PICLSによるサーマルビアの効果の検討

PICLS®
PICLSによるサーマルビアの効果の検討
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目的
 サーマルビアの冷却効果について調査を行います。
 ビアの個数や基板裏面の銅箔面積が部品温度に与える影響を
調べます。
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解析モデル


L1
基板
– 外形サイズ 100×100[mm]
– 2層基板 (銅箔厚み 35[μm])
– 環境温度 20[℃]
– 自然空冷
部品
部品
– 外形サイズ 6.0×8.0×2.0[mm]
– 発熱量 0.5[W]
L2
ベタパターン

配線
– 部品直下の裏面にベタパターンを配置

サーマルビア
– 配置部品直下
– ビア径 0.35[mm]
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サーマルビア
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基板の温度分布
 ビア個数 0本
 ベタパターン面積 100[mm2]
 部品ジャンクション温度 123.8[℃]
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基板の温度分布
 ビア個数 12本
 ベタパターン面積 100[mm2]
 部品ジャンクション温度 107.6[℃]
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ビア個数と部品温度の関係
 8個以上では効果にほとんど変化が無いことがわかります。
130
120
110
部品温度[℃]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
0
2
4
6
8
10
12
14
ビア個数
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ベタパターンによる違い
 ベタパターンの大きさの違いによるビアの効果を確認しま
す。
部品サイズ
(48mm2)
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100mm2
144mm2
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ビア個数と部品温度の関係
 ベタパターンの面積が多いほど、個数あたりの放熱効果が大
きいことが分かります。
140
120
部品温度[℃]
100
80
部品サイズ
60
100mm2
144mm2
40
20
0
0
2
4
6
8
10
12
14
ビア個数
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まとめ
 ベタパターン100mm2の場合、サーマルビアの効果は6~8本
程度で頭打ちになり、その後は数を増やしてもそれほど温度
低減しないことがわかりました。
 ベタパターンの面積が異なることで、サーマルビアの効果が
異なることがわかりました。特に面積が大きい場合、ビアを
増やした際の温度低減が大きいことが確認できました。
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