Parte de este calor se propaga hacia arriba, pero algunos también deben ir hacia abajo hacia la PCB. No se la proporción.
Eso es cierto, el calor se propaga en todas las direcciones. Desafortunadamente, la velocidad de propagación (también conocida como caracterizada como resistencia térmica) es muy diferente.
Una CPU debe estar conectada con periféricos / memoria de alguna manera, por lo que tiene 1000 - 2000 pines para ese propósito. Por lo tanto, se debe proporcionar la ruta eléctrica (fanout), que se realiza a través de la tecnología de placa de circuito impreso. Desafortunadamente, incluso si está impregnado con un montón de cables / capas de cobre, todo el PCB no conduce el calor muy bien. Pero esto es inevitable: necesita conexiones.
Las primeras CPU (i386-i486) se enfriaron principalmente a través de la ruta de PCB, a principios del 90 las CPU de la PC no tenían disipador de calor en la parte superior. Muchos chips con montaje tradicional de unión de cables (chip de silicio en la parte inferior, almohadillas conectadas con cables desde las almohadillas superiores hasta el marco del cable) pueden tener una bala térmica en la parte inferior, porque este es el camino de menor resistencia térmica.
Luego, se inventó la tecnología de empaque de chip flip, por lo que el troquel está en la parte superior del paquete, al revés, y toda la conexión eléctrica se realiza a través de protuberancias conductoras de electricidad en la parte inferior. Entonces, el camino de menor resistencia ahora está pasando por la parte superior de los procesadores. Ahí es donde se utilizan todos los trucos adicionales, para extender el calor desde un troquel relativamente pequeño (1 sq.sm) hasta un disipador de calor más grande, etc.
Afortunadamente, los equipos de diseño de CPU incluyen departamentos de ingeniería de gran tamaño que realizan el modelado térmico de la matriz de CPU y el empaque completo. Los datos iniciales provienen del diseño digital, y luego los costosos solucionadores en 3-D dan una imagen general de la distribución de calor y los flujos. El modelado obviamente incluye modelos térmicos de zócalos / pines de CPU y placas base. Sugeriría confiarles las soluciones que brindan, conocen su negocio. Aparentemente, un poco de enfriamiento adicional desde la parte inferior de la PCB simplemente no merece un esfuerzo extra.
ADICIÓN: Aquí hay un modelo global de un chip FBGA, que puede dar una idea, por ejemplo, del modelo térmico LGA2011 Intel.
Si bien la PCB multicapa con vías térmicas y un contenido de cobre del 25% podría tener un rendimiento térmico algo bueno, el sistema LGA2011 moderno / práctico tiene un elemento importante, un zócalo. El zócalo tiene contactos de resorte tipo aguja debajo de cada almohadilla. Es bastante obvio que la mayor parte del contacto de metal a través del zócalo es bastante menor que la bala de cobre en la parte superior de la CPU. Yo diría que no es más de 1/100 del área de babosas, probablemente mucho menos. Por lo tanto, debe ser obvio que la resistencia térmica del zócalo LGA2011 es al menos 100X de la dirección superior, o no puede bajar más del 1% del calor. Supongo que por esta razón las guías térmicas de Intel ignoran totalmente la ruta térmica inferior, no se menciona.