본드 핀 히트싱크(Bonded Fin Heatsink)는 일반적으로 용접 핀 히트싱크 또는 결합형 핀 히트싱크라고도 하며, 개별 냉각 핀을 특수 공정을 통해 베이스 플레이트에 통합한 일종의 히트싱크입니다. 고성능 열 관리 응용 분야에서 중요한 역할을 합니다.
그 이름에서 알 수 있듯이, 본드 핀 기술의 핵심은 '결합' 또는 '용접' 공정에 있습니다:
1. 브레이징
· 공정: 먼저 금속 핀(일반적으로 알루미늄 또는 구리)을 조립틀이나 몰드를 사용해 베이스 위에 정밀하게 배열합니다. 그런 다음 베이스와 핀의 접촉 지점에 낮은 융점의 합금인 솔더를 배치합니다. 마지막으로 조절된 분위기의 브레이징 용광로에서 조립체를 가열하여 브레이징 재료가 녹아 모세관 작용으로 간격을 채우게 합니다. 냉각 후 강력한 야금학적 결합이 형성됩니다.
· 특성: 가장 일반적이고 신뢰할 수 있는 본드 핀 공정으로, 매우 높은 접착 강도와 우수한 열전도성을 달성한다.
2. 에폭시 접합
· 공정: 고효율 열전도성 에폭시 계 접착제를 사용하여 핀을 기판에 결합한다.
· 특성: 낮은 공정 온도와 비교적 낮은 비용이 장점이다. 그러나 두 가지 주요 단점이 존재한다. 첫째, 접착제의 열저항이 금속보다 훨씬 높아 전체 열전도성이 저하된다. 둘째, 장기간 고온 작동 시 노화 또는 고장 위험이 발생할 수 있다. 따라서 극한 성능 요구사항이 없는 응용 분야에서 주로 사용된다.
3. 기타 공정: 프릭션 스티어 웰딩(Friction Stir Welding)과 같은 방법이 존재하지만 브레이징만큼 널리 사용되지는 않는다.
장점:
1. 뛰어난 설계 유연성 및 핀 종횡비
· 핀을 매우 얇고, 높으며 밀집하게 제작할 수 있어 주어진 베이스 면적 내에서 방열 표면적을 극대화할 수 있습니다. 이는 압출 공정 대비 가장 큰 장점입니다.
· 냉간 단조 공정보다 더 높은 핀 제작이 가능합니다.
2. 우수한 열 성능
· 브레이징으로 형성된 금속 결합은 매우 낮은 열 저항을 가지며 모놀리식 구조에 거의 맞먹는 수준입니다. 열이 베이스 플레이트에서부터 핀 끝까지 효율적으로 전달됩니다.
3. 유연한 재료 조합
· 구리 베이스와 알루미늄 핀의 조합이 가능합니다. 구리는 높은 열전도율로 열을 빠르게 흡수하고, 알루미늄은 가벼운 무게와 낮은 비용으로 넓은 범위의 열을 방출할 수 있어 성능과 비용 간 최적의 균형을 이룹니다. 다른 공정에서는 달성하기 어려운 특성입니다.
4. 다양한 형상 설계
· 핀의 형태가 직선에 국한되지 않으며, 유동 및 열 방출 효율을 극대화하기 위해 물결 모양, 바늘 모양 또는 기타 형태로 설계할 수 있습니다.
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