장치와 알루미늄 인서트 히트 싱크 사이의 열 저항을 줄이는 것은 다양한 전자 응용 분야에서 열 관리의 중요한 측면입니다. 공급 업체로알루미늄 삽입 히트 싱크, 나는이 열 인터페이스를 최적화하기위한 솔루션을 찾고있는 수많은 고객을 만났습니다. 이 블로그 게시물에서는 업계 경험을 바탕으로 몇 가지 실용적인 전략과 고려 사항을 공유 할 것입니다.
열 저항 이해
열 저항을 줄이기 전에 열 저항이 무엇인지, 그것이 전자 장치의 성능에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 것이 필수적입니다. 열 저항은 열이 재료 또는 재료의 조합을 통해 흐르는 것이 얼마나 어려운지를 측정합니다. 장치와 히트 싱크의 맥락에서 장치에서 히트 싱크로의 열전달에 대한 저항을 나타냅니다. 열 전달이 비효율적이어서 장치 온도가 높아지고 성능이 감소하거나 조기 고장이 발생 함을 의미합니다.
장치와 히트 싱크 사이의 열 저항은 접촉 면적, 접촉중인 표면의 평평성 및 부드러움, 공기 갭의 존재 및 관련된 재료의 열전도율을 포함한 여러 요인에 의해 영향을받습니다. 이러한 요소를 해결함으로써 열 저항을 효과적으로 줄이고 시스템의 전반적인 열 성능을 향상시킬 수 있습니다.
표면 준비
열 저항을 줄이는 가장 중요한 단계 중 하나는 적절한 표면 준비입니다. 장치와 히트 싱크의 표면은 깨끗하고 평평하며 매끄러워서 접촉이 양호해야합니다. 표면의 먼지, 잔해 또는 산화는 효과적인 접촉 영역을 줄임으로써 추가 열 저항을 생성 할 수 있습니다.
표면을 청소하기 위해 이소 프로필 알코올과 같은 적합한 세척제를 사용할 수 있습니다. 세척 후, 표면을 철저히 건조시켜 얇은 수분 층의 형성을 방지하여 열 저항을 증가시킬 수 있습니다. 또한, 표면을 부드럽게하고 거칠기 나 불규칙성을 제거하기 위해 미세한 사포 또는 연마 화합물을 사용하는 것이 좋습니다.
열 인터페이스 재료 (TIMS)
열 인터페이스 재료 (TIMS)는 장치와 히트 싱크 사이의 미세한 공기 갭을 채워 열 저항을 줄이는 데 중요한 역할을합니다. 공기는 열전도율이 매우 낮으므로 이러한 공기 간격을 제거하면 열 전달이 크게 향상 될 수 있습니다. 이용 가능한 여러 유형의 Tims가 있으며, 각각 고유 한 장점과 단점이 있습니다.
열 그리스
열 그리스는 가장 일반적으로 사용되는 팀 중 하나입니다. 공기 갭을 쉽게 채우고 표면의 불규칙성을 준수 할 수있는 점성 물질입니다. 열 그리스는 비교적 높은 열전도율을 가지며, 일반적으로 1 내지 10 w/m · k 범위입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 건조 될 수있어 열 저항이 증가 할 수 있습니다. 열 그리스를 적용하려면 주걱 또는 주사기를 사용하여 히트 싱크 표면 또는 장치에 얇은 층이 골고루 퍼져야합니다.
열 패드
열 패드는 장치와 히트 싱크 사이에 배치 할 수있는 사전 절단 재료 시트입니다. 사용하기 쉽고 특별한 응용 프로그램 도구가 필요하지 않습니다. 열 패드는 열 그리스에 비해 열 전도도가 낮으며, 일반적으로 0.5 내지 5 w/m · k 범위입니다. 그러나 시간이 지남에 따라 더 안정적이며 열 그리스처럼 건조되거나 펌핑되지 않습니다.
위상 변경 재료 (PCMS)
위상 변화 재료 (PCMS)는 특정 온도에서 고체에서 액체 상태로 변화하는 TIM의 유형입니다. 장치가 가열되면 PCM이 녹고 공기 갭을 채워서 우수한 열 접촉을 제공합니다. PCM은 열전도율이 높으며 일반적으로 2 내지 20 w/m · k 범위입니다. 또한 안정성이 우수하며 여러 열 사이클을 견딜 수 있습니다.
장착 압력
장치와 히트 싱크 사이의 우수한 접촉을 보장하려면 적절한 양의 장착 압력을 적용하는 것이 필수적입니다. 압력이 불충분하면 접촉이 좋지 않고 열 저항이 증가 할 수 있지만 과도한 압력은 장치 나 히트 싱크를 손상시킬 수 있습니다.
장착 압력은 핫스팟 생성을 피하기 위해 장치 표면에 고르게 분포되어야합니다. 나사, 클립 또는 스프링과 같은 적절한 장착 방법을 사용하여 압력을 적용 할 수 있습니다. 일관된 압력을 보장하기 위해 장착 하드웨어를 권장 토크 사양으로 조여야합니다.
설계 고려 사항
위의 방법 외에도 히트 싱크 및 장치의 설계는 열 저항에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 명심하기위한 몇 가지 설계 고려 사항은 다음과 같습니다.
접촉 영역
장치와 히트 싱크 사이의 접촉 영역을 늘리면 열 저항을 줄일 수 있습니다. 이것은 더 큰 히트 싱크를 사용하거나 히트 싱크의 모양을 수정하여 장치의 모양을 더 잘 일치시켜 달성 할 수 있습니다.
방열판 형상
히트 싱크의 형상은 열 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 핀은 일반적으로 열 분산의 표면적을 증가시키기 위해 히트 싱크에 사용됩니다. 핀의 모양, 크기 및 간격은 모두 열 전달 효율에 영향을 줄 수 있습니다. 최적화 된 핀 형상이있는 잘 디자인 된 히트 싱크는 열 저항을 크게 감소시킬 수 있습니다.
재료 선택
히트 싱크 및 장치를위한 재료 선택은 열 저항에도 영향을 줄 수 있습니다. 알루미늄은 열전도율이 높기, 저렴한 비용 및 경량으로 인해 히트 싱크에 인기있는 선택입니다. 그러나 구리와 같은 다른 재료는 열전도율이 훨씬 높으며 열 소산 요구 사항이 높은 응용에 더 적합 할 수 있습니다.
테스트 및 검증
위의 전략을 구현 한 후 시스템의 열 성능을 테스트하고 검증하는 것이 중요합니다. 이것은 열 이미징 카메라, 열전대 또는 기타 온도 측정 장치를 사용하여 수행 할 수 있습니다. 다른 작동 조건에서 장치의 온도와 히트 싱크를 모니터링함으로써 열 저항에 대한 모든 문제를 식별하고 해결할 수 있습니다.
결론
장치와 알루미늄 인서트 히트 싱크 사이의 열 저항을 줄이는 것은 복잡하지만 달성 가능한 목표입니다. 적절한 표면 준비, 열 인터페이스 재료의 사용, 올바른 장착 압력 적용 및 설계 요소를 고려 하여이 블로그 게시물에 요약 된 전략을 따르면 열 성능의 상당한 개선이 이루어질 수 있습니다.
공급 업체로알루미늄 삽입 히트 싱크, 저는 고객이 열 관리 솔루션을 최적화 할 수 있도록 고품질 제품 및 기술 지원을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 궁금한 점이 있거나 열 저항을 줄이는 데 도움이 필요한 경우 자세한 내용은 저에게 연락하여 특정 요구 사항에 대해 논의하십시오.
참조
- DM Mills의 "열 관리 핸드북"
- "열 인터페이스 재료 : 검토"X. Zhang et al.
- A. Bar-Cohen 및 Ad Kraus의 "전자 장비의 열전달"
