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2021.10.27 열 설계

열 저항 데이터 : 열 저항, 열 특성 파라미터의 정의

전자기기의 반도체 부품 열 설계

이번에는, 지난 편에서 다룬 실제의 열 저항 데이터 θJA와 ΨJT의 정의에 대해 설명하겠습니다.

θJA와 ΨJT의 정의

복습을 겸하여 각각의 정의를 다시 확인해 보겠습니다.

 ・θJA (℃/W) : Junction – 주위 환경의 열 저항
 ・ΨJT (℃/W) : Junction – 패키지 상면 중심의 열 특성 파라미터

하기는 θJA와 ΨJT를 모식화한 그림입니다.

θJA는 Junction에서 주위 환경까지의 열 저항으로, 방열에는 여러 개의 열 경로가 존재합니다. ΨJT는 Junction에서 패키지 상면 중심까지의 열 특성 파라미터입니다.

그리고 하기는, Junction에서 패키지 상면의 열 저항 θJC-TOP과 Junction에서 패키지 하면의 열 저항 θJC-BOT의 정의를 나타낸 그림입니다. θJC-TOP과 ΨJT에 관해서는 「패키지 상면」「패키지 상면 중심」이라는 미묘한 차이가 있으므로 주의해야 합니다.

하기 표는 JEDEC 규격 JESD51로 규정된, 각 정의와 용도, 계산식을 정리한 것입니다.

기호 정의 용도 계산식
θJA Junction과 주위 환경의 열 저항. ※1 형상이 다른 패키지의 방열 성능 비교. θJA = (TJ – TA) / P
ΨJT 디바이스 전체의 소비전력 P에 대한 Junction과 패키지 상면 중심의 온도차를 나타내는 열 특성 파라미터. 실제 세트 (실제의 방열 환경)에서의 Junction 온도 추정. ΨJT = (TJ – TT) / P
θJC-TOP Junction과 패키지 상면의 열 저항. 방열 경로는 패키지 상면만 해당되며, 그 이외는 단열 상태. 열 전도, 열 유체 시뮬레이션 등에 사용.
열 저항 회로망법에도 적용 가능.
θJC-TOP = (TJ – TC-TOP) / P
θJC-BOT Junction과 패키지 하면까지의 열 저항. 방열 경로는 패키지 하면만 해당되며, 그 이외는 단열 상태. 열 전도, 열 유체 시뮬레이션 등에 사용.
열 저항 회로망법에도 적용 가능.
θJC-BOT = (TJ – TC-BOT) / P

※1 : 주위 온도 (TA)는 측정 대상 부품으로부터 영향을 받지 않는 위치에서의 주위 온도. 발열원 경계층의 외측에 해당.
※2 : θJA 및 ΨJT는 JEDEC 보드 실장 시의 데이터.
※3 : θJC-TOP 및 θJC-BOT는 JESD51-14 (TDI법)에 준거하여 측정.

키 포인트

・열 저항, 열 특성 파라미터는 JEDEC 규격 JESD51에 정의되어 있다.

・각 열 저항, 열 특성 파라미터에는 기본적인 용도가 정해져 있으므로, 계산 시에는 해당 열 저항, 열 특성 파라미터를 사용한다.

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