목차 다이오드 — 노이즈와 전원 효율 참고 정류 노이즈 3 시리즈 SBD SBD 와 열폭주 1 고속 다이오드란 2 FRD 와 SBD 3 응용 회로와 니혼인터 SBD/FRD 4 역회복 특성 4-1 역회복 특성의 파형 상의 정의 4-2 역회복 특성 측정 회로 4-3 역회복 특성의 온도 의존성 4-4 역회복 특성의 -di/dt 의존성 4-5 역회복 특성의 순전류 의존성 4-6 역회복 손실의 산출 방법 5 순회복 특성 6 정격과 특성 7 허용 전류 7-1 핀 열저항 7-2 케이스 온도 기준점 7-3 온도 측정 7-4 접합부－단자간 열저항 Rth(j-l) 7-5 패키지 표면 온도 7-6 단자 온도 및 핀 온도 실측치를 토대로 한 접합 온도의 계산 7-7 과도 온도 상승의 계산 8 역전압 정격의 개념 9 출하품의 검사 및 신뢰성 사용 상의 주의 니혼 인터 주식 회사 2 5 7 8 10 10 12 15 15 15 16 17 17 17 18 18 18 19 19 20 21 21 21 22 23 26 29 1 2006.7 Kr. - 2004.10 Rev. 3.0 橋詰伸一 다이오드 — 노이즈와 전원 효율 류의 경우라면 다이오드에 CR（또는 C 만） 을 병렬 접속하면 노이즈를 억제할 수 있 습니다. 그러나 고주파 스위칭 회로에서는 스너버 손실이 증가하므로 그렇게 간단하 게 처리할 수는 없습니다. 그렇다면 합금 형에 비해 확산형의 노이즈가 큰 것일까 요? 0 전류 전압 합금형 0 Line Frequency Rectifiers Back in the 1960's when I designed my first threephase 400 Hz transformer rectifier sets I used alloy junction 1N538 diodes for the low power outputs. The modules passed EMI tests with no problem. A couple of years later, I got a call that all my modules were failing EMI tests. What I found was that the manufacturer had "improved" the diode by using faster diffused junctions. (by Jerrold Fout / http://www.smpstech.com/qa/ qa0005.htm) 1960년대에 본인이 최초로 설계한 3상 400Hz 트랜스 입력 정류 장치의 2차측에는 1N538이라는 합금형 다이오드를 사용하였다. 이 모듈은 아무런 문제 없이 EMI 시험에 합격하였다. 그러나 2,3년 후에 전체 세트가 EMI 시험에 통과하지 못한다는 연락을 받았다. 조사한 결과 보다 빠른 확산형으로 전환함으로써 제조 업체가 다이오드를 진보시킨 것을 알게 되었다. 인터넷에서 발견한 스위칭 전원 기술에 관한 포럼 의 일절입니다. “다이오드는 의외로 노이즈를 발생 한다”, “50/60Hz 단상 반파 정류 회로의 다이오드 가 일반용（trr 이 긴 다이오드）과 FRD 에서는 청각 상의 차이로 구분할 수 있다”, “스펙트럼 애널라이 저로 보면 어떤 것이 다이오드의 노이즈인가 한 눈 에 알 수 있다” 라는 말을 종종 듣습니다. 저주파 정 니혼 인터 주식 회사 2 전류 전류 확산형 사진 1 합금형과 확산형의 역회복 특성 V: 5A/div., 2V/div. H:200ns/div. 사진 1 에 각각의 역회복 특성을 비교하 였습니다. 여기서 주목하고자 하는 것은 화살표로 표시한 전압입니다. 이것은 다이 오드 자신이 역회복 시에 발생하는 전압으 로 노이즈의 원천이 됩니다. 합금형은 거 의 오버슈트 하지 않는데 비해 확산형에서 는 현격하게 오버슈트 하고 있습니다. 이 것이 확산형으로 전환해서 EMI 시험에 통 과하지 못한 근본적인 원인이라고 생각됩 니다. 현재의 다이오드는 거의가 확산형 내지 는 이것을 한층 더 발전시킨 것입니다. 일 반적인 다이오드에 비해 고속 다이오드는 스파이크 전압을 발생시키는 에너지가 작 아 결과적으로 노이즈도 작아집니다. 더욱이 역회복 시간이 동일한 정도라도 회복이 소프트한 경우라면 노이즈가 작아 집니다. 다음 페이지의 사진 2와 3은 역회 복 시간이 동일한 정도일 때 소프트 리커버리 의 경우와 그렇지 않은 경우의 비교 예입니다 （IFM=10A）. FRD의 역회복 시간 trr은 25℃ 에서 규정되어 있으며 비교한 FRD는 모두 4050ns입니다. 사진 2에서 당사 FRD는 역회복이 소프트한 경우에 100℃에서도 전압 오버슈트 가 거의 없습니다. 이에 비해 타사 제품에서는 심한 전압 출렁임이 발생하고 있습니다. 다이오 드에 따라서는 이러한 현상도 발생합니다. 다 음으로 150V SBD와 200V FRD의 경우 에 실회로 동작에서의 노이즈와 효율을 비교합니다. 장착한 것은 24V 2.5A 출 력의 포워드 컨버터입니다. SBD와 FRD는 둘 다 5A 트윈 칩 제품으로 FCH10A15와 FCF10A20입 니다. 주요 전기적 특성은 표 1에, 그리고 24V 2A 출력 시 (부하 저항 12Ω)의 출력 노이즈는 사진 4 와 5에 보이는 바와 같습니다. 150V SBD Io 0 25℃ 전류 100℃ 전류 25℃ 전압 100℃ 전압 200V FRD 5A ×2 VF 5A 25℃ 0.88V Max. 0.98V Max. IR VRRM 25℃ 1mA Max. 20µA Max. trr 5A 50A/µs 25℃ － 35ns Max. 표 1 주요 전기적 특성 사진 2 당사 600V FRD 역회복 특성 Ver. 5A, 100V/DIV. Hor. 20ns/DIV. 샘플 FSF10A60 0 0 25℃ 전류 사진 4 150V SBD 출력 노이즈 Ver. 100mV/div.、Hor. 2µs/div. 100℃ 전류 25℃ 전압 100℃ 전압 사진 3 타사 600V FRD 역회복 특성 Ver. 5A, 100V/DIV. Hor. 20ns/DIV. 0 비교 사진 5 200V FRD 출력 노이즈 Ver. 100mV/div.、Hor. 2µs/div. 그림 1 실동작 비교 회로 니혼 인터 주식 회사 3 150V SBD의 노이즈 피크치는 200V FRD에 비해 약 50mV 작은 결과를 보이고 있습니다. 다른 회로에서 다이오드의 역회복 특성을 비교 25℃ 5A×2 150V SBD (FCH10A15) 0 전류 전압 출력 전력 (W) 입력 전력 (W) 효율 (%) 0.5 12 15.2 78.9 1 24 28.5 84.2 1.5 36 42.0 87.5 2 48 55.6 86.3 2.5 60 69.7 86.9 5A×2 200V FRD (FCF10A20) 100℃ 0 전류 전압 사진 6 150V SBD 역회복 특성 Ver. 0.5A、10V/div.、Hor. 10ns/div. 25℃ 출력 전류 (A) 출력 전류 (A) 출력 전력 (W) 입력 전력 (W) 효율 (%) 0.5 12 15.4 77.9 1 24 28.9 83.0 1.5 36 42.5 84.7 2 48 56.1 85.6 2.5 60 70.3 85.3 표 2 효율 측정 결과 0 향상되는 것입니다. 회로 설계에서 다이오드는 조연에 불과합니 다. 그러나 다이오드라고 하더라도 회로의 성 능에는 적지 않게 영향을 미치게 됩니다. 특히 노이즈에 관해서는 현저한 효과를 보이는 경우 가 있습니다. 이온 주입이나 전자선 조사 등의 진보한 기술을 이용해서 최신 다이오드에서는 서두에 소개한 합금형과 같은 소프트 리커버리 특성을 실현하고 있습니다. 전류 전압 100℃ 0 전류 전압 사진 7 200V FRD 역회복 특성 Ver. 0.5A、10V/div.、Hor. 10ns/div. 알루미늄 합금에 의한 P 층 한 것이 사진 6과 7입니다. SBD는 소프트 리 커버리이므로 과도 전압이 작아 결과적으로 출 력 노이즈가 작게 됩니다. 뿐만 아니라 과도 전 압이 작으므로 FRD에서는 150V 이상의 피크 전압이 발생하고 있어도 SBD에서는 150V 이 내로 내려갈 가능성이 있습니다. 200V FRD 사용 회로에서 150V 이상의 전압이 걸려 있어 도 150V SBD를 사용할 수 있는 경우도 있습 니다. N형 실리콘 합금형 N+ P+ P+ P+ P+ P+ P+ P+ N+ + N Uシリーズ U 시리즈FRED FRED 효 율의 비교 결과는 표 2와 같습니다. 20-100% 부 하 의 전 역에 걸 쳐 서 150V SBD는 200V FRD보다 효율 면에서 1% 정도 우위를 보이고 있습니다. 단 지 출력 다이오드를 교환하는 것만으로 효율이 니혼 인터 주식 회사 図2 ダイオードチップ断面の比較 그림 2 다이오드 칩 단면 비교 4 참고 정류 노이즈 5 asahi/fa/efu/soft/ws/ws.html）로 스펙트럼 표 시하였습니다. 다음 페이지의 그림은 300회 평 균화 처리를 한 것입니다. 0Hz/60Hz 정류 회로의 노이즈가 의외 로 크다는 것은 잘 알려져 있습니다. 정류 노이즈는 일반 정류 다이오드 대 신에 고속 다이오드를 사용하면 작아집니다. 복 사 노이즈로 검출한 정류 노이즈를 소개합니다. 여기서의 비교는 어디까지나 상대 비교입니다. 브리지 정류 다이오드를 소켓으로 교환할 수 있 도록 한 12V 출력 선형 정전압 회로를 사용하 여 부하가 300Ω이므로 출력 전류는 40mA 정 도입니다. 12V AC100V 50Hz LM317 정전압 회로 C’s Kit TW-157 그림 3 비교 회로 300Ω 소켓으로 교환 가능 AM 수신기 SONY ICF-SW77의 내장 바 안테 나를 트랜스에 가능한 한 가깝게 가져가 들리는 잡음이 최대가 되는 위치에 고정하였습니다. 여기서는 자기 차폐되어 있지 않은 권선이 노 출된 트랜스를 사용하여 노이즈 (자계의 변화) 를 최대한 방출시켜 미약한 자계의 변화를 고감 도 AM 수신기로 검출하였습니다. 이 노이즈는 아주 조금만 떨어져도 검출할 수 없게 됩니다. 왜냐하면 40mA라는 소전류만 흘려보냈기 때 문입니다. 실험한 것과 같은 조건에서는 노이즈가 큰 일 반 정류용 다이오드에 1,000pF 정도의 세라믹 콘덴서를 병렬로 연결하면 노이즈를 제거할 수 있습니다. 이 방법으로 댐핑이 제대로 작용하지 않으면 출렁임이 발생하여 수MHz-100MHz의 고주파 성분을 증가시키게 됩니다. 그러한 관점 에서 보면 처음부터 노이즈 원천 에너지가 현격 하게 작은 고속 다이오드를 사용하는 것이 근원 을 바로잡는 의미에서 현명한 선택이라고 할 수 있습니다. AM 수신기 정전압 회로 다이오드 온도 변화를 고려하면 이러한 출렁임은 외부 장착 CR로는 충분히 억제할 수 없다 사진 8 （25℃와 100℃） 비교한 다이오드는 다음과 같은 세 종류입니다. 일반 정류용 1A/600A 200V FRED FCF/FRF10A20 （5A×2/200V） 200V SBD FCH/FRH10A20 （5A×2/200V） AM 수신기 출력을 디지털화하여 프리 소프트 웨어 WaveSpectra V1.30 （http://www.ne.jp/ 니혼 인터 주식 회사 5 그림 4 AM 수신기로 검출한 정류 노이즈 일반 정류용 다이오드 그림 5 AM 수신기로 검출한 정류 노이즈 200V FRD (FCF/FRF10A20) 그림 6 AM 수신기로 검출한 정류 노이즈 200V SBD (FCH/FRH10A20) 니혼 인터 주식 회사 6 3 시리즈 SBD VRRM (V) 10 20 30 40 60 100 150 L 시리즈 200 그림 7 니혼인터의 SBD 시리즈 저 VF 표준 시리즈 H 시리즈 역전류 소 니혼인터에서는 3 시리즈의 SBD를 제품화하 고 있습니다. 표준 시리즈, 저 VF의 L 시리즈, 그리고 역전류가 낮은 H 시리즈입니다. 예를 들 어 EP10QY03, EP10LA03, 그 리 고 EP10HY03가 이들 시리즈에 대응하는 것으로 1A, 30V의 SOD-123 패키지 SBD입니다. 이 P/N VF (V) Max.@25℃ IR (mA) Max.@25℃ EP10LA03 0.39 2 EP10QY03 0.47 1 EP10HY03 0.56 0.5 그림 8 강압 DC-DC 컨버터 입력 15V Tj=100℃ SOD SOD--123 1A / 30V EP10LA03 EP10QY03 EP10HY03 표3 들 제품으로부터 용도에 맞는 선택을 하면 다이 오드에서의 손실을 줄일 수 있는 가능성이 있습 니다. 순전류가 흐르는 비율이 높은 용도에는 순전압 VF가 낮은 L 시리즈가, 반대로 역전압 이 걸리는 비율이 높은 용도에는 역전류 IR이 작은 H 시리즈가 적합합니다. 그러면 다음의 예에서 전 손실을 산출해 보도 록 하겠습니다. 아래 그림은 대표적인 DC-DC 강압 컨버터입니다. 입력 전압은 15V, 출력 전류는 0.2A, 동작 온 도는 100℃로 가정합니다. 순전류 IF=0.2A, 역 전압 VR=15V, Tj=100℃에서 3 종류의 SBD의 대표적인 순전력 손실 PF, 역전류 IR, 그리고 역 전력 손실 PR은 다음과 같습니다. 출력 전압이 12V와 1.5V의 두 가지 조건에서 니혼 인터 주식 회사 출력 전류 0.2A P/N PF (W) @0.2A IR (mA) @15V PR (W) @15V EP10LA03 0.0315 9.93 0.148 EP10QY03 0.0490 0.554 0.00831 EP10HY03 0.0626 0.0881 0.00132 그림 9 Input :15V Output :12V / 0.2A Forward 0.21 Reverse 0.79 IF 0 0 VR 7 표4 P/N 전 손실 (W) EP10LA03 0.124 EP10QY03 0.0168 EP10HY03 0.0141 Input :15V Output :1.5V / 0.2A Forward 0.904 Reverse 0.096 그림 10 IF 0 0 전 손실을 산출합니다. 이처럼 순전류가 흐르는 비율이 높으면 (ORing 회로는 전자의 전형적인 예입니다) 순 전압 VF가 낮은 L 시리즈가, 역전압이 걸리는 비율이 높으면 역전류 IR이 작은 H 시리즈가 유 리함을 알 수 있습니다. SBD에서는 무엇보다 VF가 낮은 것에 관심이 쏠리게 되어 있습니만 이것은 반드시 맞는다고 만 할 수는 없으며 IR이 낮은 것이 보다 가치있 는 것인 경우도 적지 않습니다. VR 표5 P/N 전 손실 (W) EP10LA03 0.0427 EP10QY03 0.0450 EP10HY03 0.0567 SBD와 열폭주 S Tj : 접합 온도 Rth : 열저항 BD는 역전류가 크고 역전력 손실도 큽 니다. 역전류는 온도가 상승하면 지수함 수적으로 증가합니다. 그리고 소정 온도 를 넘으면 열폭주가 발생합니다. 이것은 역전 력 손실과 접합 온도가 정귀환의 관계에 있기 때문입니다. 전력 손실 그림 12 역전류 dP/dTj 그림 11 증가 접합 온도 접합 온도 상승 역전력 손실 당사의 SOD-123 외형 1A/30V SBD3 제품 에 대해 열폭주가 발생하는 평균 온도를 계산 해 보겠습니다. 여기서는 역전압이 100% 점유 율로 걸리는 것으로 하였습니다. 이것은 대부 분의 동작 조건보다 더 엄격한 조건입니다. 다음 페이지의 계산 결과를 나타낸 표로부터 주위 온도가 높거나 열저항이 높은 경우에는 열폭주가 중요 검토 사항의 하나임을 알 수 있 습니다. 증가 다음 식은 열의 발생과 방열의 균형을 나타내 는 식으로 이 조건이 성립하면 열폭주가 발생 합니다. dP / dTj ＜ 1 / Rth P : 전 손실 니혼 인터 주식 회사 8 P/N 열폭주가 발생하는 온도 표6 100℃/W 200℃/W 270℃/W 300℃/W EP10LA03 91.5 75.7 68.9 66.5 50% 점유율 EP10QY03 138.5 127.2 122.4 120.7 107.3℃ EP10HY03 165.8 153.3 147.9 146.0 열폭주가 발생하기 어려운 것임을 알 수 있습니 다. 열폭주를 고려하는데 있어서 또 하나의 중요한 요소가 디바이스 자체의 열저항입니다. 사진에 보이는 것과 같은 다이 본딩이 나쁜 제품에서는 규정된 열저항을 만족시키지 못할 우려가 있습 니다. 당사 제품은 충분한 관리 하에 제작되므 로 땜납 결함을 최소화하여 사양치를 확실하게 만족시키고 있습니다. 당사 제품을 사용하면 기기의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 니혼인터의 SBD는 열폭주가 발생하기 어렵 다는 이점을 가지고 있습니다. 순전압 VF와 역 전류 IR은 이율배반적인 관계에 있습니다만 적 정하게 설계된 SBD는 양 특성의 균형이 잡혀 있어서 열폭주가 발생하는 온도가 높아지게 됩 니다. SMA 외 형 의 2A/40V SBD 인 SB240, FM240, 그리고 당사 EC21QS04의 3 종류를 비교합니다. 아래 표에 보이는 바와 같이 VF가 가장 낮은 제품이 아니라 균형이 잡힌 제품이 IRM 열폭주가 발생하는 온도 표7 Rth=157℃/W SB240 VF @2A 20V 40V 100℃ 1.51mA 2.62mA 25℃ 0.484V 125℃ 6.13mA 10.68mA 125℃ 0.438V 123.6℃ FM240 20V 40V 100℃ 2.44mA 4.27mA 25℃ 0.427V 125℃ 10.21mA 19.17mA 125℃ 0.353V VF @2A 114.1℃ EC21QS04 (NIEC) VF @2A 20V 40V 100℃ 0.677mA 1.438mA 25℃ 0.468V 125℃ 2.862mA 5.875mA 125℃ 0.425V 137.1℃ 표 13 다이 본딩 (동 프레임과 실리콘 칩간의 납땜 - 하얗게 보이는 것이 결함임) No Solder Big Voids 당사 제품 타사 제품 니혼 인터 주식 회사 9 본 자료는 실용성을 제일로 해서 될 수 있는 대로 간략화한 평이한 설명을 하였습니다. 따 라서 엄밀하게 말하면 모든 조건을 고려했을 때 한층 더 검토를 필요로 하는 경우도 있으므 로 사전에 양해를 구하는 바입니다. 0 FRD 1 고속 다이오드란 FRD (고속 리커버리 다이오드), SBD (소트 키 장벽 다이오드)는 50/60Hz 상용 주파 정류 등에 사용되는 일반 정류 다이오드와 구별하 기 위해 고속 다이오드라고 불립니다. 사진 9는 일반 정류 다이오드와 고속 다이오 드의 동작 전류 파형 예를 보여줍니다. 다이오 드는 순방향으로 전류가 흐르고 있던 직후에 역전압이 인가되면 본래의 다이오드 특성을 되찾을 때까지, 다시 말하면 역방향이 고 저항 상태로 될 때까지 소정의 시간이 필요합니다. 이 동안에 다이오드에는 외부 회로 조건과 다 이오드 특성으로 결정되는 커다란 전류가 흐 르게 됩니다. 이 예에서는 3A의 순전류가 흐르고 있을 때 역전압이 인가됨으로써 전류는 100ns당 5A 의 비율로 감소하여 (-di/dt=50A/μs) 일반 정 류 다이오드에서는 약 400ns 동안, 고속 다이 오드에서는 약 100ns 동안 역전류가 흐르고 있습니다. 이 시간은 역회복 시간, 그리고 이 현상은 역회복 현상이라고 불립니다. 역회복 시간은 회로에 있어서 죽은 시간으로 되어 더 일반 다이오드 사진 9 일반 정류용 다이오드와 고속 다이오드의 동작 파형 예 욱이 본 조건에서는 일반 정류 다이오드에서 14A의 피크 역회복 전류가 흐르고 있으므로 고속, 고주파 회로에서는 전력 손실 면에서도 무시할 수 없습니다. 이 예에서 보이는 것처럼 역회복 시간이 일 반 정류 다이오드와 비교해서 대단히 짧은 다 이오드, 그것이 고속 다이오드입니다. 2 FRD와 SBD FRD와 SBD는 둘 다 고속 다이오드이지만 칩 구조와 전기적 특성에는 차이가 있습니다. 먼저 FRD와 SBD의 간략화한 칩 단면도를 각각 그림 15와 그림 16에 보입니다. FRD는 N형 실리콘 중에 열 확산으로 P층을 역 바이어스 순 바이어스 + 저항 + - 저항 제로 역방향 （고 저항） 순방향 （저 저항） 시간 역회복 시간 그림 14 역회복을 저항으로 나타내면 니혼 인터 주식 회사 10 니다. 이것은 그대로 다이오드의 순전력 손실 의 대소로 연결됩니다. SBD는 순전압이 낮은 대신에 역내압은 높더 라도 200V 정도입니다. 더욱이 역전압 인가 시 의 누설 전류, 즉 역전류도 FRD에 비해 비교가 되지 않을 정도로 큽니다. 형성하고 있어 PN 접합 다이오드라고도 불립 니다. 반면에 SBD는 실리콘 기판에 몰리브덴 등의 금속을 접촉시킨 구조로 되어 있어 실리 콘과 금속간의 전위 장벽의 차에 의해 정류 작 용을 얻고 있습니다. 어노드 P층 N형 실리콘 SBD 캐소드 FRD 図15 FRDのチップ断面図 어노드 장벽 금속 산화막 산화막 0 사진 11 SBD와 FRD의 역특성 비교 Ver. 10µA/DIV. Hor. 50V/DIV. 샘플：SBD 31DQ04, FRD 31DF2 N형 실리콘 기판 사진 11은40V SBD와 200V FRD의 역특성 을 비교한 것입니다. 다음에 FRD와 SBD의 역회복 특성을 비교합 니다. 사진 12는 FRD 중에서도 역회복이 비교 적 느린 것과 40V SBD를 동일 회로에서 동작 시켰을 때의 역회복 전류 및 전압 파형입니다. 여기서는 trr이 100ns의 FRD에서는 28V, 그리 고 trr이 20ns 이하의 SBD에서는 16V의 피크 역회복 전압이 각각 발생하고 있습니다. 이와 같은 전압은 다이오드 자체가 발생하는 스위칭 캐소드 그림 15 FRD의 칩 단면도 전도 작용을 담당하는 매체 (캐리어)의 차이 로부터 전자는 소수 캐리어 소자, 후자는 다수 캐리어 소자로 분류되어 서로 다른 전기적 특 성을 나타냅니다. 사진 10은 3A 클래스의 FRD와 SBD의 순전 압 특성을 비교한 것입니다. 3A에서의 순전압 은 FRD가 0.87V인 것에 대해 SBD는0.46V로 SBD가 FRD의 절반 가까운 것으로 되어 있습 FRD 0 전류 전압 SBD FRD SBD 전류 0 전압 0 사진 10 SBD와 FRD의 순전압 특성 비교 사진 12 FRD와 SBD의 역회복 특성 1 Ver. 500mA/DIV. Hor. 100mV/DIV. 샘플 ：SBD 31DQ04, FRD 31DF2 Ver. 2A, 10V/DIV. Hor. 20ns/DIV. 샘플：FRD 30DL4, SBD 31DQ04 니혼 인터 주식 회사 11 trr이 100ns 단위의 것은 스위칭 전원의 경우 50kHz 이하의 저가격 전원에서 사용됩니다. 이 자료에서는 trr이 100ns 이하인 FRED (Fast Recovery Epitaxial Diode)를 논의 대상으로 합니다. 노이즈로 trr이 짧은 다이오드는 역전력 손실뿐 아니라 노이즈 면에서도 유리한 것을 알 수 있 습니다. 사진 13에서는 FRD 중에서도 초고속으로 분 류되는 것과 SBD와의 역회복 특성을 비교하였 습니다. 역회복 시간이 짧은 순으로 40V SBD, 200V FRD, 그리고 600V FRD입니다. 나중에 설명하겠지만 역회복 시간은 FRD에서는 온도 의존성이 있어서 150˚C가 되면 25˚C의 2.5-3 배로 증가하는데 비해 40V SBD에서는 온도가 올라가도 거의 변화하지 않습니다. (SBD에서도 내압이 높은 것은 FRD에 가까운 온도 특성을 나타냅니다 - 후술) 3 응용 회로와 니혼인터 SBD/FRD 니혼인터에서는 각종 외형, 전압 계열의 제품 을 갖춤과 동시에 회로에 적합한 특성의 제품을 표준화하고 있습니다. SBD의 경우에는 표준적 인 계열을 기준으로 보다 순전압 VF이 낮은 것, 그리고 보다 역전류 IR이 낮은 것을 제공하고 있습니다. 순전압과 역전류는 이율배반적인 관계로 되어 VF가 작은 것은 IR이 크고 IR이 작은 것은 VF가 큰 결점이 있습니다. 그러나 사용 회로나 조건 에 맞기만 하면 전 전력 손실을 절감할 수 있으 전류 그림 17 DC-DC 컨버터 (피드포워드) 40V SBD 0 200V FRD 600V FRD 사진 13 FRD와 SBD의 역회복 특성 2 Ver. 0.5A/DIV. Hor. 10ns/DIV. 샘플：FRD 30DF2/6 SBD 31DQ04 FRD와 SBD의 전기적 특성을 개략적으로 관찰 하였습니다. FRD에 대한 SBD의 특성 상의 차 이를 정리하면 다음과 같습니다. 그림 18 DC-DC 컨버터 (피드백) 노트북 PC의 AC 어댑터 등 1 순전압이 낮다 2 역회복 시간이 짧고 온도가 상승해도 FRD처 럼은 증가하지 않는다 3 역내압이 낮고 역전류가 크다 적합 소자 예 C10T10Q-11A C20T10Q-11A C30T10Q-11A QH시리즈 150V SBD SBD는 출력 20V 정도 이하의 회로에서 그 특 성을 발휘하고 FRD는 SBD로는 역내압이 부족 한 영역을 커버하고 있습니다. 또한 FRD라도 출력 전압（DC V） 3V 5V 12V 18V 24V 48V 2차 다이오드 20・30V SBD 30・40V SBD 100V SBD 150V SBD 200V FRD 200V FRD 400V FRD 표 8 일반적인 적합 2차측 다이오드 니혼 인터 주식 회사 12 크기가 작기 때문에 내부가 고온으로 됩니다. 그러므로 순전압이 높은 편이라도 역전류가 작 은 H 시리즈 SBD 쪽이 손실을 억제할 수 있습 니다. 그림 19-21은 최근 자주 볼 수 있는 5V와 12V, 그리고 3.3V 또는 그 이하의 전압을 출력 하는 DC-DC 컨버터입니다. 그림 19와 20의 강압 회로는 백 컨버터, 그림 21의 승압 회로는 부스트 컨버터라고 불리기도 합니다. 배터리 기기에서는 배터리 작동 시간이 조금이라도 길 게 되도록 DC-DC 컨버터의 경우 특히 고효율 이 요구됩니다. 이 점에서 다이오드의 선택도 중요한 요소가 됩니다. 출력 다이오드의 내압 은 강압 회로에서는 입력 전압, 승압 회로에서 는 출력 전압을 기준으로 해서 선택합니다. 현 재의 배터리 기기나 AC 어댑터를 사용하는 노 므로 전원의 효율을 예를 들어 1-2% 향상시킬 수 있습니다. 이와 유사한 효과를 PFC용 FRD 에서도 기대할 수 있습니다. 대표적인 응용 회로와 당사 적합 제품 예를 소개합니다. 그림 17과 18은 대표적인 절연형 DC-DC 컨 버터 회로입니다. 적합하는 2차 다이오드의 일 반적인 내압은 표 8과 같습니다. 그림 18의 귀선 회로는 AC 어댑터에 자주 사 용되고 있습니다. 노트북 PC용 AC 어댑터는 그림 19 강압 （스텝 다운） DC-DC 컨버터 IN OUT 트북 컴퓨터에서는 30V L 시리즈 SBD가 적합 IC 합 니 다. 그 림 9 의 동 기 정 류 회 로 에 서 는 EC21QS03L이나 EC31QS03L이 특히 커다란 시장 실적을 보유하고 있습니다. 그림 22는 노트북 PC에 내장되는 AC 어댑터 와 배터리의 OR 회로입니다. 3A・30V SBD 2 그림 22 노트북 PC AC/배터리 OR 회로 그림 20 동기 정류 회로 IN AC 어댑터 OUT IC 적합 소자 예 EA60QC03L NSQ03A03L×2 적합 소자 예 EC21QS03L EC31QS03L 그림 23 ORing 다이오드 그림 21 승압 （스텝 업） DC-DC 컨버터 IN 배터리 OUT 전원 전원 IC 적합 소자 예 12V 전원용 15V SBD 전원 니혼 인터 주식 회사 13 소자 장착 Dpak 외형품 또는 1 소자 장착 2 개 를 사용하고 있습니다. 서버 등과 같이 전원의 신뢰성이 중시되는 경 우에는 복수 전원이 여분 사용됩니다. 그림 23 의 Oring 다이오드는 상시 통전 상태로 되어 있 으므로 순전압이 낮은 것이 최우선시 됩니다. 전원 전압의 20%를 더한 것이 일반적인 다이오 드 내압입니다. 12V 전원용으로는 전용 개발한 15V 내압의 L 시리즈가 가장 적합합니다. 고주파를 억제하는 역률 개선 (PFC) 회로는 사회적 요구를 배경으로 전원에 장착되고 있습 니다. 600V FRD에는 표준 계열 외에 PFC용으 로 특화한 A 및 B 시리즈를 제품화하였습니다. 전자는 비교적 동작 주파수가 낮은 (50kHz 이 하) 쪽에 맞게, 후자는 높은 동작 주파수에 맞게 순전압과 역회복 시간의 균형을 맞추고 있습니 다. 표준 시리즈 600V 제품과 비교해서 예를 들 어 200W 출력 전원에서 1-2W 정도의 손실을 줄일 수 있습니다. 예 2、15V 30W출력 귀선형 100V SBD로 전류 용량 2A를 기준으로 당사 제품에서는 5A 정격의 FSH05A10 (완전 성형 TO-220 외형)이나 태블리스 TO220 외형품에 서는 C10T10Q-11A가 기준으로 됩니다. 귀선 컨버터의 출력 다이오드는 싱글 타입이 지만 트윈 칩 다이오드의 병렬 사용으로 손실 (온도 상승)을 억제하거나 또는 포워드 컨버터 에서도 유사한 이유로 트윈 칩 제품을 2 개 사 용하는 경우가 있습니다. 병렬 사용은 다이오드 간의 전류 분담이 균일하게 되지 않으므로 다이 오드 제조 업체 측에서 보면 바람직한 사용 방 법이라고는 할 수 없습니다. 그러나 원가 또는 납기 면에서 보면 사용자에 유리한 경우도 있습 니다. 단, 이 경우에 칩과 칩간의 역회복 특성 차가 EMI 증대로 이어지는 경우도 있습니다. 그림 24 역률 개선 (PFC) 회로 DC OUT IN 적합 소자 예 600V U시리즈 적용하는 다이오드의 전류 용량은 (레귤레이 터의 출력 전력)/(레귤레이터의 출력 전압)의 1-2 배가 기준으로 됩니다. 이것은 어디까지나 기준치이므로 실장 시의 온도 등을 충분히 확인하여 주시기 바랍니다. 예１, 5V 50W 출력 피드포워드 형 40V SBD로 전류 용량은 50(W)/5(V)=10A인 캐소드 커먼 트윈 다이오드를 기준으로 당사 제 품에서는 10A 정격 (5A 칩 2 개)의 GCQ10A04 (TO-220 외형), FCQ10A04 (완전 성형 TO220 외형)이 이에 해당합니다. 니혼 인터 주식 회사 14 4 역회복 특성 서두에 역회복 (리버스 리커버리) 특성에 관해 간단하게 설명하였습니다. 여기서는 역회복 특 성의 실제 사용에 도움이 되는 상세 정보를 제 공합니다. Q1 게이트 4-1 역회복 특성의 파형 상의 정의 역회복 특성의 파형 상의 정의는 그림 25와 같습니다. 역회복 시간의 전반 ta는 정션 리커버 리 시간으로 후반 tb는 벌크 리커버리 시간으로 불리기도 합니다. Q2 게이트 DUT 전류 역회복 역（저지）전류 약 10μs 그림 27 측정 회로 타이밍 차트 상태로 되고 피측정 다이오드 (DUT)에 순전 류가 흐릅니다. 전류치 IFM은 E1과 Q1의 온 저항으로 제어되어 소정의 값으로 됩니다. IRM을 정점으로 trr을 밑변으 로 하는 삼각형의 면적이 역회 복 전하입니다. 그림 25 역회복 시간의 정의 2. 약 10μs 후에 Q2에 온 게이트 신호를 인가합 니다. E2는 DUT의 역전압으로 인가되어 다 이오드는 역회복 현상을 일으킵니다. 전류의 감소율 (－di/dt)은 E2로 제어됩니다. (－di/ dt=E2/L）E2는 DUT에 인가되는 피크 역전 압이 역전압 정격을 넘지 않는 범위에서 제 어됩니다. 4-2 역회복 특성 측정 회로 그림 26과 27은 당사의 초고속 FRD용 trr 측 정 회로와 타이밍 차트입니다. 회로 동작을 간 단하게 설명합니다. 역회복 특성은 제조 업체에 따라 서로 다른 조 건으로 규정하고 있습니다. 그러나 국내 제조 업체 제품의 경우 규정하고 있는 조건이 다를지 라도 동등한 규격치의 제품이라면 특성도 거의 동등한 것으로 보아도 지장이 없을 듯합니다. 전류 측정용 CT 4-3 역회복 특성의 온도 의존성 FRD (SBD)의 역회복 특성은 통상적으로 25˚ C에서의 역회복 시간으로 규정되어 있습니다. 그러나 실제 동작 시에는 온도 상승의 영향을 받아 특히 FRD의 경우에는 상당히 다른 특성을 보입니다. 5A 칩의 200V FRD와 40V SBD의 동일 조건 에서의 역회복 특성 온도 의존성 예를 각각 사 진 14와 15에 보입니다. 이와 같이 40V SBD에서는 역회복 특성이 온 -di/dt=E2/L의 관계가 성립합니다. 피측정 소자 그림 26 역회복 시간 (특성) 측정 기본 회로 ・회로 동작 그림 26의 기본 회로에서 Q1, Q2에는 MOSFET를 사용하고 있습니다. 회로 동작은 다음과 같습니다. 1. Q1에 온 게이트 신호를 인가합니다. Q1이 온 니혼 인터 주식 회사 15 0 0 25℃ 50℃ 25, 50, 75,100℃ 75℃ 100℃ 사진 17 5A 100V SBD 역회복 특성의 온도 의존성 （IFM=5A, -di/dt=50A/µs） 사진 14 5A 200V FRD 역회복 특성의 온도 의존성 Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플：FSH05A10 （IFM=5A, -di/dt=50A/µs） Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플 ：FSF05A20 25℃ 비 trr 0 25~100℃ 사진 15 5A 40V SBD 역회복 특성의 온도 의존성 （IFM=5A, -di/dt=50A/µs） 접합 온도 Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플：FSQ05A04 그림 28 600V FRD 역회복 시간의 온도 의존성 가까운 성질을 보이게 되어 150V SBD에서는 200V FRD와 동등한 온도 의존성을 갖게 됩니 다. 사용자가 역회복 손실을 포함하는 다이오드 손실 또는 스위칭 노이즈의 평가를 하는 경우에 는 이러한 온도 의존성도 고려하여 주십시오. 0 25, 50, 75,100℃ 4-4 역회복 특성의 -di/dt 의존성 당사 FRD에서는 역회복 시간을 -di/dt=50A/ μs로 규정하고 있습니다. 사진 18에 5A 200V FRD의 역회복 특성의 -di/dt 의존성을 보입니 다. 이 의존성은 FRD, SBD의 내압에 관계 없이 대략적으로 비슷합니다. 역회복 시간은 -di/dt 의 증가와 함께 감소하지만 어느 한도 이상으로 는 짧아지지 않습니다. 사진 16 5A 60V SBD 역회복 특성의 온도 의존성 （IFM=5A, -di/dt=50A/µs） Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플：FSQ05A06 도의 영향을 거의 받지 않는데 비해 FRD에서는 온도 상승과 함께 역회복 시간, 전하가 증가합 니다. 사진 16과 17에는 5A 60V SBD와 5A 100V SBD의 같은 특성 예를 보입니다. SBD라도 내 압이 높아질수록 FRD와 같은 PN 다이오드에 니혼 인터 주식 회사 4-5 역회복 특성의 순전류 의존성 사진 19에 5A 200V FRD의 역회복 특성 순전 류 의존성 예를 보입니다. 실용적인 전류 레벨 16 4-6 역회복 손실의 산출 방법 0 10A/µs 20A/µs 50A/µs 100A/µs 사진 18 5A 200V FRD 역회복 특성의 -di/dt 의존성 역회복 전력 손실을 구하는 방법에는 두 가지 가 있습니다. 하나는 실측을 통해 구하는 방법 이고 다른 하나는 계산으로 구하는 방법입니다. 역회복 시에는 다이오드 전류, 전압 파형이 복 잡한 시간적 변화를 하므로 각각의 방법에는 장 단점이 있습니다. 실측에 의한 방법에서는 전류 루프에 고속 분로를 삽입할 필요가 있습니다. 실제 동작과는 약간의 차이가 있지만 상당히 정 확한 결과를 얻을 수 있습니다. 디지털 오실로 스코프를 사용하면 연산 기능을 활용해서 전력 손실을 용이하게 산출할 수 있습니다. （IFM=5A, Ｔｊ=25℃） Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플：FSF05A20 0 전류 전압 1, 2, 5, 10A 그림 30 역회복 손실 산출 사진 19 5A 200V FRD 역회복 특성의 순전류 의존성 （-di/dt=50A/µs, Ｔｊ=25℃） 표준 조건 비 ttr 배율 Ver. 0.2A/DIV. Hor. 5ns/DIV. 샘플：FSF05A20 계산에 의한 방법은 회로 정수 등과 다이오드 의 역회복 특성 자료로부터 계산으로 구하는 방 법입니다. 계산식은 E=1/6×ta×tb×VRM ×di/dt (단위는 줄 또는 watt･sec/pulse) 로 표현되며 위 식으로부터 1 펄스당의 손실을 구할 수 있습니다. 이것에 주파수를 곱하면 평 균 손실이 됩니다. 위의 두 가지 방법에선 서로 장단점이 있지만 정확한 역회복 손실의 평가가 필요한 경우에는 실측을 포함한 평가를 하는 것이 바람직합니다. 5 순회복 특성 다이오드의 순전압 특성, 즉 다이오드에 순전 류를 어느 정도 흘리면 최대 어느 정도의 순전 압이 발생하는가는 카탈로그 및 사양서에 기재 되어 있는 그대로입니다. 일반적으로는 문제가 되지 않지만 순전류의 상승이 빠른 경우에는 다 이오드에 순회복이라는 현상이 발생하여 정상 적인 전압보다 높은 순전압이 관측됩니다. 회로 상으로는 다이오드에 인덕턴스 분이 직렬로 존 재하는 것으로 볼 수 있습니다. 사진 20에 40V SBD와 600V FRD의 순회복 현상 예를 보입니다. 표준 IFM에 대한 순전류 배율 그림 29 600V FRD 역회복 시간의 순전류 의존성 에서는 FRD, SBD 둘 다의 경우에 이 의존성을 사실상 무시해도 지장이 없습니다. 순전류 의존성을 600V FRD에 관해 정리한 것이 그림 29입니다. 온도, 순전류 의존성은 200V, 400V 등의 FRD에서도 유사합니다. 니혼 인터 주식 회사 17 스너버 다이오드는 실제 회로에서 동작시킨 다음에 선택하여 주십시오. 순전압 순전류 6 정격과 특성 600V FRD 정격과 특성에 관헤 간단하게 설명합니다. FRD, SBD를 비롯한 다이오드의 대표적인 정격 에는 전류, 역전압, 온도, 그리고 기계적 정격이 있습니다. 각각 전류를 어느 정도 흘릴 수 있는 가, 역전압을 어느 정도 인가할 수 있는가, 온도 는 어느 정도 범위에서 사용해야 하는가, 그리 고 소자에 걸리는 응력은 어느 정도라면 파괴되 지 않는가를 나타내고 있습니다. 이들 정격을 초과한 스트레스가 다이오드에 가해지면 즉시 소자가 파괴되는 경우와 신뢰성이 저하되는 경 우가 있습니다. 어떠한 결과가 될지는 경우에 따라 다르지만 정격의 준수를 설계 상의 기본으 로 하여 주십시오. 실제 사용 상에서는 2 가지 이상의 정격이 맞물리는 경우가 있지만 이러한 경우에는 NAND, 즉 어느 것도 초과해서는 안 됩니다. 이에 반해 특성은 예를 들어 어느 정도 전류를 흘리면 어느 정도의 전압이 발생하는가, 어느 정도 역전압을 인가하면 어느 정도의 역전류가 흐르는가를 나타내는 것으로 소자 파괴나 신뢰 성과는 직접적으로 관계되지 않습니다. 0 순전압 순전류 40V SBD 0 사진 20 600V FRDと40V SBD의 순회복 특성 Ver. 5A, 2V/DIV. Hor. 100ns/DIV. 샘플：FRD FSF10A60、SBD FSQ10A04 순회복 전압은 역내압이 높은 다이오드일수록 높아지지만 역내압에 비례하는 것은 아닙니다. 사진 21에서는 600V FRD에 대해 순전류를 일정하게 하고 상승을 다르게 하여 순회복 전압 을 비교하고 있습니다. 이 사진에서 순회복 현 상은 약 100ns 동안에 끝나고 순회복 전압의 피 크치는 거의 순전류 상승에 비례하고 있는 것을 알 수 있습니다. 이 현상은 기간이 짧으므로 전 력 손실 면에서는 무시할 수 있지만 특정한 응 용 예를 들어 스너버 다이오드로 사용하는 경우 에는 중요한 특성입니다. 어느 정도의 순회복 전압이 발생하는가는 다이오드의 기본 설계에 관계되며 특정 품종에서의 실용적인 개체 차이 는 없습니다. 또한 동일 설계의 다이오드라면 칩의 크기가 큰, 즉 정격 전류가 큰 다이오드일 수록 순회복 전압이 낮아집니다. 단, 칩 면적에 반비례해서 작아지는 것은 아닙니다. 7 허용 전류 허용 전류, 즉 소자의 신뢰성을 확보한 상태로 흘려 보낼 수 있는 전류는 다이오드의 내부 온 도 (접합 온도)와 밀접하게 관계됩니다. 이것은 대전류가 흐를수록 다이오드의 손실이 커져서 이에 따라 소자 내부의 온도도 상승하기 때문입 니다. 접합 온도는 소자의 신뢰성에 대한 주요 요소로 정격 최고 접합 온도 이내로 억제해야 합니다. 그러므로 전류가 연속 전류인가 펄스 전류인가에 관계 없이 접합 온도가 최고 어느 정도까지 상승하는가를 알아야 합니다. 여기서 는 허용 전류의 계산 및 실측 (검증) 관련 정보 를 소개합니다. SBD는 역전력 손실이 커서 이것이 허용 전류 에 영향을 미치게 됩니다. 따라서 SBD에서는 이 손실도 열 설계 시에 고려할 필요가 있습니 다. 순전류 순전압 di/dt가 높을수록 순회복 전압 대 0 사진 21 순회복 특성의 di/dt 의존성 7-1 핀 열저항 다이오드의 손실이 클수록 온도 상승이 커지 Ver. 2A, 2V/DIV. Hor. 100ns/DIV. 샘플：FRD FSF10A60 니혼 인터 주식 회사 18 데이터 시트에 규 정된 온도 10W Tjmax Tj Tc Ta 어 주위 온도를 기준으로 핀 온도를 알기 위한 열저항이 핀 열저항입니다. 그림과 같이 2˚C/W 의 핀에서는 이것에 장착한 소자에 10W의 손 실이 발생하면 20˚C만큼 핀 온도가 상승하게 됩니다. 온도 상승 계산의 최종적인 목적은 접 합 온도가 규정치 이내로 억제되는가 아닌가를 알기 위한 것입니다. 핀 열저항의 대소는 방열 성능의 좋고 나쁨을 나타냅니다. 표면적이 큰 핀일수록 냉각 효과가 크고 열저항이 작아집니다. 그림 32에 자연 냉각 (팬을 사용한 강제 냉각 을 수행하지 않음) 시의 1mm 두께의 Al과 Cu 평판의 열저항을 보입니다. 단, 이 핀 열저항은 여러가지 전제를 토대로 구해진 값이므로 어디 까지나 기준치로 여겨 주십시오. 인접한 발열체 가 있거나 주위 (케이스 내부) 온도가 높은 경우 등은 이러한 전제에 포함되지 않으므로 현실적 150℃ 110℃ Rthj-c 3℃/W Rthc-a 2℃/W 80℃ 60℃ 그림 31 열저항과 온도차의 관계 게 됩니다. 온도 상승 ΔT는 손실 P에 비례하며 이 때의 비례 계수가 열저항입니다. 어디를 기 준으로 해서 어디가 얼마만큼 상승하는가에 따 라 다른 열저항이 규정되어 있습니다. 예를 들 인 열저항 값은 상당히 다르게 됩니다. 그러므 로 온도 실측에 의한 검증이 반드시 필요합니 다. 핀과 주위 온도와의 온도차에 의해 열저항이 어느 정도 영향을 받는가를 나타내는 것이 그림 33입니다. 그림에서 케이스 내부의 온도가 높 고 30˚C의 온도차만 고려한다면 그림 26 비 핀 열저항은 35% 커지게 됩니다. 이상은 평판 핀 에 대한 설명이었습니다만 시판되는 블록 핀에 대해서도 사정은 마찬가지로 규정된 열저항이 그대로 열 설계에 적용된다고는 할 수 없으므로 주의하여 주십시오. 핀을 사용하지 않는 TO-220 외형품 (완전 성 형 제품을 포함) 단품에서의 열저항 Rth(j-a)은 80˚C/W를, TO-247(3P) 외형품 단품에서는 60 ˚C/W를 예상하여 주십시오. 이것은 TO-247 (3P) 외형품에 2W의 손실이 가해지면 접합 온 도가 120˚C 상승하는 것을 의미합니다. 핀 열저항 (℃/W) Ta=25℃ ∆Tf=75℃ 두께 1mm 무 도장 정방형 핀 편면 면적 열저항 계수 （배） 그림 32 자연 냉각 시 평판 핀 열저항 80℃/W 그림 34 핀이 없는 경우 핀 온도 상승 그림 33 핀 온도 상승과 열저항 변화 니혼 인터 주식 회사 19 60℃/W 7-2 케이스 온도 기준점 FRD나 SBD의 정격 전류는 대 주위 온도 또는 케이스 온도로 규정되어 있습니다. 주위 온도는 문자 그대로 다이오드 동작 시 주위의 온도를 나타내지만 잘못하면 오해하기 쉬운 것이 케이 스 온도입니다. JEDEC에서 규정된 케이스 온도 측정점을 그 림 35에 보입니다. 케이스 온도는 수지 성형부 에 구멍을 뚫어 칩 바로 근처의 프레임 온도를 열전대로 측정해서 얻어집니다. 실제로는 측정 이 용이한 점에서 칩 뒷면의 프레임 온도를 측 정하거나 프레임 두께 방향으로 구멍을 뚫어서 칩 아래의 프레임 온도를 측정하는 등 여러가지 방법이 있습니다. 히 평형 상태에 도달한 다음에 측정할 것. 2. 본래의 열 평형 조건을 가능한 한 유지할 것. 3. 온도 측정은 센서의 부착 및 접촉 상태를 바 꿔가면서 수 차례 측정하여 안정된 결과가 얻어지면 가장 높은 측정치를 채용할 것. 2에 관해서는 열 용량이 가능한 한 작은 센서 를 사용하여 부착 방법을 고안하여 주십시오. 열 용량이 큰 온도 센서, 예를 들어 시판되는 시 스형 열전대는 센서로부터 열이 빠져나가므로 정확한 측정을 할 수 없습니다. 단자 온도 측정 시에는 열전대를 단자 선의 수 지 바로 근처에 납땜해서 부착합니다. 열전대는 가 능 한 한 가 는 것 ( 단 독 선 직 경 0.250.32mm)으로 선택하여 땜납의 양은 최소로 하 여 주십시오. 열전대 칩 패키지 프레임 핀 (히트 싱크) 그림 35 케이스 온도 기준점 (단면도) 단자 온도 측정점 (TO-220 외형품의 예) 그림 36 단자 온도 측정점 이렇듯 사용자로서는 거의 측정이 불가능한 위치가 케이스 온도 기준점으로 된 이유는 하나 는 외부 조건의 영향을 받기 어렵다는 점이고 또 하나는 접합-케이스간의 열저항이 작기 때 문입니다. 케이스 온도는 패키지의 표면 온도가 아닌 점 을 이해하여 주십시오. TO-220, TO-247(3P) 등의 3 단자 다이오드 에서 중앙 단자의 온도를 측정하는 이유는 이 단자가 칩을 탑재한 프레임의 일부이기 때문입 니다. 이러한 모양은 그림 37을 참조하여 주십 시오. 단자 온도 측정점 7-3 온도 측정 본래 신뢰성이나 특성에 직접 관계되는 것은 접합 온도이지만 회로 내 동작 시에 이것을 측 정하는 것은 대단히 어렵습니다. 사용자가 측정 할 수 있는 것은 단자 온도, 패키지 표면 온도 및 핀 온도이므로 이 측정치에 접합 온도와의 온도차를 더해서 접합 온도를 추정하여 주십시 오. 접합 온도와의 온도차 계산 방법은 나중에 설명하기로 하고 먼저 온도 측정법에 관해 설명 하겠습니다. 온도 측정 시의 주의점은 다음과 같습니다. 칩 프레임 그림 37 3 단자 다이오드의 내부 구조 트윈 칩 제품의 예 TO-220, TO-247(3P) 관계 외형품의 핀 온도 측정점을 그림 38에 보입니다. 핀에 구멍을 뚫 어 구멍을 통해 열전대를 삽입해서 온도를 측정 1. 실제 사용 상태에서 동작시켜 온도가 충분 니혼 인터 주식 회사 20 외형 Rth(j-l) (℃/W) 10JDA、10EDB외형 23 10DDA、20KDA외형 17 30PDA외형 8 SOD-123 (EP)외형 70 SMA (EC)외형 23 NS외형 13 TO-251/252외형 17 TO-220외형 25* Fully Molded TO-220외형 30* TO-247 (TO3P)외형 15* 합니다. 핀 온도 측정점 그림 38 핀 온도 측정점 안전된 핀 온도 측정치를 얻으려면 제품에 써 멀콤파운드를 반드시 도포하여 주십시오. 패키지 온도 측정용 센서로 생각할 수 있는 것 은 포일형 열전대를 플라스틱 필름으로 감싼 것 과 온도 라벨입니다. 각각의 예를 사진 22와 23 에 보입니다. 열 용량이 큰 표면 온도계의 사용 은 바람직하지 않습니다. *는 참고치 표 9 접합부－단자간 열저항 Rth(j-l) 정하여 이것을 토대로 접합 온도를 추정하여 주 십시오. 7-5 패키지 표면 온도 TO-220, 완전 성형 TO-220、TO-247(3P) 외형품에 관해 패키지 표면 온도의 실측 예를 표 10에 보입니다. 본래 접합-패키지간 열저항 이라는 표현이 사용자의 관점에서 바람직하지 만 이것은 동작 조건, 측정법에 크게 좌우되는 수치이므로 참고 예로서 실측 결과를 기재하는 것으로 그치도록 하겠습니다. 사진 22 표면 온도 측정용 열전대 센서부 ADVANTEST CC-TR1108-001 사진 23 온도 라벨의 예 THERMOGRAPHICS MEASUREMENT사 제품 7-4 접합부－단자간 열저항 Rth(j-l) 표 9에 대표적인 사용 조건을 전제로 한 접합 부-단자간 열저항 (대표치)을 보입니다. TO-220、TO-247(3P) 외형품 관계의 값은 단자 자체의 발열을 무시할 수 있는 상태로 구 하였습니다. 그러나 이러한 패키지 제품에 있어 서는 실제 사용 상태에서 이 발열의 영향이 크 므로 표 3에 표시된 값은 단순한 참고치로 실용 적인 의미는 없습니다. TO-220, TO-247(3P) 외형품 관계에서는 단 자 선 발열의 영향을 피하기 위해 핀 온도를 측 니혼 인터 주식 회사 외형 접합 온도 （℃） 핀 온도 （℃） 패키지 온도 （℃） TO-220外形 101 90 75～80 Fully Molded TO-200外形 101 80～83 TO-247 (TO3P) 100 83～87 표 10 패키지 표면 온도 실측 예 (참고) 7-6 단자 온도 및 핀 온도 실측치를 토대로 한 접합 온도의 계산 단자 온도 및 핀 온도 실측치와 열저항 규격치 로부터 접합 온도를 계산할 수 있습니다. 두 가 지의 예로 계산 결과를 표시합니다. 개별 계산 의 참고로 하여 주십시오. (그림 39 및 40) TO-220, TO-247(3P) 외형품 관계의 Rth(c- 21 접합 온도 136˚C (계산치) 온도차 46˚C 단자 온도 90˚C (실측치) 전력 온도 변화 다이오드 손실 2W 연속 접합-단자간 열저항 23˚C/W 그림 39 접합 온도 계산 예 1 시간 (축 단자 제품에서 리드 온도로부터 접합 온도를 계산) 접합 온도 135˚C (계산치) 케이스 온도 105˚C (계산치) 핀 온도 90˚C (실측치) 그림 41 과도 열저항의 정의 온도차 30˚C 당사 수지 패키지 다이오드의 사양서에는 과 도 열저항 특성이 포함되어 있지 않습니다. 다 음 식과 표 11의 개별 정수로부터 계산하여 주 십시오. 이렇게 해서 얻어지는 과도 열저항의 유효 범위는 시간 상한 1초 정도까지로 정상 열 저항을 초과하지 않는 범위입니다. 온도차 15˚C rth = a×tb 다이오드 손실 100W 연속 접합-케이스간 열저항 3˚C/W 케이스-핀간 열저항 1.5˚C/W b 1 17 0.5 3 10 0.5 5 5 0.4 8 4.5 0.4 12 4.1 0.43 30 1.5 0.4 1 17 0.5 3 10 0.5 5 5 0.5 8 4 0.34 15 3 0.34 30 1.5 0.34 60 1.05 0.34 FRD or SBD 전류 (A) 그림 40 접합 온도 계산 예 2 FRD f) (접촉 열저항)은 완전 성형 제품에서는 사양 규정치를 사용합니다. 이것은 써멀콤파운드 도 포 시의 값입니다. 비절연 외형품에서 절연판을 사용하는 경우에는 해당 제품의 규격치를 참조 하여 주십시오. 일반적으로는 0.5-1˚C/W 정도 의 값입니다. 이상 두 가지의 예에서는 정상 열저항을 사용 하여 일정 전력이 인가되는 경우의 온도 상승 또는 평균 전력 손실로부터 평균 온도 상승을 계산하였습니다. SBD 7-7 과도 온도 상승의 계산 다이오드에 펄스 상태의 전류가 흐르면 전류 변화에 따라 접합 온도도 변화합니다. 이와 같 이 접합 온도에 리플이 있는 경우에는 순시 최 고 온도를 정격 최고 접합 온도 이하로 억제해 야 합니다. 이 경우에는 열저항으로 과도 열저 항이 사용됩니다. 과도 열저항rth은 (펄스) 시간을 파라미터로 하는 열저항으로 접합 온도 상승 ΔTj는 전력 손 실 P와 rth로부터 다음 식으로 계산할 수 있습 니다. (그림 41 참조) 표 11 과도 열저항 계산을 위한 정수 표 11에서는 사용 칩 별로 정수를 표시하였습 니다만 표 12에는 몇 개 제품의 실장 칩과 특정 시간에서의 과도 열저항 계산 결과를 표 9에 보 입니다. 제품 별로 실장 칩에 관한 정보가 필요한 경우 에는 문의하여 주십시오. ・과도 열저항을 이용한 과도 온도 상승 계산은 방형파 전력 펄스에 대해 유효합니다. 그러나 (1) 니혼 인터 주식 회사 t는 시간 (s)입니다. a 사용 칩 (완전 성형 TO-220 외형품에서 핀 온도로부터 접합 온도를 계산) rth = ∆Tj / P (2) 22 품명 실장 칩 시간 (s) rth (℃/W) FCQ10A04 5A SBD 0.001 0.158 0.01 0.792 0.1 1.52 0.001 0.0979 삼각파 전류 2칩 FCF10A20 5A FRD 2칩 KCF25A40 12A FRD 다이오드 전력 파형 2칩 KSQ60A04 60A SBD 등가 전력 파형 1칩 表12 過渡熱抵抗計算例 시간 현실적인 전류 파형은 거의 모든 경우에 있어서 이것과는 다릅니다. 이러한 상황에 대해 설명합 니다. 과도 열저항의 유효 시간 범위 하한은 통상적 으로 1ms 내지는 길어야 10μs 정도 입니다. 시 간이 짧아질수록 정확도가 떨어지게 됩니다. 그 러므로 예를 들어 μs 단위의 전력 변화를 동반 하는 온도 변화는 계산해도 그다지 의미가 없습 니다. 정현파와 삼각파 전류의 취급은 다음과 같습 니다. 피크 전력을 같게 한 동일 면적의 방형파 전력으로 대치합니다. 그림 42와 43을 참조하 여 주십시오. 다음으로 두 가지의 계산 예를 소개합니다. (그 림 44 및 45 참조) 계산 예 2에서는 연속 펄스 전류의 마지막 2 펄스 이전은 평균치로 다루고 그림 43 삼각파 전류의 취급 전력 파형 FCQ10A04 FCQ10A04 에 1ms 간 10W 의 전력을 인가하면 이 제품의 1ms 의 과도 열저항은 표 6 에 보이는 것처럼 0.158 ˚ C/W 이므로 Δ Tj= 10(W)× 0.158(℃/W) = 1.58(℃) 로 됩니다. 그림 44 과도 온도 계산 예 1 있습니다. 이것은 일종의 관례로 펄스 폭이 짧 온도 측정 및 계산에는 피할 수 없는 오차가 있습니다. 개별적인 응용에 대한 허용 전류의 최종적 검증은 실장 세트의 장기 수명 시험, 더 나아가서는 시장 실적으로 이루어지는 것이라 고 생각합니다. 은 응용에서는 마지막 1 펄스 이전을 평균치로 서 취급하고 온도 리플을 무시해도 실용적으로 는 문제가 없는 경우가 대부분이라고 생각됩니 다. 8 역전압 정격의 개념 정현파 전류 역전압 정격에 관해 간단히 설명합니다. 다이 오드의 역방향 저항은 소정의 전압까지는 고저 항으로 이 전압을 초과하면 급격하게 저저항으 로 됩니다. 즉, 다이오드는 소정의 역전압까지 는 저지 능력이 있지만 이것을 초과한 역전압이 인가되면 전압 파괴를 일으킵니다. 이 경계 전 압은 항복 전압이라고 불리며 이것이 정격 역전 압 이상이 되도록 소자가 설계되어 있습니다. 역전압 정격은 시간에 대한 조건이 규정되어 있지 않은 것이 보통입니다. 이것은 순간적일지 다이오드 전력 파형 등가 전력 파형 시간 그림 42 정현파 전류의 취급 니혼 인터 주식 회사 23 라도, 다시 말하면 아무리 짧은 시간이라고 할 지라도 동작 시에는 이것을 초과하는 전압이 인가되어서는 안된다는 것을 의미합니다. (그 림 46 참조) 접합 온도 계산 시점 1W 피크 역 전압 1(W)×Rth 다이오드 정격 역전압 -1W 10W 그림 46 역전압 정격의 개념 10(W)×r11ms -10W -10(W)×r10ms 10W 10(W)×r1ms FCQ10A04 에 10ms 주기 1ms 폭 10W 의 전력을 인가 하는 것으로 합니다. 평균 전력 Pavg 는 점유율 1/10 이 므로 1W 입니다. 평균 전력의 접합 온도 계산 시점의 기 여분 Δ Tj1 은 dTj1 = 1(W)×[Rthj-l-rth(1ms)] 마지막 2 펄스의 기여분 Δ Tj1 은 dTj2 = 10(W)×[rth(11ms) - rth(10ms)+rth(1ms)] 으로 11ms, 10ms, 1ms 의 과도 열저항은 각각 0.254, 여기서는 전원 투입 시를 전제로 한 다이오드 역전압을 모식적으로 표현하였습니다. 이와 같 이 비록 0.1μs라는 짧은 시간일지라도 역전압 정격은 준수하지 않으면 안됩니다. 다이오드 역전압 특성의 온도 의존성을 그림 47에 보입니다. 온도 상승과 함께 항복 전압, 역전류가 증가합니다. 이 그림으로부터 콜드 스타트 시일수록 다이오드에 있어서는 전압적 으로 엄격한 것이, 또한 고온 시에 역전류가 큰 SBD에서는 역전력 손실을 열 설계에 고려하 지 않으면 안되는 것을 알 수 있습니다. 항복 전압의 온도 계수는 +0.1%/˚C 정도이므로 전 압 면에서 설계 여유가 적은 경우의 저온 동작 에는 주의를 필요로 합니다. 온도 고 다이오드 역전류 온도 저 0.5, 0.158 ˚ C/W, 그리고 Rth(j-f)=4.5 ˚ C/W 이므로 dTj-f = 3.97+1.82 = 5.79 (℃) 로 됩니다. 다이오드 역전압 그림 45 과도 온도 계산 예 2 그림 47 다이오드 역특성의 온도 의존성 다이오드가 과전압 파괴를 일으킨 경우 어느 정도의 전압이 인가되어 파괴되었는가에 대한 오해를 불러 일으키는 경우가 있습니다. 예를 들어 “40V SBD에 400V를 인가했더니 파괴되 었다”라고 하는 경우 400V는 전압원의 전압이 므로 다이오드는 400V가 인가되기 전에 파괴 니혼 인터 주식 회사 24 되어 400V가 인가되는 경우는 있을 수 없습니 다. 설명을 위해 간략화한 회로도를 그림 48에 보 입니다. Rs는 회로도에 값이 특정되어 있지 않 더라도 반드시 존재하는 전원의 내부 저항으로 다이오드 특성과는 무관계한 회로 요소입니다. R7;D9;는 다이오드의 역방향 등가 회로의 내부 저항으로 역전류가 커짐에 따라 SBD의 경우에 는 100k.에서 1. 이하까지 변화합니다. 전원 그림 50 다이오드에 걸리는 전압 예 다이오드 역전압 다이오드 역전류 다이오드 역전력 전원 에너지 다이오드 시간 그림 51 과전압 인가 시 다이오드 에너지 다이오드의 과전압 보호 및 스위칭 노이즈 저 하용으로 비결정 비즈가 널리 사용되고 있습니 다. 이것은 사진 24에 보인는 것과 같이 다이오 그림 48 다이오드에 걸리는 전압 다이오드 역전류 SW1이 닫히면 (과전압이 걸리면) 흐르는 전 류 i는 (E-VR)/(Rs+RD)입니다. VR은 다이오드 의 역전압으로 다이오드의 특성으로부터 소정 의 회로 균형이 이루어집니다. (그림 49 참조) 사진 24 비결정 비즈를 부착한 다이오드 다이오드에 인 가되려고 하는 전압 0 다이오드 역전압 전류 그림 49 다이오드에 인가되려고 하는 전압 비즈 없음 앞의 예에서 Rs=30.으로 하면 i=10A 정도에 서 균형이 이루어집니다. 그림 50을 참조하여 주십시오. 결과적으로 다이오드가 파괴되는가는 에너지 양인 전력・인가 시간 적의 크기에 달려 있습니 다. (그림 51 참조) 동일 설계 다이오드라면 칩 면적이 큰 다이오드일수록 파괴되기 어려운 경 향이 있습니다. 이 에너지가 규정되어 있는 것 은 애벌란시 다이오드뿐으로 FRD, SBD에서는 규정할 수 없습니다. 니혼 인터 주식 회사 전압 0 전류 비즈 부착 전압 사진 25 비결정 비즈에 의한 스위칭 노이즈 저하 Ver. 5A, 50V/DIV. Hor. 20ns/DIV. 샘플 ：타사 600V FRD 25 드 단자 선에 장착하여 흡수되는 에너지는 비즈 내에서 열로 되어 소비됩니다. 사진 25는 비결 정 비즈의 효과를 다이오드 역회복 현상으로 확 인한 것으로 초고속 FRD의 스위칭 노이즈 저하 에 효과가 있는 것을 알 수 있습니다. 9 출하품의 검사 및 신뢰성 당사 FRD, SBD는 전부 다음과 같은 항목을 포함한 전기적 특성 검사가 실시되어 있습니다. 서지 전류 역전압 (역전류) 순전압 IFSM VR (IR) VF 역회복 시간 trr (FRD만) 당사 수지 패키지 제품은 FRD에서는 0.8A에 서 30A, SBD에서는 0.5A에서 60A의 제품을 구비하고 있습니다. 뿐만 아니라 대전류의 모듈 도 제품화하고 있습니다. 현재의 출하 수량은 축 단자 제품 SMD, TO220계・TO-247（3P） 등의 수지 패키지 제품 이 주류로 되어 있으므로 여기서는 이들 수지 패키지 제품의 신뢰성 시험에 대해 설명합니다. 신뢰성 시험은 소정의 설계 품질이 확보되어 있 는가를 확인하기 위해 수행됩니다. 시험에는 온 도, 습도, 열, 기계적 응력 등 디바이스 사용 환 경에 관한 시험과 전류, 전력, 전압 등의 디바이 스 내의 칩에 가해지는 스트레스에 관한 시험 및 양자를 조합한 시험이 있습니다. 이들 시험 에서는 디바이스의 최대 정격을 보증하기 위한 조건 설정이 되어 있습니다. 시험 조건, 방법, 절차 등은 EIAJ ED-4701에 준거하고 있습니다. 이 규격은 국제적 규격인 IEC 규격과 정합성을 유지하고 있으므로 기본 적으로 국제적인 규격으로 통용되는 것입니다. 수지 패키지 제품은 범용적인 용도에서 점차 고신뢰성이 요구되는 용도로 그 사용 범위가 확 대되어 왔습니다. 이것은 가격 면은 물론이고 실용적인 신뢰성 면에서도 안심하고 사용할 수 있기 때문이라고 생각됩니다. 단, 그러기 위해 서는 본 자료의 주의 사항을 충분히 이해하고 실천해 주시기를 부탁드립니다. 니혼 인터 주식 회사 26 완전 성형 TO-220 외형 SBD의 신뢰성 시험 실시 예입니다. FCQ10A04 (완전 성형 TO-220 외형 10A 40V SBD) 신뢰성 시험 결과 표 10 ▼환경 시험 시험 항목 납땜 내열 온도 사이클 시험 조건의 개요 1) 납땜 온도 260±5℃ 2) 침지 시간 3) 시험 횟수 10±1초 1회 －40+3-5℃ ＋150±5℃ 1) 저온 측 2) 고온 측 3) 회수 5 minutes Maximun 준거 규격 EIAJ ED-4701 시료 수 (개） 고장 수 (개) A-132 조건 A 22 0 A-131 22 0 A-111 22 0 A-111 22 0 10회 5 minutes Maximun High Temp. Room Temp. 30 minutes 15 minutes 30 minutes 15 minutes Low Temp. 1 Cycle 단자 강도 （당김） 단자 강도 (구부림) 2) 유지 시간 9.8N (1kgf) 5±1초 3) 회수 1회 1) 하중 1) 하중 4.9N (0.5kgf) 2) 90도 왕복 1회 다음 페이지에 계속 니혼 인터 주식 회사 27 표 11 ▼내구 시험 시험 항목 시험 조건의 개요 준거 규격 EIAJ ED-4701 시료 수 (개） 고장 수 (개) 고온 보존 1) 주위 온도 2) 시간 150±2˚C 1,000시간 B-111 22 0 저온 보존 1) 주위 온도 2) 시간 －40±3˚C 1,000시간 B-112 22 0 내습성 1) 주위 온도 2）상대 습도 3) 시간 60±3˚C 90+5-10％ 1,000시간 B-121 조건 B 22 0 D-403 22 0 D-404 22 0 1) IF＝10A 2）∆Tj≧80℃ 3) 사이클 횟수 5,000사이클 접합 온도 단속 통전 온 오프 1 사이클 고온 전압 인가 시간 1) VRM = 40V 2) Ta = 100℃ 3) 시간 1,000시간 4) 기타 블록 핀 사용 표 12 ▼ 전기적 특성 측정 항목 및 고장 판정 기준 판정 항목 시험 조건 상한 역전류 IR VR＝40V、Ta＝25℃ USL×2.0 순전압 VF IF=5A、Tj＝25℃ USL×1.2 USL 최대 규격치 시험 종료 후에 이 기준을 초과한 것을 고장으로 판정합니다. 니혼 인터 주식 회사 28 사용 상의 주의 ● 운송・운반 방법 ・ 포장 상자의 상하 방향 및 쌓아올리는 개수의 지정을 지켜 주십시오. ・ 던지거나 떨어뜨려서 강한 진동이나 충격을 가하지 않도록 하여 주십시오. 반도체 제품의 단자 선이나 단자의 포밍은 단자 가 부러지거나 특성의 열화를 초래하는 경우가 있으므로 다음과 같은 조건으로 수행하여 주십 시오. ・ 성형 부에서 5mm 이상 떨어진 점에서 성형 측의 단자 선을 펜치 등으로 잡아 단단하게 고 정시켜 주십시오. ・ 포밍 시의 구부리는 각도는 90˚ 이내로 하여 주십시오. ・ 포밍 횟수는 １회까지만 하여 주십시오. 포밍 후에는 전기적 특성이나 외관에 문제가 없는지 확인하여 주십시오. ● 보관 보관 조건이 나쁘면 납땜 성능의 저하, 전기적 특성의 열화 및 신뢰성 저하를 초래할 우려가 있습니다. 납품 시의 케이스, 릴, 수납 봉지 등에 넣은 상 태로 다음과 같은 일반적인 조건에서 보관하여 주십시오. ・상온 상습（일반적으로 5-35˚C，45-70％RH） ・ 유해 가스 (부식성 가스)나 염분에 의한 피해 가 발생하지 않는 장소 ・ 온도 변화가 적은 장소 (수분의 결로 방지) ・ 하중이 가해지지 않는 상태 ・ 직사일광이 비치지 않는 장소 포밍된 제품을 희망하는 경우에는 당사 표준 품을 권장합니다. 5mm 구부림 사용할 때는 외관에 손상, 더러움, 녹 등이 없 는 것을 확인하고 납땜 성능이나 전기적 특성의 확인을 반드시 수행하여 주십시오. 지그 또는 펜치 5mm 구부림 지그 또는 펜치 ● 정전기 (ESD) 대책 반도체 제품은 정전기로 인해 파손되거나 특 성이 열화되는 경우가 있습니다. 특히 MOS 구 조를 갖는 제품에는 각별한 주의를 기울여 주십 시오. 정전기에 대한 일반적인 주의 사항은 다 음과 같습니다. 단자를 두께가 두꺼운 방향으로 구부리지 않도록 하여 주십시오. 그림 1 단자 선의 포밍 ● 방열체에의 부착 방열판에의 부착이 부적절한 경우 방열 효과 가 저하되거나 특성의 열화 및 신뢰성의 저하를 초래하는 경우가 있습니다. 일반적인 요건은 다 음과 같습니다. ・ 방열체의 부착 면은 거칠거나 굴곡이 없는 평 탄한 면으로 하여 주십시오. ・ 방열체의 표면이나 반도체 제품의 부착 면은 깨끗하게 하여 열전도성 콤파운드를 얇고 균일 하게 도포하여 주십시오. 이 때 나사에는 묻지 ・ 작업복, 포장재, 용기, 지그 등은 대전 방지 처 리를 한 것을 사용하여 주십시오. ・ 작업 환경은 충분한 습도를 유지해서 (4060%RH) 정전기의 발생을 억제하여 주십시오. ・ 작업 영역 내의 작업자, 장치, 작업대, 선반 및 지그는 0.5-1M.의 저항을 통해서 접지시켜 주 십시오. 뿐만 아니라 작업대와 바닥에는 도전 매트를 깔아서 접지할 것을 권합니다. ● 단자 선의 포밍 니혼 인터 주식 회사 29 사용 상의 주의 않도록 특히 주의하여 주십시오. ・조이는 토크는 규정치를 준수하여 주십시오. M3 나사 워셔 플라스틱 성형 제품의 열전도성 콤파운드로는 성형 수지와의 친화성이 적은 오일 주성분의 신 에쯔 화학 공업 제품의 G746 또는 이와 동등한 제품의 사용을 권장합니다. 절연 부싱 절연 시트 방열 핀 KSQ60와 KSF30의 끝에 “E”가 붙어서 핀 부 착 면이 캐소드 전극을 겸하고 있는 제품의 경 우에는 조인트 콤파운드 (열전도뿐 아니라 전기 전도에도 배려한 콤파운드)를 사용하거나 핀에 직접 납땜해서 부착하여 주십시오. 워셔 스프링 워셔 3mm 너트 그림 2 TO-220 외형품의 부착 아래 그림과 같이 클립을 사용한 부착은 간편 하고 공정 수를 줄일 수 있습니다. 클립은 다이 오드에 과대한 기계적 스트레스가 가해지지 않 도록 장기적으로 조임 압력이 안정적으로 유지 되는 것을 선택해서 사용하여 주십시오. 사용할 수 있는 클립에 관한 사항은 예를 들어 http:// www.fujicon-tb.co.jp/ - ㈜ 후지콘 홈페이지 에서 찾을 수 있습니다. (권장하는 것은 아닙니 다) M3 나사 워셔 방열 핀 워셔 스프링 워셔 3mm 너트 클립 그림 3 완전 성형 TO-220 외형품의 부착 M3 나사 워셔 방열 핀 절연 시트 방열 핀 워셔 그림 5 클립에 의한 부착 스프링 워셔 ● 자동 탑재 자동 탑재기 등으로 실장하는 경우 과도한 충 격력이 가해지면 반도체 제품의 파손이나 열화 의 원인이 됩니다. 과도한 충격이 가해지지 않 는지 확인하고 사용하여 주십시오. 3mm 너트 그림 4 TO-247 (3P) 외형품의 부착 표1 부착 구멍 직경 （φmm） 사용 나사 권장 조임 토크 TO-220 3.6 M3 0.5 / 5.1 Fully molded TO-220 3.2 TO-247 (3P) 3.5 외형 니혼 인터 주식 회사 （Nm/kgf-cm） ● 납땜 플라스틱 패키지 제품의 단자 선이나 실장에는 온도 제어된 리플로우 납땜이나 플로우 납땜에 의한 방법을 권합니다. 각 방법의 일반적인 조 건은 다음과 같습니다. 플럭스는 저염소계를 사 용하여 주십시오. 30 사용 상의 주의 a) 리플로우 납땜법 (Sn-37Pb 공융 합금) d) 플로우 납땜법 (무연 합금) 240～250℃ 온도 온도 100～140℃ 그림 6 그림 9 시간 시간 b) 플로우 납땜법 (Sn-37Pb 공융 합금) e)인두를 사용한 납땜 일반적인 조건은 다음과 같습니다. 온도 ・ 플라스틱 패키지 제품의 경우에는 인두 끝 부 분 온도 (접촉부)를 350˚C 이하로 3초 이내로 조치하여 주십시오. ・ 축 단자 타입의 경우 플라스틱 몸체 부분의 납땜은 수행하지 않도록 하여 주십시오. ・ 인두의 끝 부분을 직접 수지 등에 대지 않도 록 하여 주십시오. ・ 납땜 후에는 급히 냉각시키지 말고 자연적으 로 냉각되도록 하여 주십시오. 그림 7 시간 실험이나 수정 이외에는 손으로 납땜하는 것 을 가능한 한 피해 주십시오. 뿐만 아니라 SMD 의 경우에는 상담하여 주시기 바랍니다. c) 리플로우 납땜법 (무연 합금) 240～250℃ ● 납땜 후의 세정 납땜 후에 플럭스 등의 세정을 하는 경우에 세 정액의 특성이나 세정 조건에 따라 소자의 특성 열화, 단자의 부식, 봉인 마크의 삭제 등을 일으 키는 경우가 있으므로 사전에 세정 방법을 확인 하여 주십시오. 사용하는 세정액에는 알코올계를 권장합니다. 가능한 한 단 시간에 처리하여 주십시오. 230℃ 10～30s 온도 150～180℃ 그림 8 초음파 세정 방법을 사용하는 경우에는 장치 의 크기나 기판 등에 부착 하는 방법에 따라 공 진 현상에 의한 단자 끊어짐 등을 초래할 우려 가 있으므로 사전에 확인하여 주십시오. 일반적인 세정 조건은 다음과 같습니다. ・ 공진하지 않을 것 ・ 초음파 출력： 10W/liter 이하 시간 니혼 인터 주식 회사 31 사용 상의 주의 ・ 시간： 60초 이하 ・ 진동자에 직접 제품이나 기판을 접촉시키지 않도록 하여 주십시오. ● 재성형 반도체 제품을 재성형하는 경우 재성형 온도 나 수지의 수축 등의 스트레스로 인해 반도체 제품의 특성 열화나 신뢰성 저하의 원인이 되는 경우가 있습니다. 재성형을 수행하는 경우에는 수지의 선정이나 작업 조건을 충분히 검토하여 주십시오. ●초음파 진동에 의한 용착 및 카시메 기판 가공을 수행하는 경우 동일 기판 상의 제 품이 공진 현상에 의해 단자가 끊어지는 경우가 있으므로 사전에 확인하여 주십시오. ● 특성 검사 수입 검사 등으로 제품의 특성 검사를 수행하 는 경우에는 측정기로부터의 서지 전압의 인가 및 접촉 불량 등에 충분한 주의를 기울여 주십 시오. 뿐만 아니라 정격을 초과한 측정은 피해 주십시오. 니혼 인터 주식 회사 32