TO-220, TO-247 및 일반 전력 패키지용 표준 방열판 크기
TO-220 패키지용 표준 방열판 크기는 일반적으로 폭 19.0mm, 깊이 12.7mm, 높이 10.0mm~25.4mm이며, 자연 대류 조건에서 열저항 10~25°C/W를 제공합니다. TO-247 패키지의 경우 표준 설치 면적은 폭 20.0mm, 깊이 15.0mm이며, 높이는 20.0mm~40.0mm로 5~12°C/W의 열저항을 달성합니다. 이러한 치수는 고정된 산업 표준이 아니라 패키지 리드 간격, 장착 구멍 패턴 및 일반적인 애플리케이션의 전력 손실 요구 사항에서 파생된 것으로, BQUQ가 20년간의 CNC 가공 및 스탬핑 생산을 통해 정제해 온 값입니다.
패키지 형상 및 장착 제약 조건
TO-220 및 TO-247 패키지의 물리적 치수는 방열판 접촉 면적의 최소 요구치를 결정합니다. TO-220 패키지는 리드 피치 2.54mm, 장착 구멍 직경 3.2mm(M3 나사용)를 가지며, 탭 중심은 패키지 가장자리에서 3.7mm 위치에 있습니다. 따라서 방열판 장착 표면은 리드와 간섭 없이 탭을 수용할 수 있도록 최소 15.0mm x 10.0mm의 평평한 영역을 제공해야 합니다. TO-247 패키지는 더 커서 리드 피치 5.08mm, 장착 구멍 3.5mm(M3.5)를 가지며, 최소 20.0mm x 15.0mm의 평평한 표면이 필요합니다. BQUQ의 표준 방열판은 알루미늄 6063-T5 압출재로, 장착 표면 전체에 걸쳐 평탄도 공차 0.05mm를 유지하여 열 인터페이스 재료(TIM)의 압축량 0.05~0.10mm를 보장합니다.
열저항과 전력 손실의 상관 관계
필요한 방열판 크기는 접합부-대기 간 열 예산의 직접적인 함수입니다. 최대 접합부 온도 150°C의 TO-220 소자가 50°C 대기 온도에서 작동하는 경우, 허용 총 온도 상승은 100°C입니다. 소자가 10W를 방출한다면 총 열저항(접합부-케이스 + 케이스-방열판 + 방열판-대기)은 10°C/W 미만이어야 합니다. 접합부-케이스가 일반적으로 1.5°C/W이고 그리스를 사용한 케이스-방열판이 0.5°C/W임을 감안하면, 방열판은 8.0°C/W 이하를 제공해야 합니다. 폭 19.0mm, 깊이 12.7mm, 높이 25.4mm에 단일 6.0mm 핀 피치를 가진 표준 압출 방열판은 자연 대류 조건에서 10W일 때 약 12°C/W를 달성합니다. 8°C/W에 도달하려면 높이를 38.0mm로 늘리거나 폭을 25.0mm로 늘려야 하며, 이것이 BQUQ가 이 범위에서 12개의 표준 프로파일을 재고로 보유하는 이유입니다.
일반적인 패키지용 표준 방열판 크기 표
다음 표는 일반적인 스루홀 전력 패키지에 사용되는 표준 방열판의 참조 치수와 열 성능을 제공합니다. 이 값은 BQUQ 생산 데이터와 달리 명시되지 않은 경우 2.0m/s 기류의 일반적인 강제 대류 조건을 기준으로 합니다.
| 패키지 유형 | 장착 구멍 | 최소 평면 표면 (mm) | 표준 폭 (mm) | 표준 깊이 (mm) | 표준 높이 (mm) | 자연 대류 열저항 (°C/W) | 강제 공기 2 m/s 열저항 (°C/W) | 일반적인 전력 손실 (W) |
| TO-220 | M3, 3.2 mm | 15.0 x 10.0 | 19.0 | 12.7 | 10.0 - 25.4 | 10.0 - 25.0 | 3.0 - 8.0 | 5 - 15 |
| TO-247 | M3.5, 3.5 mm | 20.0 x 15.0 | 20.0 | 15.0 | 20.0 - 40.0 | 5.0 - 12.0 | 1.5 - 4.0 | 15 - 40 |
| TO-126 | M2.5, 2.7 mm | 10.0 x 8.0 | 12.0 | 8.0 | 8.0 - 15.0 | 20.0 - 35.0 | 6.0 - 12.0 | 2 - 6 |
| TO-3 (메탈 캔) | M3 2개, 22.0 mm 간격 | 30.0 x 25.0 | 40.0 | 30.0 | 30.0 - 60.0 | 3.0 - 8.0 | 0.8 - 2.5 | 30 - 80 |
| TO-218/TO-3P | M3, 3.2 mm | 20.0 x 15.0 | 25.0 | 18.0 | 25.0 - 45.0 | 4.0 - 10.0 | 1.2 - 3.5 | 20 - 50 |
핀 형상 최적화 및 표준 프로파일
핀 간격과 두께는 전체 설치 면적만큼 중요합니다. 자연 대류의 경우 BQUQ는 핀 피치 6.0~8.0mm, 핀 두께 1.5~2.0mm를 권장합니다. 이는 복사 표면적과 공기 흐름 저항 사이의 균형을 유지하기 때문입니다. 2.0m/s 이상의 강제 대류의 경우, 3.0~4.0mm의 더 좁은 피치는 일반적인 60mm 팬 슈라우드에서 큰 압력 강하 없이 표면적을 40% 증가시킵니다. BQUQ 표준 프로파일에는 6, 8, 10개 핀이 있는 19.0mm 폭 시리즈와 8, 10, 12개 핀이 있는 25.0mm 폭 시리즈가 포함됩니다. 핀 높이의 압출 공차는 ±0.10mm이고, 직진도는 미터당 0.5mm로 스프링 클립이나 나사를 사용한 자동 조립에 중요합니다. TO-247의 경우 표준 깊이 15.0mm는 12.0mm 핀 길이를 허용하여 25.0mm 길이 섹션당 85cm²의 표면적을 제공하며, 20.0mm 높이에서 5.0°C/W 값을 얻습니다.
재료 선택 및 표면 처리 영향
알루미늄 6063-T5는 열전도율 201W/m·K와 우수한 압출성을 갖추어 표준 방열판의 기본 재료입니다. TO-220에 사용되는 대량 생산 스탬핑 방열판의 경우 BQUQ는 두께 1.5mm~2.0mm의 1100 알루미늄 또는 5052 합금을 사용하는데, 이는 압출 대비 비용을 30% 절감하지만 낮은 열전도율(1100의 경우 180W/m·K)과 감소된 핀 면적으로 인해 열저항이 15% 증가합니다. 표면 처리는 측정 가능한 역할을 합니다: 투명 아노다이징 처리(8-12µm)는 방사율을 0.05에서 0.85로 증가시켜 자연 대류에서 복사 열 전달을 최대 25% 향상시킵니다. 10W TO-220 애플리케이션의 경우 이는 필요한 방열판 높이를 25.4mm에서 20.0mm로 줄일 수 있습니다. BQUQ는 500개 이상 주문 시 모든 압출 프로파일에 표준 투명 아노다이징을 추가 비용 없이 적용하며, 두께 공차는 10µm ± 2µm입니다. 베어 알루미늄은 대류가 지배적인 3.0m/s 이상의 강제 공기 시스템에서만 권장됩니다.
수량별 비용 및 리드 타임 고려 사항
표준 방열판 크기는 재료 활용도와 2차 가공을 통해 단가에 영향을 미칩니다. TO-220용 19.0mm x 12.7mm x 25.4mm 압출 방열판의 경우, 현재 알루미늄 가격(2,300 USD/톤) 기준 원자재 비용은 약 0.12 USD입니다. 절단, 디버링, 아노다이징을 포함한 1,000개 단가는 0.45 USD입니다. 50,000개에서는 자동 절단과 배치 아노다이징으로 인해 0.28 USD로 낮아집니다. TO-247 표준 크기(20.0mm x 15.0mm x 30.0mm)의 경우 1,000개 단가는 0.65 USD, 50,000개 단가는 0.40 USD입니다. TO-220용 스탬핑 대안은 100,000개에서 0.18 USD로 생산할 수 있지만, 1,500~3,000 USD의 금형 투자가 필요합니다. BQUQ의 표준 압출 프로파일 리드 타임은 샘플 3~5일, 1,000~5,000개 10~12일, 50,000개 18~20일입니다. 맞춤 압출 금형은 800~1,200 USD이며 리드 타임에 15~20일이 추가됩니다.
표준 방열판 크기 선택을 위한 실용적 권장 사항
10W 미만을 방출하는 TO-220 애플리케이션의 경우 폭 19.0mm, 높이 20.0mm의 방열판을 선택하십시오. 이는 자연 대류에서 15°C/W를 제공합니다. 10~20W의 경우 높이를 38.0mm로 늘리거나 8°C/W를 제공하는 25.0mm 폭 프로파일로 전환하십시오. 20~40W를 방출하는 TO-247 소자의 경우 높이 30.0mm에서 폭 20.0mm x 깊이 15.0mm 프로파일로 시작하십시오. 이는 6°C/W를 제공합니다. 장착 구멍이 평평한 표면의 중앙에 위치하고 각 측면에 최소 2.0mm의 여유가 있는지 항상 확인하여 나사 조임 시 가장자리 균열을 방지하십시오. 열전도율 1.0W/m·K, 두께 0.1mm의 TIM을 사용하십시오. 이는 0.5°C/W를 추가하므로 예산에 포함해야 합니다. 고진동 환경에서는 TO-220의 경우 최소 6.0mm, TO-247의 경우 8.0mm의 장착 구멍 깊이를 가진 방열판을 지정하여 M3 및 M3.5 나사의 전체 나사산 결합을 보장하십시오.
방열판 크기 선정에 관한 자주 묻는 질문
Q: TO-220 방열판을 TO-247 패키지에 사용할 수 있습니까? A: 아니요. TO-247 탭은 15.0mm인 TO-220에 비해 20.0mm로 더 넓고, 장착 구멍 간격도 다릅니다. 더 작은 방열판을 사용하면 탭 가장자리가 지지되지 않아 TIM 압축이 불균일해지고 열저항이 20-30% 증가합니다.
Q: 표준 TO-220 방열판의 최소 높이는 얼마입니까? A: 실질적인 최소값은 10.0mm로, 25°C/W를 제공하며 100°C 상승 시 최대 4W를 처리할 수 있습니다. 이 높이 이하에서는 핀 표면적이 너무 작아 효과적이지 않으며, 3.0mm 베이스 두께가 프로파일의 대부분을 차지합니다.
Q: 장착 방향은 표준 크기에 어떤 영향을 미칩니까? A: 핀이 수직이고 패키지가 수평으로 장착된 경우 자연 대류 성능이 수평 핀에 비해 10-15% 향상됩니다. 방열판을 핀이 수평으로 장착해야 하는 경우 높이를 20% 또는 폭을 15% 늘려 보상하십시오.
Q: M3 장착 나사의 표준 구멍 깊이는 얼마입니까? A: 압출 방열판의 경우 M3는 6.0mm, M3.5는 8.0mm가 표준 구멍 깊이이며, 각각 5.0mm 및 6.0mm 나사 길이를 수용합니다. 더 깊은 구멍(10.0mm)은 추가 비용 없이 제공되지만 최소 베이스 두께 12.0mm가 필요합니다.
Q: 검정 아노다이징 처리는 필요한 크기를 변경합니까? A: 아니요. 표면 처리는 열전도율을 변경하지 않지만 복사 계수를 향상시킵니다. 동일한 전력 손실에 대해 검정 아노다이징 방열판은 자연 대류에서 투명 아노다이징 버전보다 높이를 15% 줄일 수 있습니다. 복사가 전체 열 전달의 30%를 차지하기 때문입니다.
결론
TO-220 및 TO-247 패키지용 표준 방열판 크기는 패키지 기계적 외형, 애플리케이션에 필요한 열저항, 선택된 제조 공정에 의해 정의됩니다. TO-220의 경우 폭 19.0mm, 깊이 12.7mm, 높이 10.0mm~25.4mm 프로파일이 최대 15W의 대부분의 애플리케이션을 충족합니다. TO-247의 경우 표준은 폭 20.0mm, 깊이 15.0mm, 높이 20.0mm~40.0mm 프로파일로 최대 40W를 처리합니다. 올바른 크기를 선택하려면 열 예산과 사용 가능한 보드 공간 및 기류의 균형을 맞춰야 하며, 생산 수량에 따라 압출과 스탬핑 중 비용 최적 솔루션이 결정됩니다. BQUQ는 20년 이상 이러한 표준 프로파일을 생산해 왔으며, 치수 공차 ±0.10mm, 표면 평탄도 0.05mm를 유지하여 전력 전자 어셈블리에서 안정적인 열 성능을 보장합니다.
정확한 전력 손실과 기류를 기반으로 한 정밀한 방열판 크기 계산이 필요하시면, BQUQ는 12시간 견적 서비스를 통해 무료 엔지니어링 지원을 제공합니다. 설계 파일 또는 요구 사항을 sc@bquq.com으로 보내거나 WhatsApp +86 13713157787로 문의하십시오. www.bquq.com을 방문하여 표준 프로파일 도면과 열 데이터 시트를 다운로드하십시오.
