모든 가전제품은 성능이 향상될수록 제품의 고속화, 소형화, 고출력으로 인하여 더 많은 열이 발생하게 됩니다. 이런 열은 반도체 장치, 전원 공급장치, 드라이버, 패시브부품, 전선등에서 발생합니다. 제품의 성능과 효율성을 최적으로 유지하기 위해서는 발생된 열을 효과적으로 제거해야 합니다. 적절한 열 관리가 이루어지지 않으면 시간이 지남에 따라 제품의 신뢰성과, 수명 및 성능이 크게 저하됩니다.
열 방출은 일반적으로 열이 발생하는 제품 또는 전자제품을 히트싱크 또는 팬에 고정하여 직접 열 전도를 통해 최적화하는 방법이 사용되고 있습니다. 하지만 이러한 구성에는 표면간 열 전달이 완전히 효율적으로 이루어 진다는 잘못된 가정을 포함하고 있습니다. 실제로 히트싱크와 전자부품의 접합 표면 사이의 불완전한 일치로 인하여 실제 공정에서 상당한 열손실이 발생하게 됩니다. 표면이 매끄러워 보이거나 히트싱크 표면을 정밀 가공으로 제작한 경우에도 여전히 공기층과 요철이 존재하고 있으므로 열 전달에 필요한 전체 접촉 표면적이 크게 모자랍니다.
접촉 표면간의 열 전달 손실을 줄이기 위한 방법 중 하나는 열 인터페이스소재(TIM)를 사용하는 것입니다. TIM은 두 표면 사이에 사용되어 공극 및 요철로 인한 불균일성을 최소화하여 최적의 열 전도 환경을 만들어 줍니다. 이렇게 함으로써 중요한 열 발생 부품에서 히트싱크로 열이 효율적으로 전달될 수 있습니다.
TIM의 선택은 사용중인 제품의 실제 사양에 따라 달라집니다. 고려할 사항은 다음과 같습니다 :
- 발열량
- 열원의 표면적
- 쿨러의 냉각능력
- 부품의 동작온도
- 부품과 히트싱크 사이의 여유공간
사용자 유형에 따라 고려해야 할 사항들이 다릅니다
- 제품디자이너
- 제품의 개략적인 설계단계에서는 전자부품의 선택이 중요하며, 이는 고성능을 달성하기 위해 낮은 발열상태를 확보하는 것입니다. 중요한 고려사항은 제품 사용자가 방열로 인한 불편함이나 영향을 받지 않아야 한다는 점입니다.
- 그러나 열 계획은 설계 후반부까지 결코 우선순위가 아닙니다.
- 최종 제품설계시 최적의 열 방출 솔루션을 결정하기 위해서 열 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하는 것은 어려울 수 있습니다. 이는 또한 사용한 부품, 표면의 불균일성, TIM소재유형, 냉각 매체의 설계등에 따라 달라지게 됩니다. TIM의 올바른 선택은 제품 자체의 열 방출을 향상시키므로 전반적인 제품성능과 사용수명의 향상이 이루어집니다.
- 생산/공정
- 생산공정에서 제품은 출고 전 신뢰성 테스트 또는 가속 스트레스 테스트를 거치게 됩니다.
- 이러한 테스트 환경에서는 제품 출하 전 제품의 신뢰성을 보장하기 위해 고온 테스트 및 집중 기능 검사프로그램 테스트가 사용됩니다.
- 따라서 효과적인 최적의 열 전달을 제공하는 적절한 열 솔루션을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 테스트 중에는 적절한 열전달 및 반응성이 보장되어야 합니다.
- 소비자
- 소비자는 제품성능의 저하를 용인하지 않습니다.
- 제품의 신뢰성은 기대수명 보다 오래 지속되어야 합니다.
효과적인 열 관리는 제품의 성능, 신뢰성 및 수명에 기여하는 가장 중요한 고려사항 중의 하나입니다.