電子機器の動作中に発生する熱により、機器内部の温度が急激に上昇します。放熱が間に合わないと機器が加熱し続け、過熱により機器が故障し、電子機器の信頼性が低下します。したがって、回路基板への熱の放散は非常に重要です。

プリント基板の温度上昇の要因分析

プリント基板の温度上昇の直接の原因は回路の電力消費デバイスの存在によるものですが、電子機器には程度の差はあれ消費電力があり、消費電力に応じて発熱量も変化します。

プリント基板の温度上昇には次の 2 つの現象があります。
(1) 局所的な温度上昇または広範囲の温度上昇。
(2) 短期的な温度上昇または長期的な温度上昇。

PCB の熱消費電力を分析する場合、一般的に次の観点から分析されます。

消費電力
(1) 単位面積あたりの消費電力を分析します。
(2) PCB 回路基板上の消費電力の分布を解析します。

2. プリント基板の構造
(1) プリント基板のサイズ。
(2) プリント基板の材質。

3. プリント基板の取り付け方法
（１）設置方法（縦置き、横置き等）
(2) シール状態とケーシングとの距離。

4. 熱放射
(1) プリント基板表面の放射率。
(2) プリント基板と隣接面との温度差と絶対温度。

5. 熱伝導
(1) ラジエーターを取り付けます。
(2) その他の設置構造部分の施工。

6. 熱対流
(1) 自然対流。
(2) 強制冷却対流。

プリント基板の温度上昇を解決するには、上記の要因をプリント基板から解析することが有効です。これらの要因は、多くの場合、製品やシステム内で関連し、依存しています。ほとんどの要因は、特定の実際の状況にのみ基づいて、実際の状況に従って分析される必要があります。この状況でのみ、温度上昇と消費電力のパラメータを正しく計算または推定できます。

基板の冷却方法

1. 高発熱デバイス＋ヒートシンクと熱伝導プレート
PCB 内の少数のデバイスが大量の熱を発生する場合 (3 つ未満)、その発熱デバイスにヒートシンクまたはヒート パイプを追加できます。温度が下げられない場合には、ファン付きヒートシンクを使用することで放熱効果を高めることができます。加熱装置の数が多い場合（3つ以上）、大型の放熱カバー（基板）を使用することができます。これは、PCB 基板上の加熱デバイスの位置と高さに応じてカスタマイズされた特別なラジエーターです。または、さまざまなコンポーネントの高さを切り出した大型のフラットラジエーターです。放熱カバーを部品表面に固定し、各部品に接触させて放熱します。ただし、組み立てや溶接時の部品の均一性が低いため、放熱効果は良好ではありません。通常、放熱効果を向上させるために、コンポーネントの表面に柔らかいサーマル相変化サーマルパッドが追加されます。

2. PCB ボード自体による熱放散
現在、広く使用されている PCB 板は銅張/エポキシガラスクロス基板またはフェノール樹脂ガラスクロス基板であり、紙ベースの銅張板が少量使用されています。これらの基板は電気的性能と処理性能に優れていますが、放熱性が劣っています。高発熱部品の放熱経路としては、プリント基板自体の樹脂からの熱伝導はほとんど期待できず、部品表面から周囲の空気へ放熱することが考えられます。しかし、電子製品は部品の小型化、高密度実装、高熱実装の時代を迎えており、非常に小さな表面積の部品表面に頼って熱を放散するだけでは十分ではありません。同時に、QFP や BGA などの表面実装コンポーネントが頻繁に使用されるため、コンポーネントから発生する熱が PCB ボードに大量に伝達されます。したがって、熱放散を解決する最善の方法は、発熱体と直接接触する PCB 自体の放熱能力を向上させることです。指揮するか発する。

3. 合理的な配線設計を採用して放熱を実現します
シート内の樹脂の熱伝導率が悪く、銅箔ラインや穴が熱の良導体となるため、銅箔残存率の向上と熱伝導穴の増加が主な放熱手段となります。
プリント基板の放熱性能を評価するには、プリント基板用絶縁基板である熱伝導率の異なるさまざまな材料からなる複合材料の等価熱伝導率（9eq）を計算する必要があります。

4. 自由対流空冷を使用する機器の場合、集積回路 (またはその他のデバイス) を垂直または水平に配置するのが最適です。

5. 同一プリント基板上の素子は、発熱、放熱を可能な限り考慮して配置してください。冷却風最上流（入口）には、発熱が少ない、または耐熱性の悪いデバイス（小信号トランジスタ、小規模集積回路、電解コンデンサなど）が配置され、発熱が大きいデバイスや、耐熱性の良い部品（パワートランジスタ、大規模集積回路など）を冷却風最下流に配置します。

6. 水平方向では、熱伝達経路を短くするために、高出力デバイスをプリント基板の端にできるだけ近づけて配置する必要があります。垂直方向では、他のデバイスの影響を軽減するために、高出力デバイスをプリント基板の上部にできるだけ近づけて配置する必要があります。これにより、これらのデバイスの温度が低下します。

7. 温度に敏感なデバイスは、温度が最も低い場所 (デバイスの底部など) に配置するのが最適です。発熱機器の真上には絶対に置かないでください。複数のデバイスは、水平面上に千鳥状に配置されることが好ましい。

8. 機器内のプリント基板の放熱は主に空気の流れに依存するため、設計では空気の流れの経路を検討し、機器またはプリント基板を合理的に構成する必要があります。空気が流れるときは必ず抵抗の小さいところに流れようとするため、プリント基板上にデバイスを構成する場合、一定の面積に大きな空気層が残らないようにする必要があります。マシン全体の複数のプリント基板の構成でも、同じ問題に注意する必要があります。

9. PCB 上のホットスポットの集中を避け、PCB 上で電力をできるだけ均等に分散し、PCB 表面の温度性能を均一かつ一貫した状態に保ちます。設計プロセスで厳密に均一な分布を達成することは多くの場合困難ですが、回路全体の通常動作に影響を与えるホットスポットを避けるために、電力密度が高すぎる領域を避ける必要があります。条件が許せば、プリント回路の熱効率解析が必要です。たとえば、一部の専門的な PCB 設計ソフトウェアに追加された熱効率指数解析ソフトウェア モジュールは、設計者が回路設計を最適化するのに役立ちます。