• 한국마이크로전자및패키징학회:학술대회논문집
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• 한국마이크로전자및패키징학회 2002년도 추계기술심포지움논문집
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• pp.81-85
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• 2002

전기 전자 제품에 사용되는 반도체 칩이나 부품들은 작동시 발열을 하게 되며 이러한 열은 적절히 제거되지 않은 경우 전기 전자 제품의 오작동을 유발시키는 요인이 된다. 발열부품이 작동할 때 발생되는 열을 제거하기 위해서 히트싱크나 냉각팬과 같은 구조를 발열 부품 장착시 같이 설치하는 방법이 일반적으로 사용되는 냉각구조 형태지만 이와 같은 냉각 구조는 최근의 전기 전가 제품의 소형화 추세에 부응하는데는 한계가 있다. 따라서 이러한 냉각 구조의 한계를 보완하기 위한 방안으로써 소형화한 히트싱크, 즉 두께와 방열의 중요 요인이 되는 히트싱크의 방열핀의 크기를 나노미터 단위에서 밀리미터 단위로 제조한 마이크로 히트 싱크를 제조하여 그 효용성에 대해 연구하고자 하였다. 마이크로 히트싱크의 제조는 균일한 포어를 포함한 폴리머 멤브레인에 열전도성이 뛰어난 금속을 무전해 도금하는 방법으로 제조하였으며 주사현미경으로써 관찰하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권1호
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• pp.7-11
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• 2003

반도체 칩이나 전자제품에 사용되는 부품들은 작동할 때 발열을 하게 되며 발생한 열이 적절히 제거되지 않을 경우 제품 오작동의 원인이 된다. 이러한 열을 제거하기 위해 히트싱크(heatsink)와 냉각 팬 (cooling fan)을 조합한 냉각 구조가 사용된다. 그러나 히트싱크와 냉각 팬의 조합 구조는 복잡한 형상을 취하기 때문에 전기 전자 제품의 소형화 추세에 부응하기에는 어려움이 따른다. 냉각 효율은 히트싱크의 표면적과 히트싱크 제조시 사용된 재료에 따라 달라진다. 일반적인 냉각 구조의 한계를 극복하기 위한 방안으로써, Trach-etched 멤브레인의 표면과 기공(pore)에 무전해 금도금과 구리 도금을 실행하여 크기는 작으면서 표면적을 증가시킨 마이크로 히트싱크를 제조하였다. 제조한 마이크로 히트싱크의 구조는 주사현미경(SEM)과 광학 현미경으로 관찰하였으며, 일반적인 구리보다 열효율이 우수함을 방열 특성 실험을 통해 관찰하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.523-528
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• 2013

본 실험에서는 산업용 발전 설비에 사용되는 인버터 내부의 압입형과 압출형 두 종류 히트싱크의 방열 성능을 평가하였다. 실험에 사용된 압입형 히트싱크는 62개의 핀을 가지고 있고, 압출형은 38개의 핀을 가지고 있으며 두 히트싱크의 외형의 크기는 같다. 반면 압출형 히트싱크는 핀의 표면에 반경 1mm의 곡률을 주어 전열면적을 압입형과 같게 하였다. 결과적으로 압입형과 압출형 히트싱크는 전체 입력열량에 대해 각각 70.7%, 63.8%를 방열하였다. 입력열량 중 나머지는 자연대류 및 복사를 통해 외부로 방열되었다. 압출형 히트싱크는 단순히 핀의 개수로 보면 압입형 히트싱크보다 40% 감소했지만, 방열양은 6.9% 만 감소하였다. 이는 표면 곡률을 통한 유효 전열면적의 증가와 압출형 히트싱크의 상대적으로 우수한 전열특성의 효과로 판단하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제35권2호
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• pp.183-190
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• 2011

최근 이동통신 가입자의 증가로 인해 기지국의 수요도 증가하게 되었다. 하지만 기지국 설치 장소의 부족으로 인해 이동통신모듈의 크기가 소형화 되어야 할 필요성이 생겼다. 이동통신모듈의 소형화를 위해서는 모듈 겉면에 부착된 히트싱크의 크기가 소형화 되어야 한다. 또한 모듈의 열적 안정성을 보장하기 위해 설치된 전자부품의 온도가 허용온도보다 낮아야 한다. 이를 위해 상용 PIDO(Process Integration and Design Optimization) 툴인 PIAnO와 전산유체역학 프로그램인 FLOTHERM을 사용하여 전자부품의 온도를 허용온도보다 낮게 유지시키면서 히트싱크의 부피를 최소화하였다. 그 결과, 이동통신 모듈에 설치된 전자부품의 허용온도를 만족하면서 모듈의 부피를 41.9% 감소시킬 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권4호
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• pp.385-390
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• 2012

본 연구는 LED 조명기구에 적합한 원형 히트싱크의 최적설계를 수행하였다. DTRM 복사 모델을 이용하여 자연대류와 복사 열전달을 수치적으로 해석하였고, 수치모델을 실험을 통하여 검증하였다. 휜 개수, 긴 휜 길이, 중간 휜 길이가 전체 열저항 및 복사 열전달에 미치는 영향을 조사하였고, 그 결과 방사율이 증가할수록 복사 열전달의 크기는 증가하여 열저항은 감소하지만, 인자 변화에 따른 전체 열저항의 경향성은 거의 일정하였다. 원형 히크싱크의 최적화를 수행하였고, 최적화된 긴 휜의 개수는 19~28 개, 긴 휜의 길이는 히트 싱크의 반지름의 1/2 이고, 휜의 길이 비는 0.4~0.7 사이의 값을 얻었다.

• 전자공학회논문지 IE
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• 제48권2호
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• pp.12-18
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• 2011

본 논문은 조명용 LED 모듈과 히트싱크 장치의 방열 특성을 확인하기 위한 수치 시뮬레이션을 하였다. 해석 케이스는 200 W급의 가로등 또는 보안등용 조명장치이며 용도에 따라 장치의 자세가 달라짐을 고려하여 발광면이 정상부를 향하는 경우와 정하부를 향하는 경우로 나누어서 해석이 진행되었고, 또한 발열소자의 체적이 큰 경우와 작은 경우로 나누어 해석하였다. 해석 결과 현재의 히트싱크 형상으로 충분히 LED의 발열량을 외부로 배출시킬 수 있음을 확인하였고, 장치의 자세와 발열소자의 크기에 따라 방열 성능의 차이가 나타남을 조사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.68-68
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• 2011

본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2009년도 추계학술발표논문집
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• pp.267-270
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• 2009

오늘날 전자 장비는 매우 다양한 기능의 채용으로 많은 양의 부품을 필요로 하고 그에 따른 전체 시스템의 무게와 크기를 줄이기 위해 소형화와 슬림화가 필수적이다. 따라서 다수의 부품 사용과 고성능화로 인한 열 발생 밀도도 크게 증가하여 열로 인한 온도 상승이 부품의 성능에 매우 중요한 요소로 작용하고 있다. 기기에서의 지속적인 열 발생은 기기를 탑재하고 있는 전체 시스템의 성능에도 큰 영향을 미치며, 특히 고온의 외기에 장시간 노출된 디지털전광판의 시효문제는 시급히 해결해야 할 당면 과제이기도 하다. 본 연구에서는 이와 같은 LCD 패널의 발열로 인한 기기의 성능 저하와 다운 현상을 예방할 수 있도록 열전소자를 이용한 알루미늄 압출형 히트싱크에 대한 열 저항기술을 개발하고, 냉각모듈에 대한 설계기술을 확보하여 LCD 패널용 고효율의 냉각시스템의 개발 과제를 수행했다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.170-171
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• 2005

Generally when Power MOSFET is operated, a heat sink is attached to it to emit heat caused by the operation. As the surface area of a heat sink is smaller, the thermal impedance is larger, which causes a negative influence on the characteristics of the chips and the devices and shortens the lifespan of them. In this experiment, we've compared and analysed different effects of heat sinks with 5 different surface areas on the characteristics of Thermal Transient when they are applied respectively.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2005년도 추계 학술대회논문집
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• pp.35-38
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• 2005

인버터는 전기적으로 DC(직류)를 AC(교류)로 변환하는 역 변환 장치이며, 상용전원(AC 22V/440V)으로부터 공급된 전력을 입력받아 전압과 주파수를 가변시켜 전동기에 공급함으로써 전동기의 속도를 고효율로 이용하게 제어하는 장치이다. 본 논문에서는 550kW급 IGBT, DIODE의 발열에 의한 인버터 내부의 열 및 온도분포를 ICEPAK 상용코드를 통하여 수치적 해석을 수행하였다. 인버터의 발열은 캐패시터의 수명과 소자들의 오작동 등 많은 열적 문제를 가지고 있으며 Heat-sink, Fan, Duck등을 통하여 전도와 대류가 이루어지는 시스템이다. 인버터은 많은 파라미터들에 의해 온도가 결정되기 때문에 실험을 통한 해석은 제한적 일수 밖에 없다. 따라서 수치해석을 통하여 빠른 시간에 효율적인 열 설계를 할 수 있으며, 인버터의 크기는 최종적으로 Heat-sink의 형상에 따라 달라지므로 이를 최적화 하고 소형화 하는 작업이 필요하다. 인버터의 복잡한 내부구조상 하단부(발열원, Heat-sink, Fan등)만 수치해석을 수행하였을 때와 Full Model과는 $15^{\circ}C$ 온도 차이를 보였다. 최종적으로 인버터의 최적 열 설계를 위하여 Frame위치 변경, Heat-Sink 형상변화등 많은 수치해석을 통하여 만족할 만한 결과를 얻었다.