열 인터페이스 재료를 선택할 때 고려해야 할 요소

소비자 전자 제품에서 항공 우주에 이르기까지 모든 전자 장치는 구성 요소에서 열을 효과적으로 분산시키기 위해 능동적인 열 관리가 필요합니다. 열 관리의 병목 현상은 종종 발열 구성 요소와 냉각 구성 요소 간의 전도입니다. 불행히도 많은 전자 장치는 제한된 공간으로 인해 방열판이나 팬에서 충분한 냉각을 얻지 못합니다. 이러한 응용 분야에서는 열 인터페이스 재료의 성능이 훨씬 더 중요합니다.

고전력 컴퓨터 처리 장치(CPU) 또는 칩 시스템(SOC)에서 열을 추출하는 가장 일반적인 방법은 열 페이스트 또는 그리스입니다. 이러한 솔루션은 고성능을 제공하지만 단점이 있습니다. 그것들은 지저분하고 시간이 많이 걸리며 장기적인 신뢰성이 떨어질 수 있습니다. 또한 기존의 고전도성(>20W/mK) 열 인터페이스 재료(TIM)는 비싸고 제조상의 어려움과 어려움이 있는 것으로 알려져 있습니다.

TIM의 주요 기능은 무엇입니까?

방열판을 발열 부품 위에 놓으면 자연적으로 발생하는 공극이 있습니다. 이러한 에어 갭은 높은 열 저항을 생성하여 과열로 이어집니다. TIM은 에어 갭을 열전도성 재료로 대체하여 이 문제를 해결합니다. 이는 시스템의 전체 열 저항을 줄여 보다 효율적인 열 경로를 생성합니다. TIM은 또한 필요할 때 추가적인 기계적 고정 없이 전기 절연 또는 접착 부착을 제공할 수 있습니다.

TIM은 표면 불규칙성을 준수해야 합니다. 그렇지 않으면 접촉층에서 열 저항이 증가합니다. 약간의 접촉 저항은 피할 수 없지만 열 전도성 재료는 공기보다 더 유리할 것입니다.

설계 엔지니어는 열 경로 길이를 줄이기 위해 가능한 가장 얇은 간격을 원하지만 때로는 특정 두께를 유지하여 불규칙한 기판에서 더 나은 젖음 또는 접촉을 유지해야 합니다. 고분자 수지의 종류, 필러의 종류, 필러의 로딩 정도에 따라 젖음성이 다를 수 있습니다. 또한 TIM의 성능은 열역학적 특성과 적용 압력, 기판 표면 마감 및 환경에 따라 달라질 수 있습니다.

TIM을 선택할 때 고려해야 할 요소

폼 팩터

그리스, 젤, 패드, 페이스트, 테이프, 상변화 물질(PCM), 심지어 금속과 같은 다양한 유형의 열 인터페이스 물질이 있습니다. TIM을 선택할 때는 제품과 성능에 익숙해지는 것이 중요합니다. 얇은 갭 필러의 경우 그리스 또는 PCM이 일반적으로 사용되는 반면 두꺼운 갭 필러의 경우 사용자는 패드, 젤 또는 퍼티 페이스트를 찾습니다.

TIM은 TIM 1, TIM 2 또는 TIM 1.5 애플리케이션으로 분류할 수도 있습니다. 이 분류는 장치의 다이 칩 및 히트 스프레더 또는 덮개와 관련하여 사용되는 위치를 기반으로 합니다. 예를 들어, TIM 1 애플리케이션은 다이 칩과 방열판 또는 덮개 사이에 TIM을 사용하며 주요 목적은 접촉 저항을 줄이고 프로세서에서 직접 극도의 열을 발산하는 것입니다. 전통적으로 이 용도에는 금속 땜납이 사용되었습니다. 그러나 오늘날에는 그리스, 젤 또는 PCM도 사용할 수 있습니다.

반면에 TIM 2 애플리케이션은 방열판과 방열판 또는 패키지 레벨 SOC 사이에 적용됩니다. 패키지 수준의 열 관리가 칩 수준처럼 극단적이지 않기 때문에 이 애플리케이션은 일반적으로 패드와 같은 더 두꺼운 TIM을 사용합니다. TIM 2 애플리케이션은 재작업 능력과 압축성이 필요할 수 있으며, 이는 부착된 방열판의 요구로 인해 더 많은 영향을 줄 수 있습니다.

TIM 1.5 애플리케이션에서 칩 다이는 히트 스프레더 없이 냉각 부품과 직접 접촉합니다. 이 범주의 TIM은 모바일 장치에서 일반적으로 사용됩니다.

젤과 페이스트는 더 얇은 접합선으로 인해 패드에 비해 압축성과 열 성능이 더 높기 때문에 패드보다 선호되는 경우가 있습니다. Thermexit™ 패드는 뛰어난 순응성과 열 성능을 제공하여 두 가지 문제에 대한 솔루션을 제공합니다.

열전도율

고려해야 할 또 다른 중요한 요소는 열 성능입니다. 전자 장치에는 열을 발생시키는 부품과 얼마나 많은 열을 발산할 수 있는지를 결정하는 냉각 부품이 있습니다. 이것은 환경 온도와 활성 냉각 구성 요소의 존재가 열 예산을 결정할 수 있음을 의미합니다. 열 예산을 알면 TIM을 열 설계에 맞게 쉽게 사용자 지정할 수 있으므로 어떤 종류의 열 인터페이스 재료가 필요한지 결정할 수 있습니다.

물리적 및 기계적 특성

경도, 변형 및 압축 영구 변형과 같은 열 인터페이스 재료의 기계적 특성도 고려해야 합니다. 일부 사용자는 민감한 구성 요소를 보호하기 위해 화합물 또는 젤을 선호합니다. 이러한 불필요한 제품에는 나중에 논의할 단점이 있을 수 있습니다. 애플리케이션 압력 및 갭 두께 설계에 적합한 TIM을 찾는 것이 중요합니다.

전기 절연

또 다른 중요한 요소는 TIM이 전기적으로 절연되어 있는지 여부입니다. 일부 응용 프로그램은 전기 연속성과 관련하여 매우 민감합니다. 대부분의 열 간격 패드는 그리스, 젤 또는 PCM 제품과 달리 상대적으로 두꺼운 도포로 인해 우수한 전기 절연성을 제공합니다.

신청

TIM을 선택할 때는 장기적인 안정성을 고려해야 합니다. 오늘날, 높은 전력 사이클을 요구하는 극도로 열악한 환경에서 사용되는 많은 전자 장치가 있습니다. 또한 자동차 산업의 TIM은 기계적 진동에서 테스트하는 것이 중요합니다.

응용 요소

각 폼 팩터는 적용된 압력, 부착 방법, 접합선 두께, 형상 및 환경과 같은 적용 요소와 관련이 있습니다. 취급 용이성 및 환경과 같은 단순한 요소는 쉽게 무시될 수 있지만 무시할 수 없습니다.

데이터시트를 넘어서 생각

TIM의 데이터시트는 유용한 정보를 제공하지만 TIM을 선택할 때 사용되는 유일한 리소스는 아닙니다. TIM 공급업체의 데이터 대부분은 업계 표준이나 제품 성능을 최적화하기 위한 자체 테스트 방법에서 가져온 것입니다. 그러나 동일한 TIM 제품이라도 조건에 따라 성능이 다릅니다. 일반적으로 열전도율이 높을수록 성능이 향상될 것으로 예상하지만 항상 그런가요? 또한 더 낮은 열전도율 TIM이 애플리케이션에 적절한 성능을 가질 수 있을 때 더 높은 열전도율 TIM이 필요한지 여부를 질문해야 합니다. 때때로 더 높은 열전도율 TIM이 필요하지 않은 애플리케이션에 사용되는 경우 TIM은 동일한 이점을 제공하지 않습니다.

갭 패드 유형 

마지막으로 갭 패드를 사용하기로 결정했다고 가정해 보겠습니다. 열전도율이나 압축성을 고려하기 전에 기본 특성과 요구 사항을 살펴봐야 합니다. 예를 들어, 장치의 적용 온도에 따라 필요한 수지 화학이 결정됩니다. 장치에 고온 실리콘 TIM이 필요한지 또는 대체 수지 시스템을 사용할 수 있는지 아는 것도 중요합니다. 일부 갭 패드에는 패브릭 유리 캐리어가 있어 특정 용도에 적합하지 않을 수 있습니다. 경우에 따라 올바른 두께를 갖는 것만으로도 많은 엄격한 열 문제를 해결할 수 있습니다.

열 출구 ™ 솔루션

Thermexit™은 더 두꺼운 접합선을 극복하고 얇은 접합 열 인터페이스 재료보다 우수한 열전도율 갭 패드를 개발합니다. 당사 고유의 비실리콘 고온 수지는 실리콘 수지 화학을 대체하고 오일 오염을 최소화할 수 있습니다. 당사의 수지 시스템은 또한 우수한 장기적 성능을 제공하는 비경화 시스템입니다.

Thermexit™ 패드는 높은 힘과 부품 응력 없이 접촉 저항을 최소화하기 위해 압축성이 높습니다. 픽 앤 플레이스 적용이 간편하고 페이스트나 젤의 잔여물이나 엉망 없이 자연스럽게 끈적거립니다. Thermexit은 Thermexit EI(전기 절연) 및 Thermexit HP(고성능)의 두 가지 제품 라인을 제공합니다. 두 패드 모두>15 W/mK 및 40 W/mK에서 각각 높은 열 전도성을 제공합니다.

자세한 내용은 thermexit.com을 방문하여 [email protected]으로 문의하십시오.