一般的な電子機器での主な放熱経路は、熱伝導による放熱と考えてよいでしょう。半導体素子などで発生した熱は、放熱器、基板などに伝わり、最終的には、周囲の雰囲気に捨てられますが、その途中には、多くの不確定要素があり、放熱の全体像を把握するのはなかなか困難です。
しかしながら、熱伝導率データが知られている物質であれば、指定された形状での熱抵抗を計算できます。計算式は以下のようになります。
θ＝L／（A・λ）
上式で、θは熱抵抗（℃／W）、Lは長さ（ｍ）、Aは断面積（ｍ^2）、λは熱伝導率（W／mK）です。この式の導出については割愛しますが、熱伝導率の定義式（P／A＝λ・ΔT／L）から簡単な変形をするだけで得られます。
いくつかの具体的な要素について、その形状と材質の熱伝導率から熱抵抗を計算してみます。
１．φ0.8mm、長さ10mmの銅線
整流ダイオードなどのやや太いリード線を想定したものです。銅の熱伝導率は400としました。
θ＝｛10／（π・0.4・0.4・400）｝×1000≒50℃／W
２．厚さ50μ、幅1mm、長さ10mmの銅箔パターン
θ＝｛10／（0.05・1・400）｝×1000＝500℃／W
３．1.6ｔガラスエポキシ基板、10mm×10mm、厚み方向の熱抵抗
ガラスエポキシ基板には、種々の材質があり、熱伝導率のデータが少ないようですが、大間違いのなさそうな値として、0.4としました。
θ＝｛1.6／（10・10・0.4）｝×1000＝40℃／W
４．1.6ｔ基板、φ1.0スルーホール、銅の厚み50μ
θ＝｛1.6／（π・1・0.05・400）｝×1000≒25℃／W
５．1.6ｔ基板、φ1.0スルーホールに充填したハンダ
ハンダの熱伝導率は、組成によって違ってきますが、50としました。
θ＝｛1.6／（π・0.5・0.5・50）｝×1000≒41℃／W
上記、４、５の結果から、φ1.0スルーホールをハンダで埋めた状態では、25・41／（25＋41）≒15.5℃／W
６．1.0ｔ鉄板、幅10mm、長さ10mm
鉄の熱伝導率は80としました
θ＝｛10／（1・10・80）｝×1000＝12.5℃／W
７．1.2ｔアルミ板、幅10mm、長さ10mm
アルミの熱伝導率は230としました。
θ＝｛10／（1.2・10・230）｝×1000≒3.6℃／W
８．真鍮製の六角スペーサ、M3メネジ、長さ10mm
断面積は19平方ミリと見積もりました。また、真鍮の熱伝導率は100としました。
θ＝｛10／（19・100）｝×1000≒5.26℃／W
計算結果について、私の感想は、「こんなものか？？？」です。ひょっとして、大間違いの可能性もありますので、ぜひとも、検算をお願いします。
