世达柏SEI(Stackpole EIectronics)携手微方电子MicroFound 探讨使用热跳线解决电源、放大器和服务器的温度问题

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随着电源、放大器和服务器等电子设备的尺寸不断缩小，功率范围却不断扩大。因此，电阻器制造商正在设计具有更高额定功率的电阻器，且采用常用的表面贴装尺寸和封装。当在较小的封装中消耗更多电力时，对 PCB（印刷电路板）和周围元件热影响的考量就变得极为重要。在使用电阻器的电流检测应用中，热应力至关重要，因为大电流会产生热量，检测电阻器通常是较大的元件之一。表面贴装元件会将较大比例的热量散发到 PCB 中，而插件元件则将更多的热能散发到周围空气中。将表面贴装元件保持在安全工作温度范围内，对于任何电子设备的长期可靠性都极为重要。

对于通用晶片式电阻器，其技术主要是在氧化铝陶瓷基板上采用膜式元件。电流检测电阻器（例如电源中使用的电阻器）可能采用多种不同材料的技术。比如，金属合金电阻器，无论是绕线的还是用低电阻合金制成用于电流检测的，都比类似的膜式元件电阻器表现出更好的导热性，并且具有更大的质量。所以，金属合金电阻器通常具有更高的额定功率。一个电阻器能够消散的热量取决于其材料的导热率，并且与所用材料的质量成正比。但不管采用哪种技术，任何给定的电阻器技术可以安全消散的热量都存在一定限制。

对于可能在建议工作温度或超出其建议工作温度运行的表面贴装电阻器而言，解决这些热挑战的一个潜在解决方案是使用表面贴装热跳线。热跳线（如图一所示）提供一种电气隔离但高导热性的表面贴装元件，它可与各种现有的发热元件结合使用。典型的热跳线采用具有优异导热性的氮化铝基板，不过将来也可能会使用其他基板材料。电气隔离对于这种热元件非常重要，它可以防止任何类型的漏电到接地层或散热器，从而避免损害电路的性能。SMD（表面贴装器件）热跳线可降低关键元件的温度，同时通过高隔离电压和低电容保持电路完整性，从而增强高功率设计。这样做的好处是可以通过降低温度来提高设计的长期可靠性，或者允许现有设计以更高的功率运行，由于人工智能的普及，当今的数据服务器经常会面临这种情况。

下面图 2 所示的例子展示了一个高功率 2512 尺寸金属元件电流检测电阻器，该电阻器会因其可承载的电流而产生大量热量。安装电阻器的 PCB 设计用于处理高电流。然而在额定功率下，该零件的热点温度为 125℃。虽然这个温度对于金属元件检测电阻器来说不是问题，但周围的被动和主动元件可能会在 85°C 至 125°C 时功率降为零。电感器和功率半导体等其他元件也会产生热量，这将使情况变得更加复杂。

下面图显示了使用 0612 尺寸热跳线对热点温度的改善。通过在两侧焊盘上添加热跳线，电阻器的热点温度降低了 18 度以上。

热跳线有效性的一个重要因素是它们的散热速度。下面图 4 的图像显示了热跳线本身以及靠近跳线的铜焊盘上的温度。相对平坦的图表显示 2 分钟后跳线的温度稳定。如果图表更垂直，则表示跳线尚未达到热平衡，因此热效率会较低。热效率越高，跳线帮助降低受保护元件上热量的速度就越快。

随着电源、放大器和数据服务器等电子设备不断提供更高的效能，我们必须考虑在这种更高效能应用上的热影响问题。高温可能会在短期内影响元件性能，并且已被证明会降低长期的可靠性。表面贴装热跳线可以提供一种有效的方法，通过降低相邻组件的热负载来提高设计效能。表面贴装热跳线可以允许元件使用更高的功率并让元件保持在安全工作温度范围内，从而提高现有设计的性能。热跳线保持 EMC（电磁兼容性）和 EMI（电磁干扰）合规性，并为无法电气接地到散热器或机箱的元件提供出色的电气隔离。

热跳线效果对比表

参考：TMJ 系列 - 表面贴装热跳线芯片电阻器

作为 SEI 授权全球分销商，微方电子自豪地与 SEI 公司合作，为广大客户提供优质的电子元件产品及解决方案。微方电子致力于为客户提供全方位的支持，确保客户在电子设备设计与生产过程中，能够充分利用如热跳线等先进技术，解决各类技术难题，实现设备性能的优化与提升。无论是在电源管理、信号处理还是其他电子应用领域，微方电子都将凭借丰富的产品线和专业的技术服务，助力客户打造更可靠、更高效的电子产品。