열 인터페이스 소재(Thermal Interface Materials, TIM)는 두 접촉면 사이에 존재하는 미세한 공극과 표면의 불균일함을 채워 주는 역할을 합니다. 이러한 공간에는 열전도율이 매우 낮은 공기가 갇히기 쉬운데, TIM은 이를 제거함으로써 접촉면 간 열저항을 줄이고, 발열 부품에서 방열체로 열이 균일하게 전달되도록 하여 과열을 방지합니다.
이 공정에서는 TIM을 조립 전에 발열 부품(프로세서, 전력 소자, LED 등)이나 방열 표면(히트싱크, 금속 하우징 등)에 직접 디스펜싱합니다. 이후 부품을 압착 결합하여, 기포 없이 평탄하고 균일한 TIM 층을 형성합니다.
2액형(2K) 갭 필러 TIM의 경우, AB 카트리지 또는 믹싱 헤드를 사용하는 2액형 시스템을 통해 계량·혼합·디스펜싱이 이루어집니다. 재료는 지정된 영역에 비드(bead) 또는 직사각 패턴으로 자동 도포되며, 조립 후에는 부드럽고 탄성 있는 층으로 경화됩니다.
TIM은 디스펜싱이 가능한 그리스·젤, 써멀 패드, 접착 필름 등 다양한 형태로 제공됩니다. 이 중 액상 디스펜싱 TIM은 자동화 생산에서 더 높은 유연성을 제공합니다. 사전 절단된 패드와 달리, 액상 TIM은 설계에 맞춰 정밀한 패턴과 용량으로 도포할 수 있어 금형이나 치공구 변경 없이도 빠른 조정이 가능합니다. 대표적인 소재로는 재작업이 가능한 인터페이스에 적합한 실리콘 기반 열전도 그리스·젤, 그리고 영구 접착과 높은 기계적 안정성을 제공하는 2액형 열전도 접착제(에폭시 또는 폴리우레탄)가 있습니다.
TIM 조성은 디스펜싱 장비에 다음과 같은 특유의 과제를 제시합니다.
- 고점도: 많은 TIM 페이스트와 젤은 점도가 매우 높아, 니들이나 밸브를 통해 맥동이나 유량 지연 없이 부드럽게 토출하려면 강하고 안정적인 압력이 필요합니다.
- 마모성 필러: 높은 열전도도를 확보하기 위해 TIM에는 세라믹 또는 금속 필러(예: 산화알루미늄, 질화붕소 등)가 포함되는 경우가 많습니다. 이러한 필러는 경도가 높아 시간이 지남에 따라 씰, 스크루, 밸브 부품을 마모시킬 수 있습니다. 따라서 필러가 포함된 유체를 고려하지 않은 일반 디스펜싱 장비는 빠른 마모나 막힘이 발생할 수 있습니다.
- 정밀한 토출량 제어: 적정량의 TIM 도포는 매우 중요합니다. 너무 적으면 접촉 불량으로 열전달 효율이 떨어지고, 너무 많으면 ‘스퀴즈 아웃(squeeze-out)’ 현상으로 과잉 재료가 주변 부품이나 PCB 영역으로 퍼질 수 있습니다. 이에 따라 TIM 디스펜싱은 샷 간 반복성이 매우 높아야 하며, 넘침 없이 인터페이스를 충분히 덮도록 도트, 라인, 복합 패턴의 크기를 정밀하게 제어해야 합니다.
- 2액형 조성: 많은 TIM이 1액형이지만, 혼합 후 경화되는 2액형 갭 필러 TIM도 존재합니다. 이러한 2K TIM은 디스펜싱 과정에서 정확한 비율 계량과 충분한 혼합이 요구됩니다. 필러 밀도가 높고 가용 작업 시간(pot life)이 제한되어 있어, 올바른 혼합비와 균일성을 유지하는 것이 까다롭습니다. 작은 편차도 열 성능이나 경화 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
NEXGEN CMI는 TIM 소재에 최적화된 전용 디스펜싱 시스템으로 이러한 과제를 해결합니다. 견고한 하드웨어와 정밀 제어를 결합한 당사의 TIM 디스펜싱 솔루션은 가장 까다로운 소재에서도 기포 없는 안정적인 도포를 구현합니다. 그 결과, 재료 낭비를 최소화하면서 최적의 열 인터페이스를 확보하고, 대량 전자 조립 공정에서도 높은 반복성과 공정 안정성을 제공합니다.
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