전자제품의 소형·고전력화로 칩 저항기 발열 관리가 더욱 중요해지고 있다. ROHM 태현호 FAE는 “칩 저항기는 단품 스펙만으로 판단할 수 없고, 기판 설계와 환경까지 종합적으로 고려해야 한다”고 강조했다. TCR(온도계수)과 실장 방식도 시스템 신뢰성에 직접 영향을 미친다. ROHM은 Web 기반 시뮬레이터와 단자온도 디레이팅 보증으로 설계 최적화를 지원하고 있으며, 고전력·고신뢰성 제품군 개발을 확대해 나갈 계획이다.
전자제품은 점점 소형화·고집적화 되면서도 더 높은 전력을 요구한다. 스마트폰, EV 인버터, 서버, 산업용 로봇 등 모든 제품에서 발열 관리는 안정성과 수명을 좌우하는 핵심 요소다. 그러나 많은 개발자들이 ‘작고 평범한 저항기’가 시스템 발열 관리에서 차지하는 중요성을 간과하고 있다.
ROHM 칩 저항기 전문 태현호 FAE는 이렇게 말한다.
“칩 저항기의 발열 특성은 단품 스펙만으로 판단할 수 없습니다. 패키지 사이즈, 기판 레이아웃, 층수, 주변 발열 부품의 유무까지 실제 동작 환경을 종합적으로 고려해야 합니다.”
발열로 인한 치명적 사고 사례
ROHM의 기술 지원 현장에서는 실제로, 허용치를 초과하는 발열로 인해 저항치가 변화되어 문제가 된 사례가 있다. 허용치를 초과한 전력이 인가되면, 레이저 트리밍을 하지 않은 부분에 전류가 집중되고 Joule 발열로 인해 일부 구간이 용융되어 단선되거나, 더 심할 경우 저항기 본체가 파손된다. 이러한 고장은 단순히 저항 하나의 문제가 아니라 시스템 전체 오동작, 과전류 보호 실패, 심지어 화재까지 이어질 수 있다.
전원 회로 설계 오류로 칩 저항기가 과열·용융되어, 제품 리콜 되는 경우 기업은 수백만 달러의 손해를 감수해야 할수도 있다. 차량용 전장에서도 저항기 발열은 CAN 통신 라인 노이즈 필터, 전류 검출 회로 등 시스템 전반에 치명적 영향을 미친다.
배선 폭 변화에 따른 칩 저항기의 표면 온도 상승 비교 (단층 기판과 4층 기판)
칩 저항기는 전류가 흐르면 발열하기 때문에 ‘파워 디레이팅’을 반드시 고려해야 한다고, 태현호 FAE는 강조했다.
“칩 저항기는 사용 온도의 상한이 정해져 있기 때문에, 사용 전류와 온도 조건을 충분히 검토해 선정해야 합니다. 무리하게 사용하면 소자의 수명과 신뢰성이 급격히 떨어집니다.”
또한 실장 방식도 중요한 변수다. SMD(면실장) 타입은 기판을 통해 열이 효과적으로 방출되지만, 리드 타입은 공기 대류와 방사에 의존해 방열 성능이 떨어진다. 특히 EV BMS, 서버 전원 회로 같은 고밀도·고전류 환경에서, 기판 방열 조건이 나쁘면 저항기 온도는 예상보다 급격히 상승한다.
TCR(저항 온도 계수) – 시스템 정확도의 숨은 변수
TCR(저항 온도 계수)은 저항기의 온도 변화에 따른 저항값 변화를 나타내는 지표다. 수치가 낮을수록 온도 변화에 따른 저항 변화가 적어, ADC 전압 분배 회로나 센싱 회로의 정확도 유지에 절대적이다.
예를 들어 EV 배터리 관리 시스템(BMS)에서 전류 검출용 션트 저항기의 TCR이 클 경우, 배터리 전류량 계산에 오차가 생겨 충방전 제어가 불안정해지고, 배터리 수명 예측 오류로 이어질 수 있다. 산업용 고정밀 계측, 의료용 센싱 회로에서도 동일하다. 온도 변화가 심한 환경에서 TCR을 무시하면, 초기 설계 단계에서부터 오차 보정과 펌웨어 수정으로 개발 비용과 시간이 크게 증가한다.
ROHM의 열관리 지원 – 설계와 검증의 부담을 줄이다
ROHM은 개발자들이 열 해석과 부품 선정에 소요되는 시간을 줄일 수 있도록 Web 기반 Solution Simulator를 제공한다. 이를 통해 실제 부하 조건에서 칩 저항기의 발열과 Pd 디레이팅을 빠르게 검토할 수 있다. 더불어 Simcenter Flotherm™, Ansys Icepack용 열 시뮬레이션 모델도 제공해, PCB 설계 단계에서부터 시스템 발열 해석을 효율적으로 적용할 수 있다.
또한 ROHM은 ‘주위온도 기준 보증’보다 한 단계 진화한 단자온도 디레이팅 보증을 제공한다. 이는 제품 단자에서의 실제 온도를 기준으로 허용 전력을 판단하기 때문에, 보다 정확하고 현실적인 설계를 가능하게 한다'고 태현호 FAE는 설명했다.
“단자온도 보증은 기판 방열 조건이 좋을수록 더 높은 Pd값을 보증할 수 있습니다. 즉, 회로 최적화 설계에 유리합니다.”
결국 이러한 지원은, 회로 설계 엔지니어가 불필요한 오버스펙 설계 없이 부품의 성능을 최대한 활용할 수 있도록 돕는다. 발열 문제로 인한 예기치 못한 리콜, 장기 필드 고장, 신뢰성 이슈를 사전에 예방하는 것이야말로 가장 큰 가치다.
향후 개발 방향
ROHM은 창업 제품인 저항기 분야에서 ▲고전력 대응 ▲고정밀도 TCR 관리 ▲서지 보호 ▲고전압 내성 등 라인업 확충을 지속하고 있다. 향후에도 차량용, 산업용, 통신 인프라 등 다양한 분야에서 장기간 안정 공급 가능한 제품군 개발에 주력할 계획이다.
전자회로 발열 사고는 ‘작은 부품에서 시작해 큰 문제로 번진다.’ 칩 저항기 역시 예외가 아니다. 저항기의 발열 특성, TCR, 실장 방식, 기판 방열 설계는 모두 하나로 연결되어 있으며, ROHM과 같은 부품사의 전문 시뮬레이션 툴과 단자온도 보증 스펙을 적극 활용하는 것이 “안전하고 오래가는 전자 설계”의 빠른 방법중 하나이다.
