스탬핑 방열판 핀: 지퍼 & 폴디드 핀 설계

작성자 BQUQ Engineering Team 검토 BQUQ Quality Engineering 2024년 11월 25일 조회수 ISO 9001:2015 인증 공장

스탬핑 방열판 핀: 지퍼 핀과 폴디드 핀 설계

간단한 답변: 스탬핑 방열판 핀은 두 가지 방식으로 제작됩니다. 지퍼 핀은 상호 맞물리는 탭이 있는 평평한 스트립으로 펀칭한 후, 조밀한 핀 스택으로 접어 베이스에 접합합니다. 이를 통해 1.0–1.5 mm 핀 피치와 높은 표면 밀도를 얻을 수 있습니다. 폴디드(사형) 핀은 하나의 연속 스트립을 앞뒤로 접어 성형하며, 일반적으로 1.5–3.0 mm 피치이고 접합 공정이 필요 없습니다. 두 방식 모두 0.2–0.8 mm 두께의 알루미늄 또는 구리 스트립을 사용하며, 핀 높이는 약 ±0.05 mm, 피치는 ±0.1 mm로 유지됩니다. BQUQ는 동관에서 프로그레시브 금형으로 두 프로파일을 모두 스탬핑하며 12 근무시간 내에 견적을 제공합니다.

압출 또는 다이캐스팅 방열판 대신 스탬핑 핀을 쓰는 이유

압출 방열판은 저비용 자연 대류용으로 기본 선택이지만 한계에 부딪힙니다. 압출 금형은 합금과 압출 업체의 기술에 따라 현실적으로 약 1:8에서 1:13 정도의 핀 두께 대 높이 비율을 구현할 수 있습니다. 이를 넘어서면 핀이 찢어지거나 금형이 마모됩니다. 따라서 15–20 mm 높이에서 약 1.5–2.0 mm 핀 두께가 한계이며, 이는 30 W LED 모듈에는 적합하지만 150 W 인버터 스테이지에는 부적합합니다.

스탬핑 핀은 이러한 비율 한계를 극복합니다. 핀이 금형을 통해 밀려 나오는 것이 아니라 얇은 스트립으로 성형되기 때문에 20 mm 높이에서 0.3 mm 핀을 구현할 수 있습니다. 이는 약 1:66의 비율입니다. 이는 단위 부피당 표면적이 전혀 다른 수준입니다.

단점은 접합 또는 조립 공정입니다. 스탬핑 핀 스택은 일체형이 아니며, 핀을 베이스 플레이트나 히트 파이프에 결합해야 합니다. 이 접합부가 대부분의 현장 고장의 원인이므로 핀 형상 자체만큼 설계에 주의를 기울여야 합니다.

항목	압출	다이캐스팅	스탬핑 지퍼/폴디드
일반적인 핀 두께	1.5–3.0 mm	1.5–2.5 mm	0.2–0.8 mm
일반적인 핀 피치	3–8 mm	4–10 mm	1.0–3.0 mm
핀 높이 한계	~13× 두께	~8× 두께	~60× 두께
금형 비용	중간	높음	낮음–중간
금형 리드 타임	4–8주	6–12주	2–5주
최적 용도	저비용 자연 대류	구조 하우징	고밀도 강제 공랭, 히트 파이프

주조가 유리한 경우와 스탬핑이 유리한 경우에 대한 더 자세한 비교는 금속 스탬핑 vs 다이캐스팅을 참조하세요.

지퍼 핀 방열판이란?

지퍼 핀 방열판은 평평한 스탬핑 스트립에서 시작합니다. 금형이 핀 외곽과 함께 한쪽 또는 양쪽 가장자리를 따라 상호 맞물리는 탭 세트를 펀칭합니다. 이것이 디자인에 이름을 부여한 "이빨"입니다. 그런 다음 스트립을 지퍼 패턴으로 접어 각 핀이 수직으로 서고 탭이 인접 핀과 맞물리게 합니다.

결과는 자립형 핀 블록입니다. 탭이 기계적으로 피치를 설정하기 때문에 별도의 스페이서 없이 핀이 평행하고 균일한 간격을 유지합니다. 이것이 핵심 장점입니다. 피치 정확도는 조립 기술이 아니라 금형에서 나옵니다.

지퍼 핀 형상 규칙

핀 피치: 1.0–1.5 mm는 달성 가능하지만 깨끗한 전단과 우수한 스트립 평탄도가 필요합니다. 1.5–2.5 mm가 편안한 생산 범위입니다.
핀 두께: 알루미늄 0.2–0.5 mm, 구리 0.15–0.4 mm. 더 얇은 핀은 표면적을 높이지만 강성이 떨어지고 접힘선이 균열에 취약해집니다.
탭 맞물림: 탭은 최소 0.3 mm 겹쳐야 합니다. 그 이하이면 취급 중 스택이 벌어질 수 있습니다.
접힘 반경: 내부 반경을 스트립 두께의 0.5배 이상으로 유지하세요. 더 좁은 반경은 6061 및 가공 경화된 구리에서 오렌지 필 균열을 유발합니다.
핀 높이: 일반적으로 8–35 mm. 35 mm를 초과하면 지지되지 않은 핀 끝이 진동에 민감해집니다.

지퍼 핀이 유리한 경우

지퍼 핀은 고정된 설치 공간에서 최대 표면적이 필요하고 신뢰할 수 있는 접합 공정(에폭시, 솔더 리플로우, 스웨이징 베이스)이 있을 때 올바른 선택입니다. 통신 원격 무선 헤드, 고출력 LED 어레이, 핀 피치가 지배적인 열적 레버인 서버 DIMM 냉각에 흔히 사용됩니다.

폴디드 핀 방열판이란?

폴디드 핀(사형 또는 아코디언 핀이라고도 함) 방열판은 하나의 연속 스트립을 앞뒤로 접어 주름진 스택으로 성형합니다. 별도의 핀이 없고 탭 맞물림도 없습니다. 스트립 자체가 핀이며 접힘이 피치를 설정합니다.

핀 간 접합을 위한 접합 공정을 제거하려는 경우 선택할 설계입니다. 스택이 한 조각이므로 인접 핀에서 핀이 분리될 위험이 없습니다. 여전히 스택을 베이스나 히트 파이프에 부착해야 하지만 하나의 고장 모드를 제거한 것입니다.

폴디드 핀 형상 규칙

핀 피치: 1.5–3.0 mm. 접힘 반경이 피치 예산을 소모하기 때문에 폴디드 핀은 1.5 mm 이하로 거의 내려가지 않습니다.
핀 두께: 0.15–0.4 mm. 더 얇은 스트립은 더 깨끗하게 접히지만 압축 시 평탄해집니다.
접힘 반경: 스트립 두께의 0.4–0.8배. 이것이 가장 중요한 단일 변수입니다. 너무 좁으면 접힘이 균열되고 너무 넓으면 피치를 낭비합니다.
핀 높이: 6–40 mm. 폴디드 핀은 연속 스트립이 강성을 더하기 때문에 지퍼 핀보다 더 높은 스택을 견딥니다.
베이스 인터페이스: 일반적으로 하단 접힘의 평평한 발로, 베이스 플레이트에 솔더링 또는 열 접합됩니다.

파라미터	지퍼 핀	폴디드 핀
핀 피치 범위	1.0–2.5 mm	1.5–3.0 mm
스트립 두께	0.2–0.5 mm	0.15–0.4 mm
핀 간 접합	스탬핑 탭	연속 스트립
베이스 접합	필요	필요
피치 정확도 요인	금형 탭 형상	접힘 공구 반경
최적 용도	최고 표면 밀도	견고성, 적은 접합부

스탬핑 핀 소재 선택

알루미늄 1050, 1100, 6061이 주력입니다. 1050과 1100은 최고의 열전도율과 가장 쉬운 접힘을 제공하지만 연하고 취급 중 쉽게 움푹 들어갑니다. 6061은 더 강성이고 베이스 인터페이스에서 더 잘 가공되지만 전도율이 약 15–20% 낮습니다.

구리(C11000, C10200)는 전도율이 약 두 배이지만 소재 비용이 세 배이고 접힘선에서 급격히 가공 경화됩니다. 구리를 지정하면 성형 단계 사이에 어닐링을 하거나 더 큰 접힘 반경을 수용해야 합니다.

합금	열전도율 (W/m·K)	성형성	상대 비용	일반 용도
Al 1050	~230	우수	낮음	폴디드 핀, 고밀도 스택
Al 1100	~220	우수	낮음	일반 스탬핑 핀
Al 6061	~170	양호	낮음–중간	강성 스택, 구조 베이스
Cu C11000	~390	보통	높음	프리미엄 열 성능, 공간 예산이 빠듯한 경우
Cu C10200	~390	보통	높음	히트 파이프 핀 스택

핀 평탄도에 영향을 미치는 스트립 조질 및 코일 폭 결정에 대해서는 스탬핑 코일 소재 선택을 참조하세요.

핀 스탬핑을 위한 금형 및 다이 설계

핀 스탬핑은 프로그레시브 다이 작업입니다. 일반적인 지퍼 핀 금형은 6–12 스테이션으로 구성됩니다: 파일럿, 노치, 핀 프로파일 블랭크, 탭 성형, 접힘선 코이닝, 절단, 그리고 종종 인다이 접힘 또는 하류의 별도 접힘 지그.

세 가지 금형 포인트가 부품의 성패를 결정합니다:

1. 핀 가장자리의 전단 품질. 0.3 mm 핀의 버는 핀 두께의 측정 가능한 비율입니다. 이는 공기 흐름을 방해하고 더 나쁘게는 접힘부에 응력 집중을 만듭니다. 알루미늄의 경우 금형 클리어런스를 스트립 두께의 5–8%로 유지하세요.

2. 접힘선 코이닝. 접힘선을 따라 얕은 코이닝 홈을 만들면 굽힘이 국부화되고 굽힘이 흔들리는 것을 방지합니다. 이것이 없으면 폴디드 핀이 100 mm 스택 전체에서 피치가 0.2–0.4 mm 표류합니다.

3. 스트립 평탄도 제어. 코일 캠버는 직접적으로 핀 기울기로 전이됩니다. 캠버를 미터당 1 mm 이하로 지정하고 완성품뿐만 아니라 입고 코일을 검증하세요.

금형 유지보수는 단순 브래킷보다 여기서 더 중요합니다. 핀 가장자리는 길고 얇으며 용서가 없습니다. 2 mm 브래킷에서는 통과할 마모된 펀치가 0.3 mm에서는 핀 가장자리를 찢어지게 만듭니다. 스트로크 수에 기반한 예방 유지보수 주기를 계획하고 버 높이를 선행 지표로 추적하세요. 이 등급의 금형 비용 구조는 스탬핑 금형 비용 분석에서 다룹니다.

스탬핑 방열판 핀을 위한 DFM 체크리스트

도면을 릴리스하기 전에 이것을 실행하세요.

핀 두께 ≥ 0.15 mm; 취급을 위해 ≥ 0.2 mm 선호.
핀 피치 ≥ 1.0 mm (지퍼), ≥ 1.5 mm (폴디드).
접힘 반경 ≥ 스트립 두께의 0.4배 (지퍼 ≥ 0.5배).
생산 안정성을 위해 핀 높이 대 두께 비율 60:1 이하.
지퍼 핀의 탭 겹침 ≥ 0.3 mm.
버 높이 지정, 일반적으로 핀 가장자리에서 ≤ 0.05 mm.
베이스 인터페이스 평탄도를 별도로 명시 — 일반적으로 0.05–0.1 mm.
접합 방법 명시(에폭시, 솔더, 스웨이징) 및 열 저항 목표 제시.
코일 조질 및 캠버를 공급업체에 맡기지 말고 지정.
피치, 높이, 버를 포함한 초도품 검사 계획.

BQUQ는 동관의 한 공장에서 4개의 생산 라인으로 이러한 어셈블리의 핀 프로파일, 브래킷, 장착 하드웨어를 스탬핑하며, 베이스 플레이트나 히트 파이프 인터페이스가 스탬핑으로 유지할 수 있는 것보다 더 tight한 공차가 필요할 때 ±0.005 mm의 CNC 가공을 제공합니다. 맞춤 핀 프로파일은 유연한 MOQ로 12 근무시간 내에 견적되므로 500개 열 프로토타입에 생산 물량 약정이 필요하지 않습니다.

자주 묻는 질문

Q: 지퍼 핀과 폴디드 핀 방열판의 차이점은 무엇인가요?

A: 지퍼 핀 방열판은 상호 맞물리는 탭이 있는 평평한 스탬핑 스트립으로 제작됩니다. 스트립을 접어 탭이 맞물리고 기계적으로 핀 피치를 설정합니다. 폴디드 핀 방열판은 하나의 연속 스트립을 앞뒤로 주름잡은 것이므로 핀 간 접합이 전혀 없습니다. 지퍼 핀은 더 조밀한 피치에 도달하고 폴디드 핀은 더 견고합니다.

Q: 스탬핑 방열판 핀이 실제로 달성할 수 있는 핀 피치는 얼마인가요?

A: 지퍼 핀은 생산에서 1.0–1.5 mm 피치에 도달하며 1.5–2.5 mm가 편안한 범위입니다. 폴디드 핀은 접힘 반경이 피치 예산을 소모하기 때문에 일반적으로 1.5–3.0 mm입니다. 1.0 mm 이하는 실험실에서는 가능하지만 실제 어셈블리에서 버 제어와 공기 흐름 차단으로 인해 보통 실패합니다.

Q: 스탬핑 핀에 알루미늄과 구리 중 어느 것을 선택해야 하나요?

A: 알루미늄 1050 또는 1100이 기본입니다. 약 220–230 W/m·K, 저비용, 우수한 접힘성을 제공합니다. 구리는 전도율을 약 390 W/m·K로 약 두 배로 높이지만 비용이 상당히 더 들고 접힘부에서 가공 경화되어 더 큰 반경이나 단계 간 어닐링을 강제합니다. 열 예산이 진정으로 요구할 때만 구리를 선택하세요.

Q: 스탬핑 핀은 방열판 베이스에 어떻게 부착되나요?

A: 세 가지 방법이 주를 이룹니다: 에폭시 접합, 솔더 리플로우, 홈이 있는 베이스로의 스웨이징. 에폭시는 가장 저렴하지만 인터페이스 저항을 추가하고 온도 상한이 있습니다. 솔더는 가장 낮은 열 저항을 제공하지만 호환 가능한 도금이 필요합니다. 스웨이징은 기계적으로 강하고 접착제가 필요 없지만 일치하는 홈이 있는 가공 또는 주조 베이스가 필요합니다.

Q: 스탬핑 핀 스택에 어떤 공차를 지정해야 하나요?

A: 핀 높이는 약 ±0.05 mm, 핀 피치는 ±0.1 mm, 핀 가장자리의 버 높이는 0.05 mm 이하로 지정하세요. 베이스 인터페이스 평탄도는 일반적으로 0.05–0.1 mm로 별도 명시됩니다. 이보다 tight한 것은 달성 가능하지만 금형 유지보수 빈도와 검사 비용을 급격히 증가시킵니다.

스탬핑 방열판 핀: 지퍼 핀과 폴디드 핀 설계

스탬핑 방열판 핀: 지퍼 핀과 폴디드 핀 설계

압출 또는 다이캐스팅 방열판 대신 스탬핑 핀을 쓰는 이유