基板レイアウトと熱 | パターン設計開発支援サイト

基板のレイアウトを考える際に忘れがちになりやすい

”熱”に関してです。

●基板レイアウト 3大要素


 基板の部品配置を検討する時

  @ 外的要因(機構設計,操作性,デザイン)

  A 電気的要因(パターンの引き回し)

 をまず考えると思います。

 

 そして、

  B 熱的要因

 があります。

 

 Bの熱対策は回路設計者が中心になって対応が必要です。


●部品の熱に対する特性を把握する


 ただ冷やすだけの熱対策は、大きく重くうるさくなって

 コストも上がるのが普通です。

 力任せの熱対策にしないためには

 回路設計者が部品や回路の特性を把握する必要があります。

 

 まず部品やモジュールをグループ分けします。


 グループA:発熱が大きく,自身も熱に強い

   例)電力の大きな抵抗,チョークコイル,パワーFET

 グループB:発熱は大きいが,自身は熱に弱い

   例)演算能力の大きなCPU,アルミ電解コンデンサを使った電源

 グループC:熱いと故障しやすい

   例)アルミ電解コンデンサ,空冷ファン,HDD,フラッシュメモリ

 グループD:寒いと特性が劣化する

   例)アルミ電解コンデンサ,電池

 グループE:適温でしか動作させない

   例)二次電池

 グループF:放熱のための部品

   例)ヒートシンク,空冷ファン

 グループG:熱に敏感な部品

   例)センサ

●部品をレイアウトした際の相性を考える

 

  グループ分けした部品のレイアウト上の相性を考えて見ましょう。

  ・熱を出すものと熱が嫌いなものは離す

   発熱グループ)A,B,F  熱嫌いグループ)C,E,G

 

 ここで注意が必要なのがグループBです。

 グループBは自身も熱に弱いとなると他の予熱を受けたくありません。

 

 またグループFは熱風をばら撒くこともありますが、

 風上は熱の苦手な部品のオアシスになります。

 

ヒートシンク.jpg

 

●レイアウトの熱対策方針は単純


 グループ分けを完了すればレイアウトの方針はほぼ決まりです。


 @ 基板の向き,ケースのファンの位置及び吸い込み吸い出しを決める。

 A グループAは自然空冷なら高く天井の開けたところ、

   強制空冷なら排気口付近に配置する。

    (熱を追い出し安い部分,逆に熱がこもる部分は厳禁)

 B グループBをグループA,Bから距離を取って配置する。

 C グループA,Bの冷却機構(グループF)を上昇気流や風道を考え配置する。

 D グループCはグループA,Bから離れた低い部分や風上に配置する。

 E グループCで故障の危険の高い部品やグループEは、

   他から風道を分けたり断熱材で隔離する。

 F グループDは冷気の還流する吸気口や排気口付近に配置しない。

 G グループGはグループA,B,F及び空気の流れが無く

   熱が蓄積しやすい箇所を避ける。

●レイアウトのタブー


 グループBの”発熱は大きいが,自身は熱に弱い”はとても扱いが厄介です。

 レイアウトのタブーはこのグループBを作り出してしまうことです。

 アルミ電解コンデンサを使った電源で分かる通り、レイアウトでグループAと

 熱嫌いグループC,E,Gを結びつけるとグループBが生まれます。

 

 基板のレイアウトチェック時には必ずこのタブーを犯していないか

 確認しましょう。

 

お問い合わせ資料請求.jpg

 

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