WTIでは、EMI対策を行う際に非常に便利な「ノイズ周波数分析ツール」（エクセルシート）を販売しております。

　価格：29,800円　⇒　今だけ無料　（お試しキャンペーン）

ノイズ周波数解析ツールの無料お試しキャンペーンをご希望のお客様は、ページ下部にある「無料ご相談お問い合わせはこちら」ボタンをクリックし、問い合わせページのコメント欄に「ノイズ周波数解析ツール希望」と記入して送信してください。

●「EMI対策受託サービス」の詳細はこちら
●「電波暗室レンタルサービス」の詳細はこちら

 

ノイズ周波数解析ツールの特長

昨今、電波暗室は非常に稼働率が高く、これら設備を利用したEMI対策検討では、限られた時間の中でノイズ対策方法を見つける必要があります。しかし、機器のハードウェアがますます複雑化していく中、ノイズの原因となる発振源を特定するのに時間が掛かってしまった経験はございませんでしょうか？

そんな時、役に立つのが「ノイズ周波数解析ツール」です。

規格オーバーとなったノイズピークや対策したいノイズ周波数から簡単に発振源を推定することができます。このため、本ツールをご利用いただくことでノイズ対策を効率的に進めることができます。

 

画面と操作例

まず、図1のシートにEMI対策検討を行う製品のノイズ発振源を登録します。このノイズ発振源は最大40個まで登録できます。

図1　ノイズ発振源リスト登録例

次に図2に示しますノイズ源推定シートで対策が必要なノイズの周波数を入力すると、原因と推定されるノイズ発振源が表示されます。また、ノイズが各発振源の何倍の高調波に相当するのかについても表示されます。

図2　ノイズ源推定シートの例

これらノイズ発振源情報を基にピンポイントで対策を施すことで効率的に作業を進めることができます。

 

お問い合わせ

ノイズ周波数解析ツール購入ご希望の方はページ下部の「無料ご相談お問い合わせはこちら」ボタンをクリックいただき、下記のようにご記入の上、送信ボタンのクリックをお願いいたします。

【お問合せフォーム記入内容】
お問合せ項目： EMI対策（電波暗室）
お問合せ内容： ノイズ周波数解析ツール購入希望

折り返し弊社担当から、購入手続き等につきまして、ご連絡いたします。

 

サイト内リンク

電波暗室レンタルサービス

電波暗室レンタルサービスのお申込み

EMI対策検証受託サービス

WTIブログもご覧ください
電波暗室の予約が一杯だー！　さあどうする？　EMI対応
ついにフル稼働しました！　WTIの電波暗室レンタル＆EMI対策検証サービス
伝導ノイズ対策に魔法の杖はない。でも、必ず原因と対策手法は見つかる！（Part 1）
伝導ノイズ対策に魔法の杖はない。でも、必ず原因と対策手法は見つかる！（Part 2）

社長ブログ（電波暗室レンタル・EMI対策サービス関連）
設計お役立ち情報「電子回路設計 ヒントPLUS☆」を立ち上げました
EMC対策に有効な　無料「ノイズ周波数解析ツール」をご提供中

EMI対策プレスリリース記事
　⇒　関西初「EMI対策」雑音端子電圧ノイズ成分を切り分ける検証サービス開始

電子回路設計 ヒントPLUS☆（電波暗室レンタル・EMI対策サービス関連）
～「あーここまでできているのにー！」～
～ノイズってなぜ発生するんだろう？　寄生成分を疑え～
～ノイズ放射３つの要因　対策は上流で打て～
～ノイズ源を突き止めるには、周波数の把握、そして解析ツール～
～ノイズ伝播経路での対策は、フィルタ挿入とグラウンド改善～
～ノイズ対策は、悪化方向の逆を狙え～
～電波暗室の予約で困っているなら、社外簡易電波暗室も考慮すべし～
～シミュレーションでの対策加速、やみくも計算はダメ～
～時間を要してしまうパターン変更は避けたいが・・～
～パスコンはコンデンサじゃないって？？～
～パスコン　大は小を兼ねる？？～
～パスコン配置にも作法がある～
～パスコンは、容量ばらつきに御用心～
～パスコンの効果を上げたい？　Ｒさまのお出ましだ～
～コモンモードとノーマルモードってなに？～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その①モード変換～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その②～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その②続編～

 

 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。

伝導ノイズ、放射ノイズの対策でお困りのお客様に最適なサービスです。

機器の高速化に伴い製品開発の工程では、EMC（Electro-Magnetic Compatibility：電磁両立性）対策の占める割合が増加する傾向にあります。

EMC ＝ EMI（Electro-Magnetic Interference：電磁妨害）
＋ EMS（Electro-Magnetic
Susceptibility：電磁感受性）

このような状況の中、伝導ノイズ、放射ノイズなどのEMI対策を行う電波暗室や対策設備の確保にお困りではないでしょうか？
Wave Technology（WTI）ではこれらお客様が抱える製品開発上の課題をクリアするため、各種国際規格（IEC、FCC、CISPR、VCCI）に対応した簡易電波暗室や伝導ノイズ、放射ノイズの分析に必要な設備を保有しており、これら設備をフル活用したEMI対策検討受託サービスを提供しております。

EMI規格認証前の伝導ノイズ、放射ノイズ対策・検討を専門の技術スタッフがお客様に代わって実施させていただきます。

<EMI対策検討可能な製品>
民生機器、医療機器、舶用機器、電源装置（単相最大4.5 KVA^※1）、無線通信機器など^※2

※1 放射エミッション（最大20 A , 310 VAC（40～550
Hz）, 440 VDC）、
雑音端子電圧（最大16 A, 250 VAC（50/60 Hz）, 400 VDC）
※2 現在、車載機器の測定に必要な設備は保有しておりません。

■EMI対策検証受託サービスの特長

①当社は設計開発受託サービスを主体に事業を行っていることから、アナログ、デジタル、高周波、電源および筐体設計など各種技術分野に精通した技術スタッフが揃っております。
これら技術スタッフが設計者の視点から伝導ノイズ、放射ノイズなどのEMI対策検証を実施致します。

 

②伝導ノイズ、放射ノイズ対策検証の結果、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。
当社のワンストップサービスをご利用いただくことによって、お客様は再試作の段取り、電波暗室の再予約から検証準備など手間を要する作業から解放され、その他の開発業務に集中することが可能となります。

EMI対策検証サービス料金の詳細は↓からお問い合わせ下さい。

「電波暗室レンタルサービス」をご利用のお客様には、通常価格29,800 円の「ノイズ周波数解析ツール」を無料で進呈いたします。⇒サービスご利用有無にかかわらず今だけ無料（お試しキャンペーン）

●「ノイズ周波数解析ツール」の詳細はこちら

ノイズ周波数解析ツールの無料お試しキャンペーンをご希望のお客様は、「無料ご相談お問い合わせはこちら」ボタンをクリックし、問い合わせページのコメント欄に「ノイズ周波数解析ツール希望」と記入して送信してください。

 

EMI対策検証サービスをご利用いただいたお客様の声

EMI対策検証受託サービスをご利用いただいたお客様から以下のような満足したとの言葉をいただいています。

自社では難しかった対策がすぐにできた		改善結果に満足		ノイズ低減の知見と共に 良好な結果が得られた
社内で一週間以上かけて対策できなかった内容が、すぐに改善できました。結果に満足しています。 （放射ノイズ対策をご依頼いただいたお客様）		結果が改善したので満足しています。 （伝導・放射ノイズ対策をご依頼いただいたお客様）		ノイズ対策に想定よりも時間がかかったが、ノイズ発生源を特定し、ノイズ低減方法の知見も教えてもらえました。さらに改版で良好な結果を得ることができたので満足しています。 （伝導・放射ノイズ対策をご依頼いただいたお客様）

 

EMI対策検証サービスで使用する設備の特長

当社の設備は伝導ノイズや放射ノイズなどのEMI対策検討を効率的に実施することを想定し、EMI対策検討に特化したもの導入しております。これら設備をお客様にご利用いただくレンタルサービスも実施しております。

電波暗室レンタルサービスのページはこちら

◆電磁波可視化システム

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。測定した電磁界の強度レベルは測定対象物の実画像と重ね合わせて、パソコンのモニタ上でヒートマップ上にカラー表示できます。測定周波数や対象物の大きさなど、仕様に応じてカスタマイズできます。よって、基板上のノイズ分布はもちろんのこと、ケーブルなどに伝導・放射するノイズの状態も可視化して確認することができます。

電磁化可視化システムのシステム構成、測定手順、測定データ解析手順については以下の動画をご覧ください。

 

 

【伝導ノイズ対策への活用例】

電磁波可視化システムを使った伝導ノイズ対策への活用例をイメージ図でご紹介します。

伝導ノイズで規格NGになっている製品の基板を電磁波可視化システムで確認したところ以下の図のようになっておりました。（赤いところほどノイズレベルが高いイメージです。青はノイズの影響がないエリアです。）

これを見ると、発信源となるノイズは小さいエリアに閉じ込められており理想的な設計であることがわかります。
しかし、このノイズに起因する伝導ノイズが電源ケーブルに漏れていました。
実はこの基板を筐体に組み込んだ時に問題がありました。

この図の様に筐体に組み込む際、電源ケーブルを筐体内部に引き込み基板上の電源コネクタに接続するのですが、その余剰ケーブルがノイズ源の真上を通っていました。せっかく、基板上のノイズを理想的な状態で閉じ込めているのに、これでは肝心の電源ケーブルがノイズで汚染され伝導ノイズとして外部に伝播します。そればかりか、この電源ケーブルがアンテナとして作用し外部に放射ノイズも放出します。
このような場合、ノイズ源に干渉しないように内部ケーブルの引き回しを見直してやるだけで、大幅にノイズレベルが改善します。

内部ケーブルの配線見直し例

伝導ノイズ対策は、わかってみれば意外に単純なことなのですが、設計者はまず自分の設計した基板の対策が不十分だったんじゃないか？などを考え、それらを対策検討の中で1つずつ確認しようとします。もちろん、その手法でも答えに辿り着くのですが、圧倒的に時間と労力が掛かります。

Wave Technology（WTI）は伝導ノイズおよび放射ノイズの対策を効率的に行うため、電磁波可視化システムやΔ型LISNなど最新の設備を導入しております。

Wave Technology（WTI）はこれら設備を駆使しお客様のEMI対策を効率的にサポート致します。また、電波暗室レンタルサービスとしてお客様自身にもご利用いただけます。

電波暗室レンタルサービスはこちら⇒　emi-01.htm

 

◆雑音端子電圧^※3測定システム

関西初のサービスとして、雑音端子電圧（伝導ノイズ）の測定では、ディファレンシャルモードとコモンモードノイズの切り分けが可能な電源インピーダンス安定化回路網（Δ型LISN：Line Impedance Stabilizing Network）をご利用いただけます。このことによって効率的な伝導ノイズの対策検討が可能となります。

 

※3　伝導ノイズレベルのことを雑音端子電圧と呼びます。

【雑音端子電圧（伝導ノイズ）測定例】
図1に通常のV型LISNによる雑音端子（伝導ノイズ）電圧測定結果を示します。
この測定結果にはディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズが混在しております。よって、ノイズ成分の切り分けが困難であり、ノイズ対策は経験と勘に頼った試行錯誤のアプローチが中心となります。
このため、伝導ノイズの対策・検証には多くの時間を要しておりました。

図1　通常の雑音端子電圧（伝導ノイズ）測定結果

当社のΔ型LISNは、図2に示しますとおりディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズを別々に測定することが可能です。

(a) ディファレンシャルモードノイズ測定結果

(b) コモンモードノイズ測定結果

図2　当社のΔ型LISNで測定した結果

伝導ノイズの原因を分析し、効率的な対策検討を実施するためにΔ型LISNは無くてはならない設備です。

もちろん、通常のV型LISNもございます。

<設備の詳細>
◆簡易電波暗室の仕様
IEC、FCC、CISPR、VCCIなど各種国際規格に対応した簡易電波暗室となります。放射エミッションは150 kHz
~　6 GHz、雑音端子電圧は9 kHz ~ 30 MHzの周波数範囲で測定が可能です。

 

主な仕様

暗室サイズ	・3×7×2.6(H)m
測定距離	・3 m
測定可能周波数	・150 kHz ~ 6 GHz
シールド特性	・150 kHz～1 GHz　100 dB以上、1 GHz～10 GHz　80 dB以上 　(MIL Std285）
測定装置	・システムコントローラ　(マイクロウェーブファクトリ) ・EMIテストレシーバー　(ローデ・シュワルツ)
アンテナ	・ループアンテナ　　(9 kHz ~ 30 MHz) ・バイログアンテナ　(30 ~ 1000 MHz) ・ホーンアンテナ　　(1 ~ 6 GHz)
電源インピーダンス 安定化回路網 （Δ型LISN） （V型LISN）	・9 kHz ~　30 MHz ・単相2 線(L/N/PE)、16A(250V AC)
電源装置	・電源フィルタ　AC500V 30A ・交流安定化電源DP045S　単相４.5 KVA
計測支援システム （自動制御）	・ターンテーブル　φ1.2m埋込型、　耐荷重100kg ・アンテナ昇降機　昇降範囲　1～1.6m（グラウンドプレーン面より）
付帯設備	・ITVカメラシステム ・インターホン

 

◆弊社のEMI測定システム図

同じ簡易電波暗室内で放射エミッション測定、雑音端子電圧（伝導ノイズ）測定、電磁波可視化測定ができます。

 

電波暗室レンタルサービスのページはこちら

WTIブログをご覧ください（電波暗室レンタル・EMI対策サービス関連）
電波暗室の予約が一杯だー！　さあどうする？　EMI対応
ついにフル稼働しました！　WTIの電波暗室レンタル＆EMI対策検証サービス
伝導ノイズ対策に魔法の杖はない。でも、必ず原因と対策手法は見つかる！（Part 1）
伝導ノイズ対策に魔法の杖はない。でも、必ず原因と対策手法は見つかる！（Part 2）

社長ブログ（電波暗室レンタル・EMI対策サービス関連）
設計お役立ち情報「電子回路設計 ヒントPLUS☆」を立ち上げました
EMC対策に有効な　無料「ノイズ周波数解析ツール」をご提供中

・EMI対策プレスリリース記事はこちらをご覧ください
⇒　関西初「EMI対策」雑音端子電圧ノイズ成分を切り分ける検証サービス開始

電子回路設計 ヒントPLUS☆（電波暗室レンタル・EMI対策サービス関連）
～「あーここまでできているのにー！」～
～ノイズってなぜ発生するんだろう？　寄生成分を疑え～
～ノイズ放射３つの要因　対策は上流で打て～
～ノイズ源を突き止めるには、周波数の把握、そして解析ツール～
～ノイズ伝播経路での対策は、フィルタ挿入とグラウンド改善～
～ノイズ対策は、悪化方向の逆を狙え～
～電波暗室の予約で困っているなら、社外簡易電波暗室も考慮すべし～
～シミュレーションでの対策加速、やみくも計算はダメ～
～時間を要してしまうパターン変更は避けたいが・・～
～パスコンはコンデンサじゃないって？？～
～パスコン　大は小を兼ねる？？～
～パスコン配置にも作法がある～
～パスコンは、容量ばらつきに御用心～
～パスコンの効果を上げたい？　Ｒさまのお出ましだ～
～コモンモードとノーマルモードってなに？～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その①モード変換～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その②～
～コモンモードノイズ発生のメカニズム　その②続編～
～信号伝送路設計とEMI～
～コモンモードノイズ対策～
～伝導エミッション(雑音端子電圧)　Ｖ型電源インピーダンス安定化回路網～
～伝導エミッション(雑音端子電圧)　⊿型電源インピーダンス安定化回路網～
～磁性シート～
～フィルタ（インダクタ　その１）～
～フィルタ（インダクタ　その２）～
～フィルタ（キャパシタ　その１）～
～フィルタ（キャパシタ　その２）～
～伝送線路1（電気信号の伝搬速度）～
～伝送線路2（分布定数と集中定数）～
～伝送線路3（インピーダンス1）～
～伝送線路3（インピーダンス2）～
～伝送線路4（オーバーシュート）～
～伝送線路5（アンダーシュート1）～
～伝送線路5（アンダーシュート2）～
～伝送線路6（ダンピング抵抗1）～
～伝送線路6（ダンピング抵抗2）～
～キャパシタの共振1～
～キャパシタの共振2～
～キャパシタの共振3～
～キャパシタの共振4～
～キャパシタの共振5～
～キャパシタの共振6～

 

 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。

簡易電波暗室をリーズナブルな料金設定で手軽にご利用いただけるレンタルサービスです。

ご利用内容		料金	備考
基本料金	電波暗室利用料金	10,000円/h	－
	サポート料金	20,000円	1日最大2時間まで ※1
オプション	電磁波可視化システム利用料	2,000円/h	－
	⊿型電源インピーダンス 安定化回路網利用料	1,000円/h	－

※1　サポート料について

• 弊社スタッフが設備ご利用方法の説明、測定環境セッティング、計測器類の設定変更などをサポートさせていただきます。
• サポート時間が1日2時間を超える場合は、1時間につき10,000円を精算時にお支払いいただきます。

 

【オプション】

電磁波可視化システム

 

 

 

基板や製品から放射されるノイズをヒートマップ状に可視化できるシステムです。

 

⊿型電源インピーダンス安定化回路網　※2

 

 

 

 

 

雑⾳端⼦電圧測定でディファレンシャルモードノイズとコモンモードノイズの切り分けができます。

※２ 通常のV 型電源インピーダンス安定化回路網の利⽤については基本料⾦に含まれております。

 

【ご予約状況】

事例１．マイコンEOLに対応したリニューアル設計

概要

お客様の産業機器向け制御基板で使用しているマイコンのEOLに伴う代替設計に際して、ワンチップマイコンを用いて同等機能を持つシステムに再設計を実施。
部品点数削減によるコスト削減と、部品入手性を改善しました。

 

 

再設計内容

• 生産中止となるマイコンをワンチップマイコンに置き換え、プログラム格納用ROMを内蔵FLASHに変更することで部品削減
• 産業機器の状態記憶方法を変更することで部品削減

現行品：　外付けRAMに状態データを保存（バックアップ用電池併用）
　↓
再設計品：マイコン内蔵RAMに状態データ保存。電源遮断時は内蔵FLASHに状態データを書き込み保持。

• マイコン変更に伴う電源の再設計
• 入出力機器、産業機器とのインターフェースが現行品と同等になるよう、インターフェースブロックに電圧変換機能を付加して再設計

 

再設計フロー

WTIでは以下のような設計フローでお客様と情報を共有して開発を実施しています。

 

【関連リンク】

• 事例2．電源回路部品のEOL対応に伴う実装基板の小型化
• 事例3．デジタル制御電源アイソレーション回路変更
• 事例4．ジョイスティックのEOL対応
• ～「ハード」な課題を「ソフト」な発想で解決～【EOLお悩み解決ストーリー】

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！
LCDの生産中止は大変です！
ガーバーデータで基板改版？
無線機の開発もお任せ下さい！
生産中止部品の置き換えは大変です！（２）A/D Converter編
VBAで測定器を自在に制御！～EOLの評価業務も効率化しています～
そのお困りごとはFPGAで解決できるかもしれません
代替コンデンサが特性不良のもとになる!? ～高周波アンプ整合回路のEOL対応はコンデンサの周波数特性も考慮した設計が必要です～
オーディオ回路にセラミックコンデンサはNG
EOL対策における代替品調査　～水晶発振器を例に～
ハードウェア、ソフトウェアの組み込み開発はお任せください

 

 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。

一般的にリバースエンジニアリング（テアダウン）とは、既存の製品を解体・分解して、製品の仕組みや構成部品 、技術要素などを分析する手法のことを言います。この手法により、その製品に使用されている技術を分析、調査、確認することを可能とし、新製品の開発などに役立てることができるものです。

この分野でWTI にご要望いただいているお客様は、⾃動⾞・医療・⻭科・ヘルスケア・産業機器・⺠⽣機器と多岐にわたっております。（リバースエンジニアリングplusの事例はこちら）

WTIのリバースエンジニアリング Plus（テアダウン）受託サービスの特長は２つあります。

1. 「解析技術」と「回路技術」の双方を保有している会社ですので、分解して解析するところで終わることなく、設計/開発会社としての知見を生かした受託サービスをご提供できます。
   このことにより、世の中にある製品や開発品、試作品を解析して機能を推定し、お客様のご要望をくみ取った形で、新規設計や原理検証等、製品設計に近い領域のご提案まで行える国内でも珍しい設計/開発会社です。
2. 会社設立以来、日本を代表する多くの大手企業様から、様々な技術分野の設計/開発を受託してきた経験から、高度な技術を豊富に保有しています。他社では難しいとされる製品にも対応させていただいております。

これらの特長から、WTIは以下のようなお客様のご要望に広くお応えしてきております。

1. 市場で既に流通している製品から、新製品開発のためのアイデアを得たい。
2. 市販品の技術トレンドを調べ、性能改善やコストダウンした製品を開発したい。
3. 競合他社が、自分たちの技術を真似していないか、特許侵害していないかを知りたい。
4. 自社の製品に改良を加えなければならないが、設計情報が残ってない。なんとか回路図を復元したい。
5. 搭載部品が廃番（ディスコン/生産中止）になり、改良設計をしなければならなくなった。自社に回路図が残っていないため、リバースエンジニアリングで回路図を再現し、そこから元のプリント基板までも再現して欲しい。

上記以外にも、WTIは設計開発会社であることを生かして、お客様の様々なご事情に応じた幅広いリバースエンジニアリング（テアダウン）受託サービスをご提供いたします。また、部分的な工程を請け負うことももちろん可能です。

リバースエンジニアリングplusの事例はこちら

 

Wave Technology（WTI）では次のような受託サービスをご提供いたします。

回路基板の精密研磨による全配線層の撮影、回路トレース、回路図作成、ブロック図作成 実装部品の取り外し、電気測定、データシートの調査、部品表(BOMリスト)の作成 非破壊/破壊解析による構造調査 実装モジュールの分解調査 新規設計、原理検証のご提案 その他ご要望に応じて解析内容をご提案させて頂きます。 キーワード ディスコン・EOL・代替検討・生産中止、リバースエンジニアリング、リバース解析 テアダウン他社品解析、先行技術調査、回路解析等の受託サービス

サンプル資料
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】
●「リバースエンジニアリングサービス紹介」
その他お問い合わせはこちら

リバースエンジニアリング（テアダウン）受託サービス　サンプル資料

外観
搭載部品ナンバリング
搭載部品取り外し
研磨後の各レイヤー
搭載部品リストの一部
回路図
その他解析イメージ

 

＜外観＞

TOP	BOTTOM

＜搭載部品ナンバリング＞

TOP	BOTTOM

 

＜搭載部品取り外し＞

TOP	BOTTOM

 

＜研磨後の各レイヤー＞

第1層	第2層
第3層	第4層
第5層	第6層

 

＜搭載部品リストの一部＞

種類	詳細	小計	合計
抵抗	チップ抵抗	353	379
	金属皮膜	26
コンデンサ	アルミ電解コンデンサ	9	193
	タンタルコンデンサ	4
	チップセラミックコンデンサ	180
コイル	コアコイル	1	8
	チップ型コイル	8
ホトリレー		16	16
水晶振動子		1	1
ダイオード	PNダイオード	32	78
	ツェナーダイオード	42
	Rectifier	4
トランジスタ	バイポーラ	22	26
	MOS	3
	IGBT	1
IC	マイコン	1	27
	その他	26
コネクタ	外部接続用コネクタ	4	4

IC
番号　IC	マーキング	型番等	機能
101	5030-EJA 2CE G1409	Infineon BTS5030-1EJA	Smart High-Side Power Switch
102	LTBVW 4C50 e3	LINEAR TECHNOLOGY LT3481	36V、2A、2.8MHZ Step-Down Switching Regulator with 50μA Quiescent Current
103	TJA1042 G7 04 D423	NXP TJA1042	High-speed CAN transceiver with Standby mode
104	TJA1042 G7 04 D423	NXP TJA1042P	High-speed CAN transceiver with Standby mode
105	F JAPAN B91F592BS 419 Z73 SS E1	SPANSION MB91590　シリーズ F592BS	32ビット・マイクロコントローラ FRファミリ FR81S

 

抵抗
番号　R	種類	サイズ	マーキング	測定値[Ω]
51	チップ抵抗	1608	101	100
52	チップ抵抗	3216	473	47k
53	チップ抵抗	1005	無	1k
54	チップ抵抗	1608	0	0
55	チップ抵抗	2012	472	4.7k

 

コンデンサ
番号　C	種類	サイズ	マーキング	測定値[F]
101	アルミ電解	日本ケミコン 4ME	470 25V	470μ
102	アルミ電解	日本ケミコン 4FY	1500 6.3V	1500μ
103	チップコンデンサ	1005	無	48n
104	チップコンデンサ	2012	無	1n
105	チップコンデンサ	1608	無	98n

 

＜回路図＞

 

＜その他解析イメージ＞

X線解析	パターン計測	断面解析
電気的特性評価	観察	機器分解・加工

　 　

　・リバースエンジニアリングのパンフレットはこちら

　 ・外観
　・搭載部品ナンバリング
　・搭載部品取り外し
　・研磨後の各レイヤー
　・搭載部品リストの一部
　・回路図
　・その他解析イメージ
　・WTIブログもご覧ください
　　　問合せ急増中！物づくりに欠かせないリバースエンジニアリングって何！？
　　　リバースエンジニアリング　プラスワン？
　　　DM第二弾！リバースエンニアリングPlus
　　　WEBからのお問い合わせ件数NO.1はリバースエンジニアリングPlus
　　　おかげさまでお問い合わせ急増！リバースエンジニアリング Plus♪
　　　「リバースエンジニアリング」＋「カスタム計測」＝「Plusのサービス」！
　　　BOMリストだけのリバースエンジニアリングでも回路設計の会社に依頼がオススメです！
　　　「リバースエンジニアリングPlus」でレポート売りを始めます！
　　　分解調査レポート販売についてご紹介します♪
　　　テクノフロンティア2022に「分解調査レポート販売」を展示しました♪
　　　分解調査（リバースエンジニアリング）のレポート販売はじめました！

　 ・社長ブログもご覧ください
　　　お客様から「『Plus』の意味は何？」のお問合せ相次ぐ

 

 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。

荷重による局所的な応力集中は、変形・破断等の重大な問題を発生する場合があります。 リスク対策として、事前の強度検証が必要です。

製品の輸送・荷重における筐体の強度に懸念はありませんか？

輸送時・荷重時に局所的な応力集中が発生し、フレームの変形等が発生する場合があります。 シミュレーションで事前に強度検証および対策案の提案を行います。

↓

製品の取り付け状態（ねじ止め時の筐体の変形等）をふまえた解析で、 要因を分析して対策案の提案をさせていただきます。 （追加試作・評価で発生する100万円単位のロスコストを低減）
＜Wave Technology（WTI）の特徴＞ シミュレーションだけでなく、筐体設計、基板設計等の専門エンジニアによる豊富な知見から改善に向けた提案をさせていただきます。

 

・その他のシミュレーションサービス ・機構・筐体の設計（防水、小型化） ・構造・応力解析に戻る ・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 ・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。

複雑な構造の製品において落下衝撃に対する対策は、経験による対応が難しくなっています。 WTIではシミュレーションで構造的な課題を抽出し、コスト・組立性等を考慮した対策案をご提案します。

落下・衝撃の問題で対策に追われていませんか？

落下衝撃で半導体部品のはんだクラックや配線切れが 発生するような応力の集中に対して、効果的な対策案を 検討したい。

↓

パッケージ構造を考慮したシミュレーションで落下・衝撃時の 信頼性の最適化に向けた改善案を提案させていただきます。 （追加試作・評価で発生する100万円単位のロスコストを低減）落下・衝撃に関する問題を検討する際は、一度ご相談ください。
＜Wave Technology（WTI）の特徴＞ 半導体ベンダと協力関係にある実績より、パッケージ構造を熟知しており、シミュレーションと実測との整合性に活かしています。 シミュレーション、実装、評価、機構（筐体）設計の専門エンジニアによる豊富な知見から信頼性の最適化に向けた提案をさせていただきます。

 

・その他のシミュレーションサービス ・機構・筐体の設計（防水、小型化） ・構造・応力解析に戻る ・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 ・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。

【目次】

• 電子機器の信頼性確保
• 熱疲労による破壊モード
• 温度サイクル試験
• 温度サイクル試験の寿命予測
• まとめ（温度サイクル試験の信頼性確保に向けて）
• シミュレーション活用が初めてのお客様へ

製品の温度サイクル試験の問題で対策に追われていませんか？ パッケージ構造を考慮したシミュレーション結果のご提供により、温度サイクル試験の寿命を改善し、不要な評価のコスト削減や寿命改善に向けた対策をサポートします。

 

電子機器の信頼性確保

電子機器の市場動向は小型化・高密度化を求めており、その一方で信頼性(寿命，温度領域等)には、高いスペックを求められるケースが急増しています。車両用電子機器や屋外設置用機器は、夏の炎天下から寒冷地までさまざまな温度条件への適合性が求められます。また、屋内機器であっても、低温環境から高温環境まで機器の設置環境ごとの温度条件への適合性が求められます。そのため、厳しい温度変化に対する長期的な信頼性の確保が更に重要となってきています。

 

熱疲労による破壊モード

実使用環境下におけるはんだ接合部の問題の一つが、熱に基因する熱疲労破壊です。電子部品と基板は多くの場合、線膨張係数が異なるため、電子部品の自己発熱や外部からの輻射熱などによる温度変化が発生すると部材間に熱膨張差が生じ、構造強度上最も弱いはんだ接合部周辺に応力が集中します。この温度変化の繰り返しによって、はんだ接合部や配線パターンに熱疲労によるクラックが発生し、最終的に破断・断線に至ります。

電子機器内の基板には、大小さまざまな電子部品や半導体デバイスが実装されています。その中で電子機器の高性能化（小型化）に向けて、使用する電子部品は変化していきますが、新しい電子部品に対する設計ルールがない場合があります。

BGA（Ball Grid Array） やCSP（Chip Size Package）などのパッケージは、QFP（Quad Flat Package）などの従来のパッケージに比べると、リード部による応力緩和が期待できないため、パッケージと実装する基板との熱膨張差の影響が大きくなり、信頼性の確保が難しいパッケージ構造となります。

 

温度サイクル試験

電子機器におけるはんだ接合部の熱疲労破壊を対象とした寿命評価・予測は重要であり、製品開発では長期的な信頼性を確認するために加速試験（温度サイクル試験※）を実施しています。

※半導体デバイスの環境及び耐久性試験方法
JEITA ED-4701/100A（試験方法105A 温度サイクル試験）

しかし、温度サイクル試験は、結果を得るには数週間～数ヶ月の期間を要します。また、現在の電子機器は構造が複雑、かつ電子部品が密集して基板に実装されているため、温度サイクル試験だけでは不良が発生しても、その要因・対策が分かりません。そのため、製品開発では設計・試作・試験を繰り返し、結果として製品開発期間が長くなり、開発コストが高くなる場合があります。

 

温度サイクル試験の寿命予測

温度サイクル試験におけるはんだ接合部の寿命予測はひずみ振幅を考慮した（1）（2）式で示す修正コフィン・マンソン（Modified Coffin-Manson）則が一般的に知られており、シミュレーションでひずみ振幅を計算して、寿命を予測します。

CSP及びBGAパッケージの実装状態でのはんだ接合部の耐久試験方法
　JEITA ET-7407B（附属書A　はんだ接合部の温度サイクル試験の加速性について）

(2)式より、市場条件と試験条件の加速係数Afを求めると、(3)式となる。

 

まとめ（温度サイクル試験の信頼性確保に向けて）

ここまでご説明してきましたように、電子機器の温度変化に対する長期信頼性の確保が重要となる中、新しい構造の電子部品や半導体デバイスを採用する場合は、設計ルールを新たに設定するかどうかを実設計作業前に判定する必要があります。この判定を省略すると、設計後に信頼性上の問題が発覚し、設計の手戻りが発生する可能性が高まり、結果的に製品開発期間の長期化と開発コストの増加を招く恐れがあります。

そこで、新しい構造の部品採用に対しては、以下の手順を踏むことが強く推奨されます。

１．温度サイクル試験を実施する。（製品レベルではなく、事前検証サンプルで実施）

２．温度サイクル試験の結果から実製品の寿命予測、及び、長寿命化に向けた分析・対策を検討する。（１．のみの実施では対策の知見が得られず、実製品の開発にフィードバックができなくなります。）

WTIでは、長年にわたる半導体ベンダやセットメーカ（車載機器、モバイル機器、屋外設置機器、等）との協業実績から、半導体部品の内部構造の知見だけでなく、様々な使用環境に対応したシミュレーションのノウハウがあります。また、温度サイクル試験サンプルの分析（破断箇所の特定、断面研磨確認、等）を行い、シミュレーションへフィードバックして寿命予測の精度向上に努めています。これら蓄積データに基づき、経験豊富な専門スタッフが、お客様の課題解決に向けたご提案をさせていただきます。

X線による水平構造の調査　　　　　　　断面研磨による縦構造の調査
半導体部品の内部構造をシミュレーションモデルへ反映

 

シミュレーション活用が初めてのお客様へ

シミュレーション活用が初めてのお客様からは「シミュレーションの依頼に何が必要ですか？」、「どのような結果を得られますか？」といったご質問をいただきます。WTIではお客様にご安心いただけるように、ご相談いただいた際にインプットからアウトプットまでのイメージをお客様と共有するようにしています。それからご依頼をお受けいたしますので、まずはお気軽にご相談下さい。（ご相談は無料です）

※シミュレーション以外でも、評価環境の改善やデータ解析の自動化、等のご相談にも対応いたします。

・その他のシミュレーションサービス
・機構・筐体の設計（防水、小型化）
・カスタム計測・受託評価

・構造・応力解析に戻る

・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

・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。

■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。