熱・応力解析コンサルサービス

開発品や量産製品で、熱や応力起因の不良品が出てしまったら、緊急に対策が求められます。
そこで熱・応力の専門家から、不良原因の「診断」結果と解決策の「処方」を受け取ることで、トラブル対策は短期間で完了します。

このような企業様におすすめします

• 開発品や量産品でトラブルが発生。すぐに原因を探し出して対策をしたい
• これから開発を進めるにあたって、トラブルが起こらないための設計指針を知りたい（製品寿命の向上、耐落下衝撃性・耐振動性等）
• 放熱対策の要否や対策方法を把握したい
• 高精度な半導体の熱抵抗を知りたい

⇒　これらの課題の解決には、CAE（Computer Aided Engineering）による論理的な見解を得ることがブレークスルーの入口です。

しかし、CAEを用いて問題解決するためには、シミュレーションツールを使いこなすためのノウハウはもちろんのこと、現物と精度の高い相関を取る技術が不可欠です。 この技術を新たに構築するには相当な時間がかかり、シミュレーションツールは、導入すればすぐに使用できるものではありません。ツールを使いこなすためには専門の知識・技術（材料力学、解析理論、強度評価、実評価経験、等）が必要です。

そこで、そのような技術を蓄積してきた設計会社等にコンサル委託することがおすすめの選択肢です。

テクノシェルパが提供する熱・応力解析コンサルサービスのメリット

1. 実際のモノを知った上で解析を実施しています。モノを把握し、解析結果を提供することで実際にお客様の試作回数を低減した実績があります。
2. モノづくりで考慮すべき、熱的・構造的・電気的な解析技術を当社は全て保有しております。
3. 各シミュレーションを別々の解析会社に依頼することは非常に煩雑ですが、当社はお客様の開発状況やご要望に合わせて、各技術を組み合わせたソリューションを提供することができます。
4. 当社は、半導体の構造や熱特性を基に開発した、独自の半導体熱抵抗測定技術を保有しています。半導体部品は、熱解析における熱源パラメータとして重要です。この伝熱特性を精度良く解析に反映させるためには、半導体の素子構造まで理解して熱抵抗計算に反映させる技術力が不可欠です。この精度が十分でないと、全体の熱シミュレーションの精度が大きく低下しますので、試作回数を減らす効果が得られにくくなります。
5. これらの技術を用いた当社の高精度な解析(シミュレーション)コンサルサービスは、様々なお客様（企業、大学、公的研究機関、等）から高いご評価をいただいております。

熱伝導・熱流体解析の概要

半導体部品パッケージサイズは小型化により、チップ（発熱源）の発熱密度は今後も増大していく傾向にあります。また、電子機器の筐体内の部品密度が増すことによる放熱面積減少は、熱的な厳しさを更に増す要因になります。試作後の温度測定で、はじめて部品の動作温度が最大定格を超えることがわかり、対策に追われるというご経験やお悩みをお持ちではないでしょうか。

放熱設計は、構想設計、基本設計、詳細設計、試作の各段階でシミュレーションによる検証を行うことが重要です。初期段階ほど設計の自由度が高く、量産段階に近づくほど、設計自由度は低下していきます。（量産に近い段階での熱対策は非常に難しくなり、対策コストも大きく発生するようになります。場合によっては、部品配置からの再設計が必要になることもあります。）　当社では、一部の工程のみの解析や、全開発工程を通じての解析のいずれも受託しております。

【製品開発の各フェーズにおける放熱設計の自由度】

構想設計：

Excelレベルの概略計算で問題ありませんが、この段階できちんとした解析を行い、適切な開発の方向性を選択することで、以降の段階の設計を容易にすることができます。

基本設計：

発熱源が一様に発熱することを仮定した簡易モデルで計算して、放熱経路を考慮した筐体や基板の構造を検討することができます。

詳細設計

個々の部品は一様発熱するブロック体と見なした個別発熱モデルから詳細解析を行い、部品配置を含めた放熱対策を検討することができます。

試作：

部品の内部構造もモデル化し、また実温度測定も行った上で実測とシミュレーションの絶対値の合わせ込みまで行う詳細解析を実施します。

【経験分野】

電気・電子（半導体）、車載機器、電源機器、太陽光発電設備
医療機器、エンジン部品、空調機器、通信機器　等

【動画】

 

構造・応力解析

製品に求められる構造的課題は、製品分野によって異なります。

【製品に求められる信頼性】

長寿命化が求められる車載電子機器・通信機器・電源機器などでは、温度変化（温度サイクル試験）による熱疲労を考慮した熱応力解析（疲労寿命予測）に基づき、対策をご提案いたします。

今日、モバイル端末から屋外電気設備に至るまで、様々な筐体の薄板化・軽量化が行われています。薄板化・軽量化は筐体の強度低下と背中合わせであり、衝撃や振動などによる変形・破壊の懸念も発生します。これらの課題に対し、構造・応力解析によって強度や安全性を検証し、対策をご提案いたします。

耐振動性や静音性が求められる産業用センサ機器や車載電子機器は、振動の固有値や応答性を考慮した解析やスペクトル応答解析に基づき、構造検討を行います。

【関連リンク】

• 解析（シミュレーション）
• WTIブログ（シミュレーション関連）
• セラミックコンデンサ(セラコン)でクラック発生！ さあどうする？
• ドラッカーに学ぶ筐体設計
• 「熱課題」簡易診断サービス　～放熱設計を始めるなら開発初期から！～
• 積層板の簡易熱反り計算ツール

EMC対策コンサルサービス

製品設計段階においてEMC対策設計をサポートします。

試作品のEMC対策検証をサポートします。

EMC対策設計

試作前の設計情報（製品構造、回路図、部品リスト、基板パターン図）などをご提示いただき、EMC対策の観点から必要な対策をご提案いたします。

 

対策案リストの例（イメージ）

問題点	対策案
分類：基板GNDパターン GNDパターンに不必要なスリットがあり信号線に対するリターンパスが分断されている。コモンモードノイズの要因となる。	GNDをベタ接続とする。
分類：マイコンポート設定 IOポートのドライブ能力が不必要に高い設定となっていないか？ リンギングが発生し高調波ノイズの要因となる。	GPIOレジスタを設定しドライブ能力を最適化する。 ※試作後、信号波形の確認が必要
分類：外部接続コネクタ 基板外部に信号をインターフェースする場合、信号のリターンのパスが変化するため、コモンモードノイズが発生する。このコモンモードノイズをケーブルに伝播させないように対策が必要。	コネクタ端にフェライトビーズを追加し外部ケーブルにコモンモードノイズが伝播しないようにする。 ※ケーブルはノイズを輻射するアンテナとして作用するためケーブルにノイズを伝播させないことが大切である。
分類︓筐体内の部品配置 メイン基板から放射されるノイズが空間越しに近接配置される電源フィルタに伝搬する。	配線経路がクロスしないような配置とする。 筐体サイズに制約がある場合、以下のようなノイズを伝搬しにくくする対策も考えられる。

 

EMC対策検証

試作品および設計情報（製品構造、回路図、部品リスト、基板パターン図）をご提供いただき、現状確認 ~ 対策案のご提案まで対応いたします。

 

●サービスフロー

EMC対策検証は次の2ステップで対応いたします。

ステップ１　（現状確認～対策案のご提示）

お見積り	設計資料やEMC試験結果を基にお見積り
↓
現状確認	試作品の現状確認測定
↓
対策案ご提示	現状確認結果および設計資料を基に対策案をご提示

 

 

ステップ２（対策効果確認検証）

 

お見積り	Step1でご提示した対策効果確認測定のお見積り
↓
効果確認	試作品に改造を施し対策効果を確認
↓
検証結果　ご報告	検証結果をレポートにまとめお客様にご報告

 

 

EMC対策は設計段階から十分にケアしておくことが大切です。

 

EMC対策は製品開発で大きなウェイトを占めます。「製品のEMC性能は1回目の試作で決まる」と言っても過言ではありません。よって、設計の初期段階からEMC対策をきちんと織り込んでおくことが極めて重要でありその後の開発効率に大きな影響を与えます。

 

•  設計した回路のノイズ源を特定できていますか。
•  そのノイズ源に対して最適な部品配置になっていますか。
•  ノイズ源周辺の基板パターンはしっかりケア(結合回避・GND強化)できていますか。

 

開発初期にEMC対策について十分にケアしていないとEMC対策のための試作を繰り返すことになり試作コストが嵩むほか、開発後期には筐体などの変更ができず十分な対策ができない状況に陥ってしまいます。

EMC対策設計をきちんと行わなかった場合の製品開発工程

 

EMC対策期間とコスト

 

 

【WTI独自の電流測定方法】

パワーデバイスの電流測定は、回路インダクタンス低減のため、主にロゴスキーコイルを使用します。
ロゴスキーコイルの特徴として、外部磁界の影響を受けやすいことは一般的に知られていますが、そのため、測定環境や電流の大きさなどによっては、波形が歪むことなどがあります。
特に、電流が低い場合に顕在化しやすい傾向にあります。

WTIでは、精度を向上させた独自の測定方法で行っています。

ターンオフ（400 V 5 A）

ターンオフ（400 V 30 A）

ターンオン、オフの電流波形例

 

【高精度のスイッチング測定によるシミュレーションモデル】

高精度のシミュレーションモデルを作成するためには

• 精度よく測定したスイッチング実測波形
• 測定回路の配線インダクタンスの実測
• 製品内部のインダクタンスの実測

などをもとに必要なパラメータを抽出する必要があります。

実測においては、精度よく測定するためのノウハウが必要で、WTIはそのノウハウを有しています。

モデリングの作成は、株式会社モーデック社で行っており、WTIの実測に基づいた高精度のモデリング作成の実績があります。
この両社の組み合わせにより、高精度のスイッチング測定によるシミュレーションモデリングをご提供しています。

パワーMOSFETターンオフのシミュレーション代表波形

 

短絡耐量試験

短絡耐量試験は、サンプルが破壊するまで実施し破壊限界を確認する試験となります。破壊する際は、大音響とともに火花が発生し、サンプルが飛び散ることもあります。そのため安全に試験できる環境が必要となります。

弊社では、安全に短絡耐量試験を行うための環境、及び測定する技術を有しております。
また、より安全性を高めるために、破壊した瞬間に電源を遮断してできる限り、破壊のダメージ（大音響、火花の発生、サンプル飛び散り）を抑えることも検討しています。

【短絡耐量試験方法】

• 測定条件
  　最大電圧 850 V
• ハイサイド側
  　ゲート・エミッタ間電圧V_GEを印加
• ローサイド側
  • コレクタ・エミッタ間電圧V_CEに所定の電圧を印加
  • 入力パルスは、1パルス毎にパルス幅を大きくしていき、素子が破壊するまで実施
  • 破壊前の波形から、破壊限界のパルス幅などを確認

短絡耐量試験　回路例	短絡耐量試験　波形例

 

信頼性試験、構造解析

• 弊社及びパートナー会社にて高温保存や温度サイクル試験、及びパワーサイクル試験などの各種信頼性試験を実施
• IGBT・MOSFETなどのゲートACバイアス試験を実施
  ゲートACバイアス試験用のゲートドライバの設計、製作の実績あり

	＜主な仕様＞ 高電圧ゲートドライバ（2ch） 出力電圧±50Vまで調整可能 ゲート抵抗変更可 パルスジェネレータ内蔵 時間計測タイマー内蔵 異常検出機能
ゲートドライバ（2ch）製作例

 

※上記以外の試験対応：連続通電試験、dV/dt試験なども対応できるように現在準備中

 

• X線観察など製品の構造解析、評価環境構築や治工具準備などの対応も可能

パワーサイクル試験環境		製品構造のX線観察例

詳細はこちら　⇒　パワーサイクル試験

 

お客様からのご要望が急増している評価サービス

ダイオード、MOSFET、IGBTの各種パワーデバイス及びパワーモジュールの静特性、スイッチング特性をはじめ、さまざまな評価サービスをご提供。	パワーサイクル試験には、ショートパワーサイクル、ロングパワーサイクルといった2種類の試験があり、JEITA-ED-4701/601 602 603や、AEC-Q101等にて規格化。	AEC-Q101およびAQG-324に準拠した信頼性に関する受託評価サービス。半導体に関する知見に加え、長年培ってきた計測評価技術を活用。
半導体・電子部品・絶縁材料のリーク電流測定など、微小電流測定に関する受託評価サービス。µA以下の電流測定を必要とするようなご要望に対応。	測定環境構築も含めて、超低抵抗（微小抵抗）測定や温度特性などを行う受託評価サービス。mΩ以下（μΩやnΩ）クラスの評価に対応。	任意の大電流を単パルスや連続波形として試料に印加し、破壊耐量などを評価する受託評価サービス。1 kA以上やms以下の評価にも対応。

 

 

【関連リンク】

• カーブトレーサ自動測定システム
• パワーサイクル試験
• 電源（パワエレ）
• 技術者教育サービス（パワーエレクトロニクスの基礎）

WTIブログもご覧ください

• 「パワー半導体」とは何か？～パワー半導体で地球環境を救う！~
• SiC,GaN,Ga₂O₃パワーデバイス・モジュール開発が活発化！？でも、課題もあります
• パワー半導体の評価は安全が第一
• パワ-デバイスの短絡試験について
• SiCデバイスを使って電源を高効率化してみました
• オシロスコープの基礎知識

WTIの技術、設備、設計/開発会社の使い方、採用関連など、幅広い内容を動画で解説しています。

みなさん、こんにちは。

株式会社 Wave Technology 第一技術部 通信機器設計一課の尾﨑です。

皆さんは下にあるようなマークを見たことがありますか？

「技術基準適合証明」、略称で「技適」と呼ばれる認証を受けたものに付与される「技術基準適合証明マーク」で、一般的に「技適マーク」と呼ばれています。

今回は、当社の申請代行サービスの中でお問い合わせが非常に多い、この技適取得についてお話したいと思います。

（当社の技適の事前評価・申請代行サービスはコチラ）

平成30年度情報通信白書に、2017～2020年の分野・産業別の年平均のIoT成長率予測が載っています。

30.8%の産業用を筆頭に自動車、医療、コンシューマー、が大きな成長が見込まれる分野とされています。

今後、IoT機器の設計需要が益々増加してくるでしょう。

みなさんこんにちは、WTI営業部 部長の植村です。 お待たせしました（待ってない？）。ついにWTIにもマスコットキャラクターが誕生しました。 その名もなみりんと相棒のペロ。 WTIの特長を一目で分かりやすく伝える手法として考えました。会社紹介のパンフレットって文字ばかりだと読む気がなくなりますよね・・・・

みなさん、こんにちは。
ソフトウェア設計課の南と申します。よろしくお願い致します。

WTIの場合、ソフトウェア設計課と言いましてもプログラムのみを設計しているというわけではありません。仕様設計やコーディングはもちろんですが使用するマイコンの選定も含めた周辺回路の設計というハードウェアの設計に関しても対象業務となっております。

(当社のソフトウェア開発受託サービスはコチラ)

考えることややることは確かに多いのですが、その分「やりがい」と「達成感」も比例して大きなものとなっています。