Physikalische Randbedingungen

Um die Wärme möglichst schnell vom Prozessor abzuführen, sind folgende Voraussetzungen zu erfüllen: Der Material des Kühlkörpers muss über eine hohe Wärmeleitfähigkeit verfügen und es muss eine ausreichende Temperaturdifferenz zwischen Prozessor-Die und umgebender Luft herrschen. Mit anderen Worten: Der beste Kühler hilft nichts, wenn es im Gehäuse zu warm ist. AMD empfiehlt daher eine maximale Gehäuseinnentemperatur (gemessen in einem Abstand von einem Zoll über dem Prozessorlüfter) von nicht mehr als 40° Celsius zu überschreiten und eine Temperaturdifferenz von mindestens 7 ° Celsius zur Gehäuse umgebenden Raumluft.

Die Kühlleistung bzw. die Wärmeleitung durch einen Kühler wird (sehr stark vereinfacht) durch folgende Gleichung beschrieben:

Iw = G*(TD -TA ) mit G=λ* (A/l)

wobei

Iw : Wärmestrom
G: Wärmeleitwert
λ: Wärmeleitfähigkeit des Kühlermaterials
A: Fläche durch die Wärme hindurchströmt (Kontaktfläche zw. Die und Kühler)
l: zurückgelegter Weg des Wärmestroms
TD : Maximal zulässige Temperatur des Dies laut Spezifikation
TA : Temperatur in der Umgebung des Lüfters

Wie der Gleichung zu entnehmen ist, wird bei einer vorgegebenen Temperaturdifferenz (TDmax =85°C und TAmax =40°C) der Wärmestrom Iw umso höher ausfallen, je höher der Wärmeleitwert (bzw. je niedriger der Wärmewiderstand) des Kühlers, genau genommen der Kombination aus Kühlermaterial, Thermal-Interface-Material (TIM) und Die-Material, ist.

Wärmeleitfähigkeiten unterschiedlicher Materialien.

Dies erklärt auch den Einsatz von Kupfer als bevorzugtes Kühlermaterial: Da der Wärmestrom Iw der abzuleitenden Verlustleistung des Prozessors entspricht, müssen bei CPUs mit höherer Verlustleistung Kühlermaterialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit (=niedrigem thermischen Widerstand) eingesetzt werden.