サーマルビア

サーマルビアとは?

サーマルビアは、熱を発散するコンポーネントの直下に配置されたメッキスルーホールです。通常、熱パッド(BGA、QFNなどのコンポーネント上の大きな露出金属領域)の周りに配列されたサーマルビアは、コンポーネント接合部またはサスペンション領域から他のボード層(通常は多層PCBの内部銅平面)に熱を伝導します。多層PCBでは、内部銅層は大きな表面積を有し、熱を急速に拡散できます。サーマルビアは、この熱拡散メカニズムに接続する熱通路の橋渡しとなります。

サーマルビア配置は、コンポーネント上の熱パッドの下および周辺の小さなビアのグリッドである場合が多いです。各ビアの直径、ビア密度(パッド領域あたりのビア数)、および最下層の銅領域のサイズは、すべて熱抵抗を決定します。より多くのビア、またはより大きなビアは、より低い熱抵抗をもたらします。サーマルビア設計には、メッキプロセス中の孤立した通路を避けるため、各ビアがしっかりと相互接続されることを確認することも含まれます。一部の製造業者は、高い放散要件を持つアプリケーション(例えば、CPU基板)のためにサーマルビア充填オプションを提供しています。充填されたビアは、表面接合プロセスの間に熱をボード全体に均等に伝導するための通路を提供します。

多層スタックアップと熱通路設計

サーマルビアと内部銅層のシステムは、複雑な熱通路ネットワークを作成します。物理駆動設計ツールは、コンポーネントの熱出力、隣接する銅領域のサイズ、ビア数、およびスタックアップの層構成を考慮して、サーマルビアを配置し、結果として得られる熱抵抗を計算します。多くの高パフォーマンス設計では、サーマルビアとボード自体の内部熱経路は、外部冷却(熱シンク、ファン冷却)と同じくらい重要な熱管理要素です。

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