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2020.12.08 熱設計

熱抵抗データ:JEDEC規格および熱抵抗測定環境と基板

電子機器における半導体部品の熱設計

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この記事のキーポイント

・熱抵抗のデータは、標準規格に則って取得され、その準拠規格も明示されているのが一般的。

・JEDEC規格の中で、熱に関連する規格は主に以下の2つ。
 -JESD51シリーズ: ICなどのパッケージの熱に関する規格のほとんどを含む。
 -JESD15シリーズ: シミュレーション用の熱抵抗モデルを規格化したもの。

・熱抵抗を測定する環境は、JESD51-2Aで定められている。

・熱抵抗を測定する基板は、JESD51-3/5/7で定められている。

今回から、熱抵抗データについての説明をして行きます。最初は熱抵抗関連の規格と測定に関してです。

JEDEC規格

JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)は、半導体部品の分野で規格の標準化を行っている業界団体です。半導体メーカーはもちろん、エレクトロニクス分野では必ずかかわることになる標準規格が多数あります。熱にかかわらず測定方法や条件は業界標準規格に則るのが大原則です。理由は言うまでもありませんが、方法や条件がバラバラでは比較や良し悪しの判断ができないからです。

JEDEC規格の中で、熱に関連する規格は主に以下の2つです。

 JESD51シリーズ: ICなどのパッケージの熱に関する規格のほとんどを含む。
 JESD15シリーズ: シミュレーション用の熱抵抗モデルを規格化したもの。

以下にJESD51シリーズの代表的な熱に関する規格を示します。

JESD51 概略
JESD51-1 TJ測定のETM法及び過渡熱測定の方法(Dynamic/Static法)
JESD51-2A ICパッケージの熱測定用自然対流環境(Still Air)
JESD51-3 SMPパッケージ測定用低熱伝導基板
JESD51-4 熱測定用TEGチップの規格
JESD51-5 放熱部品(FINなど)内蔵パッケージのテスト基板規格
JESD51-6 ICパッケージの熱測定用強制対流環境(Moving Air)
JESD51-7 SMPパッケージ測定用高熱伝導基板
JESD51-14 1次元放熱経路を持つパッケージのRthjc測定法

熱抵抗測定環境

熱抵抗を測定する環境は、JESD51-2Aで定められています。以下はJESD51-2Aに準拠した熱抵抗測定環境の例です。

JEDEC JESD51-2Aに準拠した熱抵抗測定環境の例

測定対象をアクリルチャンバー内に置くことでStill Air(静止空気)状態とし、雰囲気の流れの影響を排除し、測定対象は自然空冷状態になっています。また、測定対象は常に同位置にセットすることで、再現性の高い測定が確保されます。

熱抵抗測定基板

熱抵抗を測定する基板に関しても規定があります。一般にJEDECボードと呼ばれている基板は、JESD51-3/5/7で規定されています。以下に一例を示します。

JESD51-3/5/7で定められている熱抵抗測定基板の例

熱抵抗のデータは、基本的に標準規格に則って取得され、その準拠規格も明示されているのが一般的です。

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