電子機器開発者のための半導体パッケージ熱設計入門　――待ったなし！SOC & SIPの熱対策

4） プリント基板

　プリント基板は，ガラス繊維やエポキシ樹脂，銅はくから構成される複合材料です．そのため，等価熱伝導率を有する均一材料として簡易モデル化する場合と，銅はくとスルー・ホールなどの要素を詳細にモデル化する場合があります．

　前者の場合，プリント基板の面方向の等価熱伝導率は 図2に記した計算式で求められ，銅はく残存率によって異なった値をとります．例えば，4層基板で銅配線層の厚さが36μm，外層2層の銅はく残存率が30%，内層の銅はく残存率が70%，総厚1.6mmとすると，プリント基板の等価熱伝導率は18W/m・degとなります．

　アジアの組み立て受託企業の解析報告書を見ると，プリント基板を13W/m・degや16W/m・degの均一等価材料とみなして解析しているケースが多いことがわかります．半導体パッケージの熱抵抗値θjaは雰囲気温度への熱伝達に大きく寄与しているプリント基板に影響されるので，シミュレーション時には実際に使用する基板の仕様と同じパラメータを入力しないと正しい解析値は得られません．例えば，PBGAを実装するプリント基板が2層の場合はθjaの値が32deg/Wと解析されますが，4層基板に実装する場合はより低い24deg/Wという値が得られます．

5） 風速

　当然のことではありますが，ファンなどの強制空冷を用いれば，パッケージ表面やプリント基板表面から大気への熱伝達が円滑になり，雰囲気への熱抵抗θjaは低減します．