必ずわかる!電気屋さんのための熱設計講座【オンライン限定セミナ】

必ずわかる!電気屋さんのための熱設計講座【オンライン限定セミナ】
―― これだけはマスタしておきたい基礎知識から実践ノウハウまで

  

【開催日】2020年10月30日(金) 10:00-17:00 1日コース
【セミナNo.】ES20-0094  【受講料】19,000円(税込)
【会場】オンライン限定セミナ

申込締切は10月23日です。
※本セミナはGoogle Meetを使ったオンライン限定セミナです。
詳細は、オンライン限定セミナについてを参照ください。


 「熱」は身近な現象で、熱い・冷たいといった感覚で捉えられるが、定量予測が難しい現象でもある。このため勘で設計を進め、最後にシミュレーションや実験で確認し、NGなら対策する といった「後出し」のスキームが定着している。
 一方、電子部品の小型化により、部品の発熱の90%以上が基板を経由して放熱するようになり、部品の温度は配線設計や部品レイアウト(基板設計)に大きく左右されることになってきた。また最近の電子機器はヒートシンクやファンなどの冷却デバイスを使用せず、基板や筐体を利用した冷却が主流になっている。
 こうした「巧みな熱設計」を実践するには、初期段階から熱対策を織り込んだ設計を行うことが必要であり、伝熱のメカニズムや設計常套手段を理解した論理的アプローチが不可欠である。
 本セミナでは伝熱の基礎から基板設計ノウハウまで分かりやすく解説し、明日から使える熱計算Excelツール、設計に役立つ式や図表を幅広く紹介する。熱を学んだことのない電気設計者に向けた入門&実践セミナである。

●対象聴講者
・現在熱対策を行っている回路・基板設計者実装技術者、筐体設計者、半導体パッケージ設計者、放熱材料技術者
・今後熱設計を担当する予定のある上記設計者
・機器の熱評価を行う信頼性技術者、品質管理技術者

●講演の目標
・伝熱現象についてメカニズムを理解する
・定量的な伝熱計算ができる
・Excelを使った実用的な熱の計算方法を理解する
・配線パターンを使った放熱テクニックをマスターできる
・熱抵抗をベースにした基板の熱設計手法が身につく
・提供するExcelツールを用いて実際の設計に応用できる

●内容
<基礎編>
1 部品の小型化と熱設計のトレンド
 1-1 部品の小型化で「基板」が熱設計の主役になった
 1-2 熱設計の昔と今
2 熱設計の不備が招く熱トラブル
 2-1 故障率30%のゲーム機
 2-2 熱暴走
 2-3 機械疲労と劣化
 2-4 低温やけど
3 熱の基礎知識と熱対策の落とし穴
 3-1 すべてのエネルギーは熱に帰す
 3-2 熱と温度の違いとは?
 3-3 熱は電気回路で考える ~熱のオームの法則~
 3-4 熱伝導は固体内の温度差をなくす
 3-5 接触熱抵抗を制する
 3-6 対流は固体と空気の温度差をなくす
 3-7 対流は熱伝導と流体移動の複合現象
 3-8 放射は離れた固体間の温度差をなくす
 3-9 アルミ筐体より樹脂筐体が冷える!
 3-10 色は放射に無関係
 3-11 換気は内気と外気の温度差をなくす

<応用編>
4 電子機器の放熱経路と熱対策
 4-1 電子機器の放熱経路は2パターン
 4-2 熱対策は3つに集約される
5 電子部品の温度管理と熱抵抗
 5-1 ジャンクション温度の推定法
 5-2 熱抵抗と熱パラメータを使い分ける
 5-3 半導体パッケージの放熱経路
 5-4 熱電対を使った温度測定誤差
6 プリント基板の熱設計の考え方
 6-1 基板熱設計の5つのステップ
 6-2 熱流束で基板の熱的な厳しさを把握する
 6-3 熱源分散と熱拡散が設計の軸
 6-4 基板の放熱性能を等価熱伝導率で把握する
 6-5 熱対策が必要な部品と不要な部品の識別法
 6-6 基板で冷やせる部品と基板では冷やせない部品に分ける
7 部品温度を下げるための7つの方法
 7-1 部品の放熱経路から見た熱対策
 7-2 基板の熱対策ツリー
 7-3 部品と基板の熱結合
 7-4 配線による放熱パターン設計
 7-5 内層の活用とサーマルビアの設計法
 7-6 基板を介した部品相互影響 ~重ね合わせの定理~
 7-7 空気を介した部品相互影響
8 筐体放熱とTIM(放熱材料)の使い方
 8-1 各種TIMとその特徴
 8-2 放熱シート選定の注意点
 8-3 TIMを使った放熱構造設計
 8-4 TIMの様々なトラブル ポンプアウト/オイルブリード/固化
9 ヒートシンク設計
 9-1 自然空冷ヒートシンク設計手順
 9-2 ヒートシンクの熱抵抗は3つある
 9-3 ヒートシンクパラメータの決め方
 9-4 最適フィン間隔
 9-5 フィンの向きと熱抵抗変化
 9-6 障害物による影響
10 冷却ファンの活用
 10-1 ファンの特性を決める P-Qカーブと比速度
 10-2 ファン選定手順
 10-3 ファンの設置はPUSHかPULLか
 10-4 適切な通風孔設計
 10-5 最大出力ポイントで動作させると低騒音


サーマルビアと放熱パッドの効果(セミナ資料から)

●参考文献など
・熱設計完全制覇(日刊工業新聞社)
・トコトンやさしい熱設計の本(日刊工業新聞社)
・熱設計と数値シミュレーション(オーム社)
・トランジスタ技術2020年8月号(CQ出版社)
・熱設計何でも相談室(http://www.thermo-clinic.com)


【受講者が持参するもの】
不要

【講師】
国峯 尚樹 氏〔株式会社サーマルデザインラボ 代表取締役〕
 1977年、早稲田大学理工学部卒。同年、沖電気工業に入社。電子交換機やミニコン、パソコン、プリンタ、FDDなどの冷却方式開発や熱設計に従事。
 2007年9月に同社を退職し、サーマルデザインラボを設立。上流熱設計と熱解析の両輪による「熱問題の撲滅」を目指し、製品の熱設計やプロセス改革コンサルティング、研修などを手がける。
 主な著書に「熱設計完全制覇」「熱設計完全入門」「電子機器の熱対策設計」「電子機器の熱流体解析入門」「トコトンやさしい熱設計の本」(日刊工業新聞社)、「熱設計と数値シミュレーション」(オーム社)などがある。


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