• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.95-102
• /
• 2011

In this paper, the thermal performance of a heat spreader module for CPV(Concentrating Photovoltaic) cooling is experimentally investigated. In order to evaluate the thermal performance of the heat spreader module which consists of a Metal PCB and an aluminum alloy heat spreader, experiments are conducted with varying the type of the metal PCB, the thickness of the heat spreader, the inclination angle, and the applied heat flux. To validate the experimental data, three dimensional numerical simulations are performed using the commercial simulation tool in the present work. The experimental results are compared with the corresponding numerical results and are in close agreement with the numerical results. From the experimental results, the temperature difference between the maximum temperature and the ambient temperature increases with decreasing the thickness of the heat spreader and with increasing the applied heat flux. Also, it is found that the inclination angle significantly affects the thermal performance of the heat spreader. the maximum temperature difference of the heat spreader with the horizontal orientation is much larger than that with the vertical orientation.

• 한국태양에너지학회 논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2015

In the present study, the effects of the heat spreader thickness and the heat sink size on the thermal performance of a cooling device for a concentrating photovoltaic (CPV) module were numerically investigated. Numerical simulation was conducted by using the simulation tool ICEPAK, commercial software based on the finite volume method. Numerical results were validated by comparing the existing experimental data. The thermal performance of a cooling device, which consisted of a heat spreader and a natural convective heat sink, was evaluated with varying the heat spreader thickness and the heat sink size. The geometric configuration of the natural convective heat sink, such as the fin height, the fin spacing, and the fin thickness, was optimized by using the existing correlation. The numerical results showed that the thermal performance of the cooling device increased as the heat spreader thickness or the heat sink size increased. Also, it was found that the spreading thermal resistance plays an important role in the thermal performance of the cooling device which has the localized heat source.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제17권7호
• /
• pp.1063-1072
• /
• 2003

Direct immersion cooling has been considered as one of the promising methods to cool high power density chips. A fluorocarbon liquid such as FC-72, which is chemically and electrically compatible with microelectronic components, is known to be a proper coolant for direct immersion cooling. However, boiling in this dielectric fluid is characterized by its small value of the critical heat flux. In this experimental study, we tried to enhance the critical heat flux by increasing the nucleate boiling area in the heat spreader (Conductive Immersion Cooling Module). Heat nux of 2 MW/㎡ was successfully removed at the heat source temperature below 78$^{\circ}C$ in FC-72. Some modified boiling curves at high heat flux were obtained from these modules. Also, the concept of conduction path length is very important in enhancing the critical heat flux by increasing the heat spreader surface area where nucleate boiling occurs.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제26권7호
• /
• pp.1022-1030
• /
• 2002

The experiments were performed with a $31{\times}31{\times}7mm^3$ simulated 3-dimensional module on the thermal conductive board of a parallel plate channel. The convective thermal conductance for the path from the module surface directly to airflow and conjugate thermal conductance for the path leading from the module to the floor by way of a module support, then, to the airflow were determined with several combinations of module-support-construction(210, 0.32, 0.021 K/W)/floor-material(398, 0.236W/mK) and channel height(15-30mm). As the result, it was found that the conjugate thermal conductance and the temperature distribution around the module depend on the thermal resistance of the module support, and the channel height. These configurations were designed to investigate on the feasibility of using the substrate as an effective heat spreader in the forced convective air-cooling of surface mounted heat source. The experimental results were discussed in the light of interactive nature of heat transfer through two paths, one directed from the module to the airflow and the other via the module support and the floor to the air.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권6호
• /
• pp.551-560
• /
• 2011

본 연구에서는 열분산기 및 자연대류 히트 싱크로 구성된 집광형 태양전지 모듈용 냉각 장치를 제안하고자 한다. 이를 위해, 기존 연구자들의 해석적 연구를 바탕으로 집광형 태양전지 모듈용 열분산기 및 자연대류 히트 싱크를 설계하였다. 제안된 냉각 장치의 성능을 평가하기 위하여, 발열량과 수직 기준 경사각 변화에 따른 열성능 평가실험을 수행하였다. 실험결과로부터, 제안된 냉각 장치가 집광형 태양전지 모듈의 설계 조건을 만족하는 것을 확인하였다. 마지막으로 발열량과 수직기준 경사각 변화에 따른 자연대류 히트 싱크의 열성능을 예측할 수 있는 상관식을 제시하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제20권4호
• /
• pp.13-16
• /
• 2013

양극산화(anodization)공정으로 제작된 규칙성 나노구조의 다공성 산화알루미늄(Aluminum Anodic Oxide, AAO)는 공정이 적용된 LED 모듈은 비교적 쉽고 경제적이므로 최근 LED용 방열소재로 응용하기 위하여 다양하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 LED 모듈은 알루미늄/폴리머/구리 회로층으로 구성되며 절연체 역할을 하는 폴리머는 히트스프레더로 구성되어있다. 그러나 열전도도가 낮은 폴리머로 인하여 LED부품의 열 방출이 원활하지 못하므로 LED의 수명단축 및 오작동에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 대신 상대적으로 열전도도가 우수한 AAO를 양극산화 공정으로 제작하여 히트스프레더(heat spread)로 사용하였다. 이때, AAO와 금속인 구리 회로층간의 접착력을 향상시키기 위하여 스퍼터링 DBC(direct bonding copper)법으로 시드층(seed layer)을 형성한 뒤 최종적으로 전해도금공정으로 구리회로층을 형성하였다. 본 연구에서는 양극 산화공정으로 AAO와 금속간의 접착강도를 개선하여 1.18~1.45 kgf/cm와 같은 우수한 peel strength 값을 얻었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2003년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.860-864
• /
• 2003

Recently. use of compound semiconductor is widely increasing in the area of LED and RF device. In this study, wafer bonding module is designed and optimized to bond 6 inches device wafer and carrier wafer. Bonding process is performed in vacuum environment and resin is used to bond two wafers. Load spreader and double heating mechanisms are adopted to minimize wafer warpage and void. Structure and heat transfer analyses show the designed mechanisms are very effective in performance improvement.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제18권3호
• /
• pp.59-65
• /
• 2011

소형화, 박형화 및 집적화의 경향에 따라 FCBGA가 휴대폰과 같은 전자제품에 활발히 사용되고 있다. 그러나, 플립칩은 전기적 저항에 의한 열이 필연적으로 발생하며, 발생된 열은 패키지의 소형화에 따라 열의 분산 면적 감소로 인하여 발열의 증가가 나타나게 된다. 발열은 온도와 응력에 민감하게 반응하는 소자의 수명을 저해하고, 시스템에 있어 고장의 발생을 가져올 수 있다. 따라서 본 논문에서는 플립칩의 발열문제를 해결하기 위하여 Comsol 3.5a의 heat transfer module을 이용하여 FCBGA의 발열 특성을 정량적으로 분석하였다. 그리고 열 문제를 해결하기 위하여 시뮬레이션을 통한 새로운 마이크로 구조가 부착된 플립칩을 제안하였다. 또한 마이크로 패턴 구조의 형상, 높이, 간격에 대한 열 소산을 분석함으로써, 기존 플립칩에 비하여 열소산 특성이 18% 향상됨을 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.31-36
• /
• 2015

전자소자의 다기능, 고밀도, 고성능, 그리고 소형화는 전자 패키지 기술에 초미세 피치 플립 칩, 3D 패키지, 유연 패키지, 등 새로운 기술 패러다임 전환을 가져왔으며, 이로 인해 패키지 된 칩의 열 관리는 소자의 성능을 좌우하는 중요한 요소로 대두되고 있다. Heat sink, heat spreader, TIM, 열전 냉각기, 등 많은 소자 냉각 방법들 중 본 연구에서는 냉매를 이용한 on-chip 액체 냉각 모듈을 Si 웨이퍼에 제작하고, 마이크로 채널 디자인에 따른 냉각 효과를 분석하였다. 마이크로 채널은 딥 반응성 이온 에칭을 이용하여 형성하였고, 3 종류 디자인(straight MC, serpentine MC, zigzag MC)으로 제작하여 마이크로 채널 디자인이 냉각 효율에 미치는 영향을 관찰하였다. 가열온도 $200^{\circ}C$, 냉매 유동속도 150 ml/min의 경우에서 straight MC가 약 $44^{\circ}C$의 높은 냉각 전후의 온도 차를 보였다. 냉매의 흐름과 상 변화는 형광현미경으로 관찰하였으며, 냉각 전후의 온도 차는 적외선현미경을 이용하여 분석하였다.