열 관리를 위한 질화 붕소

THE CHALLENGE OF HEAT

열은 오늘날 전자 부품과 어셈블리의 가장 큰 적 중 하나입니다. 이는 서비스 수명을 단축하고 신뢰성을 위협합니다. 설계자와 제작자가 더 작고 빠른 어셈블리를 생산해야 하는 상황에서 열 방출에 대한 필요성이 그 어느 때보다 커짐에 따라 과제는 더욱 커지고 있습니다.

육각형 질화붕소(BN) 필러로 문제를 해결할 수 있습니다. 다양한 폴리머 소재에 사용할 경우 BN의 방열 기능은 전자 부품 및 어셈블리의 수명을 연장하고 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

BN 필러의 열전도율을 용융 실리카, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄과 같은 다른 필러와 비교했을 때, 폴리머 소재의 필러로 사용될 때 BN은 이러한 소재보다 우수한 성능을 발휘합니다. 일부 BN 폴리머 소재는 열전도율이 15w/mK에 달하기도 합니다.

BN 필러는 다른 방식으로도 오늘날의 전자 제조 요구 사항을 충족합니다. 유전율이 3.9인 우수한 절연체입니다. 이는 오늘날 전기차 및 5G 통신의 열 관리 설계에서 특히 중요합니다. BN 필러는 부드럽고 윤활성이 좋은 소재로 만들어져 높은 하중에서도 우수한 유동성을 제공하기 때문에 작업하기 쉽습니다. 화학적으로 불활성인 이 소재는 습기에 강하고 높은 체적 저항률( 10~15옴-cm 이상)을 제공합니다.

열 인터페이스 재료 솔루션

이러한 역할을 수행하기 위해 다양한 재료 솔루션을 사용할 수 있으며, 각 솔루션은 고유한 장단점을 가지고 있습니다. 몇 가지 일반적인 옵션을 살펴보겠습니다:

접착제

접착제 기반 TIM은 기계적 안정성이 뛰어나며 부품을 안전하게 접착하는 데 사용할 수 있습니다. 열전도율은 우수하지만 재작업성이나 적용 용이성 측면에서 한계가 있을 수 있습니다.

그리스:

열 그리스는 열 전도성이 높고 적용이 간편하여 널리 사용됩니다. 표면 사이의 미세한 틈을 메워 열 전달 효율을 높입니다. 하지만 시간이 지나면 건조해져 주기적으로 다시 발라야 할 수도 있습니다.

젤:

열 젤은 우수한 밀착성을 제공하며 큰 틈새를 효과적으로 메울 수 있습니다. 열전도율은 적당하지만 점도가 높을 수 있으므로 틈새를 메우는 것이 중요한 특정 애플리케이션에 더 적합합니다.

상변화 물질(PCM)

PCM은 온도 변화에 노출되면 상전이 현상을 겪으며 작동 중에 많은 양의 에너지를 흡수하거나 방출할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 다양한 온도 조건의 애플리케이션에 이상적이지만, 상대적으로 낮은 열전도율로 인해 고전력 애플리케이션에서는 사용이 제한될 수 있습니다.

패드

열 패드는 실리콘이나 흑연과 같은 재료로 만들어진 사전 성형된 시트입니다. 설치가 쉽고 재작업이 용이하여 잦은 유지보수 또는 부품 교체가 예상되는 애플리케이션에 적합합니다. 그러나 열 전도성은 다른 TIM 옵션에 비해 낮을 수 있습니다.

칩 디바이스용 열 인터페이스 재료 탐색

칩 디바이스의 세계에서는 열을 효율적으로 관리하는 것이 최적의 성능과 신뢰성을 위해 매우 중요합니다. 그림 1은 히트 스프레더와 방열판이 부착된 플립 칩 디바이스의 단면도를 보여 주며, 이 설정에서 열 인터페이스 재료(TIM)의 중요성을 강조합니다.

TIM-2 레이어는 히트 스프레더와 방열판 사이의 매개체 역할을 하여 열을 효율적으로 전달하여 주변 환경으로 발산합니다.

TIM-1 레이어는 칩과 히트 스프레더 사이의 인터페이스 역할을 합니다. 칩에서 스프레더로 열을 전달하여 효과적인 열 방출을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

인쇄 회로 기판(PCB)은 전자 기기 내에서 전기와 신호가 흐르는 채널과 경로를 제공하는 플랫폼 역할을 합니다. 이러한 경로는 저항기, 커패시터, 트랜지스터, 집적 회로와 같은 다양한 구성 요소를 연결하여 이들이 조화롭게 통신하고 함께 작동할 수 있도록 합니다.

다이 접착제는 다이와 기판 사이의 전기적 연결을 설정하는 데 중요한 역할을 합니다. 디바이스 내에서 적절한 신호 전송과 전력 분배를 보장합니다. 또한 금형에서 열을 효율적으로 방출하여 과열을 방지하고 최적의 성능을 유지합니다.

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