サーマルビア

サーマルビアとは?

サーマルビアとは、発熱する部品の放熱パッドの真下やその近くに置かれ、部品からPCBを通して内層の銅層や反対面へ熱を逃がすめっきスルーホールです。電源レギュレータ、電源管理IC、プロセッサ、LEDドライバを含む多くの現代のICは、裏面に露出した放熱パッドを主な放熱経路として使います。このパッドを基板内部や裏面の広い銅面につなぐサーマルビアがなければ、部品は熱をうまく逃がせず、動作中に過熱するおそれがあります。

サーマルビアの設計は、熱伝導と製造の信頼性のつり合いです。ビアが多いほど熱はよく伝わりますが、パッドの下に多すぎるビアを置くとリフロー時にはんだが穴に吸い込まれ、はんだ接合部が痩せて、かえって熱抵抗を上げるボイドを生みます。一般には直径8~12milのビアを一定のピッチで並べ、実装前にエポキシで埋めるか、裏面をソルダレジストで覆う方法が取られます。サーマルビアの本数と位置は、部品の損失電力と熱抵抗の要件から計算しなければなりません。

AIレイアウトにおける最適化されたサーマルビア配列

サーマルビア配列の設計は、熱性能と製造上の制約のつり合いを求めます。これは物理駆動型AIレイアウトツールが配置と配線の段階で最適化できる領域です。各部品の放熱要件と層構成にある銅を解析することで、AIエンジンははんだの吸い込みやビアの信頼性の問題を防ぐ製造・実装ルールを守りながら、十分な熱伝達を与えるサーマルビアのパターンを自動で生成できます。この統合された熱設計により、配線後の別工程としての熱解析と手作業のビア配置を待たずに、設計内のすべての電力部品に適切な放熱が与えられます。

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