삼성전자, 전자기기 방열용 동합금 적용 확대…차세대 소재 주목

삼성전자 생산기술연구소 방열솔루션 LAB의 박민 박사는 제49회 동기술연구조합 기술강연회에서 ‘최신 전자기기에 활용되는 방열 금속들 소개 및 기술 동향’을 주제로 스마트폰 및 5G 전자기기용 방열 소재 기술과 적용 사례를 발표했다.

모바일 AP(Application Processor) 성능 향상과 사용 시간 증가로 발열 문제가 전자기기 성능과 신뢰성 저하의 핵심 이슈로 떠오르고 있다. 발열 제어 기술이 사용자 안전과 기기 수명, 성능 유지 측면에서 중요성이 커지고 있다고 설명했다.

박 박사는 스마트폰 방열 구조에 적용되는 TIM(Thermal Interface Material), Graphite, Vapor Chamber(VC) 등의 역할을 소개하며 최근에는 기존 EMI 차폐 중심의 쉴드캔(Shield-can)이 방열 기능까지 수행하는 방향으로 진화하고 있다고 설명했다. 기존 양백(Cu-Ni-Zn) 소재 쉴드캔은 열전도도가 낮아 내부 열이 축적되는 한계가 있었지만 고열전도 금속 적용을 통해 AP 열을 효과적으로 분산시키는 구조로 변화하고 있다고 밝혔다.

고강도·고열전도 특성을 동시에 확보한 크롬동(Cu-Cr-Si-Co) 기반 쉴드캔 개발 사례가 소개됐다. 박 박사는 석출경화형 합금 기술을 활용해 높은 열전도도와 기계적 강도를 구현했으며 이를 통해 제한된 스마트폰 내부 공간에서도 방열 성능을 확보할 수 있다고 설명했다.

실제 평가 결과 크롬동의 열전도도는 기존 양백 동 대비 약 10배 수준인 320W/m·K를 기록했으며 PMIC 쉴드캔 적용 시 AP 온도 감소와 Geekbench 6 성능 향상 효과도 확인됐다고 밝혔다. 또한, EMI 차폐 효율과 기계적 강도, 고온고습·열충격·염수분무 등 신뢰성 평가에서도 양산 적용 수준의 성능을 확보했다고 설명했다.

이와 함께 AP·PMIC·RF 영역별로 열전도도가 다른 쉴드캔을 선택적으로 적용해 단말 전·후면의 열전달 경로를 조절하는 방열 제어 기술도 소개됐다. 발표에서는 스마트폰 구조와 방열 성능에 따라 열을 전면 또는 후면으로 유도할 수 있으며 이를 통해 단말 폼팩터에 최적화된 열 설계가 가능하다고 설명했다.

이어 Clad Metal(SUS/Cu/SUS) 적용 사례와 5G mmWave용 P1000 고열전도 동합금 기술도 소개됐다. 박 박사는 클래드 메탈을 스마트폰 리어 부품과 카메라 보강판 등에 적용해 발열 제어와 내구성 향상 효과를 확보했으며 P1000 동합금은 5G mmWave 브래킷 부품의 방열 성능 개선과 절연 안정성 향상에 활용되고 있다고 설명했다.

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