EMC・熱対策を「試作後」から「設計初期」へ　～CAEで実現する手戻り削減と品質向上 ～

サイバネットシステム株式会社

株式会社サーマルデザインラボ 代表取締役　国峯 尚樹　様

AIやEV、スマホなど新しい製品が登場する度にエレクトロニクス製品の熱設計はますます厳しくなっています。背景にはデバイスの発熱量の急増と小型化、ファンレス・密閉化などの熱対策の制約があります。熱流体シミュレーションの普及により細部に亘る温度予測を可能としましたが、相変わらず設計初期段階の判断ミスから大きな手戻りを招くことも招くことも少なくありません。本講ではCAE活用のために取り組むべき設計上流段階でのプロセス・手法について解説するとともに、最新機器の熱対策事例を参考にさまざまな解決アプローチについて紹介します。

（プロフィール）
1977年　沖電気工業株式会社 入社
　　　　通信機器、コンピュータ、プリンタ等の冷却技術開発、熱流体解析ソフトの開発に従事
2007年　株式会社サーマルデザインラボ 設立　現在に至る
主な著書に、熱設計完全制覇、熱設計完全入門、トコトンやさしい熱設計の本、電子機器の熱流体解析入門、熱設計と数値シミュレーション、はじめての回路の熱設計　など

アルティメイトテクノロジィズ株式会社 要素技術開発部　電磁界応用設計チーム エンジニア　伊藤　琢也 様

インバータ開発では、大電流によるジュール発熱と急峻なdi/dtによるノイズ発生が温度・EMC評価の不適合や設計手戻りを引き起こします。
経験則による部品間隔やパターン幅の拡大だけでは電流集中を根本的に解消できず、一方でEMC対策のために関連部品を近接配置しても、部品配置や接続が適切でなければ高周波電流ループが拡大し、ノイズ結合や放射ノイズの増加を招きます。
本講演では、導体内の電流密度分布とスイッチング過渡電流の伝播メカニズムを原理から検証し、ホットループの縮小と電流密度の均一化を両立する、定量的かつ再現性の高い基板設計手法を提案します。

（プロフィール）
アルティメイトテクノロジィズ株式会社 要素技術開発部所属。
2016年入社。プリント基板の設計・解析業務に従事し、SI解析、PI解析、EMC解析およびEMC・熱測定を担当。
現在は、プリント基板および電子機器のノイズ評価および温度評価、EMCシミュレーションを活用した特性改善および設計最適化に従事

サイバネットシステム株式会社
エレクトロニクス技術室
エキスパート　小林　達哉

電子機器の小型化・高密度化により、試作・評価段階で熱問題が発生すると部品配置や配線を見直すことが難しく、大きな手戻りにつながります。本講演では、Ansys Icepakを活用し、発熱部品の配置検討から、配線パターンを考慮した基板評価、ファン・TIM・筐体を含む冷却構造の比較まで、設計段階に応じた熱解析の活用方法を事例とともに解説します。熱リスクを早期に把握し、電気性能とのトレードオフを踏まえて設計判断につなげる考え方をご紹介します。

サイバネットシステム株式会社
エレクトロニクス技術室
エキスパート　小林　達哉

電子機器の熱解析では、検討課題に応じて解析モデルの詳細度を適切に選ぶことが鍵となります。本講演では、Ansys IcepakとAnsys SIwaveを活用し、部品や基板を簡略化したモデルから、配線パターン、ファン、TIM、筐体まで考慮した詳細モデルへと段階的に解析する方法を解説します。モデル化の違いによる温度分布や放熱経路の変化を事例で示し、何を詳細化し、何を簡略化すべきかを整理します。

サイバネットシステム株式会社
エレクトロニクス技術室
エキスパート　小林　達哉

高周波部品、モータ・変圧器、バスバー、プリント基板では、小型化・高出力化・高密度化に伴う電磁損失の発熱が、性能や信頼性、寿命を左右します。本講演では、Ansys HFSS、Maxwell、Q3D Extractor、SIwaveで求めた損失分布をAnsys Icepakの熱源とする電磁界・熱連成解析を解説します。温度予測や発熱要因の把握、材料・形状・配置・冷却構造の改善に対する活用方法について各種解析対象の事例を通じてご紹介します。

サイバネットシステム株式会社
エレクトロニクス技術室
シニアエキスパート　山本　悦史

「EMC設計ルールを守ったのに、ノイズが落ちない」「シミュレーションと実測が合わない」――その原因、本当に解析手法や設計ルールでしょうか？
実は、見落としがちなのが「前提条件」の誤りです。本講演では、数式の展開に頼るのではなく、「なぜノイズが放射されるのか？」「どうすれば低減できるのか？」を直感的に捉え、EMC設計・対策に活かすための思考のフレームワークを解説します。
※多くの企業で採用されている有償技術講座から、一部コンテンツを特別に抜粋してご紹介します。