少量試作から実現する高放熱・カスタム基板ソリューション
銅インレイ基板 （銅詰め基板）は、発熱部品の熱を最短経路で逃がし、高い放熱性能と設計自由度を両立する高放熱基板技術です。パワーデバイスや高密度実装部品では、発熱による温度上昇が製品性能や信頼性に大きく影響するため、効率的な熱対策が重要になっています。
今回は、高発熱部品の熱対策に課題を抱えていたお客様に対し、銅インレイ基板によって放熱性能の向上を実現した事例をご紹介します。
課題・要望
高出力部品の実装に伴い、基板上の温度上昇が課題となっていました。
- 発熱部品周辺の温度上昇を抑えたい
- サーマルビアだけでは放熱性能が不足している
- ヒートシンクや放熱部品を追加すると製品サイズが大きくなる
- 小ロット試作のため量産メーカーでは対応が難しい
特に試作段階では、多くの基板メーカーでは量産を前提としているため、専用金型や最低発注数量が必要となり、設計変更や試作品を1枚から製作することが困難でした。
精研からの提案
検討の結果、以下の仕様をご提案しました。
- 発熱部品の直下へ銅インレイを配置
- 既存回路設計を活かした放熱構造の追加
- 多層基板構造を維持
- 実装面積を犠牲にしない設計
- 1枚からの試作対応
改善・実現したこと
- 放熱性能向上とトータルコストの削減を実現：銅インレイ構造の採用により、以下の効果が期待できます。
- 放熱性能の向上：発熱部品からの熱を効率的に逃がすことで、部品温度の上昇を抑制します。
- 信頼性の向上：銅はアルミよりも線膨張係数が低く、はんだ接合部へのストレスを軽減できるため、長期信頼性の向上につながります。
- 組立工数の削減：従来必要だった放熱部品や固定用ネジを削減でき、組立工数の低減が期待できます。
- システムコストの低減：部品点数や組立工程を削減することで、トータルコストの最適化に貢献します。
- 小ロット・試作への柔軟対応：1枚から試作が可能なため、開発初期段階でも低リスクで評価を進めることができます。
一般的な量産向け基板メーカーでは対応が難しい少量試作にも対応しており、1枚からの製作が可能です。設計段階から技術的なご相談にも対応し、初期セットアップ費や金型費用は不要です。開発初期の評価や仕様変更にも柔軟に対応できます。
銅インレイvsサーマルビア性能・構比較表
| 基板厚 | 銅チップ直径 | 銅チップの熱抵抗 | 同等性能に必要なサーマルビアの数 | ビアを敷き詰めるのに必要な最小面積(目安) |
|---|---|---|---|---|
| 1.0mm (薄型・高放熱) | φ2.0mm | 約 0.82°C/W | 145本 | 約 4.8ｘ4.8mmの正方形エリア |
| 1.0mm (薄型・高放熱) | φ3.0mm | 約 0.36°C/W | 327本 | 約 7.2ｘ7.2mmの正方形エリア |
| 1.6mm (標準リジッド) | φ2.0mm | 約 1.30°C/W | 145本 | 約 4.8ｘ4.8mmの正方形エリア |
| 1.6mm (標準リジッド) | φ3.0mm | 約 0.58°C/W | 327本 | 約 7.2ｘ7.2mmの正方形エリア |
*サーマルビアの条件：直径φ0.3mm/穴壁メッキ厚25μm（一般的な仕様）
※熱抵抗値は純銅(390 W/m・K)のバルク熱伝導から算出した理論値です。（接触熱抵抗は除く）
用途
銅インレイ基板は、以下のような高発熱・高信頼性が求められる製品に適しています。
- パワー半導体モジュール
- 電源回路・DC-DCコンバータ
- モータードライバ回路
- 車載電子機器
- 高密度実装基板
また、量産前の評価段階や、一般的な基板メーカーでは対応が難しい特殊レイアウトや変則形状の基板にも適しています。
小さなご相談からでも承っております。
電子機器の高性能化が進む中、熱対策は製品性能や信頼性を左右する重要な設計要素となっています。銅インレイ基板 は、優れた放熱性能と高い信頼性を備え、設計自由度を維持しながら、試作から小ロット生産まで柔軟に対応できる高放熱基板ソリューションです。
「熱対策に困っている」、「既存基板の温度を下げたい」、「小ロットで放熱基板を試作したい」、「他社で対応できなかった案件を相談したい」などのような課題をお持ちの方は、ぜひお気軽にご相談ください。少量試作だからこそ、金型費用なしで柔軟な設計・基板開発を。お客様のサポートいたします。