방열 부품 문의를 받다 보면 "이 히트싱크는 어떻게 만드나요"라는 질문을 자주 듣습니다. 그중에서 설명이 가장 많이 필요한 것이 스카이빙 공법입니다.
원리 스카이빙은 구리나 알루미늄 블록의 표면을 전용 블레이드로 얇게 깎아 올리는 가공입니다. 깎여 올라간 층은 잘려 나가지 않고 그대로 세워져 하나의 핀이 되며, 공구가 정해진 간격만큼 이송하면서 이 과정을 반복해 핀 열을 만듭니다. 즉 핀과 베이스가 처음부터 같은 소재의 한 몸입니다.
구조적 특징 - 접합 계면이 없습니다. 본딩, 솔더링, 압입 같은 결합부가 없어 핀과 베이스 사이의 접촉 열저항이 생기지 않고, 계면 박리나 솔더 크랙 같은 장기 신뢰성 이슈에서도 자유롭습니다. - 얇고 촘촘한 핀을 만들 수 있습니다. 압출로 구현하기 어려운 높은 종횡비(핀 높이 대비 두께)와 좁은 핀 피치가 가능해, 같은 부피 안에서 방열 면적을 크게 늘릴 수 있습니다. - 소재 선택 폭이 넓습니다. 열전도율이 높은 순동 계열도 적용할 수 있어, 사실상 알루미늄에 한정되는 압출과 대비됩니다.
다른 공법과의 비교 압출은 대량 생산 단가에서 유리하지만 종횡비와 피치에 한계가 있습니다. 본디드 핀은 큰 사이즈에 자유롭지만 접합부 열저항이 남습니다. 폴디드 핀은 가볍고 고밀도이지만 베이스와 별도의 접합이 필요합니다. 다이캐스팅은 형상 자유도가 높은 대신 소재의 열전도율이 낮습니다.
설계 시 함께 확인하는 항목 핀 방향과 공기 흐름(또는 유로) 방향의 일치, 베이스 두께와 열확산, 가공 시작부와 종료부의 여유 구간, 팬이나 덕트 유무에 따른 핀 피치, 조립용 탭과 홀 위치, 표면처리 등이 있습니다. 자연대류인지 강제대류인지 수냉인지에 따라 최적 핀 형상이 달라지므로, 도면 확정 전에 사용 환경을 같이 검토하면 시행착오를 줄일 수 있습니다.
주로 쓰이는 곳 인버터와 컨버터 같은 전력변환장치, IGBT 및 SiC 모듈, 통신 장비, LED 조명, 전기차 충전기, 산업용 전원처럼 발열 밀도가 높고 설치 공간이 제한된 제품군에서 많이 채택됩니다.
스카이빙이 항상 정답은 아닙니다. 발열량, 허용 공간, 유동 조건, 수량, 단가 목표에 따라 압출이나 본디드 핀이 더 적합한 경우도 있습니다. HEAT-SOL은 조건을 먼저 듣고 어떤 공법이 맞는지부터 함께 정리해 드립니다.