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

松居洋一,野村太一郎

tag: 実装 電子回路

技術解説 2007年8月28日

● ヒートシンクそのものの温度分布を確認する

 ヒートシンクの形状を決定する大きな要因は放熱面積です.ただし,放熱面積を増やしても期待通りに冷却能力が高まらない場合があります.この原因としては,ヒートシンクの末端まで十分に熱源(発熱部品)の熱が伝わっていない可能性があります.ファンとの位置関係によってはピッチの狭いフィンがかえって空気抵抗となり,うまく冷却風が流れていない可能性も考えられます.これらを改善するために,フィンの間隔や高さ,形状,ヒートシンク・ベースの面積および厚さを最適化する必要があるかもしれません.また,一般的なヒートシンク材料であるアルミニウムの代わりに,熱伝導率の高い銅を使用することも効果があります.さらに,ヒートシンクのベース部やフィン先端部といった部分ごとの温度を確認することで,ヒートシンクの取り付けが不十分ではないか,発熱部品とヒートシンクとの間の熱伝導材料が密着部全体に均一に機能しているかどうかを確認します.

● 接触や放熱構造に問題はないのか確認する

 そのほかのヒートシンク性能の改善点としては,

・ヒートシンクと発熱部品の間の熱伝導材料(サーマル・ラバーやサーマル・グリス)に熱抵抗の低いものを選択する
・アルミニウム製のヒートシンクの場合には表面にアルマイト処理をする
・ヒートシンクにヒートパイプを組み込む

といった対策があります.ヒートシンクの材料を銅にしたりヒートパイプを使用したりすることで,ヒートシンク全体に熱が拡散するようになり,ヒートシンクの冷却性能が改善します.

● ヒートシンクの周りに空気の流れがあるのか確認する

 空気の流れを確認した結果,問題となった発熱部品周囲に空気の流れがない場合には,

・ヒートパイプとヒートシンクを組み合わせた対策部品(写真6)などを使って,空気の流れが存在する場所まで熱を運ぶ
・スペースに余裕があるのならば,きょう体内部に小型ファンを追加して,ヒートシンク周りに局所的に空気の流れを作り出す

などの対策も有効です.

ph06_01.jpg
写真6(6) ヒートパイプとヒートシンクを組み合わせた冷却部品

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