🌡 Thermal Analysis / 熱解析
Evaluating heat dissipation and thermal reliability in electronic systems
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📖 概要 / Overview
熱解析は、電子システムにおける 発熱と放熱設計を評価する手法であり、性能・寿命・信頼性に直結します。
Thermal analysis evaluates heat generation and dissipation, directly affecting performance, lifetime, and reliability.
ICの高集積化・高電力化に伴い、パッケージ/基板/筐体の熱マネジメントが重要となっています。
📏 主な課題 / Key Issues
- ジャンクション温度上昇 / Junction Temperature Rise
Limits device reliability and lifetime - ホットスポット / Hot Spots
Localized overheating in IC or PCB regions - 熱抵抗 / Thermal Resistance (θJA, θJC, θJB)
Defines heat transfer efficiency from junction to ambient/case/board - 熱暴走 / Thermal Runaway
Positive feedback of temperature rise leading to device failure - 材料特性 / Material Limitations
Low thermal conductivity materials limiting dissipation
🧮 代表的な解析手法 / Common Analysis Methods
- 熱回路モデル / Thermal Equivalent Circuit
R-Cモデルを用いて簡易的に温度上昇を推定
RC thermal models for quick estimation of temperature rise - 有限要素法 (FEM) / Finite Element Analysis (FEA)
熱分布を3Dで解析
3D thermal distribution via FEM simulation - CFD解析 / Computational Fluid Dynamics
空冷/水冷条件を含む熱流体解析
Fluid dynamics for airflow and liquid cooling analysis - パッケージ熱特性シミュレーション / Package-Level Simulation
ICパッケージの熱抵抗・熱拡散を評価
Package-level thermal resistance and spreading analysis
🧱 設計指針 / Design Guidelines
- 低熱抵抗設計 / Low Thermal Resistance Design
サーマルビア・銅箔厚増加で熱拡散を強化
Use thermal vias and thicker copper to enhance heat spreading - ヒートシンク/スプレッダ / Heat Sinks & Spreaders
高発熱部に直接接触
Attach heat sinks/spreaders to major heat sources - 空冷/液冷システム / Cooling Systems
ファン、ダクト、水冷プレートを活用
Employ fans, ducts, or liquid cooling plates - 材料選択 / Material Selection
高熱伝導基板（AlN, Cuベース）を利用
Adopt substrates with high thermal conductivity (AlN, Cu-base) - シミュレーション検証 / Simulation Validation
熱-電気連成解析で正確性を担保
Perform electro-thermal co-simulation for accuracy
📑 説明 / Description
熱設計不良は、素子劣化・性能低下・故障率上昇を招きます。
設計初期から熱解析を行い、放熱経路の最適化と信頼性確保を進めることが重要です。
Poor thermal design leads to degradation, performance loss, and higher failure rates. Early-stage analysis ensures optimized dissipation paths and reliability.
👤 著者・ライセンス / Author & License
| 項目 / Item | 内容 / Details |
|---|---|
| 著者 / Author | 三溝 真一（Shinichi Samizo） |
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| ライセンス / License |  再配布・改変自由 / Redistribution and modification allowed |
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