A Study on the Thermal Enhancement for a Plane Contact Interfaces of Electronic Systems

전자소자의 평면 접촉계면에 대한 열전도성 향상에 관한 연구

In the present study, measurements of thermal contact resistance (TCR) were conducted for joints of brass and aluminium cylinders of 30 mm in diameter, 45 mm in length, when their interfaces were; ⅰ) under vacuum, ⅱ) charged with a pure silicone grease and ⅲ) charged with a mixture of silicone grease and powder of aluminium (#325). Also the data were compared with analytical calculations using Fouche's model. The data of TCR for joints under vacuum state varied in the range of (2∼100)${\times}$10$\^$-5/(㎡$^{\circ}C$/W) depending on their surface roughness. When the contact surfaces were carefully ground, a reduction of 30∼50% in TCR was obtained. But the surface treatment with silicone grease gave rise to a reduction of about 5∼10 times more than that of vacuum state. The analytical prediction by Fouche's model showed a good agreement within 10~30%, for the case of contact surface charged with silicone grease.

본 연구에서는 지름 30mm, 길이 45mm인 brass와 aluminium 원통 실린더의 접촉면이 ⅰ) 진공 상태에 있을 때 , ⅱ) silicone grease를 충전하였을 때 , ⅲ) silicone grease와 aluminium 분말 (#325) 혼합물을 충전하였을 때의 열접촉저항을 측정하였고, 그 결과를 Fouche 의 해석 모델과 비교하였다. 진공상태에서 비접촉면의 열접촉저항은 표면의 가공 상태에 따라 (2~100)$\times$$10^{-5}$($m^2$$^{\circ}C$/W)의 분포를 나타내었고 접촉 표면을 연마하였을 때에는 거친 표면에 비하여 약 30~50%의 열접촉저항저감을 나타내었다. 그러나, silicone grease를 충전했을 때에는 열접촉저항 값이 약 5~10정도 감소하는 경향을 나타내었다. Fouche 모델을 이용한 해석 결과는 silicone grease로 충전한 접촉면에 대해서 각 10~30%범위에서 아주 잘 일치하였다.