ビアパラメータ
一般的: 0.2-0.6mm
1 oz ≈ 35µm
基板厚
結果
単一ビア熱抵抗
192.4 °C/W
必要ビア数
2
総熱抵抗
96.21 °C/W
温度上昇
96.21 °C/W
推定接合部温度
121.2 °C
ぎりぎり - ビア追加を検討
最大電力容量
1.04 W
推奨ビアアレイ
一般的なビア構成
| Via Type | ビア直径 | めっき厚 | R_th (°C/W) | Use Case |
|---|---|---|---|---|
| Small | 0.2 mm | 18 µm (0.5 oz) | ~280 | Signal vias, low power |
| Standard | 0.3 mm | 25 µm (0.7 oz) | ~140 | General thermal vias |
| Large | 0.4 mm | 35 µm (1 oz) | ~70 | Power devices |
| Power | 0.5 mm | 35 µm (1 oz) | ~50 | High power, LED |
| Filled | 0.6 mm | 50 µm (filled) | ~25 | Maximum thermal transfer |
Click on a row to use those values. R_th values are approximate for 1.6mm PCB thickness.
サーマルビアの理解
サーマルビアは、PCBの一層から別の層へ熱を伝達するめっきスルーホールです。 通常、部品の熱パッドから内部グランドプレーンまたは底面のヒートシンクへ熱を伝えます。 パワーエレクトロニクス、LED照明、高性能回路の熱管理に不可欠です。
ビアの熱抵抗はその形状と銅めっき厚に依存します。 複数のビアを並列に使用すると総熱抵抗が減少し、放熱が改善されます。
サーマルビアの物理
熱抵抗の公式
単一ビアの熱抵抗はフーリエの熱伝導法則を使用して計算されます：
ここで：
- Rth = 熱抵抗 (°C/W)
- L = ビア長 / 基板厚 (m)
- k = 銅の熱伝導率 = 385 W/(m·K)
- A = 銅環状部の断面積 (m²)
銅環状部の面積
標準めっきビア（非充填）の場合、銅は中空円筒を形成します：
r外側はビア半径、r内側 = r外側 - めっき厚です。
並列ビアの計算
複数のビアを並列に使用する場合、熱抵抗は並列抵抗のように加算されます：
Nはビア数です。ビアを2倍にすると熱抵抗は半分になります。
設計ガイドライン
ビア配置
- 熱パッドの下 — QFN、DFN、パワーパッケージの露出パッドの直下にビアを配置
- アレイパターン — 均一な熱分布のために規則的なグリッドパターンを使用
- ビア間隔 — 製造性のため最小0.5mmピッチ
- エッジクリアランス — パッドエッジから少なくとも0.25mm離す
ビアサイズ
- 直径 — 大きなビアは熱抵抗が低い（0.3-0.5mm が一般的）
- めっき厚 — 厚いめっきは熱伝導性を向上（25-35µm が一般的）
- 充填ビア — 銅または導電性エポキシ充填が最高の熱性能を提供
- キャップビア — 上部に部品配置を可能にするためにめっきで覆う
PCBスタックアップの考慮事項
- グランドプレーンへの近接 — 熱拡散のために近くのグランドプレーンにビアを接続
- サーマルリリーフ — 可能であれば熱パッドのサーマルリリーフを避ける
- 底面銅 — 底面の大きな銅箔は対流を改善
- ヒートシンク取り付け — 高出力アプリケーションには機械式ヒートシンクを検討
アプリケーション例
QFN/DFNパッケージ
ほとんどのQFNパッケージは底面に露出したダイアタッチパッド（DAP）があります。 このパッドは内部銅層への熱伝達のためにサーマルビアが必要です。 一般的な設計では、パッケージサイズと消費電力に応じて4-9個のビアを使用します。
LED熱管理
高出力LEDは接合部で大きな熱を発生します。金属コアPCB（MCPCB）または LED熱パッド下のサーマルビアアレイが不可欠です。1W以上のLEDには 6-12個のサーマルビアまたはMCPCBが必要です。
パワーMOSFET
DPAKおよびD2PAKパッケージはドレインタブを通じて熱を放散します。 タブは熱拡散のためにサーマルビア付きの大きな銅箔に接続する必要があります。 2Wを超える消費電力には通常、追加の熱管理が必要です。
電圧レギュレータ
リニアレギュレータとスイッチングコンバータは損失に比例した熱を発生します。 消費電力計算機を使用して発生熱を決定し、それに応じてサーマルビアアレイを サイズ設定します。
よくある質問
充填ビアと標準めっきビアのどちらを使うべきですか？
充填ビアはより良い熱伝導性を提供しますが、コストが高くなります。 ほとんどのアプリケーションでは、25-35µm銅の標準めっきビアで十分です。 高出力アプリケーションやはんだ吸い上げが問題になる場合は充填ビアを使用してください。
サーマルビアはどれくらい近くに配置できますか？
最小間隔はPCBメーカーによります。通常、標準プロセスでは0.5mmピッチが達成可能です。 正確な最小値については製造元の設計ルールを確認してください。
サーマルビアはシグナルインテグリティに影響しますか？
サーマルビアは通常、信号配線から離れた部品の熱パッドの下に配置されます。 高速信号の近くに配置すると、インピーダンスに影響を与える可能性があります。 サーマルビアを信号配線エリアから分離してください。
サーマルビアにはんだペーストを使用できますか？
はい、ただしはんだが開いたビアを通じて吸い上げられ、ボイドを引き起こす可能性があります。 オプションには、小さなビア（<0.3mm）の使用、充填・キャップビア、 またはソルダーレジストでビアをテンティングすることが含まれます。 一部の設計では最良の結果を得るためにビアインパッドと充填ビアを使用します。
実際の熱性能をどのように測定しますか？
サーマルカメラまたは熱電対を使用して動作中の温度を測定します。 測定された接合部温度を計算値と比較します。実際の性能は対流、放射、 PCB固有の要因により異なる場合があります。