熱設計入門講座

AIの急激な浸透やEV/HEV普及、高速通信 (5G/6G) やSiC/GaNの出現など、エレクトロニクス製品は急激に進化しており、これらを使った製品開発には必ず熱問題がつきまとっています。一方で熱流体シミュレーションの活用が進んでいますが、温度を正確に予測できても適切な熱設計ができるわけではありません。重要なことは伝熱現象の基本を理解し、設計の定石・常套手段を習得した上で、設計上流段階で手を打っておくことです。 　本講では、1日で熱設計に必要な伝熱知識から熱対策実践、常套手段までを幅広く解説します。

1. 熱問題と熱設計の目標
   1. 最近の機器のトレンド
   2. 熱による不具合事例
   3. 目標温度の設定
2. 機器設計に必要な伝熱の基礎
   1. 伝熱のメカニズムと熱抵抗
   2. 熱伝導計算・接触熱抵抗
   3. 自然対流・強制対流の計算2 – 4 熱放射の計算と放射率
3. 機器の放熱経路と熱対策
   1. 放熱経路の概念 (冷却方式の選定)
   2. 熱対策のマップ
4. 自然空冷通風型機器の熱設計のポイント
   1. 自然空冷機器の放熱限界
   2. 通風孔と内部温度上昇
   3. 通風孔設計の設け方4 – 4 煙突効果の利用
5. 密閉ファンレス機器の熱設計のポイント
   1. 筐体伝導放熱機器の放熱ルート
   2. 接触熱抵抗とその低減策
   3. TIMの種類と特徴、使い分け
   4. 放熱シート使用上の注意点
   5. サーマルグリース使用上の注意点
6. 強制空冷通風型機器の熱設計のポイント
   1. ファンの種類・特性と動作点
   2. ファンの必要風量の算出と通風口の設計
   3. 強制空冷流路設計の基本
   4. ファン風量低下要因
   5. ファンによる局所冷却
   6. ファンを増やさずに風速を上げるテクニック
7. プリント基板の熱設計のポイント
   1. 基板の温度は熱流束で予測できる
   2. 危険部品を初期段階で識別する方法
   3. 放熱パターンとサーマルビア
   4. 部品相互影響は重ね合わせでわかる
8. ヒートシンク熱設計のポイント
   1. ヒートシンク熱設計の流れ
   2. 熱抵抗と包絡体積
   3. フィンの向きと性能
   4. 障害物による影響
   5. 最適フィン間隔
• 質疑応答