcase) / Q
Questa resistenza solitamente è specificata dal produttore della cpu.
Le altre Resistenze termiche sono ricavate analogamente:
Rcasediss = (deltaTcasedis) / Q = (Tcase - Tdis) / Q
Rdissamb = (deltaTdisamb) / Q = (Tdss - Tamb) / Q
Rcasediss rappresenta la resistenza termica tra la parte superiore del processore e la parte inferiore del dissipatore. Tra i due generalmente viene posta della pasta termoconduttiva per migliorare il coefficiente trasferimento termico. Questo valore dipende anche dal grado di finitura delle superfici, meno sono le imperfezioni e maggiore sarà la capacità di trasferire il calore dal case del processore al dissipatore. Una tecnica per migliorare la conduttività termica tra le due superfici in soggetto, è la tecnica della lappatura.
Ovviamente la Resistenza termica totale sarà data da:
Rtot = Rgiunzcase + Rcasediss + Rdissamb
Come si sceglie il dissipatore?
Il dissipatore si sceglie in base alla sua resistenza termica, essa deve soddisfare i criteri termici del vostro sistema. La resistenza termica di un dissipatore è ottenuta, nel modo più semplice, con la seguente equazione:
Rdissamb = ((Tdis - Tamb) / Q -Rgiunzcase - Rcasediss
In questa espressione Tgiunz, Q e Rgiunzcase sono forniti dal produttore del microprocessore, Tamb e Rcasediss sono definiti dall'utente. La temperatura Tamb dipende dall'ambiente operativo, nel quale i componenti elettronici sono situati. Generalmente questa variabile assume valori dai 35 ai 45 gradi centigradi se coinvolta è anche l'aria esterna. Pensiamo all'interno del Case e possiamo immaginare che la temperatura si attesti intorno a questi valori.
La Rcasediss, ossia la resistenza termica tra superficie inferiore del dissipatore e case del processore dipende da molte variabili: pressione tra le superfici, irregolarità delle superfici, la pasta termoconduttiva, la finitura dei materiali ecc.. E' difficile ottenere un valore preciso, ma fortunatamente molti dati sono forniti dal produttore del dissipatore.
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