열시험 리포트에 반드시 있어야 할 5개 항목, 열저항(C/W) 산출 방법, 실측과 해석의 분리, 발주 판단에 필요한 시험 조건을 설명합니다.
방열판 열시험 리포트의 구성 항목
직접 답변: 실사용 가능한 방열판 열시험 리포트는 다섯 가지를 명기합니다. 소비전력, 주위 온도, 핀 입구의 풍속, 열 계면재와 그 막 두께, 그리고 부품 풋프린트부의 베이스 온도 실측값입니다. 이로부터 열저항을 C/W로 산출합니다. 열저항 수치만 적고 시험 조건이 없는 리포트는 다른 어떤 것과도 비교할 수 없으며 받아들여서는 안 됩니다.
열저항은 물성값이 아니라 조건에 따라 변하는 값입니다. 같은 방열판이라도 풍속, 방향, 계면재, 소비전력에 따라 수치가 달라집니다. 조건을 병기하지 않은 수치는 측정값이 아니라 주장입니다.
완전한 데이터 패키지의 구성
| 장 | 내용 | 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 부품 식별 | 도면 리비전, 재질, 표면처리, 시료 출처(시제품 또는 양산 로트) | 리비전과 로트가 없으면 결과가 구매하는 부품을 설명한다고 볼 수 없음 |
| 형상 기록 | 실측 핀 두께, 피치, 베이스 두께, 전체 치수 | 이번 리포트와 다음 리포트의 차이를 설명할 수 있음 |
| 시험 셋업 | 히터 종류와 크기, 장착 하중, 계면재와 두께, 설치 방향 | 방향만으로 자연대류 결과가 15-25% 달라짐 |
| 조건 | 전력(W), 주위 온도(°C), 핀 입구 풍속(m/s 또는 CFM) | 동작점을 정의하는 세 가지 변수 |
| 측정 | 풋프린트 중심의 베이스 온도, 주위 온도, 열전대 위치 | 위치에 따라 확산 저항을 재는지 계면 저항을 재는지가 달라짐 |
| 산출 결과 | 열저항(C/W)과 계산식 제시 | 원시 데이터에서 재현할 수 있어야 함 |
| 해석(있는 경우) | CFD 모델 가정, 메시, 경계 조건, 시험과의 차이 | 해석값과 실측값은 명확히 분리해 표기해야 함 |
실측과 해석은 분리해 다룬다
해석값은 설계 방향을 정하는 데 유효하지만 보증값이 되지 않습니다. 리포트에서 주의할 것은 실측값과 해석값이 같은 표에 섞여 있는 경우입니다. 섞여 있으면 어느 쪽이 근거인지 알 수 없고 비교의 전제가 무너집니다. 요구 방법은 단순합니다. 실측값에는 시험 조건을, 해석값에는 경계 조건과 메시 정보를 반드시 첨부하게 합니다. 두 값의 차이가 제시되어 있으면 모델의 신뢰성도 판단할 수 있습니다.
열저항 산출 방법
열저항은 베이스 온도와 주위 온도의 차이를 소비전력으로 나눈 값입니다. 단위는 C/W이며 값이 작을수록 방열 성능이 높다는 뜻입니다. 여기서 중요한 것은 온도를 어디서 측정했는지입니다. 풋프린트 중심 직하에서 재는지, 부품 끝에서 재는지에 따라 값이 달라집니다. 또한 계면재를 포함한 전체 저항을 보는지, 방열판 단독 저항을 보는지도 명기해야 합니다. 계면 저항은 전체의 20-40%를 차지할 수 있어 이 부분이 모호하면 비교가 성립하지 않습니다.
조달 판단에 필요한 시험 조건
| 조건 | 요청하는 이유 |
|---|---|
| 자연대류, 방열판 수직 | 패시브 설계의 기준 케이스. 방향이 결과를 좌우함 |
| 자연대류, 수평, 핀 상향 | 일반적인 실장. 수직과 크게 다를 수 있음 |
| 실제 풍속에서의 강제 공랭 | 팬 곡선과 케이스 통풍 저항은 데이터시트의 CFM과 다름 |
| 두 가지 소비전력 | 열저항은 일정하지 않음. 한 점만으로는 추세가 가려짐 |
| 실제 사용 계면재로 측정 | 계면 저항이 전체의 20-40%를 차지할 수 있음. 다른 재료는 비교를 무효화 |
| 경시 변화 후 부품(필요 시) | 아노다이징과 계면재는 변함. 신품은 최상 조건일 뿐 |
열 리포트와 함께 두어야 할 신뢰성 데이터
열 성능은 초기값입니다. 장기 사용에서는 계면재 열화, 아노다이징 변화, 체결력 이완이 진행됩니다. 따라서 온도 사이클 후 열저항, 진동 후 평탄도, 체결 토크 유지에 관한 데이터가 있으면 판단 정확도가 올라갑니다. 이들은 보통 열시험 리포트와 별도 문서가 되지만 같은 데이터 패키지로 묶어 두면 사내 설계 심사에서 멈추지 않습니다.
데이터 패키지의 위험 신호
주의할 것은 네 가지입니다. 열저항만 크게 적혀 있고 조건이 각주에 묻혀 있는 경우. 시험편이 시제품이고 양산 로트 데이터가 없는 경우. 계면재 품번이 적혀 있지 않은 경우. 그리고 주위 온도가 "실온"으로만 기재된 경우. 모두 수치의 재현성을 담보할 수 없는 상태입니다. 이런 항목이 발견되면 추가 시험을 요구하거나 사내 재측정을 전제로 평가하십시오.
자주 묻는 질문
열저항만으로 방열판을 비교할 수 있나요？
할 수 없습니다. 풍속, 방향, 계면재, 소비전력이 다르면 값이 달라집니다. 같은 조건에서 측정한 값만 비교할 수 있습니다.
해석값을 보증값으로 쓸 수 있나요？
쓸 수 없습니다. 해석은 설계 방향을 정하는 수단이고 보증에는 실측이 필요합니다. 둘은 분리해 제시하게 해야 합니다.
계면재를 포함한 열저항인가요？
리포트에 명기가 필요합니다. 계면 저항은 전체의 20-40%를 차지할 수 있어 포함 여부에 따라 비교의 의미가 달라집니다.
시험편은 몇 개가 필요한가요？
최소 3개를 권합니다. 1개로는 측정 편차와 개체차를 분리할 수 없습니다.
사용 조건, 목표 열저항, 실장 방법을 보내주십시오. 필요한 시험 조건을 정의하고 리포트의 기재 항목과 판정 기준을 제시합니다.
