전자제품의 방열이 제품에 미치는 영향

열은 전자 제품이나 전자 소자등에 큰영향을 줍니다.

전자제품에 영향을 미치는 요소는 다음과 같습니다.

 

※ 전자제품에 영향을 미치는 요소들

• System reliability(제품 신뢰성)
• Product performance(제품 품질)
• Limits design advances(제품의 디자인)
– size requirements(제품크기)
– power density(소자등의 밀도)
• Thermal platform(방열 관련 소프트웨어 혹은 하드웨어관련)
costs(가격)

위와같은 고려사항들을 고려하여 제품을 설계하게 됩니다. 

 

상기 사진을 보면 전자 소자 내부에 큰 열이 방생하고 있음을 알수 있습니다. Heatsinker(방열판)로의 빠른 열 방출이 일어나고 있음을 나타내는 사진 입니다.
상기 사진은 열을 분석하는 장비로 열을 찍은 사진으로 위쪽에 파란색이 방열판이 위치하여 있고 아래쪽이 소자가 놓여 있습니다.
위 그림에서 아래쪽 보라색이 열이 높은 공기가 소자쪽으로 오는 그림이고 소자쪽과 방열판 쪽의 그림이 파란색인것은 그만큼 방열이 잘되고 있다는것을 나타낸 그림 입니다.

전자제품은 내부적의 열을 외부로 빠르게 빼주지 않으면 그 열이 소자에 영향을 주어 소자가 제기능을 수행할수 없게 됩니다.

이를 경제적인 관점에서 본다면 신뢰성을 높이기 위하여 적절한 제품들을 선정하여 내부의 열을 빼내 주어야 합니다.

 

지구상에는 많은 금속들이 존재하며, 그러한 금속들은 상당히 높은 열전도도를 가지고 있는데 한번 확인해 보겠습니다.

예)
aluminum = 217 watt/m-K(지구상에 존재하는물질)
copper = 394 watt/m-K(지구상에 존재하는물질)
diamond = 630 watt/m-K(지구상에 존재하는물질)
filled silicon grease = 0.80-5.5 watt/m-K(지구상에 존재하는물질)
방열 접착제 혹은 Ag 페이스트 = 0.39-3.9 watt/m-K(특별한 목적으로 제조된 제품)

 

상기의 예)에서 보듯이 지구상에 존재하는 금속류와 어떠한 특정 목적으로 제조된 제품간의 열전도도는 큰 차이를 보이는 것을 알수 있으며, 특정 목적으로 제조된 제품중에 그래도 열전도도가 높은 제품의 대표적인 예입니다.

 

일반적으로 열 방출을 위하여 제품을 사용하는 사람들은 열전도도 수치만을 놓고 제품을 판단하는 경향이 많은데 그것은 정말 잘못된 생각이며, 아래 5가지의 고려사항을 전재하고 제품을 선택 하여야 합니다.

 

※ 열전도에 영향을 주는 5가지 고려사항

1) Bondline thickness(접착두께)
2) Surface wetting(접착제 혹은 방열제품의 접합성)
3) Contact pressure(접착압력)
4) Area(접착면적)
5) Long term stability(치수안정성)

 

 

상기 사진은 열전달 계면들을 가상적으로 표현한 그림 입니다.

그리고, 계면사이에 열전달 제품이 위 사진들의 공극을 얼마나 잘 매워 주느냐가 가장 효과적인 열전달을 수행 할수 있는지의 관건 이라고 할수 있습니다.

 

상기 사진은 방열 제품 종류를 열거한 것이며, 각각의 장점과 단점을 쉽게 확인할수 있어 자신이 가장 필요로 하는 제품을 찾는데 도움을 줄것으로 판단이 됩니다.

 

앞에서 언급하였듯이 열전도도가 좋아 지는것의 관건은 접촉 표면에 얼마나 적절히 방열제품이 스며들고 공기가 제거되느냐 하는것이 관건이라 하겠습니다.

 

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