PCB 열 관리 설계에서 열 패드나 열 전도성 페이스트를 사용해야 하는 시기

저는 앨라배마에서 살았는데, 여름에는 그곳을 지옥이라고 부르곤 했습니다. 열기도 많고, 습도도 높고, 땀도 많이 나죠. 하지만 고출력 회로 기판 내부의 열을 경험하지 않아서 다행이라고 생각합니다. 저는 수영장에 뛰어들어 시원하게 할 수 있었지만, 여러분의 PCB 레이아웃은 아마도 고출력 집적회로(IC)가 녹지 않도록 방열판을 사용할 것입니다. 저는 수영복이나 스피도 중에서 고민할 때가 있는데, 여러분은 방열판에 열 패드/필름이나 열 전도성 페이스트/그리스 중에서 고민할 수 있습니다. 앨라배마 사람의 패션 조언은 받고 싶지 않을 수도 있지만, 완벽한 열 인터페이스 재료(TIM), 배터리 팩, 솔더 마스크를 결정하는 데 도움이 될 몇 가지 좋은 팁이 있습니다.

정말 멋진 보드네요.

패드 대 페이스트: 장단점

열 전도 패드와 열 전도 페이스트는 각각 다양한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 목록은 마치 남부의 긴 여름처럼 길기 때문에, 이를 다 읽기 위해 시원한 음료를 한 잔 준비하는 것이 좋을 것입니다.

열 전도 패드

장점:

• 취급이 쉬움

• 특정 형태로 잘라낼 수 있음

• 지저분하지 않고 적용하기 쉬움

• 펌프 아웃 없음

• 건조되지 않음

• 다양한 사양의 재료 범위

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단점:

• 높은 제조 비용

• 집중적인 적용

처음 보았을 때, 열 전도 패드는 즉각적인 승자처럼 보입니다. 내 스피도보다 더 잘 맞고 적용하기 쉽습니다. 다양한 재료 가능성은 또한 특정 응용 프로그램에 맞게 패드의 전기적, 열적, 화학적, 물리적 속성을 선택할 수 있음을 의미합니다. 그러나, 마치 매끄러운 지하 수영장이 지상의 눈엣가시보다 비용이 더 드는 것처럼, 열 전도 패드의 가격표는 당신을 땀나게 할 수 있습니다. PCB 열 저항 패드는 일반적으로 제조 중에 수작업으로 적용됩니다. 이는 대량 주문의 보드에 대한 제조 비용을 증가시킬 것입니다.

열 전도 페이스트

장점:

• 신뢰성 있음

• 저렴함

• 적용하기 쉬움

• 틈새를 잘 채움

• 얇은 층

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단점:

• 지저분함

• Pump out

• Dry out

• Requires pressure

열전도성 페이스트는 숲속의 오래된 수영장과 같습니다. 항상 그 자리에 있을 거라는 걸 알고 있고, 가격도 저렴하지만, 조금 지저분해질 수 있습니다. 하지만, 선크림이 피부암 치료보다 저렴한 것처럼, 열전도성 페이스트는 PCB 열 패드보다 비용이 적게 듭니다.

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말했듯이, 적용이 지저분합니다.

언제 무엇을 사용해야 할까요

무더울 때 몇몇 사람들은 바다로 달려가고, 몇몇은 산으로 갑니다. 대부분의 인쇄 회로 기판 응용 프로그램에서 어떤 TIM이 가장 잘 작동할지 명확한 답이 없습니다. 하지만, 명확한 승자가 있는 특정 응용 프로그램이 있습니다.

열 패드

PCB 열 패드가 열 전도성 그리스보다 큰 장점 중 하나는 펌프 아웃의 위험이 없다는 것입니다. 급격한 온도 변화를 겪는 인쇄 회로 기판이 이에 가장 취약합니다. 인쇄 회로 기판이 빠르게 켜지고 꺼지는 것을 예상한다면, 방열판에 열 패드를 사용해야 할 가능성이 높습니다. 더욱이, 냉각이 필요한 영역이 이상한 모양이라면, 열 저항 패드가 당신에게 답이 될 수 있습니다. 열 패드는 정밀한 모양으로 잘라낼 수 있어, 적용이 매우 쉽습니다.

열과 압력이 탄소를 다이아몬드로 변화시킨다고 하지만, 저는 그저 태양 아래에서 시들어가는 꽃처럼 됩니다. 여러분의 IC도 다이아몬드보다는 저와 더 비슷할 수 있습니다. 열 전도성 그리스는 열을 효과적으로 전달하기 위해 큰 압력이 필요합니다. 여러분이 냉각하려는 IC가 기계적 스트레스를 견딜 수 없다면, 열 저항 패드가 올바른 선택입니다.

또한, TIM 속성을 신중하게 선택해야 할 때 열 패드는 매우 유용합니다. 열 패드는 매우 다양한 재료로 만들어질 수 있습니다. 이는 화학 저항성, 전도성, 물리적 특성과 같은 TIM 속성을 더 잘 제어할 수 있게 해줍니다.

열 전도성 그리스

비용이 PCB에 있어 중요한 화두라면, 열전도유체(thermal paste)가 가장 저렴한 옵션이 될 것입니다. 저는 더위 속에서 밖으로 나갈 때 가장 얇은 셔츠를 입는 것을 선호합니다. TIMs에도 같은 원칙이 적용되며, TIM 층이 얇을수록 열전도성이 더 좋습니다. 열 패드는 거의 항상 열전도유체보다 두껍습니다. 따라서 열전도유체는 보통 열 파이프와의 최상의 열 전달을 제공할 것입니다. 열 싱크가 매우 높은 열전도성을 가진 TIM을 요구한다면, 열전도유체가 최선의 선택이 될 수 있습니다.

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불균일한 표면에 있어서도 열전도유체는 열 패드보다 우수합니다. 열전도유체는 액체이기 때문에, 열 패드보다 큰 틈을 더 균일하게 채울 수 있습니다. 일부 열 싱크나 IC는 TIM이 적용될 때 불균일한 표면을 가지고 있습니다. 만약 PCB가 그러한 경우라면, 열전도유체가 열 패드보다 더 나은 열전도성을 제공할 것입니다.

어떤 구성 요소에 열 싱크가 필요한지 기억하는 것이 귀찮을 수 있습니다. 머리를 쓰는 대신 PCB 설계 소프트웨어가 대신해주도록 하세요. 대부분의 설계 프로그램은 구성 요소에 대한 코멘트를 추가할 수 있게 해줍니다. 전자 구성 요소에 열 성능에 대한 우려를 첨부하여 PCB를 곤경에서 벗어나게 하세요.CircuitStudio^®는 구성 요소를 편집하는 방법을 보여주는 문서를 가지고 있습니다.

여름에 시원하게 지내는 것은 때때로 전일제 직업이 될 수 있습니다. PCB를 시원하게 유지하기 위해 올바른 TIM을 선택하는 것도 많은 시간을 소요할 수 있습니다. 위의 TIM 권장 사항을 추적하면 PCB의 온도보다는 자신의 온도에 집중할 수 있습니다.

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