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vishay威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻

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vishay威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻 Document Number: 53051 www.vishay.com Revision: 04-Mar-10 1 V I S H AY S FE R N I C E 电阻产品 应用指南 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) Power Dissipation Considerations in High Precision Vishay Sfernice Thin Film Chips Resistors and Arrays (P, PRA etc.) (High...
vishay威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻
Document Number: 53051 www.vishay.com Revision: 04-Mar-10 1 V I S H AY S FE R N I C E 电阻产品 应用指南 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) Power Dissipation Considerations in High Precision Vishay Sfernice Thin Film Chips Resistors and Arrays (P, PRA etc.) (High Temperature Applications) A P P L IC A T IO N N O T E 摘要 热模型: 在小型化的表贴元件上,电阻产生的热量以下列方式传导到外围环境中: • 从电阻层或结点,通过芯片主体传导到焊盘 • 在PCB中传导散布 • 从PCB向环境传导 与PCB相比,这些元件都非常小,因此,在下面这个非常简单却很著名的公式中忽略了从电阻本体直接转换或辐射出的 热量: 1. Tj = Ta + Rthja x Pd = Ta + (Rthjsp + Rthspa) x Pd = Ta + Rthjsp x Pd + Rthspa x Pd 2.Tsp = Ta + Rthspa x Pd 其中 • Tj 是电阻层或结点的温度 • Ta 是PCB周围环境的温度 • Tsp 在焊接点下面的焊盘的温度,它几乎等于焊接结点温度 • Pd 是电阻器的功耗 • Rthja 是电阻层和环境间的热阻 • Rthjsp 是电阻层和焊接结点间的热阻 • Rthspa 是焊接结点和环境间的热阻 • Rthspa 考虑到PCB内的传导和PCB到环境的传导 我们仅能处理Rthjsp。 电极 薄膜电阻层 焊接 焊盘 PCB Tj Rthjsp Rthspa Ta 对于薄膜贴片电阻和排阻,90%的热量传导路径是通过元件的主体,焊盘,PCB,然后再传送到周围环境中。 表贴元件的最高结点温度和内部热阻是热管理方式中制造商唯一可控制的地方。 其它的参数控制在产品设计者手中,如:环境温度、冷却系统、PCB的热性能、焊接点的最大温度等。 在本文中,我们为客户介绍了从高精度薄膜贴片电阻和排阻中获取最佳性能的方式。 For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com VVISHAYISHAY元器件元器件武汉技术支持,武汉技术支持, VVISHAYISHAY元器件元器件华中,西南,西北技术华中,西南,西北技术 支持支持:: 王鹏王鹏 手机:手机:15989854023 15989854023 电话:电话:027027--87870505 4472728 8 电子邮件:电子邮件: JerryWang@westpacJerryWang@westpac--hk.com.hkhk.com.hk VVISHAYISHAY元器件青岛元器件青岛技术支持,技术支持, VVISHAYISHAY元器件元器件华北,东北技术支持华北,东北技术支持:: 牟军牟军 手机:手机:13589207451 13589207451 电话:电话:00532532--8580 30338580 3033 电子邮件:电子邮件: TonyMu@westpacTonyMu@westpac--hk.com.hkhk.com.hk VVISHAYISHAY元器件元器件上海技术支持,上海技术支持, VVISHAYISHAY元器件元器件华东,华北技术支持华东,华北技术支持:: 杨雪杨雪 手机:手机:15919925496 15919925496 电话:电话:021021--5489 1461 5489 1461 电子邮件:电子邮件: CindyYang@westpacCindyYang@westpac--hk.com.hkhk.com.hk VVISHAYISHAY元器件元器件深圳技术支持,深圳技术支持, VVISHAYISHAY元器件元器件华南技术支持华南技术支持:: 吴龙吴龙 手机:手机:13590310423 13590310423 电话:电话:07550755--8826 2914 8826 2914 电子邮件:电子邮件: WuLong@westpacWuLong@westpac--hk.com.hkhk.com.hk VISHAYVISHAY元器件应用技术支持团队元器件应用技术支持团队 VVISHAYISHAY元器件元器件 特许专业代理商 WESTPAC ELECTRONICS LIMITED 威柏电子 VISHAYVISHAY 香港威柏电子(Westpac Electronics)创办於 1992年,为日本富士电机(FUJI ELECTRIC)半导体 器件之中国及香港地区专业代理。主要产品为 FUJI 富士电源 IC,FUJI 富士 MOSFET,FUJI 富士三极管,FUJI富士超快恢复二极管,FUJI 富士肖特基二极管,FUJI 富士单管 IGBT, FUJI富士 Super J-MOS,FUJI富士电机 IGBT模块,FUJI富士电机 IPM模块,FUJI富士电 机 PIM 功率集成模块,FUJI 富士电机分立 IGBT,FUJI 富士智能功率模块,FUJI 富士三电平 IGBT模块,FUJI富士汽车级 IGBT模块等。 威柏电子 以客为本 Westpac ELectronics Customer-based service FUJI ELECTRIC富士电机简介: 富士电机早在 1923年成立以来,一直致力于技术革新和挑战,为顾客提供高质量的服务。 富士电机集团是“向客户提供最大满足的企业”的代名词。不断向具有独创性的技术革新挑 战,为客户竭诚服务。 FUJI ELECTRIC富士电机发挥创业以来积累的“自由操控电力”的电力电子技术优势,成 为“环境,能源”领域举足轻重的国际企业。 FUJI ELECTRIC富士电机研发制造高品质电力电子功率半导体 IGBT/IPM,为太阳能发电, 风力发电,智能电网,工业自动化变频伺服,铁路机车,电动汽车等提供核心功率器件,为 高效化和节能做贡献! FUJI ELECTRIC富士电机功率半导体致力于在“节约电力”和“创造电力”可靠且高效的 应用,为人类绿色可持续发展不断努力! FUJI ELECTRIC Innovating Energy Technology 富士电机 不断创新的能源科技 Westpac威柏:WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT模块中国一级代理 WESTPAC威柏-FUJI富 士 IGBT一级代理商 WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT一级代理 WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT中国代理商 WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT代理商 WESTPAC威柏-富士 IPM代理 商 WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT模块代理 WESTPAC威柏-FUJI IGBT module distributor WESTPAC威柏-FUJI ELECTRIC IGBT MODULE DISTRIBUTOR WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 深圳代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 授权分销 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 授权代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 上海代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 北京代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 成都代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 青岛代理 WESTPAC 威柏-FUJI 富士 IGBT 武汉代理 WESTPAC威柏-FUJI富士 IGBT西安代理 Westpac威柏针对工业电力电子领域以 FUJI ELECTRIC富士电机 IGBT模块(包括富士 IPM 模块、富士 PIM模块、FUJI富士 IGBT驱动 IC)為核心,威柏配合国际知名品牌功率器件: 富士 IGBT驱动器,富士 IGBT驱动器解决,富士 IGBT模块专用驱动,富士 IGBT模 块定制驱动晶闸管,WESTPAC威柏-可控硅 SCR、WESTPAC威柏-电力MOSFET、WESTPAC 威柏-MOSFET模块,WESTPAC威柏-电力二极管、WESTPAC威柏-二极管模块、单相整流 桥、叁相整流桥等。Westpac威柏同时可以為客户提供 IGBT驱动方案及配套单片机MCU、 DSP、高速光耦、隔离光耦、电源 IC、平波用铝电解电容及薄膜电容、IGBT突波吸收电容 等元件。业务遍及轨道交通、智能电网(HVDC)、通用变频器、高压变频器、伺服驱动器 、 UPS、变频与传动、电动汽车、电力系统无功补偿装置 UPS逆变器/UPS/EPS、风电变流器、 变频空调、光伏变流、机车主牵引变流器、电梯变频器 、起重专用变频器 、 感应加热、 电源电镀/电解电源 、有源滤波/无功补偿、机车辅助逆变器、逆变焊机;Westpac威柏在电 特许专业代理商 WESTPAC ELECTRONICS LIMITED 威柏电子 VISHAYVISHAY 能质量(APF,SVG)、逆变焊机、不间断电源 UPS、Inverter变频器、数控伺服、电动汽车、 风力太阳能发电等领域与客户战略合作,全力支持中国电力电子工业发展! 威柏电子致力于工业节能和新能源市场的拓展 香港威柏电子(Westpac Electronics)于 1996年成为 BC components(后被 VISHAY收购)分 立元件授权分销商;威柏电子于 2005年正式成为 VISHAY国内汽车全线电子元器件代理及 各电子行业之分立元件代理; VISHAY电阻代理 VISHAY电容代理 VISHAY MOSFET代理 VISHAY二极管代理 VISHAY 整流桥代理 VISHAY TVS代理 VISHAY光耦 VISHAY固态继电器代理 威柏电子 以客为本 Westpac ELectronics Customer-based service VISHAY, BCcomponents, Sprague, Dale, Beyschlag, Vishay Semiconductors, Sfernice, Siliconix VISHAY 代理(VISHAY 一级代理 VISHAY 中国代理商 VISHAY 汽车电子元器件专业代 理)。 vishay vishay代理商 vishay semiconductor vishay代理 vishay.com VISHAY威柏 www.vishay.com vishay 电阻 VISHAY 电容 vishay dale vishay 公司简介 vishay siliconix vishay电容 ESTA电力电容 Sfernice功率电阻 vishay 一级代理商 vishay 中国代理商 vishay 电容代理商 vishay 电阻代理商 vishay 代理 VISHAY代理商威世代理商 vishay 电阻代理 vishay 深圳代理 vishay 授权分销 VISHAY 授权代理 VISHAY 上海代理 VISHAY北京代理 VISHAY成都代理 VISHAY青岛代理 VISHAY西安代理 VISHAY新能源市场代理 VISHAY新能源半导体 VISAHY电动汽车元器件 VISHAY中国一级代理商-威柏电子 WESTPAC威柏代理的 VISHAY品牌有: WESTPAC威柏专业代理 Vishay Angstrohm WESTPAC威柏专业代理 Vishay Aztronic WESTPAC威柏专业代理 Vishay BCcomponents铝电解电容 NTC WESTPAC威柏专业代理 Vishay Beyschlag金属膜电阻 碳膜电阻 薄膜电阻 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Cera-Mite WESTPAC威柏专业代理 Vishay Dale电流取样电阻 功率电感 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Dale Thin Film WESTPAC威柏专业代理 Vishay Draloric MELF电阻 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Electro-Films WESTPAC威柏专业代理 Vishay ESTA感应加热电容 ESTA低压电容 ESTA功率因数电容 ESTA电力电子电容 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Roederstein薄膜电容 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Semiconductors 光耦 固态继电器 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Sfernice功率电阻 WESTPAC威柏专业代理 Vishay Siliconix MOSFET WESTPAC威柏专业代理 Vishay Spectrol WESTPAC威柏专业代理 Vishay Sprague WESTPAC威柏专业代理 Vishay Techno WESTPAC威柏专业代理 Vishay Vitramon 特许专业代理商 WESTPAC ELECTRONICS LIMITED 威柏电子 VISHAYVISHAY 威柏电子,以客为本! WESTPAC威柏电子--致力于 VISHAY(威世)高品质元器件在中国市场的推广! 威柏电子-威世中国区代理商 WESTPAC威柏代理的 VISHAY产品线主要有: 半导体 - + 裸片和晶圆裸片和晶圆 - + 二极管二极管 (1357) 整流器 (1131) TVS和 ESD (125) - + IC's - Power and LinearAnalog Switches and Multiplexers (146) Hi-Rel Analog Sw and Mux (4) 功率 IC (92) - + 模块桥式整流器: (15) 二极管 (102) IGBT (45) MOSFET (5) 半导体闸流管 (25) - + MOSFETMOSFET (1040) MOSFETs, Automotive (162) MOSFETs, Hi-Rel Military (4) MOSFETs, Medical (3) - + 光电子光电子 (626) 光耦合器 / 光学隔离器 (99) IR Receivers (53) Photo Detectors (66) Infrared Emitters (85) LED (178) Solid-State Relays (34) IrDA? 收发器 (7) 反射式/透射式传感器 (14) LCD/Plasma/Touch/LED Display (121) 7段显示器 (10) - + 半导体闸流管半导体闸流管 (62) 无源元件 - + 电容器电容器 (437) 铝电容器 (95) 陶瓷电容器 (141) 薄膜电容器 (98) 强电流功率电容器 (26) 钽电容器 (82) - + 电感器电感器 (173) 变压器 (8) - + 电阻线性 (282) Networks and Arrays (107) 特许专业代理商 WESTPAC ELECTRONICS LIMITED 威柏电子 VISHAYVISHAY Non-Linear (53) Variable (92) - + 传感器 Position: Angular and Linear (62) Position: Non-Contacting (10) Temperature & Humidity (53) - + OTHER COMPONENTSChip Antenna (2) 连接器 (17) 晶体管 (7) 熔丝 (3) Hybrids and Substrates (2) 振荡器 (7) 薄膜 LED衬底(镶嵌式贴装) 香港威柏电子(Westpac Electronics)于 2012年成为青铜剑电力电子科技(Bronze Tech)IGBT 驱动产品的代理,主要产品有 2QD30A17K-I,2QD15A17K-C,2QD23-S,IGBT 串联专用驱动器 等。作为富士电机半导体器件国内最大的代理商,威柏电子完善的销售网络、丰富的市场经 验和良好的客户关系,结合青铜剑科技专业的研发团队、高品质的产品和快速响应的技术支 持,必定能够实现双赢,与我们在新能源、智能电网、工业节能等领域的客户协力合作,促 进中国电力电子行业的飞速发展。 威柏电子致力于工业节能和新能源市场的拓展 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) www.vishay.com Document Number: 53051 2 Revision: 04-Mar-10 Application Note Vishay Sfernice A P P L IC A T IO N N O T E 在、电阻层设计和端部电极等的选择上我们进行了仔细的考虑。 我们也在努力提高我们电阻的热稳定性,目的在于使电阻器能够在没有显著漂移的情况下承受越来越高的温度,放宽Tj限度。 但所有其它参数,即Ta,Pd和Rthspa的控制,将由客户的组装设计者来解决。 他们需要考虑PCB的材料,铜线路的厚度和布局,冷却系统,外围组件间的相互作用等。 他们的设计需要计算机进行越来越多的辅助,这也是满足对于新电子设备在小型化、功耗密度、暴露温度和可靠性等方面越来越 严格要求的唯一途径。 一个不良的热管理可能导致: • 焊接点的熔解 • 焊接点缺乏稳定性 • PCB性能缺失甚至烧掉 • 贴片电阻器性能缺失,主要是过高的可逆或不可逆漂移。 这也是为什么热管理如此重要的原因。 数据 贴片电阻器数据表中的信息、标称功率Pn和降额曲线使客户不能最优的使用贴片电阻器。而且这些信息可能对他们进行 错误的引导。为了让使用上述型号的客户更好的使用,我们为其提供了: 用于标准部件和电极增大部件的Rthjsp 安装在各种PCB板上的标准尺寸贴片电阻器的相关实验数据被选作为有关热电阻的标准和理想情况的典型。这主要是帮助那些不 能够自己计算热阻的设计者来完善他们的CAD方法。下面数据中的缩略词表示: • PCB sCu表示1.6mm的PCB厚度,双面,35 µm厚(最小值)的铜箔,两个面中铜的覆盖面至少为50%。 • PCB MCu表示1.6mm的PCB厚度,双面,70 µm厚(最小值)的铜箔,两个面中铜的覆盖面至少为80%。 • MCM表示采用厚膜金属化的氯化铝陶瓷基底,至少达50%的导体覆盖面。在散热方面等同于MCu。 放大的环绕密封电极(W/A)配有底部金属,覆盖了除0.5mm绝缘宽度外的整个背面。 For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com Application Note Vishay Sfernice Document Number: 53051 www.vishay.com Revision: 04-Mar-10 3 A P P L IC A T IO N N O T E 焊接的标准型 W/A 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 20 110 60 2010 12 95 52 2512 11 95 51 焊接的放大型 W/A 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 5 95 45 2010 2 85 42 2512 1 85 41 粘合的标准型 W/A 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 33 123 73 2010 18 101 58 2512 16 100 56 在背面焊接的贴片电阻器上的线焊接 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 5 95 45 2010 2 85 42 2512 1 85 41 在背面粘合的贴片电阻器上的线焊接 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 10 100 50 2010 4 87 44 2512 2 86 42 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com www.vishay.com Document Number: 53051 4 Revision: 04-Mar-10 Application Note Vishay Sfernice A P P L IC A T IO N N O T E 降额曲线的新方法 首先,最重要的是看在现有的表贴电阻器的降额图上都包含着哪些信息。 • Pn表示标准功耗,它是指定的最大功耗,可以应用在环境温度低于70 °C的元件上。 • 元件可承受的最大工作温度通常是军用所要求的155 °C。 • 对于高于70 °C的环境温度,应该对功耗进行降额 所有的降额曲线都是基本热模型的表现: • Tc = Ta + Rth Pd • Tc = 受控的温度 • Ta = 环境温度 Pd = 允许的最大功耗 Rth = 在环境温度Tc和环境温度下点“c”间的热阻 可以写成: Pd =(Tc – Ta)/Rth 它给出了在给定的环境温度Ta下,所允许的最大功耗,以及由Rth指定的热路径特性。 这就是降额曲线,是一条斜率等于(- 1/Rth)的直线,在70 °C.下被任意截断。 在这一点上,需着重注意的是:在所公布的降额曲线上表示出的Rth比实际组装时的Rth更高。 这是由于元件厂商的公司并不知道客户将采取何种方式安装元件,因此他们取用的是最坏组装情况下的Rth。 同样,他们并不采纳客户的危险想法,对其优化元件应用没有益处。 在那些对小型化要求越来越高的新型应用中,这种方法并不可接受。 另外还需要特别注意对于环境温度小于70 °C的情况,Pd可以高于Pn。 最后,但并非最不重要的一点是:低于降额曲线中所示值的Rth热路径将允许达到比Pn高的70 °C。 当遇到需要将电子组装最小化的情况,就需要考虑到这些注意事项。 大尺寸电阻的扩大的电极 通常认为大尺寸电阻可以承受较高的功率,但从前面的计算和测量中,很明显可以看出这是不正确的。而应该把大量 的注意力投放在大尺寸贴片电阻的热管理上。 优化已有配置的一个方法是采用更大的终端和更高功耗的PCB,如MCu。 总而言之,我们可以至少将Rthja降低了15%. 焊接的扩大型 W/A 尺寸 Rthjsp (°C/W) PCB sCu PCB MCu Rthja (°C/W) Rthja (°C/W) 1206 5 95 45 2010 2 85 42 2512 1 85 41 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com Application Note Vishay Sfernice Document Number: 53051 www.vishay.com Revision: 04-Mar-10 5 A P P L IC A T IO N N O T E 高温应用 负责高温设备组装的设计师懂得如何获得可以承受高温的焊接点。 对于这些应用,主要的考虑因素是接点温度,它控制着漂移的参数。在1000小时的高温存储后,会对巨大漂移和结点温度有一些 要求。 电阻值范围: P1206:10 Ω至1.5 MΩ;P2010:10 Ω至3 MΩ 在高温下存储1000小时后的典型漂移率为1.5 ppm/h。 贴片电阻上高温应用的功耗选择实例 降额曲线, Pd = (Tj - Ta)/Rth, for a Tj = 230 °C and Rthja = 40 °C/W, 50 °C/W and 60 °C/W. (在1000小时后,预测漂移> 3500 ppm) 通过一个热转换管理可以实现这些值。 安装在PCB MCu贴片电阻上的P2010高温贴片电阻的实例: 注释 •Pn = 1 W,针对70 °C下标准P2010: Rthja = 40°/W的情况下,对于下列配置,我们可以取得相同的漂移性能 = 2000 ppm < 典型漂移 < 5000 ppm: (1) 在230 °C、0 W条件下 (2) 在215 °C、 0.38 W = 0.38 x 标准Pn条件下 (3) 在200 °C、 0.75 W = 0.75 x 标准Pn条件下 威世思芬尼薄膜高温电阻器结点温度 (无负载) 185 °C 200 °C 215 °C 230 °C 在4000小时下的典型漂移 600 ppm 1000 ppm 3000 ppm 3500 ppm 在4000小时下的最大漂移 800 ppm 1200 ppm 3500 ppm 5000 ppm 负载寿命漂移 (在1000小时下的金结点) 215 °C Typ. 3000 ppm 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 P ( W ) Ta (°C) 60 °C 40 °C 50 °C Tj max. = 230 °C 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com www.vishay.com Document Number: 53051 6 Revision: 04-Mar-10 Application Note Vishay Sfernice A P P L IC A T IO N N O T E 结论和报告 可用的高温电极为N(锡/银:97/3),G(金:小于1µm)和L(铅/银/锡:93.5/1.5/5) 推荐的工艺报告: G和L终端:HMP处理 N:无铅(Pb)处理 威世高精密思芬尼薄膜贴片电阻和排阻(P, PRA)的功耗考虑(高温应用) For technical questions, contact: Sferchinese@vishay.com
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