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title: "열전달 재료는 두껍게 채울수록 냉각이 좋아질까"
author: "브레이브브라우저쓰자"
published_at: "2026-10-22T09:10:04.006Z"
updated_at: "2026-10-06T01:32:28.960Z"
tags: ["tim bondline"]
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# 열전달 재료는 두껍게 채울수록 냉각이 좋아질까

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[원문](https://ariser.io/@writer_a9817d5a8de0/%EC%97%B4%EC%A0%84%EB%8B%AC-%EC%9E%AC%EB%A3%8C%EB%8A%94-%EB%91%90%EA%BB%8D%EA%B2%8C-%EC%B1%84%EC%9A%B8%EC%88%98%EB%A1%9D-%EB%83%89%EA%B0%81%EC%9D%B4-%EC%A2%8B%EC%95%84%EC%A7%88%EA%B9%8C)

방열판과 package 사이에 열전달 재료를 충분히 채웠는데 온도가 오히려 높아졌다. 빈틈을 메우는 재료라면 많이 넣을수록 좋지 않을까. TIM Bondline에서 봐야 할 것은 주사기에서 나온 양보다 조립 후 두 표면 사이에 남은 층의 두께다. 공기를 밀어내는 이득과 그 재료를 통과하는 저항이 동시에 생긴다.

TIM은 thermal interface material이다. 서로 맞닿는 표면도 확대하면 거칠고, 평탄도 차이 때문에 틈이 남는다. TIM이 그 틈을 채워 열 전달을 돕는다. 그러나 TIM 자체도 열저항을 갖는다. 접촉이 충분히 형성된 뒤에는 불필요하게 두꺼운 층이 열이 지나갈 거리를 늘린다.

[TI의 LDO 열 설계 지침](https://www.ti.com/lit/an/slva118a/slva118a.pdf) 5절은 case와 heatsink 사이의 저항이 재료뿐 아니라 mounting pressure, 두께와 표면 평탄도에 영향을 받는다고 설명한다. [Amkor의 TIM 연구](https://amkor.com/jp/wp-content/uploads/2020/11/Development-of-an-Extremely-High-Thermal-Conductivity-TIM-for-Large-Electronics-Packages-in-the-4th-Industrial-Revolution-Era.pdf)도 계면 저항을 TIM 내부 저항과 양쪽 접촉 저항의 합으로 나눈다. 재료의 thermal conductivity 하나로 실제 조립 결과를 정할 수 없는 이유다.

두 표면이 각각 균일한 온도인 정상 상태 모델을 만들어 보자. TIM을 두께 t, 열전도율 k, 면적 A인 균일한 평판으로 두고 옆으로 빠지는 열은 무시한다. 내부 저항은 `Rbulk = t/(kA)`다. 전체 interface에는 두 표면의 접촉 저항을 더한 `Rinterface = Rcontact1 + Rbulk + Rcontact2`를 사용한다.

가상 면적은 100 mm², k는 3 W/(m·K)다. 최종 두께가 50 μm이면 내부 저항은 약 0.167°C/W다. 양쪽 접촉 저항의 합을 0.3°C/W로 별도 지정하면 전체는 약 0.467°C/W다. 두께를 200 μm로 늘리고 다른 조건을 유지하면 내부는 약 0.667, 전체는 약 0.967°C/W다.

이 interface로 흐르는 열이 20 W라고 지정하면 온도 차이는 약 9.33°C와 19.33°C다. 공기 제거와 접촉 상태가 이미 같다는 가정에서 층을 두껍게 만들면 약 10°C를 더 잃는다. chip 전체 power가 항상 이 경로로 흐른다는 뜻은 아니다. 실제 열 분배와 다른 경로는 따로 계산해야 한다.

재료 숫자가 더 좋아도 두께가 그 이득을 지울 수 있다. k가 6 W/(m·K)인 재료를 200 μm로 사용하고 접촉 합은 같은 0.3으로 두면 전체는 약 0.633°C/W다. 열전도율은 두 배지만 앞의 50 μm·k=3 조립보다 저항이 높다. 서로 다른 재료를 비교할 때 실제 사용 두께를 함께 넣어야 한다.

그렇다고 가장 얇은 층이 언제나 정답은 아니다. 틈을 메우지 못한 얇은 조립에서 접촉 저항 합이 1°C/W라고 지정하면 전체는 약 1.167°C/W다. 충분히 접촉한 두꺼운 조립의 0.967보다 나쁘다. 여기서 접촉 저항은 설명을 위해 정한 값이며, 특정 void 비율에서 반드시 1이 된다는 법칙은 아니다. 얇게 만들기 전에 연속적인 열 접촉을 확보해야 한다는 반례다.

실제 선택에는 압축 뒤 두께, 표면 높이 오차와 조립 하중을 넣는다. 전기적 절연을 맡는 TIM이라면 필요한 절연 두께를 열 설계만으로 지울 수도 없다. 재료가 경화되거나 온도 변화 뒤 이동한다면 처음 조립한 두께와 접촉 상태가 계속 유지되는지도 확인해야 한다. 숫자가 작은 초기 열저항만으로 수명 동안 같은 성능을 보장하지 않는다.

TIM Bondline을 정할 때는 메워야 할 틈과 남겨야 할 재료층을 함께 본다. 필요한 접촉과 절연을 확보한 상태에서 최종 두께를 줄이는 것이 목표다. 재료의 k, 조립 후 두께, 양쪽 접촉을 같은 조건으로 비교하면, 충분히 넣었다는 인상 대신 왜 그 조립이 열을 잘 전달하는지 설명할 수 있다.