스마트폰 열의 분산, 방열 및 보호

발열 관리는 스마트폰 개발의 최대 난제이자 제약 요인입니다. 아이폰, 안드로이드, 여타 시스템 등 휴대전화에서의 열 전달은 해결이 어려운 복잡한 문제입니다.

프로세서, 5G mmWave 안테나, 카메라, 배터리 및 관리 시스템 등 스마트폰의 다양한 부품에서 열이 배출됩니다.

스마트폰이 진화할수록 열을 뿜어내는 부품의 개수와 사용 전력이 증가하면서, 기기의 전체 발열량이 늘어나고 있습니다. 동시에 스마트폰 폼팩터가 얇아지면서 방열형 부품을 설치할 공간은 점차 좁아지고 있습니다. 이 모든 트렌드로 인해 발열 관리는 스마트폰의 성공에 핵심적인 요소로 자리 잡았으며, 스마트폰 설계자들은 소비자들이 안전하게 스마트폰을 만질 수 있는 온도를 유지하기 위해 열 관리에 힘써야 하는 상황이 왔습니다. 다행스럽게도 스마트폰 성능을 강화하는 동시에 열을 저감해줄 새로운 대안을 제시하고자 합니다.

휴대전화의 열을 소산하기 위해 열 관리 엔지니어들은 다양한 열 관리 소재를 활용하여 열을 한 지점에서 다른 지점으로 전달해줄 디자인을 구현합니다. 이러한 소재에는 다음과 같은 사례가 있습니다:

• 흑연시트(graphite), 히트 파이프(heat pipe), 베이퍼 챔버(vapor chamber)와 같은 수평 방향 열확산시트(heat spreader)
• TIM(Thermal Interface Material) 및 방열 페이스트(thermal paste)와 같은 수직형 열확산시트

GORE Thermal Insulation은 휴대전화용 TIM에 적용할 수 있는 부가적인 솔루션으로, 다음의 두 가지 원리를 통해 열이 원치 않는 방향으로 이동하는 것을 효과적으로 차단해줍니다:

1. 일반적으로 해당 솔루션은 표면 온도를 줄이고 표면의 핫스팟 형성을 방지하기 위해 사용됩니다.
2. 또한 온도 센서 및 배터리 등 민감한 부품이 스마트폰 안의 다른 부품이 배출하는 열에 노출되지 않도록 방지합니다.

방열 솔루션과 GORE Thermal Insulation을 함께 사용하면 휴대전화를 열로부터 보호할 수 있습니다. 그 결과 휴대전화의 과열을 막고 내부 손상과 사용자에게 피해가 생기는 것을 예방할 수 있습니다.

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이제 GORE Thermal Insulation을 사용하여 방열 솔루션의 효과를 개선할 수 있습니다. 첨단 에어로겔 기술에 기반한 GORE Thermal Insulation은 수직 방향 열 전도율(k_z)이 공기층 대비 월등히 낮아 방열 비율이 높으며, 시스템 레벨의 공기층보다 우수한 성능을 제공합니다. 단독 사용이 가능할 뿐만 아니라 열확산시트와 함께 적용하여 고성능의 열 관리 디자인을 설계할 수 있습니다.

방열 효과를 위해 휴대전화에 단열재를 사용하는 것은 그 사용방식에 따라 장/단점이 될 수 있습니다.

• 열확산시트 없이 대량의 단열재를 사용하면 열이 프로세서로 다시 반사될 수 있고 부품이 과열될 수 있습니다.
• 적정한 양(두께 및 면적)의 단열재와 열확산시트를 함께 사용하면 열이 보다 효과적으로 열확산시트로, 다시 휴대전화의 보다 차가운 부위로 이동하게 됩니다. 또한 단열재는 휴대전화 전반적으로 균일한 표면 온도를 유지하는 데에도 도움이 됩니다.

휴대전화 시스템에 단열재를 적용할 또 다른 이유는 열에 민감한 부품을 발열성 부품으로부터 보호하기 위해서입니다. 예를 들어,

• 일부 휴대전화에는 외부 환경을 위한 온도 센서가 탑재되어 있는데, 기기의 열로부터 보호되어야 정확한 측정이 가능합니다.
• GORE Thermal Insulation을 열에 민감한 부품과 발열성 부품 사이에 배치하여 센서를 주변 부품의 열로부터 보호할 수 있습니다.

스마트폰에서 GORE Thermal Insulation이 얼마나 뛰어난 효과를 발휘하는지는 오랜 경험과 엄격한 테스트로 검증된 바 있습니다. 귀사의 고객 역시 향상된 성능 및 사용자 경험을 누리게 될 것입니다.

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