放熱板の作り方

お世話になります、パワーデバイス(トランジスタ等)に放熱板を付けたいのですが、データシートから見てどのように計算するのでしょうか?すでに経験されたかたがいらしゃったらアドバイスをお願いしたいのですが、

  • IKUZOさん

    古い投稿に色についての記事がありましたけれども、白よりは黒が良いみたいですね。
    「放熱版の色の効果は?」

    赤外放射分は放熱の半分程度占めていて、白だと黒よりも10%程度性能が悪くなりそうですね。
    空気に接する部分は、塗装の厚みが薄いので、レジストや塗装の熱抵抗は無視できると思います。
    (ヒートシンクとパッケージモールド間は金属剥き出しがいいですけれども、)

    単純計算だと、表面が100℃の100mm角のアルミ板を筐体内にいれると、対流放熱で8W、赤外放射で10W(アルミ剥き出しだと3W)くらいでしょうか。フィンとか形が付くと計算めんどうなので専用ツールがいいかもしれませんね。

  • Kirinさん

    塗装ではなく黒色アルマイトと白色アルマイトの差です。

    塗装ではないので黒色アルマイト処理にほうが良いです。

  • ベルウッドさん

    ご指摘ありがとうございます。メッキといったほうがよかったですね。

    でも、こんなところでベルウッドさんと絡めて、ちょっと嬉しいですね♡

  • 差し出がましくてすみません。

    昔、自作PCの放熱で熱抵抗を下げるのにさんざん苦労したのでつい口が出てしまいました。

  • IKUZOさん。以下の話は私の理解が誤っているかもしれません。

    私が言いたいのは、かふぇルネに投稿前にインターネットで検索ではなく、インターネットには、前提を隠していたり、すべて間違っているような情報も多いので、多くを見て、できれば自分で検証しないと危険だと言うことです。しかし、かふぇルネを含めてきっかけとしては非常に有効です。従って、この件に関してはキーワードの書き込みに留めておきました。

    また、「・・・アンプの・・・直感的な発熱量は負荷の概ね1割~2割と見積もる」はおそらく間違えで、lumiheartさんも1割~2割と見積もるのはアンプではなくトライアックのこととして書かれてます。オーディオアンプの効率はA級で20%、AB級で50%、D級で85%あたりと聞きます。RF(VHFのSSB)アンプだと50%程度の効率です。放熱板が必要なアンプは、バイポーラTRのAB級アンプ、カマデンのTA2020(トライパス社)KIT、三菱のRFパワーモジュールなどに手を出したことがあります。RFパワーモジュールは、出力10Wとすれば出力と同じ10Wが熱になってしまいます。実際には、ドライバと2段なのでもう少し熱が出るはずです。

    ベルウッドさん。プロセッサのパッケージ磨きとかされたんですか?ヒートシンクとの密着性が良くなり劇的に放熱が良くなると聞いたことがあるのですが、やったこともないのに私はその効果を疑ってます。本当のところはどうなんでしょうか?

  • もしかして↓の手の話?

    audio-heritage.jp/.../ka-9900.html

    それともコッチ?

    www.marutsu.co.jp/.../6958

    私的には後者での話なんですが

    それほど音質とか性能とかには拘らず、取り敢えず鳴ればいいや程度の

    前者のタイプを自作するスキルが有るならこんな低レベルな質問にはならないでしょうし

  • Kirinさん「放熱版の色の効果は?」の古い投稿を拝見しました、黒の方が良いということで納得しました、際立って改善されるということでも無いようです、ベルウッドさん自作PCの放熱で苦労されたとか、確かにCPUの放熱板を見るとフィンがこれでもかというほどたくさん付いていてこんな形もあったんだなというぐらい奇妙なものもありますね、CPUの放熱器の場合は黒は少ないように思いました、kijoさんいつもアドバイスありがとうございます、取り違えは良くありますのでお許しください、

    lumiheartさん趣味でオーディオ等されているのですか?ほんに低レベルなんですけども「手でさわったらわかるやん」で終わらせたくなかったのです、今回は趣味のお話しではなく、基板設計のお話しの中での放熱器の設計について考えておくべきことを知るために「放熱板の作り方」等と致しました誤解を招くようなタイトルでしたかもしれませんね、実は基板設計してるのですが、トライアックに限らず3.3VのLDO等基板設計するときに、これまでの経験でこれぐらいというよりは余ったパターンで放熱するというようなことをやってまして、皆さんも制御基板のパターンを利用して放熱しているような基板を見られたことがあると思います、それでもう一つ知りたかったのが、本当に基板のパターンを利用して放熱するというのは推奨されますか?ということでして、基板のパターンで放熱すると基板が熱で収縮しますのでパターンの断線とかならないかと、しかし昨今のパワーデバイスが放熱フィンを基板に半田して放熱させるものがとても多いので、今のところパターンを利用して放熱することはやっていかざるを得ないので、何か注意点がございましたらよろしくお願いします。

  • IKUZOさん 放熱板の問題ではないのですが、0.5Wや1W程度のチップ部品のパターンの不具合例を紹介します。表示灯の電流を制限する目的の抵抗で以下の問題が出ました。この抵抗は1時間程度、負荷がかかって発熱し、1時間程度冷えて、これを繰り返していました。このような動作の場合はチップ部品の放熱環境に十分なマージンを持たないと、ハンダ付け部分の収縮膨張で物理的なストレスがかかり、数年でパターンが断線することがあります。連続的に加熱される場合は問題は出ません。電力部品はディスクリートの部品の方が熱的には問題は少ないです。

  • IKUZOさん

    私のはヒートシンクなどの機構部品は組み立て費が掛かるので基板に放熱するような設計が多いですね。
    ファンもコストと故障率があがるのでなるべくつけないでいいような放熱を選択しています。

    レギュレターなどのアプリケーションノートには基板で放熱するために必要な銅箔面積の図なんかがよく掲載されていますから、基板で放熱するのがセオリーなんじゃないんでしょうか。
     ふつうに数年運用していても半田故障とか聞きませんし。

  • やまさん

    寒冷地で使用する装置は、半田クラックが良く起きますねー。
    特に1005サイズ以下のチップ類は頻度が高いです。

    やっぱり春夏秋冬朝昼晩の温度サイクルで収縮幅がおおきいんでしょうかねー。
     なので屋外使用の基板は可能な限り部品サイズを大きく、パターンを太くすることで軽減してますけども。

    ちなみに宇宙だと太陽があたる面と裏側で200度くらい温度差がでるので、カプトンテープとかで保護しないとあっと言う間に藻屑になるそうです^^;