熱解析
接合部温度計算ツール
自然空冷、強制空冷、ヒートシンク使用時の部品接合部温度、熱的余裕、許容電力を推定します。
動作点
部品内で熱に変わる損失電力を入力してください。総電力とは異なる場合があります。
パッケージの熱特性データ
部品寸法
任意・表面電力密度の計算計算結果
推定接合温度
熱特性の概要
確認の前提RθJAはメーカーの試験条件でのみ適用できます。パッケージ、基板の銅箔、設置方向、周囲環境によって結果は大きく変わる場合があります。
熱設計ガイド
熱抵抗から接合温度を求める
接合温度は半導体の接合部内部の温度です。周囲温度、実際の損失電力、空気またはヒートシンクへの熱経路から求めます。
計算方法と前提条件
定常状態ではTJ = TA + P × Rθで計算します。静止空気中では、RθJAがデータシートの試験条件における接合部から周囲空気までの熱経路全体を表します。ヒートシンクを使う場合は、経路をRθJC + RθCS + RθSAに分けます。気流を使うモードは、メーカーの特性曲線がない場合の概算に限られます。
確認すべき入力値
損失電力
部品内部で熱に変わる損失電力を入力します。たとえばリニアレギュレータでは、おおむね（Vin − Vout）× Ioutに等しく、ほかの内部損失が加わる場合もあります。
熱抵抗
使用するパッケージ、PCB銅箔、実装方向、気流に合う値を使います。同じ熱経路でRθJAとRθJCを混在させないでください。
部品周辺の空気温度
単なる室温ではなく、部品の近く、またはヒートシンクの吸気口での空気温度を使います。
最高接合温度とディレーティング
最高TJは動作目標ではなく絶対的な限界値です。過渡的な変動、許容差、想定する寿命を考慮して十分な余裕を確保してください。
パッケージ寸法（任意）
長さと幅から、投影面積とW/cm²またはmW/mm²で表す平均的な電力密度を求めます。比較には役立ちますが、半導体チップ内の局所的な高温部は表せません。
推奨手順
- 1最悪条件での損失電力を計算し、部品周辺の最高空気温度を選びます。
- 2実際の実装に合う熱経路を選び、データシートに記載された熱抵抗を入力します。
- 3TJ、温度余裕、最大許容電力を確認し、最終的な筐体に組み込んだ試作機を測定して検証します。
計算例：静止空気中の部品
TA = 25°C、P = 2 W、RθJA = 45°C/Wなら、温度上昇は90°CでTJは115°Cに達します。限界が125°Cの場合、余裕は10°Cしかありません。PCBを改善する、損失を減らす、冷却を追加するなどの対策を検討してください。
モデルで扱わない要因
この計算は各パラメータが一定の定常状態を想定します。過渡熱インピーダンスZθ(t)、局所的な高温部、放射による熱移動の詳細、空気の再循環、温度による消費電力の変化は扱いません。
よくある質問
PCBによってRθJAが変わるのはなぜですか？
熱のかなりの部分が端子や露出パッドからPCBの銅箔へ流れるためです。銅箔面積、サーマルビア、層数、銅厚によって測定される熱抵抗が変わります。
RθJAにヒートシンクの熱抵抗を足してよいですか？
いいえ。RθJAは接合部から周囲までの熱経路全体を既に表しています。ヒートシンクを使う場合は、接合部・ケース・熱界面・ヒートシンクの経路としてRθJC + RθCS + RθSAを使ってください。
気流を使った概算だけで設計を検証できますか？
いいえ。初期の比較に役立つだけです。形状、向き、気流を妨げる構造、吸気温度の影響は、メーカーの特性曲線、シミュレーション、または実測で確認する必要があります。
参考資料
- 部品のデータシート：RθJA、RθJC、最大TJ、ディレーティング曲線や気流に関する特性曲線。
- ヒートシンクと熱界面材料のデータシート：想定する実装条件でのRθSAとRθCS。
- JEDEC JESD51シリーズ：電子部品パッケージの熱特性を評価するための試験方法。
独自の学習資料です。2026年9月16日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。