전력 반도체의 전력 밀도가 갈수록 높아짐에 따라서 전력 반도체의 설계 단계에서부터 열 관리를 고려해야만 한다. 이렇게 해야만 장기간에 걸쳐서 신뢰할 수 있는 냉각을 유지할 수 있다. 특히 중요한 부분은 반도체 소자와 방열판(heat sink)을 연결하는 지점에서의 열 전도인데, 갈수록 높아지는 요구를 충족하지 못하는 소재들이 종종 사용되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 인피니언 테크놀로지스는 헨켈(Henkel Electronic Materials)의 TIM 소재를 이용한다고 밝혔다. 이 TIM 소재는 모듈의 전력 반도체 구조에 특별히 최적화된 열 전도 화합물이다.

TIM(thermal interface material, 열 전도 소재)은 전력 반도체의 금속 부분과 방열판 사이의 접촉 저항을 크게 줄여준다. EconoPACK™+의 새로운 D 시리즈의 경우에 모듈과 방열판 사이의 접촉 저항은 20퍼센트 가량 감소되었다. 필러 함량이 높은 이 소재는 모듈을 켜는 처음 순간부터 신뢰할 수 있게 향상된 열 접촉 저항 특성을 제공한다. 따라서 변화 특성을 나타내는 다수의 경쟁 소재에서 일반적으로 사용되는 별도의 번인(burn-in) 사이클을 필요로 하지 않는다.

이 새로운 열 전도 소재는 모듈에 벌집무늬 형태로 스텐실을 인쇄하는 프로세스를 용이하게 하는 데 중점을 두고 개발되었다. 그럼으로써 방열판과 모듈 사이에 공기가 갇히지 않도록 한다. 이 열 전도 소재는 건강에 유해한 물질을 함유하지 않음으로써 유럽연합의 2002/95/EC 규정(RoHS)의 요구를 준수한다. 또한 이 TIM은 실리콘을 함유하지 않으며 전기를 전도하지 않는다.

인피니언 테크놀로지스의 애플리케이션 엔지니어링 검증 책임자인 마틴 슐츠(Martin Schulz) 박사는 “헨켈의 TIM 소재는 전력 반도체 열 관리에 대해 갈수록 높아지는 요구를 충족할 수 있는 실리콘 무함유(silicon-free) 솔루션이다. 페이스트 형태의 이 소재는 모듈과 방열판 연결을 간소화하고, 열 전달을 최적화하였다. 그러므로 모듈의 작동 수명과 신뢰성을 향상시킨다.”고 말했다. 이 TIM 소재는 인피니언 모듈에 이용되도록 개발된 것이며 IGBT EconoPACK™+ 모듈 시리즈에 적용되었다. 이 열 전도 페이스트에 관한 더 자세한 내용 및 적용 모듈 제품에 대한 정보는 www.infinoen.com/TIM에서 제공된다.

이 새로운 열 전도 소재는 헨켈의 자회사인 미국 헨켈 일렉트로닉 머티리얼(Henkel Electronic Materials)이 인피니언 테크놀로지스의 엄격한 요구 사항을 충족하도록 개발한 것이다. 헨켈과 인피니언은 다년 간에 걸쳐서 성공적인 협력관계를 이어오고 있다.

헨켈의 시장 개발 책임자인 제이슨 브랜디(Jason Brandi)씨는 “LOCTITE TCP 7000의 개발은  고전력 고온 열 관리를 향한 한 단계 도약이라고 할 수 있다. 견고한 열 사이클링 성능을  갖고 인쇄 가능한  상 변화(phase change) TIM은 경쟁 소재들의 한계점을 극복하였으며 전력 모듈 열 관리에 이용할 수 있는 혁신적인 솔루션이다”라고 말했다.

양사는 새로운 소재를 개발하기 위한 협력관계를 더욱 더 심화하고 이 연구를 새로운 프로젝트로 확대할 계획이다.