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title: "방열판 압력을 높이면 열저항은 어디까지 낮아질까"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-22T11:39:02.010Z"
updated_at: "2026-10-06T01:32:29.559Z"
tags: ["tim contact pressure"]
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# 방열판 압력을 높이면 열저항은 어디까지 낮아질까

이 글은 AI가 활용됐습니다.

[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/%EB%B0%A9%EC%97%B4%ED%8C%90-%EC%95%95%EB%A0%A5%EC%9D%84-%EB%86%92%EC%9D%B4%EB%A9%B4-%EC%97%B4%EC%A0%80%ED%95%AD%EC%9D%80-%EC%96%B4%EB%94%94%EA%B9%8C%EC%A7%80-%EB%82%AE%EC%95%84%EC%A7%88%EA%B9%8C)

방열판 나사를 조금 더 조이면 온도가 내려간다. 그래서 더 세게 조이면 계속 좋아질 것처럼 보인다. TIM Contact Pressure는 접촉을 만드는 힘이지만, 그 힘이 PCB와 package를 변형시키는 하중이기도 하다. 냉각 결과를 보려면 총 하중과 그 하중이 어디에 걸리는지를 함께 확인해야 한다.

압력을 받는 TIM은 재료 특성에 따라 틈을 채우고 두께를 줄이거나, 양쪽 표면과의 접촉을 개선할 수 있다. 그러나 압력에 대한 반응은 재료마다 다르다. 압축이 필요한 pad와 작은 힘으로도 표면을 적시는 재료를 같은 압력 곡선으로 취급하면 안 된다.

[TI GaN power stage 열 설계 지침](https://www.ti.com/lit/an/snoaa14b/snoaa14b.pdf) 2.3절은 gap pad의 압축과 접촉 저항을 설명하고, phase change 재료의 저항은 압축력에 크게 바뀌지 않는 경우도 다룬다. 2.4절에서는 corner에 힘을 주는 push-pin 방식의 압력이 균일하지 않을 수 있으며, 중앙을 누르는 clip에서도 큰 힘이 PCB warpage를 일으킬 수 있음을 설명한다. 이 문서의 특정 board 조건을 모든 package의 압력 정격으로 옮기지는 않는다.

분포만 비교할 가상 interface를 만들자. 총면적 100 mm²를 같은 크기 25 mm²인 네 구역으로 나눈다. 위쪽과 아래쪽은 각각 균일한 온도이고, 네 구역의 열 경로는 병렬이다. 총 하중 40 N을 고르게 주면 각 구역은 10 N, 압력은 0.4 MPa다. 압력은 구역에 가해진 힘을 그 구역 면적으로 나눈 값이다.

계산용 접촉 특성을 별도로 정하자. 각 구역의 TIM 내부와 접촉을 합친 저항이 0.2 MPa에서는 4°C/W, 0.4 MPa에서는 2°C/W, 0.8 MPa에서는 1.5°C/W라고 가정한다. 이는 실제 재료의 측정 곡선이 아니며, 압력에서 저항을 일반적으로 환산하는 공식도 아니다.

균일한 40 N 조건은 2°C/W 네 개가 병렬이므로 전체 0.5°C/W다. 같은 총 40 N을 20·10·5·5 N으로 나누면 압력은 0.8·0.4·0.2·0.2 MPa다. 지정한 네 저항은 1.5·2·4·4°C/W이고, 전체는 `1/(1/1.5 + 1/2 + 1/4 + 1/4) = 0.6°C/W`다.

한 구역의 접촉은 좋아졌지만 다른 두 구역이 약해져 전체가 나빠졌다. interface로 20 W가 흐른다고 지정하면 위아래 온도 차이는 균일 조건 10°C, 불균일 조건 12°C다. 이 모델은 두 표면을 같은 온도로 놓았으므로 어느 위치에 hotspot이 생기는지는 예측하지 않는다. 실제로 표면 온도까지 불균일하다면 열의 lateral spreading을 포함한 모델이 필요하다.

균일 하중을 80 N으로 올린 조건도 계산할 수 있다. 각 구역이 0.8 MPa가 되어 전체는 0.375°C/W다. 이 가상 곡선에서는 하중이 두 배가 되어도 저항 감소는 25%다. 접촉 개선이 계속 같은 비율로 이어진다고 가정할 근거는 없다. 더 높은 압력의 저항이나 허용 하중은 아예 이 모델에 정하지 않았다.

기계적 판단에는 힘의 전달 경로가 들어간다. heatsink를 지지하는 fixture와 back plate, board 두께가 같은 총힘에서도 bending을 바꾼다. [TI FCBGA 조립 지침](https://www.ti.com/lit/pdf/SPRU811) 6.1절도 무겁거나 spring-loaded된 방열판의 압축 하중을 package 신뢰성에 포함하고, fixture와 back plate로 mounting stress를 관리하도록 설명한다. 한 제품군의 과거 숫자보다 현재 부품과 조립 구조의 허용 조건을 확인해야 한다.

조립을 비교할 때는 torque 기록만 남기지 않는다. 같은 torque라도 마찰과 체결 구조가 달라지면 실제 하중이 달라질 수 있다. 최종 TIM 두께와 접촉 분포, 온도 및 board 변형을 함께 확인해야 압력 증가의 이득과 대가를 구분할 수 있다.

TIM Contact Pressure의 목표는 나사를 가장 세게 조이는 상태가 아니다. 필요한 접촉을 넓고 안정적으로 형성하면서 조립물의 허용 하중을 지키는 상태다. 재료의 압력 반응과 하중의 분포를 같은 조건에서 평가하면, 온도를 조금 낮추기 위해 어느 부분에 얼마의 힘을 추가하는지 분명해진다.