放熱，事後対策の進め方 ―― 温度分布や空気の流れの正確な把握と各種対策部品の使いこなしが鍵

放熱設計は事前の検討と対策が鍵であると分かっていても，十分に実施できない場合がある．放熱設計を行おうとしたときに，きょう体やプリント基板の仕様がある程度固まってしまっていることもある．ここでは，試作機が出来上がってしまった段階における放熱対策の進め方について説明する．　　（編集部）

　ほとんどの製品開発においては，製品が完成するまでに何も問題が発生しないということはめったにありません．試作機が出来上がってきたときに設計通りの動作をしないのであれば，これは誰が見ても問題です．ですが，製品の動作には問題ないものの，部品温度が部品の仕様を満たしていなかったり，きょう体の表面温度が触れないほど熱くなっていたらどうでしょうか．部品の寿命が短くなって製品の故障率が悪化する，あるいはユーザが直接接触する部分が熱くなったら，やけどの危険性が懸念されます．最近の電子機器の高性能化，小型軽量化はこれらの諸問題と隣り合わせと言えるでしょう．

　試作機の段階で熱の問題が発生した場合，大規模な設計変更はスケジュール的に難しくなります．しかし，解決の方法はあります．まずは問題の本質を見極めて，スケジュールとのトレードオフを考慮しつつ，根本原因に対して手順を追って対策を検討することになります．本稿では事後対策の手順と事例について説明します．

ステップ1　温度分布の確認

● 測定条件を決め，必要なソフトウェアなどを準備する

　まずは問題を特定します．製品内部の部品温度やきょう体の表面温度を測定し，基準温度を満たしていない個所を特定します．温度測定時には初期設計時にあらかじめ決めていた測定方法（製品を動作させるソフトウェア，外部接続部品装置の状況，ファンの回転数など）を用いて確認する必要があります．また，部品には消費電力などの個体差があります．この個体差をどのように扱うか（測定時に高めの負荷をかける，温度測定時に消費電力の高い部品を選んで使用するなど）を決めておきましょう．

　ここでいう温度測定には，部品温度やきょう体表面温度の測定はもちろんですが，できればそれ以外に空気の流れが設計通りになっているかの測定を含みます．また，強制空冷システムの場合には冷却装置の騒音が基準以内に収まっているかなどについても確認する必要があります．

● 発熱密度の高い個所を優先的に測る

　温度の測定個所としては，発熱密度の高い部品およびきょう体表面の高温部分を優先して測定する必要があります．発熱密度の高い部品は，部品メーカのカタログ値からある程度は推測できますが，赤外線温度計などで表面温度が高くなっているボード上の部品，およびきょう体表面の温度分布を確認すればより確実です（写真1）．ただし，フリーエア中にてボード単体で測定した温度分布は，きょう体内にボードを収納した状態の温度分布とは異なる可能性があります．

写真1　赤外線温度計による部品温度分布の確認例

　フリーエア中で温度が低い部品でも，きょう体に組み込んだ状態で空気の流れが不足したり，ほかの部品の発熱が伝達することにより温度が高くなったりする可能性があります．発熱密度の高い部品は次項で説明する熱電対を使っての正確な温度の確認をした方がよいでしょう．