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NTCサーミスタの基礎知識
村田製作所が提案するNTCサーミスタの最適な実装位置について、重要な6つのポイントをわかりやすく解説します。 温度測定の精度向上や効率的な熱管理のためのお役立ち情報です。
MOSFET（TPCA8028-H）を基板に実装し、電圧を印加。サーモビューアで温度分布を測定しました。 温度分布の結果は、図2のように熱源から離れると急激に温度が下がります。
図3のように、MOSFETの端子のない側となるX軸の温度スロープをGraph1、MOSFETの端子のある側となるY軸の温度スロープをGraph2に示します。 端子のある側の温度スロープが緩やかになり、位置の違いによる温度の影響を少なくし、オフセット温度が小さくなります。その原因は、MOSFETの熱は端子を介して最初に基板に伝わるためです。
図5に基板状態とその測定結果を示します。 熱源のない面は、サーマルビアを介して熱源のある面からの熱が伝わりやすく、その周辺は熱源の温度に近いです。 一方で、熱源のある面のサーマルビア周辺は、熱源のない面への放熱が起こっているため、その周辺の基板温度が低くなり、サーマルビア周辺に置くことを避けたほうが良い場合もあります。もし、熱源側にスペースがない場合、floating層を用いる方法もあります（次の実験4をご参照ください）。
フローティング層のないモデルAは、実験2のモデルに2nd層を追加したモデルです。2nd層は、表層（1st）層から300µm下にあり、基板全面を覆っていて、1st層とは8つのサーマルビアで導通しています。 フローティング層のあるモデルBは、モデルAに3rd層を追加したモデルです。3rd層がフローティング層であり、1st層から150µm下にあります。モデルBの1st層のPoint 1の温度は、モデルAに比べて10degC高くなり、モデルBの温度が高い原因はフローティング層に熱が蓄えられたためです。
フローティング層の効果をシミュレーションで検証することも可能です。ムラタのシミュレーションソフト「Femtet™」を使い、フローティング層の有無による温度差を確認。シミュレーションでのMOSFETの発熱は、実験結果をおおよそ再現しています。
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