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アルミベース基板の熱伝導率は一般的に1～3W/(m･K)？アルミの熱伝導率は237W/(m･K)とのこと
- アルミベース基板は配線基板の材料の一つであり、熱伝導率を調べたところ一般的に1～3W/(m･K)との結果が得られました。
- 一方、アルミの熱伝導率は237W/(m･K)と非常に高いです。
- しかし、アルミベース基板の熱伝導率が低いのは、アルミとの間に絶縁層があるためです。絶縁層が熱の通り道を遮断しているため、熱伝導率が悪くなっています。
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1～3W/(m･K)は、絶縁層の（材料特性としての）熱伝導率です。 エポキシ樹脂をベースに、アルミナの微粉末を熱伝導性を向上させるために 混入しています。 因みに、エポキシ樹脂の熱伝導率は0.2W/(m･K)程度 アルミナの熱伝導率は20～30W/(m･K)程度 です。 アルミベース基板の放熱性の良否は、材料の熱伝導率のみで決まるものでは なく、絶縁層の厚さ、銅箔（導電パターン）の厚さ、銅箔の広がりなどが 放熱性を決める主要なパラメータです。放熱性の良否を表す指標は、放熱し たい半導体素子を搭載したときの熱抵抗で表現することが有効です。 １０×１０mmのアルミベース基板を仮定して、銅箔側からアルミベース側に 熱が伝わる際の熱抵抗を求めてみましょう。 熱抵抗は、厚さ÷（熱伝導率×面積）で求めることができます。 各層の厚さ ：銅箔35μm、絶縁層100μm、アルミベース1mm 各層の熱伝導率：銅箔400W/mK、絶縁層2W/mK、アルミベース237W/mKとします。 銅箔の熱抵抗 Rcu=35e-6÷(400W/mK ×0.0001m^2）=0.0009K/W 絶縁層の熱抵抗Ris=100e-6÷(2W/mK ×0.0001m^2) =0.5 K/W アルミの熱抵抗Ral=1e-3÷(237W/mK ×0.0001m^2) =0.042 K/W （＋ -------------------------------------------------------------- 合成熱抵抗 =0.5429 K/W 単純な計算例ですが、合成熱抵抗のうち、絶縁層の熱抵抗の占める割合が 90%以上になり、絶縁層の影響が如何に大きいか把握して頂けると思います。 上記計算は、厚さ方向に熱が均一に伝わる理想化した計算例ですが、 現実には、発熱部が小面積で、熱が面方向に拡散しながら伝わるケースが 大部分です。そのような場合は、上記計算例よりも、さらに絶縁層の熱抵 抗が支配的になります。
お礼
早速のご回答ありがとうございます。 一言「納得」です。 ありがとうございました。 重ね重ね、痒い所に手が届くご説明をありがとうございます。 感謝いたします。