“베이퍼챔버가 히트파이프보다 좋은가요?“는 답할 수 없는 질문입니다. 두 부품은 서로 다른 문제를 풀기 때문입니다.
먼저 문제를 구분하십시오
열 문제는 크게 두 종류입니다.
확산(spreading) 문제 — 작은 발열원에서 넓은 면으로 열을 퍼뜨려야 하는데, 확산 저항 때문에 발열원 바로 위만 뜨거워지는 상황. 넓은 방열 면적이 있어도 그중 일부만 실제로 일하고 있습니다.
이송(transport) 문제 — 발열원과 방열부가 물리적으로 떨어져 있어서, 열을 A 지점에서 B 지점까지 옮겨야 하는 상황.
베이퍼챔버는 확산 문제에, 히트파이프는 이송 문제에 강합니다. 형상이 그렇게 생겼기 때문입니다. 베이퍼챔버는 넓고 납작한 2차원 구조이고, 히트파이프는 가늘고 긴 1차원 구조입니다.
확산 문제인지 확인하는 법
간단한 방법이 있습니다. 방열판의 온도 분포를 열화상으로 찍어 보십시오.
- 발열원 바로 위만 뜨겁고 가장자리는 차갑다 → 확산 저항이 지배적. 베이퍼챔버나 고전도 확산층이 효과적입니다.
- 방열판 전체가 고르게 뜨겁다 → 확산은 이미 충분합니다. 대류나 방열 면적 쪽을 봐야 합니다.
해석에서는 확산 저항을 별도 항으로 분해해 전체 열저항 대비 비중을 확인합니다.
확산 저항은 확산층의 열전도율과 확산 면적에 지배됩니다. 면적을 늘리는 것보다 유효 열전도율을 올리는 쪽이 효과가 큰 구간이 여기입니다.
전체 열저항 대비 비중이 30% 이상이면 확산 개선의 효과가 큽니다.
선택 기준
| 조건 | 베이퍼챔버 | 히트파이프 |
|---|---|---|
| 발열원 → 방열부 거리 | 짧음 (같은 면 내) | 김 (50mm 이상) |
| 필요한 방향 | 2차원 확산 | 1차원 이송 |
| 두께 제약 | 0.3mm 이상 가능 | 원형 2mm / 편평 0.6mm 이상 |
| 형상 자유도 | 평면 위주, 절곡 어려움 | 절곡·성형 자유로움 |
| 단위 원가 | 높음 | 낮음 |
| 양산 난이도 | 높음 (진공·충전 관리) | 상대적으로 낮음 |
| 기울기 민감도 | 상대적으로 둔감 | 윅 구조에 따라 민감 |
실무에서 자주 보는 판단 오류
1. 확산이 문제인데 히트파이프를 여러 개 꽂는다
발열원 위에 히트파이프 3개를 붙여도, 파이프가 닿지 않은 영역으로는 여전히 열이 잘 퍼지지 않습니다. 파이프 개수를 늘리는 것보다 그 아래에 확산층을 두는 편이 나은 경우가 많습니다.
2. 두께만 보고 베이퍼챔버를 배제한다
0.35mm급 초박형 베이퍼챔버가 양산되고 있습니다. 다만 얇아질수록 윅 구조 선택지가 줄고 Q-max가 급격히 떨어지므로, 필요한 전달 열량을 먼저 계산해야 합니다.
3. 둘 다 쓰는 조합을 고려하지 않는다
발열원 위에 베이퍼챔버로 확산시키고, 거기서 히트파이프로 원거리 방열부까지 이송하는 조합이 가장 효율적인 경우가 많습니다. 노트북에서는 이미 일반적인 구성입니다.
4. Q-max를 실사용 조건에서 확인하지 않는다
데이터시트 Q-max는 대개 수평 또는 중력 유리 조건 값입니다. 최대 전달 열량은 윅의 모세관 압력에서 중력 항을 뺀 값으로 결정되기 때문에, 자세가 바뀌면 값이 달라집니다.
우변 괄호 안의 두 번째 항이 기울기 θ 에 따라 커지는 부분입니다. 제품이 세워져서 쓰이거나 기울어져 쓰인다면 그 자세에서의 값을 별도로 확인해야 합니다. 윅 구조에 따라 30% 이상 차이 나기도 합니다.
정리
부품을 먼저 고르고 문제를 맞추지 마십시오. 순서는 반대입니다.
- 열저항을 경로별로 분해한다
- 확산이 지배적인지, 이송이 지배적인지 판단한다
- 그 항을 낮추는 부품을 고른다
- 두께·원가·양산성 제약으로 후보를 좁힌다
이 순서를 지키면 “좋다고 해서 넣었는데 별로 안 좋아졌다”는 결과를 대부분 피할 수 있습니다.
어느 쪽이 맞는지 판단이 필요하시면 문의해 주세요. 현재 설계의 열저항 분해부터 시작합니다.
