열 관리: 왜 인듐이 최선의 선택인가

금속 열전달물질 생산 라인의 Heat-Spring® 첫 번째 검토에서, 고객의 필요성으로부터 Heat-Spring ® 갑작스런 출현을 주목했습니다.  폴리머 및 그리스는 많은 고객들의 고성능 열관리 요구조건에 그다지 충분하지 않았습니다. 인듐 금속은 높은 열 전도성 (86W/m-k)이 있지만, 은, 금 및 심지어 알루미늄보다는 높은 열 전도성이 있습니다. 그래서, 저는 인듐이 이러한 다른 물질보다 잘 작동하는 이유를 찾기 위해서, 히트 스프링 디자이너 중의 한 분인, 봅 자레트에게 갔습니다.

그는 인듐이 이러한 다른 물질보다 장점이 있는 두 가지 핵심적인 특성을 저에게 말했습니다. 온도 및 플로우 응력

인듐은 섭씨 157° 의 온도에서 용해됩니다. 다른 세 물질은 그에 가깝거나, 혹은 그 이상, 섭씨 1,000° 에서 용해됩니다.  “인듐은 패키지에 사용된 SAC 솔더의 리플로우 온도 이상의 열을 가하지 않고 다이하기 위한 리드 다이 접착이 가능하도록 충분히 낮은 섭씨 157° 에서 용해됩니다.  봅에 따르면, 이 낮은 용해점은 또한 인듐을 실온에서 어닐링 처리하는 것을 의미하고 - 열 없이 연화된 상태로 복귀합니다,”  따라서 온도 민감 요소를 파괴하지 않고 또는 보드에 다른 솔더 접합을 방해하지 않고 물질을 접착도록 인듐 열전달을 사용할 수 있습니다.

플로우 응력은 단순히 인듐이 다른 물질이 할 수 없는 다음의 두가지 사항을 하기에 충분히 부드럽다는 것을 의미합니다:

1. 두 접합 표면 사이의 열팽창 부조화를 보완합니다.  서로 다른 물질은 다른 비율로 팽창하고 수축하므로, 모든 중간 층 (열전달물질과 같은)에 약간의 보완이 필요합니다. 다른 후보 물질들은 인듐처럼 관대하지 않습니다.  “인듐은 정말, 정말 부드럽습니다. 플로우 응력은 약 150psi (1Mpa) 입니다.  이것은 인듐이 접합 표면과 같아지는 것을 가능하게 하고 정교한 반도체에 전단력을 전달하지 않고 열 팽창 차이에 의한 변형을 흡수하도록 합니다,” 라고 봅이 말합니다.
2. 또한 불완전한 표면에 대한 접촉 균일성이 증가하여 열 전도성이 최적화될 것입니다.  봅은 “인듐은 딱딱한 물질이 그런 장애물 주위에서 단순히접촉성을 상실하는 거칠고 울퉁불퉁한 접촉 표면에 적합하고, 접촉 표면 면적을 극대화합니다.”라고 덧붙입니다.

봅은, “인듐의 유연성은 또한 그것의 열 저항이 사건에 따라 감소하는 고유 특성을 Heat-Spring®에게 제공합니다.”라고 말했습니다. 히트 스프링의 패턴 피크는 처음에 적용된 부하에 의해서 소성 변형합니다.  시간이 지나면서, 인듐은 거친 곳들이 더 섬세하게 되어 접촉 면적이 증가합니다.  전체 표면에 그리스가 흩어집니다 (그리고 넘치는 것은 모서리로 빼냅니다).  히트 스프링의 피크들이 평평해지고 부분적으로 굴곡을 채우지만, 원래 위치에 남아 있습니다.” 라고 계속합니다.

다음에 우리는 열 저항 및 열 전도성을 살펴볼 것입니다.

열 관리에 대한 다른 “불타는” 질문이 있으신가요?  저에게 알려주시면 우리가 함께 정답을 찾을 수 있습니다!  저의 이메일 cgowans@indium.com 로 연락주세요.