PCB設計で放熱を改善する方法

PCBを効果的かつ効率的に動作させたいのであれば、いくつかの設計変更を検討する必要があります。銅プレーン、銅配線、銅配線が銅配線が銅配線に銅配線と熱放散を熱放散。これにより、PCBが銅プレーン、放熱ホール、ソルダーマスクの開口部を十分に活用できるようになります。さらに、使用する熱抵抗チャネルが適切で、PCBからスムーズに熱を排出できるようにする必要があります。

サーマルビア

PCB設計で放熱を改善する方法のひとつに、サーマルビアを含めることがあります。サーマルビアには、2つの異なる層間の熱の移動を可能にするという利点があります。サーマルビアが大きいほど、熱が移動するスペースが広くなります。過去には、導電性エポキシで満たされたビアが人気でした。しかし、このようなビアは不経済なだけでなく、高価になることもあります。代わりに、無料で、ほぼ同等の効果がある通常のサーマルビアを使用することを検討してください。

サーマルビアはデバイスに有益なだけでなく、ジャンクション温度を下げるのにも役立ちます。また、PCB裏面の他の放熱方法も可能にします。

銅の重量

銅の重量は、PCB設計を計画する際に重要な考慮事項です。それは回路基板の全体的な厚さを増加させ、通常は平方フィートあたりオンスで測定されます。重い銅を使ったPCBは、1平方フィートあたり20オンスにもなります。厚さに加え、銅の重さはPCBの通電容量にも大きく影響します。

重銅プリント基板は、過酷な環境に耐えなければならないパワーエレクトロニクス機器やその他のデバイスによく使用されます。これらの設計は、大電流を流すことができる太いトレースを特徴としています。また、変則的な長さのトレースが不要になります。さらに、低銅PCBは低トレースインピーダンスを可能にしますが、極端に小さなトレース幅を特徴とすることはほとんどありません。

露出パッド

サーマルビアがあると、パッドの温度と周囲の平面の温度の差が小さくなる。また、表面に下地があれば、サーマルビアの熱伝導率も低下する。2つのパッドの間に配置されるサーマルビアは、表面積に占める割合が小さくなります。

PCB上のパワー・コンポーネントの発熱量を最小限に抑えることは極めて重要である。このため、設計者はパワー部品をコーナーや隣接するトレースから遠ざける必要がある。また、パワー・パッドの露出によって、パワー・コンポーネントの周辺を最適化する必要がある。この種のパッドは、ICパッケージから発生する熱の80%をパッケージ底面から伝導し、残りは側面から放散する。

プリント基板の熱を低減するために、設計者は改良された熱管理製品を使用することができます。これらの製品には、ヒートパイプ、ヒートシンク、ファンなどがあります。これらの製品は、伝導、受動的対流、放射によってPCBの温度を下げるのに役立ちます。さらに、設計者は基板上で発生する熱を抑える相互接続方法を選択することができます。一般的な露出パッドのアプローチは、解決するよりも多くの熱問題を引き起こすでしょう。

冷却ファン

PCBは、基板から熱を取り除くために冷却ファンを追加することで利益を得ることができます。一般的に、銅やポリイミドを基材としたPCBは、非導電性の基材を用いたものよりも熱を素早く放散します。また、これらのPCBはより柔軟で、熱伝導のための表面積が広いことが多い。さらに、大電力部品間のスペースが広くなります。

冷却ファンを適切に配置することは、熱放散の改善に役立ちます。優れたPCBレイアウトでは、発電量の多い部品を冷却ファンの下流に配置します。IPC-2221 PCB設計ガイドを使用すると、設計者は各コンポーネント間の推奨距離を調べることができます。

熱伝導性基板

PCB設計において、熱伝導性基板を選択することは重要な検討事項です。

熱伝導性基板はPCBに不可欠な部品であるため、適切なものを選ぶことが重要です。熱伝導性基板の使用に加えて、部品の正しい幾何学的配置も熱伝導を抑えることができます。例えば、トレースの間隔は非常に重要です。トレースが短すぎると、ホットスポットの原因になったり、繊細な部品の性能を低下させたりします。もう一つの重要な考慮点は、銅トレースの厚さです。インピーダンスの低い銅トレースを選ぶと、電力損失と発熱を抑えることができます。

PCB設計において熱伝導性基板を使用することで、熱放散を改善し、デバイス間の熱抵抗を低減することができます。また、チップリードの底面に熱伝導性材料を使用することで、チップリード間の接触面積を増加させ、デバイスの放熱を助けることができます。さらに、熱伝導性材料を充填に使用することで、熱抵抗を低減することができます。