解析事例
PCB(プリント基板)開発段階から行う熱設計解析の事例
今まで筐体側で行ってきた熱解析を、PCB設計段階で行うことで開発工数・コストの削減が実現します。
ここではPCB設計段階における熱解析の重要性から設計フローをご紹介します。
プリント基板設計の現状と問題点
- SIを考慮して配線長はできるだけ短くした
→ 部品密度が高くなり熱の問題が出てきてしまった - 熱対策の為に筐体に通気孔を開けた
→ そこからノイズが漏れてEMIの問題が出てきてしまった - SIやEMIの対策は完璧におこなった
→ 熱により基板が反り、はんだクラックが生じてしまった - 試作評価段階で、熱対策としてファンが必要と判明
→ 回路図や基板レイアウトを大幅に修正しなければならず、SIやEMIの対策も再度行わなければならなくなった
熱設計の重要性
LSIの高速化・高密度化により、熱の問題は分野を問わずに
考えなければならなくなっている。
考えなければならなくなっている。
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高速化
- 消費電力は、動作周波数×（動作電圧）の2乗にほぼ比例する。
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動作電圧を下げると、トランジスタの境界となる電圧も下げる必要がある為、リーク電流が増加する。
消費電力の増加 -
LSIの消費電力のほとんどが熱に変化される。
発熱量の増加
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高密度化
- LSIのパッケージは小型化傾向にある。
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LSIの熱の多くがプリント基板に放熱される。
プリント基板の放熱性が重要
プリント基板の熱設計フロー
Σ面積 ∝ コスト＆設計制約
設計の後戻りが大きくなればなる程、設計コストは増大し、設計制約も厳しくなる。
回路図作成/プリント基板ツールからAnsys Icepakへのデータの流れ
