การจัดการความร้อนในการใช้งานตัวต้านทานแบบติดตั้งบนพื้นผิว

By Vishay Intertechnology, Inc.

การจัดการระบายความร้อนมีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากความหนาแน่นของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ในแผงวงจรพิมพ์สมัยใหม่ (PCB) รวมถึงกำลังที่ใช้ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัจจัยทั้งสองทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูงขึ้นของส่วนประกอบแต่ละตัวและของส่วนประกอบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบทางไฟฟ้าทุกชิ้นที่ประกอบเข้าด้วยกันจะต้องใช้ภายในขีดจำกัดอุณหภูมิการทำงานที่กำหนด เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุและด้านความน่าเชื่อถือ ในบทความนี้ มีการแสดงการทดลองเพื่อป้องกันความร้อนที่อาจสูงเกินไปของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวต้านทานแบบติดบนพื้นผิว

การสูญเสียไฟฟ้าและการถ่ายเทความร้อน

ความร้อนจะกระจายไปในตัวต้านทานโดยการสูญเสียทางไฟฟ้า (Joule effect) ส่งผลให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น เมื่อเกิดการไล่ระดับอุณหภูมิ ความร้อนจะเริ่มไหล หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง (ขึ้นอยู่กับความจุความร้อนและคุณสมบัติการนำความร้อนของอุปกรณ์) จะเข้าสู่สภาวะคงตัว อัตราการไหลของความร้อนคงที่ PH สอดคล้องกับพลังงานไฟฟ้าที่กระจาย Pel (รูปที่ 1)

เนื่องจากลักษณะของการนำความร้อนผ่านร่างกายคล้ายกับกฎการนำไฟฟ้าของโอห์ม สมการจึงสามารถเขียนใหม่ได้ (ดูหัวข้อพื้นฐานการถ่ายเทความร้อนของบทความนี้):

สมการที่ 1(1)

เมื่อ

สมการที่ 2(2)

คือความต้านทานความร้อนในมิติ [K/W] ซึ่งถือได้ว่าอุณหภูมิไม่ขึ้นกับวัสดุส่วนใหญ่และระบบอุณหภูมิที่น่าสนใจในการใช้งานอิเล็กทรอนิกส์

แผนภาพแสดงแผนผังของเส้นทางการไหลของความร้อนหลักของตัวต้านทานชิปบน PCBรูปที่ 1: ภาพประกอบแผนผังของเส้นทางการไหลของความร้อนหลักของตัวต้านทานชิปบน PCB (ที่มาของภาพ:Vishay Beyschlag )

ความต้านทานความร้อน

แบบจำลองความต้านทานความร้อนโดยประมาณ

การถ่ายเทความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวต้านทานการยึดพื้นผิวบน PCB สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองความต้านทานความร้อนโดยประมาณ ที่นี่ ความร้อนโดยตรงที่ส่งผ่านจากฟิล์มตัวต้านทานไปยังอากาศโดยรอบ (บรรยากาศ) โดยการนำผ่านการเคลือบแล็คเกอร์และการพาอากาศอิสระจะถูกละเลย ดังนั้น ความร้อนจึงแพร่กระจายผ่านซับสเตรตอะลูมินา หน้าสัมผัสเศษโลหะ ข้อต่อบัดกรี และสุดท้ายผ่านบอร์ด (FR4 รวมถึงการหุ้มทองแดง) ความร้อนจาก PCB ถูกถ่ายเทไปยังอากาศโดยรอบโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติ (รูปที่ 2)

สำหรับการทำให้เข้าใจง่ายขึ้น ความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA สามารถอธิบายได้ว่าเป็นชุดของตัวต้านทานความร้อนที่มีอุณหภูมิที่สอดคล้องกันที่ส่วนต่อประสานดังนี้:

สมการที่ 3(3)

วงจรสมมูลความต้านทานความร้อนตามลำดับแสดงในรูปที่ 2 โดยที่

NSthFC คือ ความต้านทานความร้อนภายในของส่วนประกอบตัวต้านทาน รวมถึงชั้นตัวต้านทาน ซับสเตรต และหน้าสัมผัสด้านล่าง

NSthCS คือ ค่าความต้านทานความร้อนของข้อต่อประสาน

NSthSB คือ ความต้านทานความร้อนของ PCB รวมถึงแผ่นรองลงจอด เส้นทางวงจร และวัสดุฐาน

NSthBA คือ ค่าความต้านทานความร้อนของการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิว PCB ไปยังสภาพแวดล้อม (อากาศรอบข้าง) และ

NSthFA คือ ค่าความต้านทานความร้อนโดยรวมจากฟิล์มบางของตัวต้านทานไปยังสภาพแวดล้อม (อากาศโดยรอบ)

อุณหภูมิที่กำหนดสำหรับโหนดในวงจรสมมูลความต้านทานความร้อนนั้นใช้ได้กับอินเทอร์เฟซที่เกี่ยวข้อง:

ϑฟิล์ม คืออุณหภูมิฟิล์มบางสูงสุดที่อยู่ในพื้นที่ร้อน

ϑหน้าสัมผัส คืออุณหภูมิที่ส่วนต่อประสานระหว่างหน้าสัมผัสด้านล่างกับจุดที่เชื่อมต่อกับบัดกรี (ใช้ได้สำหรับจุดเชื่อมต่อบัดกรีที่มีขนาดเล็กที่สุด มิฉะนั้น อาจจำความร้อนไปยังตัวต้านทานความร้อนแบบขนานบางตัว)

ϑบัดกรี่ คือ อุณหภูมิที่ส่วนต่อบัดกรีระหว่างรอยต่อประสานกับบอร์ดวางอุปกรณ์ (หุ้มทองแดง PCB)

ϑบอร์ด คือ อุณหภูมิของผิว PCB และ

ϑแอมเบียนท์ คือ อุณหภูมิของอากาศโดยรอบ

ไดอะแกรมของวงจรเทียบเท่าความต้านทานความร้อนโดยประมาณของตัวต้านทานชิปบน PCBรูปที่ 2: วงจรความต้านทานความร้อนโดยประมาณของตัวต้านทานชิปบน PCB (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

พื้นฐานการถ่ายเทความร้อน

พลังงานความร้อนอาจถูกถ่ายโอนโดยกลไกพื้นฐานสามประการ: การนำความร้อน การพาความร้อน และการแผ่รังสี

สมการที่ 4(4)

การนำ

อัตราการไหลของความร้อนสำหรับการนำเป็นสัดส่วนกับการไล่ระดับหนึ่งมิติ dϑ/dx โดยที่ λ ในมิติของ [W/mK] คือค่าการนำความร้อนจำเพาะ และA คือพื้นที่หน้าตัดของกระแสความร้อน:

สมการ 5(5)

ซึ่งมีมิติเป็น [W] สำหรับตัวลูกบาศก์อย่างง่ายที่มีความยาวL และสองอินเตอร์เฟสแบบขนานA ที่อุณหภูมิต่างกัน ϑ1 และ ϑ2 สมการการถ่ายเทความร้อนคือ

สมการ 6(6)

การพาความร้อน

อัตราการไหลของความร้อนสำหรับการพาความร้อนสามารถอธิบายได้ในทำนองเดียวกันกับสมการ (6)

สมการ 7(7)

โดยที่ α คือสัมประสิทธิ์การพาความร้อนA คือ พื้นที่ผิวที่อุณหภูมิ ϑ1 ของวัตถุ และ ϑ2 คือ อุณหภูมิของของไหลโดยรอบ (เช่น อากาศ) ค่าสัมประสิทธิ์ α รวมถึงคุณสมบัติของวัสดุของของไหล (ความจุความร้อนและความหนืด) และสภาวะของการเคลื่อนที่ของของไหล (อัตราการไหล การพาความร้อนแบบบังคับ/ไม่บังคับ และรูปทรงเรขาคณิต) นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิ ϑ1 - ϑ2 ของตัวเอง ดังนั้น สมการ (7) จึงดูเรียบง่าย แต่สำหรับการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อน สัมประสิทธิ์ α เกือบทุกครั้งจะต้องถูกประมาณหรือหาจากการทดลอง

การแผ่รังสี

ฟลักซ์การแผ่รังสีความร้อนสามารถอธิบายได้ตามกฎของสเตฟาน-โบลซ์มันน์ (สมการ (8)) ส่งผลให้เกิดฟลักซ์สุทธิระหว่างวัตถุสองชิ้นที่อุณหภูมิต่างกัน ϑ1 และ ϑ2 (สมการ (9)) โดยสมมติให้มีการแผ่รังสีและพื้นที่ผิวเท่ากัน ใน

สมการ 8(8)

สมการ 9(9)

ε คือการแผ่รังสี σ= 5.67 x 10-8 Wm-2 K-4 คือค่าคงที่สเตฟาน-โบลต์ซมันน์ และ ϑ คืออุณหภูมิของพื้นผิวNS . อย่างไรก็ตาม การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสีตามสมการ (5) จะไม่นำมาพิจารณาในที่นี้ เนื่องจากการให้ความร้อนมีน้อยที่อุณหภูมิต่ำ โดยปกติ มากกว่า 90% ของความร้อนทั้งหมดจะกระจายโดยการนำความร้อน แต่สำหรับการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรด สมการ (9) นั้นเป็นที่สนใจขั้นพื้นฐาน

ความคล้ายคลึงของความต้านทานไฟฟ้าและความต้านทานความร้อน

กระแสไฟฟ้าI ผ่านตัวต้านทานไฟฟ้าR เป็นสัดส่วนกับผลต่างศักย์ไฟฟ้าU1 และU2:

แผนภาพของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานไฟฟ้า รูปที่ 3a: กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทานไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับความต่างของศักย์ไฟฟ้า U1 และ U2 (แหล่งรูปภาพ: Vishay Beyshclag)

อัตราการไหลของความร้อนP ผ่านตัวต้านทานความร้อนRth เป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิของ ϑ1 และ ϑ2:

ไดอะแกรมของอัตราการไหลของความร้อนผ่านตัวต้านทานความร้อนรูปที่ 3b: อัตราการไหลของความร้อนที่ไหลผ่านตัวต้านทานความร้อนเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างของอุณหภูมิของ ϑ1 และ ϑ2 . (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

เช่นเดียวกับตัวต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานความร้อนของวัตถุมากกว่าหนึ่งชิ้นในชุดประกอบสามารถอธิบายได้โดยเครือข่ายของตัวต้านทานความร้อนแบบอนุกรมและแบบขนาน ดังที่แสดงสำหรับตัวต้านทานความร้อนสองตัวในสมการต่อไปนี้

สมการ 10(10)

สมการ 11(11)

ความต้านทานความร้อนภายใน

ความต้านทานความร้อนภายใน RthFC เป็นค่าเฉพาะส่วนประกอบที่กำหนดโดยพื้นผิวเซรามิกเป็นหลัก (ค่าการนำความร้อนจำเพาะและรูปทรง)

ความต้านทานความร้อนร่วมประสาน

สำหรับการบัดกรีทั่วไป ความต้านทานความร้อน RthCS มีน้อยมาก เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนจำเพาะที่ค่อนข้างสูงของบัดกรี และอัตราส่วนพื้นที่หน้าตัดและความยาวของเส้นทางการไหลที่มีอัตราส่วนสูง (ประมาณ 1 K/W) สิ่งนี้ถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการสัมผัสกันเล็กน้อย ข้อต่อประสานที่ใหญ่กว่าถือได้ว่าเป็นตัวต้านทานความร้อนตัวเดียวระหว่างหน้าสัมผัสด้านล่างและตัวต้านทานความร้อนแบบขนานเพิ่มเติม (จากหน้าสัมผัสด้านข้างไปยังแผ่นรอง) ซึ่งช่วยเพิ่มการนำความร้อนเล็กน้อย ดังนั้น เราสามารถประมาณค่าความต้านทานความร้อนโดยรวมของส่วนประกอบ ซึ่งรวมถึงข้อต่อประสาน:

สมการ 12 (12)

โปรดทราบว่าในกรณีของการบัดกรีที่ไม่เหมาะสม ความต้านทานความร้อน RthCS จะนำไปสู่ความต้านทานความร้อนโดยรวมที่สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ช่องว่างในการบัดกรีหรือการทำให้เปียกของบัดกรีไม่เพียงพออาจทำให้เกิดความต้านทานความร้อนที่สัมผัสได้อย่างมีนัยสำคัญหรือพื้นที่หน้าตัดของเส้นทางการไหลลดลงและจะทำให้ประสิทธิภาพทางความร้อนลดลง

ความต้านทานความร้อนเฉพาะของการใช้งาน

ความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA รวมถึงคุณสมบัติทางความร้อนของส่วนประกอบตัวต้านทานและของ PCB รวมถึงความสามารถในการกระจายความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม ความต้านทานความร้อนต่อสภาพแวดล้อม RthSA ขึ้นอยู่กับการออกแบบบอร์ดอย่างมาก ซึ่งมีผลอย่างมากต่อการต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับค่า RthFA เฉพาะส่วนประกอบที่ต่ำมาก) แผงต้านทานความร้อนต่อสภาพแวดล้อม RthBA รวมถึงสภาวะแวดล้อมเช่นกระแสลม ความรับผิดชอบในการเลือกใช้วัสดุและขนาดถูกกำหนดให้กับผู้ออกแบบวงจร

การทดลองหาค่าความต้านทานความร้อน

การถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรด

การถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการทดลองเชิงความร้อน ในรูปที่ 6 แสดงภาพความร้อนอินฟราเรดของตัวต้านทานชิป 0603 ที่โหลด 200 mW ที่อุณหภูมิห้อง สามารถสังเกตอุณหภูมิสูงสุดที่กึ่งกลางของพื้นผิวแล็กเกอร์ได้ อุณหภูมิของข้อต่อประสานนั้นต่ำกว่าอุณหภูมิสูงสุดประมาณ 10 K อุณหภูมิแวดล้อมที่แตกต่างกันจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่สังเกตได้

การหาค่าความต้านทานความร้อนโดยรวม

ค่าความต้านทานความร้อนสามารถกำหนดได้โดยการตรวจจับอุณหภูมิสูงสุดของฟิล์มตามฟังก์ชันของพลังงานที่กระจายตัวในสภาวะคงตัว สำหรับการกำหนดความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA ของส่วนประกอบแต่ละชิ้น, PCB ทดสอบมาตรฐาน(1) ถูกใช้ วัดส่วนประกอบในตำแหน่งกึ่งกลาง เนื่องจากสมการ (1) สามารถเขียนใหม่เป็น

สมการ 13(13)

การประมาณอย่างง่ายของการนำความร้อนโดยตรงไปยังตัวต้านทานความร้อน RthFA = 250 K/W สำหรับตัวต้านทานชิป 0603 (รูปที่ 4)

กราฟอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตัวต้านทานชิป MCT 0603 บน PCB ทดสอบมาตรฐานรูปที่ 4: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตัวต้านทานชิป MCT 0603 บน PCB ทดสอบมาตรฐานตามหน้าที่ของพลังงานที่กระจายไป (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

ระดับบูรณาการ

ตัวต้านทานชิป 1206 ตัวเดียวที่ติดตั้งบน PCB (รูปที่ 5A) ทำให้เกิดความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA = 157 K/W (รูปที่ 7) ตัวต้านทานเพิ่มเติมบน PCB (โหลดเท่ากัน รูปที่ 5B และ C) ทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น (204 K/W สำหรับตัวต้านทาน 5 ตัว และ 265 K/W สำหรับตัวต้านทาน 10 ตัว ตามลำดับ)

แผนภาพแสดงแผนผังของตัวต้านทานชิปหนึ่งตัว (A), ห้า (B) และสิบ (C)รูปที่ 5: ภาพประกอบแผนผังของตัวต้านทานชิปหนึ่ง (A), ห้า (B) และสิบ (C) บน PCB ทดสอบมาตรฐาน (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

ข้อมูลทั้งหมดได้มาจากกระดานทดสอบมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ข้อมูลสามารถนำไปใช้ในการเปรียบเทียบส่วนประกอบต่าง ๆ และสำหรับการประเมินทั่วไปของความสามารถในการกระจายความร้อนของการออกแบบที่กำหนด แม้ว่าค่าสัมบูรณ์จะเปลี่ยนไปสำหรับการออกแบบที่แตกต่างกัน ข้อมูลยังสามารถให้บริการเพื่อตรวจสอบการจำลองเชิงตัวเลขได้อย่างง่ายดาย

ไดอะแกรมของภาพประกอบ (A) และภาพความร้อนอินฟราเรด (B) ของตัวต้านทานชิป 0603รูปที่ 6: ภาพประกอบแผนผัง (A) และภาพความร้อนอินฟราเรด (B) ของตัวต้านทานชิป 0603 ที่ 200 mW (อุณหภูมิแวดล้อม 23°C PCB ทดสอบมาตรฐาน) (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

การหาค่าความต้านทานความร้อนภายในของส่วนประกอบ

การแทนที่ PCB ด้วยตัวกล้องในอุดมคติที่มีการนำความร้อนสูงและความจุความร้อนพุ่งไปที่อินฟินิตี้ (ในโลกแห่งความเป็นจริงบล็อกทองแดงจำนวนมากจะเหมาะสม รูปที่ 8) นำไปสู่

กราฟของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความต้านทานความร้อน RthFAรูปที่ 7: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและความต้านทานความร้อน RthFA มาจากอุณหภูมิสูงสุดของฟิล์มที่กำหนดโดยการทดลองโดยเป็นฟังก์ชันของพลังงานที่กระจายไป (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

อีกครั้ง ความต้านทานความร้อนภายใน RthFC ถูกกำหนดโดยการทดลองโดยการตรวจจับอุณหภูมิสูงสุดของฟิล์มโดยการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดซึ่งเป็นฟังก์ชันของพลังงานที่กระจายไป PCB มาตรฐานถูกแทนที่ด้วยบล็อกทองแดงที่แยกด้วยไฟฟ้าสองบล็อก (60 มม. x 60 มม. x 10 มม.) ในรูปที่ 9 ค่าความต้านทานความร้อนภายใน RthFC มีให้สำหรับส่วนประกอบแบบพาสซีฟบางอย่าง เช่น ตัวต้านทานชิป อาร์เรย์ตัวต้านทานชิป และตัวต้านทาน MELF ดังแสดงในรูปที่ 10

เป็นผลให้ความต้านทานความร้อนลดลงตามความกว้างของหน้าสัมผัส (ตารางที่ 1) อัตราส่วนความต้านทานความร้อนและขนาดชิปที่ดีที่สุดมีให้โดยตัวต้านทานขั้วต่อแบบกว้าง ความต้านทานความร้อนภายในของตัวต้านทานชิปเทอร์มินัลแบบกว้าง 0406 (30 K/W) ใกล้เคียงกับความต้านทานความร้อนของตัวต้านทานชิป 1206 (32 K/W)

แผนภาพแสดงแผนผังของเส้นทางการไหลของความร้อนหลักรูปที่ 8: ภาพประกอบแผนผังของเส้นทางการไหลของความร้อนหลักและวงจรความต้านทานความร้อนที่ใกล้เคียงกันโดยประมาณของตัวต้านทานชิปบนบล็อกทองแดงจำนวนมาก (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

กราฟความต้านทานความร้อนภายใน RthFCรูปที่ 9: ค่าความต้านทานความร้อนภายใน RthFC ที่ได้มาจากอุณหภูมิสูงสุดของฟิล์มที่กำหนดโดยการทดลองตามฟังก์ชันของพลังงานที่กระจายไป (ที่มาของภาพ: Vishay Bayschlag)

รูปภาพของตัวต้านทานแบบติดตั้งบนพื้นผิว Vishay ชนิดและขนาดต่าง ๆรูปที่ 10: ตัวต้านทานแบบติดตั้งบนพื้นผิวชนิดและขนาดต่างๆ (ที่มาของภาพ: Vishay Beyschlag)

การทดสอบความต้านทานความร้อนภายในสำหรับตัวต้านทานที่ติดตั้งบนพื้นผิว
ขนาดส่วนประกอบตัวต้านทาน NSthFC [K/W]
0406 30
1206 32
0805 38
0603 63
0402 90
ACAS 0612 20
ACAS 0606 39
MELF 0207 26
MELF 0204 46

ตารางที่ 1: การทดสอบความต้านทานความร้อนภายในสำหรับตัวต้านทานที่ติดตั้งบนพื้นผิว

บทสรุป

การออกแบบ PCB และสภาวะแวดล้อมของชุดประกอบทั้งหมดส่วนใหญ่จะกำหนดความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA ตามที่แสดงให้เห็น ระดับการผนวกรวมที่ลดลงของส่วนประกอบที่กระจายความร้อนนั้น ยังนำไปสู่อุณหภูมิที่ลดลงของส่วนประกอบแต่ละส่วน สิ่งนี้ขัดแย้งกับแนวโน้มที่กำลังมีการลดขนาดอุปกรณ์ แต่อาจได้รับการพิจารณาในบางส่วนของบอร์ด นอกจากการเปลี่ยนแปลงในการออกแบบ PCB แล้ว การกระจายความร้อนยังสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในระดับส่วนประกอบโดยการเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมที่สุด เช่น ตัวต้านทานเทอร์มินอลกว้าง (เช่น ขนาดชิป 0406)

ข้อควรพิจารณาพื้นฐานบางประการมีประโยชน์ในการป้องกันความร้อนสูงเกินไปในการใช้งานสำหรับตัวต้านทานแบบติดบนพื้นผิว

  • การกระจายความร้อนสามารถอธิบายได้โดยแบบจำลองความต้านทานความร้อนโดยประมาณ และวิเคราะห์โดยการถ่ายภาพความร้อนด้วยอินฟราเรดของความละเอียดเชิงพื้นที่และความร้อนที่เพียงพอ
  • ความต้านทานความร้อนภายในเฉพาะส่วนประกอบ RthFC สามารถกำหนดได้โดยการทดลอง
  • ความต้านทานความร้อนโดยรวม RthFA รวมถึงคุณสมบัติทางความร้อนของส่วนประกอบตัวต้านทานและของ PCB รวมถึงความสามารถในการกระจายความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม โดยทั่วไปมักถูกครอบงำโดยอิทธิพลภายนอกอย่างหลัง ความรับผิดชอบสำหรับการจัดการระบายความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการออกแบบ PCB และสภาวะแวดล้อมของแอปพลิเคชัน ถูกกำหนดให้กับผู้ออกแบบวงจร
  • อุณหภูมิสูงสุดอยู่ที่กึ่งกลางของพื้นผิวแล็กเกอร์ซึ่งครอบคลุมชั้นตัวต้านทาน ควรให้ความสนใจกับการเชื่อมต่อประสาน โดยทั่วไป อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิสูงสุดประมาณ 10 K อาจสัมพันธ์กับอุณหภูมิหลอมเหลวของบัดกรี การสร้างเฟสระหว่างโลหะ หรือการแยกตัวของ PCB สิ่งนี้จะต้องได้รับการพิจารณาโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิแวดล้อมที่สูงขึ้น
  • การเลือกส่วนประกอบตัวต้านทานที่มีอุณหภูมิคงที่ตลอดจนวัสดุบัดกรีและวัสดุฐานของ PCB เป็นสิ่งสำคัญ ผลิตภัณฑ์เกรดยานยนต์ เช่น ชิปฟิล์มบางและตัวต้านทาน MELF (อุณหภูมิฟิล์มการทำงานสูงสุดสูงสุด 175 °C) เหมาะสำหรับการใช้งานหลายประเภท
  • ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการกระจายความร้อนสามารถทำได้โดย
    • การออกแบบ PCB (เช่น วัสดุฐาน แผ่นเชื่อมโยงไปถึง และเส้นทางวงจร)
    • สภาวะแวดล้อมของชุดประกอบทั้งหมด (การถ่ายเทความร้อนแบบหมุนเวียน)
    • ลดระดับการรวมของส่วนประกอบกระจายความร้อน
    • ส่วนประกอบที่ปรับการกระจายความร้อนให้เหมาะสม (ตัวต้านทานแบบมีเทอร์มินอลกว้าง)

หมายเหตุ

  1. ตามมาตรฐาน EN 140400, 2.3.3: FR4 วัสดุฐาน 100 มม. x 65 มม. x 1.4 มม., 35 µm Cu-layer, แผ่น/เส้นทางวงจร กว้าง 2.0 มม.

Disclaimer: The opinions, beliefs, and viewpoints expressed by the various authors and/or forum participants on this website do not necessarily reflect the opinions, beliefs, and viewpoints of DigiKey or official policies of DigiKey.

About this author

Vishay Intertechnology, Inc.

Article provided by Vishay Intertechnology, Inc.