Wave Technology（WTI）は半導体・電子部品・LSIのEOL（生産中止・ディスコン）に伴う設計変更・検証業務全般をサポートいたします。
◆お客様の声 ●量産製品のEOLが膨大にあり対応が追い付かない。 ●だが、社内のリソースは新商品の開発に集中させたい。 ●EOL対応は丸ごとアウトソース（外部委託）したい。 　　　　　　　↓ Wave Technology（WTI）は、このようなお客様の声にお応えしEOL対応全般を請け負うサービスを提供しております。

• EOL（生産中止・ディスコン）対応事例
• 受託範囲
• Wave Technology(WTI)のEOL対応が支持される理由

EOL対応受託範囲

代替品検討から設計変更（改版設計）・評価検証までワンストップでサポートさせていただきます。

代替検討 ・代品調査 ・特性比較	設計変更 ・回路 ・基板 ・ソフトウェア		評価検証 ・電気特性 ・EMI検証 ・各種信頼性試験		書類作成 ・検証報告書 ・資料作成代行※
		部材調達 ～実装・試作			※お客様の社内で必要となる設計変更申請書類などの作成を代行します。
EOL対応ワンストップサービス

 

EOL（生産中止・ディスコン）対応事例

事例１． マイコンEOLに対応したリニューアル設計 産業機器向け制御基板のマイコンEOL対応でワンチップマイコンを採用したリニューアル設計によって、部品点数とコスト削減を実現した事例をご紹介。	事例２． 電源回路部品のEOL対応に伴う実装基板の小型化 プラズマ発生器で使用している高耐圧コンデンサの代替に伴い、基板レイアウトの見直しと部品の再選定によって実装基板の小型化、コスト抑制を実現しました。	事例３． デジタル制御電源アイソレーション回路変更 デジタル制御電源で使用しているフォトカプラの生産中止に伴い、これをパルストランスに置き換えるなど再設計を実施し、小型・高速化かつ部品の入手性向上を実現しました。
事例４． ジョイスティックのEOL対応 機械式８接点ジョイスティックの置き換えでは、構造的制約から２軸のアナログ式（可変抵抗式）ジョイスティックを採用し小型マイコンと組み合わせることにより機能を実現した事例をご紹介。	事例５． 業務用無線機の高周波(RF)部生産中止(EOL)コンデンサの変更 400MHz帯の業務無線機で使用しているコンデンサの代替検討では、基板は改版せず、インピーダンス整合によって定数変更だけで代替品への置き換えを実現しました。	EOLお悩み解決ストーリー ハードな課題をソフトな発想で解決 タイの洪水被害などによる影響でEOL対応が大きな社会問題となっていた2013年頃、大きな課題に直面しながらも試行錯誤の上、EOL問題を解決に導いたエンジニア達のストーリーをご紹介します。

 

WTIのEOL対応が支持される理由

●技術範囲が広い

アナログ・デジタルから高周波回路および基板・機構・熱設計と対応可能な技術範囲が広く、お客様からの多様なニーズにお応えすることが可能です。

当社対応領域の例

アプリケーション	対象技術	対象部品
無線通信機器	高周波回路設計	高出力FET, 低雑音増幅FET, ショットキーバリアダイオード, PLL, Duplexerなど
	デジタル制御	ADC, DAC, CODEC, SDRAM, SRAM, FLASH ROM, FPGA※1,LCD, LCDコントローラ
	マイコン制御	MPU（CPU）※2
車載機器	センサ応用技術	GPSモジュール
ネットワーク機器	高速データ通信技術 パターン伝送線路解析	FPGA, 光通信モジュール
電源機器	AC・DCコンバータ DC・DCコンバータ	スイッチング用FET, 整流ダイオード, フォトカプラ, PWMコントローラIC

※1　 AMD製Spartan、Artix、Kintex、Virtex、CoolRunner-II CPLD、 Intel製Cyclone、 Arria、Stratix、 MAX10、 Lattice製ispMACH4000など ※2　 NXP製i.MXアプリケーション・プロセッサ（ARM）、Microchip製PIC、ルネサス製RL78、78K、R8C、V850、SuperHなど 上記以外のアプリケーションや部品についてもご要望に応じ対応いたします。

 

●ワンストップで対応

パターン設計から部品調達、試作についても対応します。 基板改版を伴うEOL（生産中止・ディスコン）対応にもスピーディーに対応します。

 

●設計提案力

Wave Technology（WTI）は「電子デバイス周辺および情報通信機器の設計・開発・受託」を主体とする会社です。 当社は、「設計的視点」から代替品、回路変更および適切な検証手法についてご提案させていただくことが可能です。

 

●証明取得サービス

無線機のEOL（生産中止・ディスコン）対応では、技術基準適合証明書の取得代行サービスも実施しております。

 

●EMI検証

自社で保有する簡易電波暗室を利用し部品置き換え後のEMI評価を実施することが可能です。このため、お客様での再検証の必要がなくなりEOL対応をスピードアップさせることができます。

 

【関連リンク】

WTIブログもご覧ください
WTIの請負（受託）ビジネスの注文件数第1位は、生産中止対応（EOL、ディスコン）！
部品が買えない？製品出荷どーしよう！・・・そんなときはおまかせください！
生産中止部品の置き換えは大変です！
WTIの生産中止部品対応における見えないサービスをご紹介！

社長ブログ（EOL関連）
セラミックコンデンサ（セラコン）の生産中止　大変ダー！

電子部品入手難サポートサービス（お問い合わせ急増中）
～　電子部品入手難に伴う置き換え検討における複数のプランをご用意いたしました　～
電子部品の置き換え調査～リニューアル設計まで、試作、評価を含めてワンストップで対応いたします。

 

 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。

パワーモジュールでは、kWレベルの大電力を扱うため、通電のON／OFFを繰り返すことで熱応力が発生し、製品内部及び製品を放熱系統に取りつける部分に大きなストレスが発生します。
ストレスが繰り返し発生すると、

• 製品の性能低下や破壊
• 製品を取りつけるグリース劣化による放熱性低下に伴う製品破壊

といった症状が見られるようになります。

パワーサイクル試験は、このような課題に対する実⼒及び寿命を予測するために⾏われる試験項目のひとつです。
目的に応じ、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 種類の試験があります。

対応する試験は規格として制定されており、JEITA-ED-4701/601 602 603。車載用電子部品ではAEC-Q101で規格化されています。
また、規格に準拠した試験以外にも、グリース評価をするための試験や、SiC等の開発で双方向通電をおこなう等、目的によって様々な条件で試験が実施されています。
WTIでは、品種や条件で多くの組み合わせがある中、得意のカスタム計測・制御技術を活かし、制御環境の構築及び改良をおこなっております。実際の試験は、専用の試験ルームと人員を確保されているパートナー会社で試験受託しており、協業する形でビジネスを展開しております。

特にAEC-Q101では、ロット77台×3ロットの試験を行う必用があり、対応が可能な受託会社は非常に限られます。

パワーデバイスの開発サポートという着眼で見ると、WTIではパワーモジュールの静特性評価・スイッチング評価はもちろんのこと、10年以上の経験を活かし、熱・応力解析による構造開発サポートもおこなうことが可能です。
また、モジュール単体だけではなく、DC-DCコンバータ等の電源システム開発までWTI内でサポートできる体制が整っております（～数kWクラスまで）。

WTIはデバイスからシステムまで、お客様の課題に対し、広範囲にサポートすることができる稀な会社です。

自動車では世界的なEV推進の加速により、電動化の波が押し寄せてきております。これからの時代、各社が得意な技術を持ち合い、協業により技術開発を加速していくことが益々重要になってくると考えています。
WTIの活用をお待ちしております。

パワーデバイス・パワーモジュール評価事例

１．静特性評価

カーブトレーサを用い、静特性データを取得。
2000V、400Aクラスまでの製品に対応可能。

従来、2台のカーブトレーサを使い分けて測定する必要のあった製品を一括で自動計測。

２．動特性評価

600V、300Aクラスの評価実績あり。

評価環境抜粋

等価回路例

代表波形

※ゲートドライバはお客様支給を前提としております。
個別準備も可能ですが、その場合、個別に相談となります。

３．構造解析、信頼性試験

• クロスセクション
  表面、断面解析等、目的に応じて実施内容をご提案いたします。
• 信頼性試験
  弊社及びパートナー会社にて、各種信頼性試験を行うことができます。
  パワーサイクル試験については、内容をお聞きしパートナー会社の紹介含め、個別にご提案いたします。

４．パワーサイクル試験（パートナー会社様提供）

①パワーサイクル試験の動作原理

• ゲート電圧（VG）印加するとドレイン電流（ID）が流れます。
• IDが流れるとパワ－チップの温度（Tj）が急上昇します。
• パワーチップの熱はケース側（Tc）に向かって流れることになります。
• この原理を利用して、パワーサイクル試験を実施します。

これらID／Tj／Tc値を用いて、試験の条件出しを行います。

②ショートパワーサイクル（参考：JEITA-ED-4701/601 602）

主にスイッチングデバイス等の、パッケージ温度（Tc）が比較的安定した状態で、ON/OFF動作の繰り返しを再現した試験です。
チップから上の部分における、材料間の線膨張係数の違いによる劣化評価です。

③ロングーパワーサイクル（参考：JEITA-ED-4701/603）

主にパワーデバイスのON/OFF動作を繰り返し再現した試験です。
チップから下の部分における、材料間の線膨張係数の違いによる劣化評価です。

試験サンプル	MOSFETモジュール事例
試験条件	ID=250A（ON/OFF制御） ON/OFF=2/2minVGS=15V（常時印加）ΔTj=100℃(50～150℃)　10kcyc
冷却方式	空冷ファン方針
常時モニタ	各VDS(ON)、各Tc
アラーム機能	VDS、IDS上限　DC電源OFF Tc上限　電源ﾌﾞﾚｰｶｰ遮断

④故障モードについて

故障モードは、ショートやオープン不良が主となります。

• チップ過電流破壊
• 温度変化による繰返し疲労でのクラック、剥離(断続動作モード)
• 温度変化による繰返し疲労でのクラック、剥離(パワーサイクルモード)

⑤試験環境抜粋（パートナー会社）

５．パワーモジュール通電制御環境構築例

＜前提条件＞

①Tjが最大定格を超えない範囲で、モジュールのケース温度を極力短時間で上下させることを目的に、可変電力制御を適用。
②6素子が全て直列接続されている。
③1素子あたり1kW程度の電力範囲で6素子同時に可変電力制御をおこなう。
④各端子と温度の波形を全て記録する。

＜適用技術＞

デジタルフィードバックで高速で制御させるため、次の構成を選択。

①制御の中心にRTOS（リアルタイムOS）とFPGAを組み合わせた制御ボードを選択。プロトタイピング設計を前提に、NI（ナショナルインスツルメンツ）社のボードを使い、LabVIEWで設計。
②入出力絶縁とモジュール制御のため、カスタム基板設計。

基板①とコントローラ基板

基板②

サイト内リンク

詳細資料をご希望の方はこちら
【当ページ関連の資料タイトル】
●「カスタム計測・試験環境構築・受託評価のサービス紹介」
●「導体抵抗自動モニタリングシステム取り扱いマニュアル」

・カスタム計測の概要はこちら
・治具の設計・製作の詳細はこちら
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・カスタム計測システム事業　執念の復活劇はこちら

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カスタム計測はIoTを救う！？
カスタム計測はIoTを救う！？（Part 2）
電子部品や製品の評価・試験を受託する会社は少ない！
カスタム計測は技術とアイデア！リアルタイム制御にトライしてみました
データ自動解析で「働き方改革」はいかがですか？

・電子回路設計 ヒントPLUS☆（計測・テスト関連）
～計装アンプって便利ですよ（電流検出）～
～計装アンプって便利ですよ（微小信号検出）～
～計装アンプって便利ですよ（GND以外の基準で出力できる）～
～計装アンプを使う上での注意点～
～リーク電流ってどうやって測定してますか？～
～アイソレーションアンプの有効活用～
～エイリアスとナイキスト周波数（アナログ波形のデジタル化における注意点）～

・社長ブログ（カスタム計測関連）
技術者不足の時代　～単純作業を自動化しよう～
「事業解散を超えて」　～WTIカスタム計測システム事業　執念の復活劇～

 

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。

■基板層数低減を実現します

• パッケージのピン配置の入れ替え
• 部品配置の最適化
• 配線の引き出し方、ビアの打ち方などの考慮

などの対策により、層数低減をご提案し、お客様の原価低減に貢献いたします。

基板層数低減の実績（例） ◆カーナビ ：8層ビルドアップ ⇒6層貫通基板に ◆映像(TV)カメラ ：10層IVH ⇒8層貫通基板に
	→

 

■最適なピン配置をご提案します 不要な配線やビアの引き出し方を考慮することで電源プレーンの安定化を図ります。 お客様のメリット

• 配線・実装面積縮小
• 安価な基板
• 基板層数低減

悪いピン配置の例		最適ピン配置の例
	→
電源・GNDプレーン に連続穴があく		無駄なビアが減り、ボード伝送特性、 給電性能が向上する

 

→

   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。

■目次

• イントロダクション
• ダイオードのI-Vカーブはどんな意味を持っているか？
• 直列抵抗成分をもう少し詳しく解説すると
• 単純TEGモデルにおいても考えるべき事は多い・・・
• TEG測定での落とし穴
• 製品環境でのパッケージ熱抵抗測定技術
• 従来一般的に行なわれてきている手法
• 従来手法の問題点
• ダイオードと寄生回路が混在した状態した場合、どのような動作になるか？
• 弊社が考案した手法の実例紹介
• 弊社考案方法の方向性
• 具体例紹介　・・・　SH2マイコンを使った確認事例
• 製品動作時発熱エリアを考慮した熱抵抗はどうなるのか？
• 熱抵抗検査装置ご紹介

 

イントロダクション

半導体の熱抵抗を正しく測定できていますか？

ダイオード

測定用素子として良く利用されるダイオード（PN接合）の特性を理解しないと、正しく測定できない場合があります。

 

ダイオードのI-Vカーブはどんな意味を持っているか？

●ダイオードのI-Vカーブは指数特性で表現される

ダイオード（PN接合）のI-V特性	■ショックレーのダイオード方程式 I=Is〔exp(qV/nK T）-1〕 ≒ I=Is〔exp（qV /nK T）〕
	Is：飽和電流 T：温度[K] Q：電荷素量（1.602E-19） N：ideality Factor K：ボルツマン定数（1.38E-23）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　具体的にはどういうこと？

電流側（Y軸）を対数で見ると・・・

⇒この関係が正しいのであれば、 　 　　　熱抵抗取得時の電流・電圧条件は選び易い。

しかし実際は・・・

 

＜実際に測定条件を決める場合＞ «  直列抵抗成分の影響を極力受けない電流条件を選択する。«（C）の拡散電流についても考慮必要だが、現実的な電流設定範囲より十分低い電流範囲となるため、検討上は除外しても影響はない。

 

直列抵抗成分をもう少し詳しく解説すると

 

		直列抵抗成分も含めた ｋファクタ（温度特性） だから問題ないのでは？
→：本来の温度ドリフトイメージ	→：直列抵抗成分が含まれる場合

・・・実際には、問題となるケースが多い 熱抵抗測定時に、直列抵抗成分の要因部分と純粋なダイオード部分が 均一の温度上昇すれば問題ないが、実際にはそうでないケースが多い。

この条件を考慮しなかったら・・・

熱抵抗測定用TEGを用いた測定結果差   熱抵抗　θja A社　測定結果 169.1℃/W 弊社 測定結果 117.4℃/W     ↓　⊿ 52℃/W 参考）シミュレーション結果：　116.7℃/W

測定電流の妥当性考慮が大きく結果に影響を及ぼす。

測定差異の要因を分析すると・・・

Kファクター取得時	熱抵抗取得時

 

直列抵抗成分がクセモノ！ ⇒Kファクター取得時は、測定対象全てが均一温度 ⇒熱抵抗取得時は、直列抵抗のドリフト成分が軽減される

 

単純TEGモデルにおいても考えるべき事は多い・・・

 

＜TEG測定の課題１＞ Diは本当に純粋なダイオードの特性を示すか？ 　 ⇒半導体の電位固定用構造が用意されていない＜TEG測定の課題2＞ 　 R HeatとDiの温度は同じか？ ⇒熱的距離は結果に意外に影響する

 

熱特性を把握するには、今まで解説してきた測定電流値のみではなく考慮すべき事項が多々存在する。 　『寄生回路』 　　⇒半導体内の回路構造（島分離構造）を把握する必要がある。 　『発熱源と温度検出用素子の位置関係』 ⇒シミュレーションとの整合で精度を上げていくことを推奨する。

 

TEG測定での落とし穴

 

Point1 ： 温度検知用素子への電流値条件 　　　　　  ⇒ 直列抵抗成分の影響を極力排除した条件設定が必要

Point2 ： 寄生回路の影響 　　　　　  ⇒ TEGの接続条件によっては、デバイス構造に起因した 　　　 　　　   寄生回路が構成され、測定結果に大きく影響する。

Point3 ： 熱源・温度検知素子 　　　　　  ⇒ 熱源と温度検知用素子の位置関係によっては、正しい 　　　 　　　   熱源温度をモニターできていない可能性がある。

⇒上記Pointが考慮されないと
　 熱抵抗を測定するためのTEGを使っても正しい熱抵抗が測定できない！

 

製品環境でのパッケージ熱抵抗測定技術

製品環境でのパッケージ熱抵抗を正しく求めるためには、実デバイスを使った熱抵抗解析を
高精度に評価する技術が必要となります。

＜実デバイスの熱特性評価＞ l  従来一般的に行なわれてきている手法 l  その問題点 l  弊社が考案した手法の実例紹介

 

従来一般的に行なわれてきている手法

『電源・GND逆接により構成される寄生Diを用いた発熱と温度検知』

インバータ回路の電源・グラウンドを逆接した場合のイメージ図

 

半導体内には、このようにPN特性を抽出できる部位が無数に存在している

 

従来手法の問題点

『実際には純粋なPNのダイオード特性のみではなく、寄生回路も同時に動作する』

インバータ回路内での寄生回路動作の一例

 

ダイオードと寄生回路が混在した状態した場合、どのような動作になるか？

 

マイコンのVCC-GND間を逆接続状態にし、 PN接合順方向動作（させたつもり）時の マイコンチップ表面温度分布	チップ面全体を均一に発熱させたいが、 　温度ムラが見られる。　『なぜか？』　＜原因１＞ 　 ダイオードと寄生回路素子の並列回路が 　 動作するため、チップ面内で動作が不均一 　 になり、電流集中が発生する場所が出来る。 　＜原因２＞ 　 ダイオードは温度上昇と共にVF電圧 　 がNegative方向にドリフトするため 　　Vf低下⇒電流集中⇒Vf低下⇒電流集中 　 ホットスポット化が進む。 　＜原因３＞ 　 Chip全体を発熱させる電流が必要となる。 　 高い電流を流せば、W/BパッドやWireで 　 ジュール熱の影響が出る。

 

弊社が考案した手法の実例紹介

VCC系端子のクランプ特性を用いた局所発熱

 

VCC系端子に高電圧を印加すると、PN接合部が逆バイアス状態となり、 一定電圧を超えると、ブレイクダウンする（アバランシェブレークダウン）。　　　⇒　この現象を活用した実例を紹介

 

弊社考案方法の方向性

★従来手法の問題点を解決したい

＜既存手法の問題点＞ 　 ⇒ チップ全体でなくても、動作エリアを確実に把握できる発熱源を使いたい 　 ⇒ 印加電流を押さえ、ジュール熱の影響を受けないよう電力供給を行いたい ＜解決策＞ 　 高耐圧のエリアをクランプさせ低電流・高電圧で発熱させる 　 AVCCは高耐圧クランプが期待できる（10V以上の耐圧が望ましい）

★クランプ耐圧を使う場合の測定上の効果

クランプ発熱時、耐圧が温度と共にPositive側にシフトする。 この特性により、該当領域の温度を均一に保つことができる。⇒耐圧の低い部分に電流が流れ、温度を上昇させる。 　温度上昇により耐圧がPositive側にドリフトするので 　結果的に該当領域全体が均一耐圧及び均一温度に 　自動的にコントロールされる。

★製品発熱ブロックでの熱抵抗が求まるか？

仮にAVCCのような端子を選択した場合、動作エリアはアナログブロック に限定できるが、肝心のパッケージ熱抵抗算出にあたっては問題に ならないか！ 　　　・・・・・熱抵抗測定で用いたブロックと製品発熱ブロックの違い

 

熱シミュレーション技術とコラボレートすることで、解決できる！

 

具体例紹介　・・・　SH2マイコンを使った確認事例

 

赤枠領域はアナログブロック領域に相当する。 AVCCに電流を供給し電圧クランプさせると、アナログ領域が均一に発熱する。 また、 GND⇔VCCの順バイアス時に比べ、パッド及びワイヤ部ジュール発熱の 影響が殆ど見られない。アナログ領域に存在するI/Oを使えば、I/OのESD保護Diを何れか1素子任意に 選択し、該当領域の温度を正確に知ることができる。

熱シミュレーションを行なってみたところ・・

	実測　：θja =　55.1℃/W Sim　：θja =　53.2℃/W  -3％程度の誤差に収まる。
	従来手法の一例では、+188％程度の差 （実測が低すぎる） が確認された。従来手法による熱特性の取得結果は、 技術的に解析できない手法である。 そのため、熱設計の指標値として扱う には難がある。

 

製品動作時発熱エリアを考慮した熱抵抗はどうなるのか？

 

局所発熱モデルにおいて実測と熱シミュレーションの 整合モデルが作成出来ていれば、任意発熱時の 熱抵抗がシミュレーションで解ける。

更に、本技術を使えば

製品環境で熱抵抗を高精度に検証することが可能。

 

熱抵抗検査装置ご紹介

弊社では、実測～シミュレーションまでの一貫した受託サービスと合わせ、
熱抵抗検査装置を独自設計できる技術を保有しております。

システム紹介
	＜システムの詳細仕様＞ 　・最大10chでの並列測定が可能 　・定電流、定電圧、定電力の3モードに対応 ⇒2端子制御の制約内で定電力コントロールが可能 　・定電流、定電圧、定電力の3モードにおいて PWMによる発熱動作が可能 　・定常/過渡の両方に自動測定対応可能（過渡は条件付き） 　・全波形情報を自動保存し、Viewer機能で集録可能 　・新しいJEDEC規格である“JESD51-14”に対しても、 検査装置自体は標準対応（冷却過程での測定） 　★今回提案の新方式にも全ch対応可能 　市場のあらゆるニーズにご対応します。 　事例は弊社開発専用装置であり、ご要望に応じ最適仕様 　のシステム提案が可能です。

 

・イントロダクション
・ダイオードのI-Vカーブはどんな意味を持っているか？
・直列抵抗成分をもう少し詳しく解説すると
・単純TEGモデルにおいても考えるべき事は多い・・・
・TEG測定での落とし穴
・製品環境でのパッケージ熱抵抗測定技術
・従来一般的に行なわれてきている手法
・従来手法の問題点
・ダイオードと寄生回路が混在した状態した場合、どのような動作になるか？
・弊社が考案した手法の実例紹介
・弊社考案方法の方向性
・具体例紹介・・・　SH2マイコンを使った確認事例
・製品動作時発熱エリアを考慮した熱抵抗はどうなるのか？
・熱抵抗検査装置ご紹介
・熱流体解析を用いた放熱対策
・その他シミュレーション技術

・熱伝導・熱流体解析に戻る

・WTIブログもご覧ください
製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
2017年度インターンシップの受入を終えて
温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
2018年度　1DAYインターンシップ実施中♪
半導体パッケージの実装信頼性評価に向けて　～破断個所を特定するデイジーチェーンサンプル～
シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
熱問題の対処には予防診断が必要！

・社長ブログ（シミュレーション関連）
1DAYインターンシップ やってま～す♪
「熱反り計算ツール」のお問合せが増えています
微細化・高密度化が進むプリント基板、信頼性をどう担保するか？

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※
【当ページ関連の資料タイトル】
●「半導体パッケージの熱抵抗測定技術」
●「応力シミュレーション事例

 

 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。

箱物筐体製品の放熱対策を行う際、筐体壁から外気へ熱輸送させる対策が大半です。
このような、筐体を使った放熱対策を熱輸送の３要素から簡単に説明します。

＜熱輸送の３要素＞

• 対流熱伝達
  • 熱を帯びた分子の移動による熱移動
• 放射（輻射）
  • 電磁波による熱移動
• 熱伝導
  • 物質内の格子振動・自由電子による熱移動

■目次

• 説明に使用するモデル仕様
• 対流熱伝達による放熱効果
• 対流熱伝達による放熱効果のまとめ
• 放射による放熱効果
• 熱伝導による放熱効果
• 熱伝導の盲点
• 放熱対策に多大な費用をかけていませんか？
• 発熱部品の厳密モデルを作るには
• 発熱部品を高精度に分析する熱測定技術

 

説明に使用するモデル仕様

部材	材料	熱伝導率（W/mK）	放射率	発熱量（W）
筐体	アルミダイキャスト	121	0.03	-
FIN	アルミダイキャスト	121	0.03	-
IC配置台	アルミダイキャスト	121	0.03	-
IC	Resin	1	0.9	20

 

対流熱伝達による放熱効果

プレートFINを設計する場合、FIN枚数を何枚に設定すべきか迷うと思います。

	★FIN枚数は、適正な枚数（最適解）があります。 ★対流熱伝達の効果を最大限生かす放熱設計 　 を行いましょう。

FINの羽枚数は、 　※ 少なすぎるとFIN表面から外気へ熱輸送する面積が低下するため、効果が下がります。 　※ また、多すぎるとFIN間に十分な風が流れず効果が下がります。 つまり、FINは放熱効果のピークを持つ放熱部材です。

＜下記は、今回のモデルの検証結果です＞
FINを8枚～30枚まで2枚間隔で解析した結果です。

 

対流熱伝達による放熱効果のまとめ

 

	FIN枚数8枚	FIN枚数18枚	FIN枚数30枚
	FINの表面積が少ない	最適領域	FIN間に風が流れにくい領域
風 速 分 布 図
考 察	風速は十分であるが、外気に 触れるFINの表面積が少なく 放熱効果が下がる。	風速、FINの表面積ともに適切 なサイズであるため、放熱効果 が最大となる。	FINの表面積は十分であるが、 必要な風速が得られていない ため、放熱効果が下がる。

更に、製品の外形・材料・発熱部材の位置など、マイナーチェンジの製品開発には 再度FINの最適解を求めなくても対応可能と考えます。

 

グラフの見方を変えれば

最適なFINピッチが求まります

 

放射による放熱効果

放射による放熱は、見落としがちな熱輸送です。
金属筐体・密閉製品には放射による放熱は有効な手段です。

＜アルミダイキャスト＞ 同じアルミダイキャストでも、表面状態によって下記通り、放射率が異なります。

また、放射量は下記式の通り物体表面温度の４乗で増加するため、物体表面温度（空間温度も含む）が上昇すれば
指数的に放熱量が上昇します。

熱放射量　＝　定数　×　放射率　×　物体表面温度4

 

＜参考＞ 熱放射とは、真夏の砂浜は70℃を超えます。しかし、気温は30℃程度です。これが地球（地面） と太陽の間での熱放射による影響です。熱放射は、電磁波で熱輸送されます。

アルミダイキャストに対し、上に記載した表面処理別で熱解析を行った結果は以下のとおりです。

	＜放射率ε= 0.03＞
	＜放射率ε= 0.95（塗料）＞

 

熱伝導による放熱効果

 

熱伝導による放熱効果は右のとおりであるため、 材料の熱伝導率・厚みの選定が放熱の鍵となる。

 

●ICを筐体壁面等に設置する場合、必ず必要になる 　 TIM（*1）の材料選定一つでIC_Tj温度に差がつく。 　（*1）TIM： Thermal Interface Material

 

＜考察＞ 0.6W/mKより低い熱伝導率で、急峻な温度変化が見られる。0.6W/mK以上を選定すべき。	＜考察＞ リニアな変化であるため、なるべく薄い素材を選定すべき。

 

熱伝導の盲点

熱伝導による熱輸送を上げるため、厚みを薄くすれば放熱効果が確実にあがるわけではありません。

	熱伝導による熱輸送を上げるため、FIN BASE厚みを少なくすると
	Tj-Tfin間の熱抵抗は下がるはずが、結果は逆の傾向を示す。 これは、熱拡散（45°拡散）による熱の広がりがFINの縦方向のサイズと合っていないために発生する現象です。 　　　　　　　　　　　この現象を回避するには！

＜対策例＞

FINに熱を伝える前に、熱を拡散する。

ICの配置台の熱伝導率を向上させ、熱源付近の熱を拡散する。 　・Cu化［熱伝導率385W/mK］ 　・etc・・・ 熱伝導率の高い部材で熱を拡散する。 　・グラファイトシート ［熱伝導率1500W/mK（面内）］ 　・Cuシート［熱伝導率385W/mK］ 　・etc・・・

 

放熱対策に多大な費用をかけていませんか？

 

＜なぜ、放熱部品のコストが注目される？＞ 放熱部品は、製品の機能Upを行う部品ではない。 （放熱部品が無くても、製品機能は成り立つ） 　　　　　　　　　　　　　　↓ 放熱対策部品を安くする = 製品単価が下がる つまり上記関係が成り立つからである。 （グラフの通り放熱力の高い部材はコストUpとなる）

　　　　　　↓

＜正しい温度把握を行う事で、熱マージンは極限まで抑えられる＞ 製品の熱設計を行う現場では、熱の把握を行うのに熱流体解析ツール（Sim）を活用するケースが多いと考える。（熱流体解析の精度も、年々向上している。） しかし、製品の熱設計は、Simで解いた温度に対し、大幅な温度マージンを持たせ製品の品質を保証する状況が変わらない。 ＜原因＞　発熱部品（半導体PKG）のSimモデルを厳密に作成できないためである。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓ ＜結果＞　必要以上の放熱力が必要となり、高価な放熱部品を採用し製品コストを上昇させる。

発熱部品の高精度な熱把握がコスト削減の鍵となる。

 

発熱部品の厳密モデルを作るには

下記フローの通り、3つの知る技術と2つのノウハウ技術が必要

	次項で、既存技術と弊社独自技術の違いを説明します。
	Mold開封によるChip分析	断面研磨による構造サイズ調査
	PKGのシミュレーションモデル	局所発熱時のChip表面温度分布

 

発熱部品を高精度に分析する熱測定技術

＜熱抵抗解析メーカーとの違い＞

＜大半の熱抵抗解析メーカー手法＞	＜弊社の特許技術手法＞

＜問題点＞

電源（Vcc）とGNDを逆接続し、半導体にある
寄生Diを使い測定するため、下記問題が発生する。
●  Chip表面が均一温度にならない
●  測定箇所が特定できない　　　　　　　　　　　　　　　→　　　正しく測定できているかの評価さえできない(-_-;)
●  Wireのジュール熱の影響が出る

　　　　　　　　　　　↓

問題点を解消した技術 ＜特徴＞ 半導体内の高耐圧ブロックに対し、順方向の 　電流で特定ブロックをクランプさせ、特定部位 　のみを均一に発熱させる技術で測定する。
	→ 発熱後

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、熱・応⼒解析のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「放熱の⼿段をいろいろ試したが、スペックに⼊らない」 「⾃社の熱シミュレータがうまく使えていない。どのようにすれば正しく熱設計ができるか教えて欲しい」 「新たな機種を開発するがこれまでの製品とは⼤幅に異なるので、熱設計の⽅向性を指南いただきたい」 詳しくは「テクノシェルパ」の熱・応⼒解析コンサルサービスのページをご覧ください。

 

・説明に使用するモデル仕様
・対流熱伝達による放熱効果
・対流熱伝達による放熱効果のまとめ
・放射による放熱効果
・熱伝導による放熱効果
・熱伝導の盲点
・放熱対策に多大な費用をかけていませんか？
・発熱部品の厳密モデルを作るには
・発熱部品を高精度に分析する熱測定技術
・「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！～

・WTIブログもご覧ください
製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
2017年度インターンシップの受入を終えて
温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
2018年度　1DAYインターンシップ実施中♪
半導体パッケージの実装信頼性評価に向けて　～破断個所を特定するデイジーチェーンサンプル～
シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
熱シミュレーションは簡単にはできない

・社長ブログ（シミュレーション関連）
1DAYインターンシップ やってま～す♪
「熱反り計算ツール」のお問合せが増えています
微細化・高密度化が進むプリント基板、信頼性をどう担保するか？
熱解析（熱シミュレーション）の対象は、半導体１個から建物丸ごとまで

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※
【当ページ関連の資料タイトル】
●「半導体パッケージの熱抵抗測定技術」
●「応力シミュレーション事例

 

 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。

ワイヤレス給電は、無線電力伝送、無線給電、非接触電力伝送、Wireless Power Transfer (WPT)などとも言われ、電子機器の給電をワイヤレスで行うこの技術は、先端技術を駆使するIoT機器の無線端末への給電手法として、近年注目されている技術です。

ワイヤレス給電は現在、国内外で新しい規格検討が活発に行われており、スマートフォンやウェアラブル端末などの小電力アプリケーションに限らず、EVなどの大電力アプリケーションの製品化も間近に迫ってきています。

そんな中、当社のワイヤレス給電技術は、経済産業省近畿経済産業局の「関西ものづくり新撰2018」に選定されました。

当社のワイヤレス給電は、磁界共鳴型という方式を用いています。この方式は、伝送距離が長い、高効率であるなどの特長を有しています。

また、龍谷大学のご支援の下に７年間に亘って技術開発に取り組み、アンテナの形状、ターン数、太さと伝送効率の関係、伝送距離と伝送効率の関係、整合回路など、磁界共鳴型ワイヤレス給電に必要な技術を蓄積してまいりました（関連特許3件保有)。

これらの蓄積した技術を基に、お客様のご要望にあわせた最適設計を実施いたします。

実際に電力伝送を行うためには、アンテナ設計以外にも、様々な技術と組み合わせる必要がありますので、受託設計をはじめとして、お客様のご要望に合せたソリューション提案をしてまいります。

WTIは、本社所在地は関西ですが、日本全国どの地域でも対応しております。
ご相談は無料ですので、まずはご連絡ください。

■ワイヤレス給電用コイルの受託設計サービス

• アプリケーション(機器)に合わせた最適なコイルを設計いたします。
• 電磁界シミュレータを活用してコイルの各種パラメータ(直径や巻き数など)の最適化を行い、低損失のコイルを設計いたします。
• コイルと周辺回路(高周波電源や受電回路など)との接続を最適化することで、御要望の伝送距離で伝送効率を最大化いたします。

■磁界共鳴方式ワイヤレス給電の受託評価サービス

• ワイヤレス給電部分の伝送効率や出力電力の評価を実施いたします。
• 磁界共鳴の調整を行い、伝送効率が最大となるよう調整いたします。

ワイヤレス給電について
ワイヤレス給電用コイルの設計事例
磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

 

ワイヤレス給電について

無線電力伝送でよく用いられる電磁誘導方式の電力伝送は概ね1 cm程度までであるのに対し、磁界共鳴方式では数十 cmの距離でも高効率で電力伝送ができるという特長があります。
当社はここに着目し龍谷大学と共同で技術開発に取り組んでまいりました(※)。
この研究開発をとおして蓄積した技術やノウハウを活用した、ワイヤレス給電の設計・評価サービスを提供いたします。
(※技術開発の取り組みについては、こちらをご参照ください。)

方式	動作原理	等価回路（ブロック図）	特徴
電磁誘導			距 離	～数cm
			効 率	高い
			媒 体	磁界
磁界共鳴 (共振結合)			距 離	～数十cm
			効 率	高い
			媒 体	電磁界 （主に磁界）
電界結合			距 離	～数mm
			効 率	高い
			媒 体	電界
マイクロ波			距 離	～数百km
			効 率	低い
			媒 体	電波 (マイクロ波)

無線電力伝送方式の概略説明図

ワイヤレス給電は、充電や電池交換が困難である機器や面倒である機器を中心に様々なアプリケーションへの広がりを見せています。下図はワイヤレス給電化が進められているアプリケーションの例示です。

アプリケーション例

ワイヤレス給電用コイルの設計事例

コイルの設計サービスの事例として、ワイヤレス給電で走行するミニカーのデモ機をご紹介いたします。
この事例では、送電コイルと受電コイルの設計最適化を行っています。
送電コイルは、パラメータ最適化により、コイルから60 mmの距離で均一な磁界強度を実現しています。
受電コイルは、パラメータの最適化によってコイル損失最小を実現しています。
これら２つの最適化によって、コイルから60 mmの距離であればどこでも均一な電力伝送が可能となり、３コースのいずれのミニカーも等速で走らせることができています。

 

コイルの上面の磁界強度が一定(伝送効率が一定)になるように、コイルの形状を設計しています。※特許第6024013号「無線電力伝送システム」 コイル形状　　　　　　　　　　　　コイルの上面の磁界分布

↓

設計したコイルを使用したワイヤレス給電で走行するミニカー

 

 

 

 

 

 

磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

ワイヤレス給電の評価事例として、伝送距離(送受電コイルの間隔)に対する伝送効率の測定結果をご紹介します。

ワイヤレス給電に使用するコイルを図１に示します。
このコイルを図２のように配置し、伝送距離に対する伝送効率を測定しています。
伝送効率の測定結果を図３に示します。この伝送効率の測定では、各伝送距離において伝送効率が最大となるように各コイルと周辺回路の接続(ここでは測定器との接続)を最適化しています。伝送距離50 mmでは約90 %、伝送距離100mmでは約60 %の伝送効率が得られています。

図１　送受電コイル(直径100mm)　　　　　　　　　　　　　　　図２　伝送効率の測定構造
↓
図３　伝送効率の測定事例	※各伝送距離において、伝送効率が最大となるよう各コイルと周辺回路(測定器)との接続を最適化して測定しています。

ワイヤレス給電について
ワイヤレス給電用コイルの設計事例
磁界共鳴方式ワイヤレス給電評価の事例

WTIブログもご覧ください
ワイヤレス給電　設計サービス　リリース間近！
ワイヤレス給電の設計・評価サービスを開始！
展示会もやります！　～無線電力伝送（ワイヤレス給電）～
WTIのワイヤレス給電サービスが「関西ものづくり新撰2018」に選定されました！

社長ブログもご覧ください
ワイヤレス給電の設計は経験とノウハウが必要
中小企業でも、技術開発を頑張っている会社はある
自主技術で勝負だ！ WTI
「自主技術開発をやっておられる会社なので応募しましたー」って言われます
びわ湖環境ビジネスメッセで、ワイヤレス給電デモ機を展示します
びわ湖環境ビジネスメッセのワイヤレス給電展示、無事終わりました
「新ものづくり新サービス展」今日から３日間　出展しています
ワイヤレス給電の応用をこう考える
関西ものづくり新撰2018選定証を交付いただきました
ワイヤレス給電技術の引合を次々にいただいています
「神戸ものづくり中小企業展示商談会」に出展
無接点給電/ケーブルレス給電 得意です！

WTI固有技術開発のページはこちら

 

 

 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。

 

このようなことでお困りではないですか？
✔　新機種・派生機種に防水・防塵の機能を持たせたい
✔　放熱や強度を考慮した筐体設計をサポートしてほしい
✔　筐体の小型化を検討してほしい
✔　仕様決めは設計を進めながら詰めていきたい
（一定費用で定量的に設計検討業務を委託したい）

 

筐体設計

WTIの筐体設計には3つの特長があります。

ものづくりを意識した設計

●樹脂製品の加工（射出成型、切削）の違いを考慮した設計 ●試作品の組立性を考慮した設計

防水設計

●防水化設計の経験が豊富 ●防水試験設備を保有しており、IP防水試験だけでなく限界試験も可能

シミュレーションを活用した設計

●フロントローディングで事前に設計課題の抽出・対策が可能 ●設計根拠のエビデンスをご報告可能

 

【防水試験の請負サービスはこちら】

【受託可能な業務範囲】

実装部品・ユニット部品の概略配置検討から、機構設計（防水設計・小型化）、試作・評価、課題の解決といった一連の業務をワンストップで請負・受託いたします。

仕様検討	詳細設計	試作評価
●仕様打合せ ●基本構造検討	●レイアウト設計 ●意匠デザイン	●試作 ●各種評価・試験 ●改良検討

案件内容毎の受託サービス以外に以下のようなサービスも対応可能です。

	月々の定額料金の範囲内で対応可能な設計業務や評価業務などを、お客様とのお打合わせで決定し、月単位で成果物をお納めするサービス
	防水対策の技術アドバイスや設計検証をご提供する技術サービス

設計ツール

★設計ツール

3D-CAD ：Creo Parametric（旧Pro/ENGINEER）、SolidWorks

 

機構（筐体）設計の主な実績

評価・信頼性試験

当社では、お客様のご要望スペックに合わせた各種評価の対応が可能です。

★対応可能な試験（一部試験は外部サイトを利用）

機械試験 ： 落下・衝撃試験、振動試験 温湿度環境試験 ： 温度サイクル試験、熱衝撃試験、恒温恒湿試験 屋外環境試験 ： 防水試験、防塵試験 疲労・強度試験  ： 押し圧（静圧）試試験、打鍵試験 　　※上記以外の試験や詳細な試験条件が必要な場合は、ご相談ください。

 

写真はIPX6
防水試験機（IPX5，6）	防水試験機（IPX9K）

 

サイト内リンク

・防水試験サービス
・防水設計の御提案（技術紹介パンフレット）
・熱流体解析を用いた放熱対策
・応力解析を用いた強度検証・対策
・その他シミュレーション技術
・WTIブログもご覧ください
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！
筐体設計はやらなきゃいけないことがいっぱい。でもお客様のために頑張るぞ！（Part 2）
頭を悩ます防水設計←強い味方を導入しました！
防水製品の開発で押さえておきたいポイントとは？
製品の熱マージンがもうない！正しく予測するには半導体を知る必要がある
2017年度インターンシップの受入を終えて
温度変化で発生する熱応力は、想像以上に大きい
金属筐体ってどうやってできてるの？
シミュレーション結果のフィードバック先は機構設計
熱問題の対処には予防診断が必要！
電子機器の構造評価で確認すべき内容とは？
後付け熱対策、追加熱対策が必要！どうする？
防水設計におけるネジの重要性について
防水設計の落とし穴
CAE解析を活用した機構設計

 

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【製品開発のトータルコーディネートが可能】

Wave Technology（WTI）には、製品開発で必要となる全ての設計部隊（電気、機構、基板、ソフト）が揃っており、これらを一括で受託し社内で綿密に連携して設計を進めるため、デザイン、コスト、性能などを最適化した製品に仕上げることが可能です。

また、位置検出、ワイヤレス給電、信号処理、画像認識、AI など近年の製品開発でニーズの多い要素技術についても社内外のネットワークを活用し製品に組み込むことが可能です。

【試作もスピーディーに対応】

技術領域の広さと幅広い対応力から生まれるワンストップサービスで製品開発を全般的にサポートします ワンストップサービスでお客様の製品開発をスピードアップします 開発請負、技術派遣などお客様のご要望に応じフレキシブルに対応します

 

Wave Technology（WTI）は試作専門の製造メーカと複数のネットワークを有しております。
また、部品調達は基本的にネット通販で行うため、部品の納期に伴う試作遅れなどは発生しません。

設計段階から試作時の入手性を見据えて部品を選定するため部品の納期トラブルは発生しません。
4層基板であればプリント基板の製造から実装までおよそ2週間で対応いたします。

充実した評価設備で機能・性能を確認
電気的な検証に必要なオシロスコープ、マルチメータ、スペクトラムアナライザー、ネットワークアナライザ、恒温槽はもとより、200名規模の設計会社としては異例の電波暗室や防水試験機まで保有しており製品として求められる機能・性能を確認いたします。

電波暗室	防水試験機

電気設計受託範囲

 

●技術領域の広さと幅広い対応力から生まれるワンストップサービスで製品開発を全般的にサポートします。 ●ワンストップサービスでお客様の製品開発をスピードアップします。 ●開発請負、技術派遣などお客様のご要望に応じフレキシブルに対応します。

 

仕様検討	詳細設計	試作機製作	検証
●システム検討 ●ハードウェア検討 ●ソフトウェア検討 ●仕様書作成	●アナログ回路設計 ●デジタル回路設計 ●高周波回路設計 ●FPGA設計 ●ソフトウェア設計 ●基板レイアウト設計 ●筐体設計	●部材調達 ●基板製作 ●部品実装 ●筐体製作 ●動作確認	●検証計画作成 ●ハードウェア検証 ●ソフトウェア検証 ●EMI検証 ●検証報告書作成
Wave Technology（WTI）のワンストップサービス

 

●IoT・ICT機器以外にもマイコン、FPGAを有するカスタムボード全般について受託開発可能です。 ●アナログ・デジタル・高周波・基板アートワークの各設計者が集結しており最適なハードウェアをご提案できます。

対応可能デバイス一覧

デバイス	メーカ	対象シリーズ
マイクロコントローラ	NXP	i.MXアプリケーション・プロセッサ（ARM）, 8-bit S08シリーズ
	Microchip	PIC16、18、24，dsPIC
	Texas Instruments	MSP430, C6000DSP, TIVA C シリーズ
	ルネサス	8, 16-bit 超低消費電力マイコン （RL78, 78K, R8C）
		32-bit RISCマイコン （V850, SuperH）
FPGA CPLD	AMD	Spartan, Artix, Kintex, Virtex, CoolRunner-Ⅱ CPLD
	Altera	Cyclone, Arria, Stratix, MAX10
	Lattice	ispMACH4000

※本表に無いデバイスについてもご相談に応じます。

 

主な開発実績

IoT向け電子基板評価事例（←クリック！）

各種センサデータ、GNSS位置情報などの取り込みや、有線・無線通信を制御するボードの設計とGNSS受信感度評価、有線通信規格のコンプライアンス試験、無線通信規格の品質試験への対応

 

ゴルフカートナビ開発事例（←クリック！）
ゴルフカートの位置情報を920 MHzの特定小電力無線モジュールによって本部に集約するユニット

 

デジタル制御電源開発事例（←クリック！）
システム要求に対してMPU（dsPIC）がリアルタイムに電源を制御し、動的に電圧、電流を可変させることができる電源

 

その他の主な開発実績

開発件名	概要	開発要素
高精度位置測位 ユニット	車に搭載するユニットでGNSS位置情報に加え、加速度センサ、ジャイロセンサの他、無線通信で得られる情報も利用して高精度で位置を測定する装置。 通信キャリアが提供する位置補正情報をLTE通信により取得し、高精度な位置情報を演算する。	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
高速通信制御 ユニット	高速シリアル通信をCPUで制御し、逐次更新される大容量環境データを高速で処理するシステム。	回路、基板、筐体、ファームウェア
自動車運転状態 解析ユニット	車に搭載するユニットで加速度センサ、ジャイロセンサから得られるデータをSDカードに保存する。このデータをPC用アプリケーションで解析することによって、ドライバーの運転状態（急発進などの有無）を解析する装置	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
バイク用位置 情報通信ユニット	バイクの位置情報を3G回線で本部に送信するユニット	回路、基板、筐体、ファームウェア
	ファームウェア： GPSモジュールからの位置情報を取得し、プロトコル変換して３Gで送信する処理を1チップマイコンに搭載
Wakeup Receiver	一定周期で起動し電波が届いた時だけ完全に起動する無線LANモジュール	回路、基板、筐体
無線機用パワー アンプ評価ソフト	無線機用パワーアンプ（PA）を制御する基板とその評価プログラム PLL、AGCをパソコンから制御し、レベル測定してグラフ化するGUIソフト	PC用アプリケーションソフト
店内連絡 システム	店舗内で使用する業務用無線機	回路、基板
RF IC（LTE用IC）制御ボード	LTE用RF ICの制御ボードおよびRF ICを搭載するサブシステムボード	回路、FPGA、GUIソフトウェア
物質分析装置	測定対象物にLED光を照射し、反射光を測定。測定結果をホスト（パソコン）にBluetoothまたはUSB通信で送信し、ホスト側でパターンマッチングにより対象物を特定する装置	回路、基板、筐体、ファームウェア、PC用アプリケーションソフト
	ファームウェア： 測定端末側の制御ソフトウエア（Bluetoothデバイス側） 処理結果をBluetoothモジュールを使って通信
業務用カメラ 制御基板	カメラからの映像、音声データを光ケーブルから受信しO/E変換後FPGA内で映像データに加工を施しホストCPUに受け渡す機能を有するボードの開発	回路、FPGA設計、基板
ジョイスティック 制御基板	ジョイスティックからのアナログ出力をマイコンのADCでデジタル変換しそのデータをホストCPUに受け渡すための制御ボード	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： EOLになった接点式ジョイスティックの置き換えを実現するために、1チップマイコンがキャリブレーション情報を制御しアナログジョイスティックで旧システムを実現
LCDバックライト 制御ボード	LCDバックライト用制御ボード	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： 電源制御とPWMを使った調光機能を1チップマイコンに搭載
EV用 モータ制御基板	EV車用のモータ制御基板、IPM（インテリジェントパワーモジュール）駆動電源の開発	回路、基板
エアコン異常検知 監視ストレージ	エアコン稼働状態（消費電力、エラー発生の有無など）をロギングするシステム	回路、基板
信号発生器	10 MHz入力から2系統の122 MHz (0 dBm)　を生成し出力するボード	回路、基板
光LANユニット	通信レート1.25 Gbpsの光通信制御ボード FPGAで通信データのパケット化などの高速処理を行う	回路、FPGA、ファームウェア、基板、筐体
PCモニタ用 光LANユニット	通信レート1.25 Gbpsの光LANネットワーク内に設置し通信内容をPCでモニタする装置　PCとの通信にはUSB3.0を使用する	回路、FPGA、ファームウェア、基板、筐体
病院内ネットワーク システム	医療機器のデータを病院内で使用可能な315 MHzの微弱無線を使用し集約するシステム 315MHz帯を使用したシリアル通信の無線化	回路、ファームウェア、基板、筐体
	ファームウェア： 有線通信をプロトコル変換し無線通信を実現。音声アラームなどの情報も通信相手に通知。送受信機の1チップマイコンにファームウェアを搭載
音声合成ユニット	日本語のテキストデータを音声にして読み上げる装置 市販品のPCボード（Intel製Edisonボード）を内蔵する OSはYocto Linux v1.6	回路、ファームウェア、基板、筐体、PCアプリケーションソフト
LED照明用 スイッチング電源	最大22 W　16 VのLEDを駆動するためのLEDコントローラ基板 PWMパルスによって調光制御が可能	回路、基板
ニッケル水素用 急速充電器	6chニッケル水素電池用急速充電器 Wave Technology（WTI）で開発した劣化抑制充電アルゴリズムを採用	回路、ファームウェア、基板、筐体
	ファームウェア： 充電器の２次電池充電制御ソフトウエア 当社独自アルゴリズムで劣化を抑制しつつ急速充電に対応 充電器の１チップマイコンに搭載
モバイルPV充電器	リチウムイオン電池を内蔵し太陽電池やUSBからの充電が可能 リチウムイオン電池に蓄電した電力を基にスマートホンなどのモバイル端末を充電する	回路、ファームウェア、基板
	ファームウェア： 太陽電池内蔵のUSBモバイルバッテリの充放電制御プログラム
ZigBee RFモジュール	NXP製ARM内蔵RF ICを使用した2.4 GHz ZigBeeモジュール	回路、基板
車載用 Hブリッジコントローラ	車の駐車ブレーキ制御コントローラ 車載用モータドライバICをMPUから制御する	回路、基板
ワイヤレス マイクシステム	300 MHz帯のワイヤレスマイクシステム 主にチューナ受信部の開発を担当	回路、基板、ファームウェア
	ファームウェア： 通信システムの制御ファームウェア 通信情報に付加された制御信号をデコードする処理を1チップマイコンに搭載
920MHz 無線モジュール	Silicon Labs　RF ICを使用した920 MHz無線モジュール	回路、基板
ナットライナー用 モータコントロール ユニット	自動車の生産工場などで使用されるナット類を締める装置に内蔵されるモータコントロール用の基板	回路、基板
太陽追尾架台用 制御基板	太陽光発電用ソーラパネルが太陽に対して常に最適な向きになるようにモータで制御する装置に内蔵されるDCブラシレスモータ制御基板	回路、基板
血液透析用 排液モニタ装置	血液透析装置の排液ラインに光学的センサ（受発光1セット）を2セット装着し、2セットの間にフィルターを設置することで、排液のフィルター前後（濾過前後）の吸光度を測定する。測定結果を演算することによってフィルターでトラップされた大分子量物質の漏出量などを推算する装置	回路、基板、ファームウェア、筐体
	ファームウェア： 検出器のLED制御と光センサーの情報を処理し状況を監視できるファームウェア 検出器の１チップマイコンに搭載

 

検証業務受託

 

●製品開発で大きなウェイトを占めるEMI対策も保有する電波暗室で対応します。 ●検証報告書の作成に関して、社内教育を徹底しており、簡潔明瞭でわかりやすい報告書を作成します。

 

簡易電波暗室内部イメージ

※   Wave Technology（WTI）のEMI対策検証サービスが支持される理由

アンテナ放射エミッション・雑音端子電圧について測定できる簡易電波暗室をご利用いただけるだけでなく、専門の技術スタッフがEMI対策検討まで対応いたします。 対策検討の結果、ハードウェアの改版が必要な場合は、基板設計～試作、再評価～認証試験代行サービスまでワンストップで対応いたします。 電磁波可視化システムをご利用いただけることで対策ポイントを容易に特定することができます。

電磁波可視化システム

EMI対策でお困りの場合は、是非Wave Technology（WTI）にご相談ください。

 

Wave Technology（WTI）のEMI測定システム全体図

 

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、EMC 対策コンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「いろいろ対策してみたがノイズが落ちない」 「自社電波暗室が混んでいるので、社外の電波暗室で現物を前にして相談したい」 「他業務に追われて、じっくりノイズ対策を検討する時間がない」 「試作前の設計段階でEMC 設計としての妥当性について第三者検証を受けたい」 詳しくは「テクノシェルパ」のEMC 対策コンサルサービスのページをご覧ください。

 

「EMI（伝導・放射ノイズ）対策検証受託サービス」の説明はこちら
「電波暗室レンタルサービス」の説明はこちら
「FPGA設計受託サービス」の説明はこちら
「ソフトウェア設計受託サービス」の説明はこちら

・WTIブログもご覧ください
IoT関連ブログ
テクノシェルパ関連ブログ
電波暗室・EMI関連ブログ

・電子回路設計 ヒントPLUS☆（EMI対策関連）

※※　お役立ち情報のご請求はこちら　※※
【当ページ関連の資料タイトル】
●「電気設計受託サービス」
●「ノイズビジョン～電波暗室レンタルサービス～」

●プロ設計者養成プロジェクト「テクノシェルパ」トップページ

●「EMC対策コンサルサービス」紹介ページ
●「テクノシェルパ」ブログ
もご覧ください。

 

 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。

フィルタ回路設計評価

必要な周波数のみ最小限の損失で通過させ、不要な周波数は確実に減衰させる回路がフィルタ回路です。
通過させる周波数により、

LPF(Low Pass Filter)	： 低域通過フィルタ
HPF(High Pass Filter)	： 高域通過フィルタ
BPF(Band Pass Filter)	： 特定の周波数のみ通過させるフィルタ
BRF(Band Rejection Filter)	： 特定の周波数のみ減衰させるフィルタ

があります。
 
WTIでは、周波数200MHz～12GHzにおいて、L/Cを用いた各種フィルタ回路、マイクロストリップラインを用いた各種フィルタ回路の設計・評価の実績があります。
またこれらを組み合わせることで、お客様の目的に合ったフィルタ回路をご提案します。
 

フィルタ等価回路	フィルタ特性

 
【主な開発実績】

開発件名	概要	主要特性
フィルタ回路設計評価	・L/C回路を用いた各種フィルタを設計評価	周波数 ~10 GHz	---	---
	・マイクロストリップラインを用いた各種フィルタを設計評価	周波数 ~10 GHz	---	---
	・通信装置の高調波スプリアスの低減検討のためフィルタを調整	周波数 ~500MHz	---	---

合成分配回路設計評価

市販の増幅器を用いて設計する場合、どうしても出力電力などが不足することがあります。
このとき複数の増幅器に電力を等しく分配し、増幅された電力を低損失で合成する合成分配器が必要になります。
 
WTIでは純粋に50Ω系での合成分配を行う回路から、異なるインピーダンスに合成分配を行う回路まで、様々な開発経験があり、お客様の目的にあった回路をご提案します。
 

合成・分配回路製作事例

 
【主な開発実績】

開発件名	概要	主要特性
合成・分配器設計	・マイクロストリップラインを用いた各種分配器設計評価 　ウィルキンソン、90°　ハイブリッド	周波数 ~8 GHz	---	---

スイッチ回路設計評価

信号が通過する経路のオン・オフを切り替えるスイッチ回路では、オンとオフの比を表すアイソレーション特性が重要となります。
WTIでは市販のMMICを組み合わせることで、アイソレーション50dBを実現したスイッチモジュールの開発実績があります。
 

スイッチ等価回路	スイッチ電磁界解析モデル

 
【主な開発実績】

開発件名	概要	主要特性
24G SW　MDLの設計開発	・車載レーダに使用するスイッチ部品を開発	周波数 24 GHz	アイソレーション < -50 dB	---

局部発振回路設計評価

周波数コンバータで基準となる信号を生成する回路が、局部発振器(LO：Local Oscillator)です。この局部発振器では、高い周波数安定度と低位相雑音が必要となります。そのため、PLL(Phase Locked Loop)を用いた、周波数シンセサイザーが使われます。
 

	VCO: Voltage Controlled Oscillator 電圧制御型発振器 PLL:  Phase Locked Loop 位相同期ループ TCXO:Temperature Compensated Crystal Oscillator  　　　　温度補償回路付水晶発振器 Loop Filter : ループフィルタ
局部発信器ブロック図

WTIでは、市販のVCOとPLL-ICの組合せまたはVCO内蔵PLL-ICいずれかを選定して周波数シンセサイザを設計します。低位相雑音でのご要求であれば市販VCOとPLL-ICの組合せ、実装面積の小型化のご要求であればVCO内蔵のPLL-ICを選定しています。
周波数シンセサイザの設計では、位相雑音、Lock Time、周波数安定度特性が重要なため、TCXO、VCO、PLL-ICの選定とループフィルタの設計が重要になります。特に位相雑音とLock Timeは相反する特性のため、ループフィルタの回路に起因します。ループフィルタの回路は、VCOの特性、PLL-ICの特性、ループ帯域や位相マージンなどのパラメータで回路設計をします。これらを適切なパラメータの組合せで、マイクロ波帯において、周波数シンセサイザを設計した実績があります。

PLL 位相雑音特性例	PLL-IC Lock Detect 信号例

 
【主な開発実績】

開発件名	概要	主要特性
携帯電話用VCO/PLLモジュールの開発	・各種携帯電話用VCO/PLLモジュールを開発	---	---	---
2.45GHz帯マイクロ波電源の開発	・信号発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用)	周波数 2.4～2.5 GHz	---	---
アップコンバータユニット開発	・局部発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用)	周波数 400 MHz	---	---
122MHz信号発振器の開発	・局部発振器の回路を設計(VCO内蔵PLL-ICを使用)	周波数 122 MHz	位相雑音 -100dBc/Hz (@1kHz)	---

 

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、高周波(RF)のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「自社設計品で性能が出ない」 「発振が止まらない」 「特定の部品が故障しやすい」 「高周波の知識が全くないので設計外注の依頼もできない」 「開発イメージのみから仕様書まで落とし込んでもらえないか」 詳しくは「テクノシェルパ」の高周波（RF）コンサルサービスのページをご覧ください。

 

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フィルタ回路設計評価
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【当ページ関連の資料タイトル】
●「高周波回路設計サービスのご提案」
●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」

 

 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。

マイクロ波いわゆる高周波(RF)は、スマートフォンに代表される無線通信、衝突防止や気象観測などのレーダやセンサー、他にも医療や無線電力伝送など、身近で様々な分野で用いられています。

WTIでは、マイクロ波の様々な分野に対し、お客様のニーズにお応えする、各種カスタム高周波(RF)ユニットの設計開発を受託（請負）しています。

高周波(RF)の要素回路別対応実績

 

無線通信方式別開発実績

WTIでは、様々な無線通信方式を使用した高周波(RF)回路機器の開発実績がございます。この実績に基づき、お客様のご要求に応じて最適な通信方式を選定し、高周波(RF)回路機器の受託設計サービスをご提供いたします。

 

通信方式	アプリケーション事例
Bluetooth(BLE) ZigBee	●  補聴器用リモコン ●  ホイストクレーン操作用リモコン ●  カメラ用リモコン ●  ウェアラブル機器 ●  ナースコール機器 ●  AoA(Angle of Arrival)評価用ボード ●  産業機器用コントローラー ●  IoTコインランドリー ●  ロボット用センサー
RF-ID	●  RFID試験設備 ●  高出力型RF-IDリーダー
無線LAN	●  車載診断機への無線接続機器 ●  音声データ分析機器 ●  EV車用充電装置
特定小電力無線	●  家畜状態監視機器 ●  映像転送機器 ●  プラットホームのドア開閉用リモコン ●  大規模太陽光発電所の発電監視用通信機器 ●  シャッター開閉用通信ユニット ●  自転車サークル錠
業務・レジャー用無線	●  館内放送機器 ●  業務用無線機 ●  マリン無線機
LTE	●  パワーゲート稼働監視用通信機器 ●  IPトランシーバ専用USBドングル ●  QRコード決済端末 ●  カーシェアリング車搭載機器 ●  小型ミニショベル搭載通信機器 ●  ホームセキュリティ用緊急通報機器 ●  4G基地局用増幅器(アンプ) ●  5G-NR基地局用増幅器(アンプ)
LPWA	●  鳥獣被害対策の捕獲状態監視用通信機器 ●  Sigfox通信モジュール ●  見守り端末 ●  スマートメーター
GNSS(GPS)	●  レジャービークル ●  建機用GPS通信機器 ●  レンタル機器管理 ●  電波時計 ●  GPSトラッカー

 

システムブロック別高周波(RF)機器の開発

WTIが、マイクロ波の中でも最も得意とするところは、『高周波(RF)無線通信システムブロック図』でSSPA(Solid State Power Amplifier)と記載している、電力増幅器（アンプ）の設計開発です。
トランジスタ単体の高周波(RF)特性評価などのデバイスに近いところから、各種機能を搭載したSSPAなどの設計開発技術を保有し、お客様からの受託（請負）を行っています。

他にも、マイクロ波の信号を所望の周波数に変換する周波数コンバータ、規定のローカル信号を生成する局部発振器などの設計開発も受託（請負）経験があります。

また、部分的な機能を有したものとしては、特定のマイクロ波帯域信号を通過させたり減衰させるフィルタ回路、高周波(RF)電力を分配や合成する合成分配回路、信号の伝達をオンやオフするスイッチ回路などの部品単位での設計開発にも受託（請負）対応できます。

マイクロ波の高周波(RF)ユニットの開発にお困りでしたら、是非ご相談下さい。豊富な高周波(RF)設計経験を活かして、お困りごとをWTIで受託（請負）することで、 お客様をサポートいたします。

高周波無線通信システムブロック図

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、高周波(RF)のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「自社設計品で性能が出ない」 「発振が止まらない」 「特定の部品が故障しやすい」 「高周波の知識が全くないので設計外注の依頼もできない」 「開発イメージのみから仕様書まで落とし込んでもらえないか」 詳しくは「テクノシェルパ」の高周波（RF）コンサルサービスのページをご覧ください。

 

高周波(RF)電力増幅器開発（←クリックすると詳細ページを表示）

マイクロ波の高周波(RF)電力増幅器を開発する上で、よく問題になるのは、整合(インピーダンスマッチング)と発振対策ではないでしょうか。トランジスタ単体の評価技術を有するWTIでは、動作周波数のみならず、低周波・高調波のインピーダンスを意識した原因調査をおこない、課題解決を進めております。

 

■高周波(RF)ディスクリートトランジスタ/高周波(RF)アンプモジュール設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
高周波(RF)ディスクリートトランジスタ設計評価 高周波(RF)アンプモジュール設計評価	■各種設計 集中定数/分布定数回路を用いた整合回路・安定化 基板レイアウト 帯域・出力・利得・歪・効率などのインピーダンス最適化 ■各種評価 整合回路調整 小信号特性(Sパラメータ)・大信号特性・雑音特性・温度分布 DC特性・熱抵抗特性・信頼性確認・発振解析・輻射対策 ■治具設計 各種(DC/熱抵抗/高周波)特性評価用治具設計	周波数 40MHz~18GHz 出力 0.01W~1kW	ベアチップトランジスタ ディスクリートトランジスタ パワーアンプ(PA) ローノイズアンプ(LNA） 各種デバイス取扱(Si/GaAs/GaN）

 

■高周波(RF)SSPA設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
高周波(RF)SSPA設計評価 (用途：実験用/実証用プロトタイプ) 受信回路設計	■各種設計 デバイス/部品選定 レベルダイヤ・整合回路・基板レイアウト 電力検出回路・温度補償回路・電源回路 筐体(空間結合・共振・放熱) ■各種評価 試作品組立・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)・ 大信号特性・雑音特性・温度分布・発振対策・輻射対策	周波数 1GHz~8GHz 出力 10W~2kW	パワーアンプ(PA) ローノイズアンプ(LNA) フィルタ アッテネータ カップラ 分配器・合成器 電力検波 ミクサー シールドケース

 

■周波数コンバータ設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
周波数コンバータ設計評価	■各種設計 デバイス/部品選定 レベルダイヤ・整合回路・逓倍回路・フィルタ回路 基板レイアウト ■試作評価 試作品組立・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)・ 大信号特性・雑音特性・温度分布	周波数 200MHz~3GHz 逓倍数 2逓倍～40逓倍	スーパーヘテロダイン ミクサーIC ディスクリートトランジスタ

 

各種高周波(RF)部品開発（←クリックすると詳細ページを表示）

お客様でマイクロ波の高周波(RF)ユニットを製作される際に、設計時のレベルダイヤ実現でお困りになることが多いと思います。
いくら良いトランジスタを用いてレベルダイヤを設計したとしても、それを繋ぐ連結回路・合成回路・減衰回路・フィルタ回路などのパッシブ部が適切でなければ、レベルダイヤを実現できなくなってしまいます。特に多段になればなるほど、合成数が増えれば増えるほど、各部品間の微妙なインピーダンスの不整合(ミスマッチ)が重なり合うことで、帯域確保と特性確保の難しさが顕在化してきます。WTIではこれらの原因となるミスマッチを防止した設計を行うことで、課題解決を行うことができます。

 

■マイクロ波　フィルタ回路設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
フィルタ回路設計評価	■各種設計 基材選定 集中定数/分布定数回路を用いたフィルタ回路 筐体(空間結合・共振) ■試作評価 試作品組立・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)・群遅延特性	周波数 200MHz~12GHz	LPF(ローパスフィルタ) HPF(ハイパスフィルタ) BPF(バンドパスフィルタ) BRF(バンドリジェクションフィルタ)

 

■マイクロ波　合成分配回路設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
合成分配回路設計評価	■設計 基材選定 集中定数/分布定数回路 ■試作評価 試作品組立・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)	周波数 100MHz~12GHz	ウィルキンソン 90°ハイブリッド

 

■マイクロ波　スイッチ回路設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
スイッチ回路設計評価	■設計 基材選定・部品選定 整合回路・基板レイアウト ■試作評価 試作品組立・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)	周波数 100MHz~24GHz	PINダイオード MMIC

 

■マイクロ波　局部発振回路設計評価

技術	概要	主要特性	キーワード
局部発振回路設計評価	■設計 基材選定・部品選定 発振器回路・整合回路・基板レイアウト ■試作評価 試作品組立・発振特性・整合回路調整・小信号特性(Sパラメータ)	周波数 800MHz~2GHz	VCO PLL ループフィルタ

 

無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託（←クリックすると詳細ページを表示）

IoT/M2M製品には、様々な用途に合わせて、Bluetooth(BLE)やZigBeeなどの近距離無線通信規格から、LPWA(Low Power Wide Area)に分類されるLoRaやSigfox、Wi-SUN、LTE-NB1(NB-IoT)などいろいろな無線通信規格が使用されています。

それらには無線通信モジュールが使われており、無線通信モジュールの要となるのがアンテナです。

Wave Technology（WTI）では、無線通信モジュール用アンテナの設計から試作評価までを受託させていただきます。
無線通信モジュールで使用されるアンテナは、コスト重視であれば、パターンアンテナを使用する場合が多く、逆Ｆ型・ミアンダ(メアンダ)型などお客様に最適なアンテナを提案させていただきます。
また、市販のチップアンテナを使用する場合でも、実装条件でアンテナ利得は、大きく変わります。実際の実装状態でのアンテナ利得評価も対応します。

《技術コンサルティングのご案内》 WTIは、高周波(RF)のコンサルサービスを「テクノシェルパ」のブランド名で行っております。以下のようなお悩み・ご要望にお応えします。 「自社設計品で性能が出ない」 「発振が止まらない」 「特定の部品が故障しやすい」 「高周波の知識が全くないので設計外注の依頼もできない」 「開発イメージのみから仕様書まで落とし込んでもらえないか」 詳しくは「テクノシェルパ」の高周波（RF）コンサルサービスのページをご覧ください。

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概略コンセプトだけで設計/開発/コンサル受託｜WTI（シールドルームのご紹介）
高周波の電力増幅器｜ 評価系紹介 ｜WTI（高周波電力増幅器評価系のご紹介）

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●「無線通信モジュール用アンテナ設計・評価受託」

 

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