エレクトロニクス製品と熱の関係
エレクトロニクス製品と熱の関係は切っても切れない関係があります.
故障原因で一番多いのは熱による問題が多いのも事実です.
熱を考慮した設計が大事なのです.
熱に関した知識についてはこちら
まず,発熱原因について考えてみましょう.
- プリント基板のパターンに熱が加わると何が起こるのか,それは配線内の原子の振動が増加し、自由電子が通りにくくなり、電気抵抗が増加、つまり、振動によって熱を消費し、発熱が起こる。
- 高電圧が加わる部品では、基盤のリードやはんだが伸び縮みし、部品反り、基盤反りが起こり、結果的に接触不良によるスパークで発火または発煙に至る。
- 有機材料はある温度で長時間放置されると炭化するため、基盤の絶縁体が炭化すると電気が通るようになり、ショートする。
例えば、モータやスピーカーのコイルも銅線を有機絶縁材料でコーティングしている。有機絶縁材料が溶けないように耐熱クラスが設定されてる.
また,マルチコアCPUの配線と配線の絶縁体の間隔を薄くすると、トンネル効果によりすり抜けて、漏れ電流が発生する。
特にLEDなどの半導体製品は熱に弱いため、熱伝導シートやサーマルグリースなどの放熱材料も使い、さらにケース表面を放射率の高い材料でコーティングしたり、放熱フィンを設けたりしている。
次に排熱設計でかかせない,太陽の熱の要素について
まず,太陽の熱の影響を減らすには3つの手段、日よけ、反射塗装、断熱がある。
この方法で排熱を方法を考える.
熱に関連する定数としてあげられるもの
- 熱は出入りするものなので、放射率(熱の出入りしやすさ)というものがある。ちなみに樹脂などの絶縁物は出入りしやすく、金属は出入りしにくい。
- 対流熱伝達率というのもある。流体の状態と伝達方法によって変動する。例えば自然対流の空気は値が低く、強制対流した水は伝達が良く、一番良いのは蒸発した水といったように。
熱に関する数式(熱抵抗の計算)では,電気抵抗と同じように
が使える。
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