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🔥 보드 발열 문제, 어디서부터 잡아야 할까?

안녕하세요! 오늘은 전자제품 개발 과정에서 가장 흔하고 중요한 문제 중 하나인 PCB 발열 문제에 대해 이야기해볼게요. 제품은 잘 돌아가는데 일정 시간 지나면 멈춘다거나, 손으로 만졌을 때 뜨끈뜨끈한 보드... 다들 한 번쯤은 겪어보셨을 거예요 🔍 “이거 발열 때문인가?”라고 생각되면, 진짜 어디부터 봐야 할까요? 이번 포스팅에서는 진단 순서부터 발열 측정법, 설계 대책까지 현업에서 바로 써먹을 수 있는 팁으로 정리해드릴게요!

📘 목차

1. 왜 발열이 문제인가요?
2. 발열 진단은 이렇게 시작하세요
3. 발열 원인 Top 5
4. 부품 발열 설계 팁
5. 방열을 위한 보드 레이아웃 전략
6. 측정 장비와 실전 팁

1. 왜 발열이 문제인가요?

전자회로는 온도에 매우 민감합니다. 부품의 내부 온도가 높아지면 수명이 단축되고, 동작이 불안정해지며, 심하면 회로가 멈추거나 손상되기도 해요. 특히 소형화된 제품, 밀집된 부품 배치에서는 열이 쉽게 빠져나가지 못해 문제가 더 커지죠.

2. 발열 진단은 이렇게 시작하세요

발열 문제가 의심될 땐 다음 순서대로 점검해보세요:

제품을 구동한 상태로 일정 시간 지난 후 증상 확인
손으로 만졌을 때 뜨거운 부위 체크 (비추이지만 초기 진단용)
열화상카메라 또는 온도 스티커 활용
발열 부위와 회로 상의 발열원 연관성 확인 (FET, LDO, PMIC 등)

3. 발열 원인 Top 5

실무에서 자주 마주치는 발열 원인 5가지를 정리해봤어요:

① LDO 전압강하: 고전압 입력 → 저전압 출력 시 과도한 열 발생
② 과도한 전류 소모: 부하 전류 증가로 손실 열도 증가
③ 발열 부품 간 근접 배치: 히트존 겹침
④ GND Plane 축소: 방열면적이 부족하여 열 해소 어려움
⑤ 방열판 누락 또는 부실 접촉: TO-220, QFN 등 고출력 부품은 반드시 필요!

4. 부품 발열 설계 팁

열이 많이 나는 부품은 애초에 선택부터 신중해야 해요. 다음 팁을 참고하세요:

정격 손실(PD), 열저항(θJA, θJC)을 확인: 데이터시트 필수 확인 항목
LDO보다 스위칭 레귤레이터 우선 고려: 열 손실을 줄이는 설계
발열 많은 부품은 PAD가 있는 패키지 선택: 히트싱크 부착 가능 여부도 확인
넓은 GND와 연결된 써멀 비아 구조: 보드 자체를 방열판처럼 활용

5. 방열을 위한 보드 레이아웃 전략

발열 대책은 배선보다 배치와 면적 확보가 훨씬 중요해요. 아래 표로 정리해봤어요.

전략	설명
GND Plane 넓게 확보	열을 넓게 퍼뜨려 방열 면적으로 활용
써멀 비아 배치	패드와 내부층 연결로 방열 경로 확장
발열 부품 분산 배치	히트존 중첩 방지, 공기 순환 확보
보드 외곽 가까이 배치	방열판 또는 외기 접촉을 쉽게

6. 측정 장비와 실전 팁

감에만 의존한 발열 진단은 위험해요. 아래 장비들을 적극 활용해보세요:

열화상카메라: 시각적으로 온도 분포를 확인 (FLIR, Seek 등)
비접촉 IR 온도계: 빠르고 간편한 측정에 적합
접촉식 열센서: 정확한 부품 온도 확인에 필수
온도 감응 스티커: 간편하고 경제적인 온도 감지 도구

🔍 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 보드 온도는 몇 도까지 괜찮은가요?

일반적으로 60~70℃ 이내가 이상적이며, 부품마다 허용 온도는 다르지만 85℃를 넘기면 성능 저하 또는 수명 감소 우려가 있어요.

Q2. 팬 없이 발열 해결 가능한가요?

네, GND Plane, 써멀 비아, 방열판 등 패시브 방식으로도 충분히 열을 해소할 수 있습니다. 팬은 최후의 수단으로 고려해요.

Q3. LDO는 왜 그렇게 뜨거워지나요?

LDO는 전압 차 × 전류만큼 열로 변환돼요. 예를 들어 12V 입력에서 3.3V 출력, 0.5A 부하면 4.35W가 열로 납니다!

Q4. 히트싱크는 꼭 필요한가요?

QFN, TO-220 같은 고출력 부품에는 필수입니다. 없으면 성능 저하뿐 아니라 파손 위험도 있어요.

Q5. 발열 문제는 반드시 테스트실에서만 확인해야 하나요?

초기 진단은 작업대에서도 가능하지만, 정확한 확인은 적절한 환경에서 열화상카메라나 센서를 사용해 측정하는 게 좋아요.

Q6. 써멀비아는 얼마나 배치해야 하나요?

일반적으로 1mm 간격으로 가능한 넓은 면적에 배치하는 것이 좋습니다. 한두 개로는 효과를 보기 어렵습니다.

오늘은 보드 발열 문제를 진단하는 방법부터 설계, 측정까지 전반적으로 정리해봤습니다 🔍 실제 개발하면서 발열로 인해 제품이 오작동하거나 심지어 손에 닿을 수 없을 정도로 뜨거워졌던 경험, 다들 한 번쯤은 있으시죠? 😅 저도 예전에 히트싱크 안 달았다가 부품이 툭 하고 떨어진 적이 있었답니다... 설계 초기부터 열을 고려하는 습관, 이 포스팅을 계기로 꼭 가져가셨으면 좋겠어요!

👉 여러분은 어떤 발열 이슈를 겪으셨나요? 댓글로 공유해주세요!

⏭️ 다음 포스팅 예고

다음 시간에는 “클럭이 왜 노이즈의 주범이 될까?”라는 주제로 고속 신호의 방사, 리턴패스, GND 설계 등 클럭 신호에 숨겨진 EMC 문제를 다뤄보겠습니다 🔧