基板の放熱処理の必要性とは

電子部品を正常に利用したい場合、適切な放熱処理を行って基板や回路を保護することが必要です。このページでは、基板の放熱処理の必要性や方法について分かりやすく解説しています。

基板の放熱処理の必要性

放熱によって基板の寿命を延ばす

電子部品を搭載した製品や部品に電気を流すと、回路の電気抵抗によって電流が熱へ変換されて発熱します。そして、これらの熱は基板や部品に悪影響を及ぼすことが重要です。そのため、基板や部品への熱影響を最小限に抑えて回路へのダメージを減らそうとすれば、適切な放熱処理を行うことが求められます。

基板の素材によっては耐熱性に優れたものもありますが、原則として素材頼みになるのでなく、製品の構造面や基板の設計面からも放熱対策を考えて行かなければなりません。

また、適切な放熱対策として専用の部品や機能を取り付けることもあります。

放熱処理の方法は複数ある

プリント基板では、そもそも製造段階から放熱効率を考慮した回路パターンを採用したり、耐熱性に優れた素材や製法を選択したりすることもあります。また、銅やアルミといった熱伝導率の高い基板材料を選択することで、放熱効率を高めるといった方法も重要です。その他にも、ヒートシンクやペルチェ素子を採用するといった方法もあります。

基板の放熱処理や冷却方法は部品の仕様やサイズ、発熱量などによって選択されるため、まずはどのような処理方法があるのか把握しておきましょう。

基板や部品の放熱処理・冷却方法

ヒートシンク（自然空冷・強制空冷・水冷式）

ヒートシンクとは放熱を目的として設置される部品です。

ヒートシンクには、熱伝導率の高い金属や素材を使いつつ構造的にも冷えた空気へ触れやすくした自然空冷や、ファンなどで風を送り込んで冷やす強制空冷、車のラジエーターのように冷却水を使う水冷式といった種類があり、製品の構造やサイズ、コスト面などを考慮して適切なものを選択します。

ヒートパイプ

密閉された容器の中に作動液を減圧封入させておき、減圧下では液体が蒸発しやすくなるという特性を活かして、気化熱によって基板を冷やす方法です。

また、蒸発した液体は低温部で気体から再び液体に戻り、ヒートパイプを循環します。

ヒートスプレッダ

熱拡散板とも呼ばれ、銅やアルミといった熱伝導率の高い素材が複数並んでおり、効率的に熱源からの熱を吸収・拡散します。

ペルチェ素子

ペルチェ素子は「半導体冷熱素子」と呼ばれ、電気の流し方を変えることで対象物を温めたり、冷やしたりできるものです。

ペルチェ素子を採用することで、基板や部品の放熱処理を電気的に制御することが可能となります。