• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제11권3호
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• pp.781-789
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• 2016

Busbar has been used as electric conductor within extra high voltage (EHV) gas insulated switchgear (GIS), which makes EHV GIS higher security, smaller size and lower cost. However, the main fault of GIS is overheating of busbar connection parts, circuit breaker and isolating switch contact parts, which has been already restricting development of GIS to a large extent. In this study, a coupled magneto-flow-thermal analysis is used to investigate the thermal properties of GIS busbar in steady-state. A three-dimensional (3-D) finite element model (FEM) is built to calculate multiphysics fields including electromagnetic field, flow field and thermal field in steady-state. The influences of current on the magnetic flux density, flow velocity and heat distribution has been investigated. Temperature differences of inner wall and outer wall are investigated for busbar tank and conducting rod. Considering the end effect in the busbar, temperature rise difference is compared between end sections and the middle section. In order to obtain better heat dissipation effect, diameters of conductor and tank are optimized based on temperature rise simulation results. Temperature rise tests have been done to validate the 3-D simulation model, which is observed a good correlation with the simulation results. This study provides technical support for optimized structure of the EHV GIS busbar.

• 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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• 제35권12호
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• pp.540-551
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• 2008

오늘날 마이크로프로세서의 설계는 전력 소모 문제만이 아닌 온도 문제에서도 자유롭지 않다. 제조 공정의 미세화와 고밀도 회로 집적화가 칩의 전력 밀도를 높이게 되어 열성 현상을 발생시키기 때문이다. 이를 해결하기 위해 제안된 동적 온도 제어 기술은 냉각 비용을 줄이는 동시에 칩의 온도 신뢰성을 높인다는 장점을 가지지만, 냉각을 위해 프로세서의 성능을 희생해야 하는 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 프로세서의 성능 저하를 최소화하면서 온도를 제어하기 위해 듀얼 레지스터 파일 구조를 제시한다. 온도 제어를 고려하였을 때 가장 관심을 끄는 것은 레지스터 파일 유닛이다. 특히 정수형 레지스터 파일 유닛은 그 빈번한 사용으로 인하여 프로세서 내부에서 가장 높은 온도를 가진다. 듀얼 레지스터 파일 구조는 정수형 레지스터 파일에 대한 읽기 접근을 두 개의 레지스터 파일에 대한 접근으로 분할하는데, 이는 기존 레지스터 파일이 소모하는 동적 전력을 감소시켜 열성 현상을 제거하는 효과를 가져온다. 그 결과 동적 온도 제어 기법에 의한 프로세서 성능 감소를 완화시키는데, 평균 13.35% (최대 18%)의 성능 향상을 확인할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권1호
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• pp.7-12
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• 2020

지난 10년간 효율적인 방열 재료 개발을 위해 유망한 매트릭스로서 액정 에폭시 수지(Liquid crystalline epoxy, LCER)는 많은 주목을 받아 왔다. 본 연구에서는 LECR중에서 대표적인 4,4-diglycidyloxybiphenyl (DP) 에폭시를 이용한 고분자/SWCNT 복합체의 합성과 제조 및 특성 분석을 포함한 포괄적인 연구를 제시한다. 복합 재료의 열전도 특성을 확인해보기 위해 에폭시 수지와 충전제인 단일벽 탄소나노튜브(Single-wall carbon nanotube, SWCNT)로 구성된 복합체 샘플이 준비되었다. 특히 DP 복합체는, LCER의 고도로 정렬 된 미세 구조로 인해 동일한 필러를 사용하는 상업용 에폭시의 복합체에 비해 높은 열 전도성을 보였다. 또한, DP 복합체의 열전도도는 충전제의 양을 조절하여 제어할 수 있으며, 특히 SWCNT의 함량이 50 wt%인 DP 복합체는 열전도도는 2.008 W/mK로 가장 높은 열전도도를 나타내었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제6권4호
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• pp.41-48
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• 1999

실리카는 에폭시를 기지재로 하는 전자봉지재의 충진제로써 널리 사용되고 있는 재료이나 이의 낮은 방열성으로 인해 고방열성을 요구하는 부분에는 적용이 어렵다. 충진제 입자들의 지름비를 조합함으로써 최대충진 밀도를 높혀 고충진을 가능하게 하며 유동성도 향상된다는 점을 고려하여 높은 유동성을 가진 결정성 실리카(crystalline silica)를 큰 입자로 하고, 높은 열전도도와 낮은 열팽창계수를 가지지만 상대적으로 고각인 AlN을 작은 입자로 선정하여 혼합충진에 따른 EMC의 물성을 평가하였다. 실리카/AlN의 혼합비에 따른 EMC의 물성측정 결과, AlN의 투입분율을 0.3으로 하였을 때가 AlN의 투입에 따른 물성향상 효과가 가장 뛰어남을 확인 할 수 있었다. 따라서 AlN을 결정성 실리카와 최대 충진밀도에서 혼합하여 EMC에 적용할 경우에, 유동성의 저하없이 AlN의 소량투입만으로 뚜렷한 물성향상 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 대한금속재료학회지
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• 제56권12호
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• pp.915-920
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• 2018

With the development of modern microelectronics technologies, the power density of electronic devices is rapidly increasing, due to the miniaturization or integration of device elements which operate at high frequency, high power conditions. Resulting thermal problems are known to cause power leakage, device failure and deteriorated performance. To relieve heat accumulation at the interface between chips and heat sinks, thermal interface materials (TIMs) must provide efficient heat transport in the through-plane direction. We report on the enhanced thermal conduction of $Al_2O_3-based$ polymer composites, fabricated by the surface wetting and texturing of thermally conductive hexagonal boron nitride(h-BN) nanoplatelets with large anisotropy in morphology and physical properties. The thermally conductive polymer composites were prepared with hybrid fillers of $Al_2O_3$ macro beads and surface modified h-BN nanoplatelets. Hexagonal boron nitride (h-BN) has high thermal conductivity and is one of the most suitable materials for thermally conductive polymer composites, which protect electronic devices by efficient heat dissipation. In this study, we synthesized hexagonal boron nitride nanoparticles by the pyrolysis of cost effective precursors, boric acid and melamine. Through pyrolysis at $900^{\circ}C$ and subsequent annealing at $1500^{\circ}C$, hexagonal boron nitride nanoparticles with diameters of ca. 50nm were synthesized. We demonstrate that the addition of a small amount of calcium fluoride ($CaF_2$) during the preparation of the melamine borate adduct significantly enhanced the crystallinity of the h-BN and assisted the growth of nanoplatelets up to 100nm in diameters. The addition of a small amount of h-BN enhanced the thermal conductivity of the $Al_2O_3-based$ polymer composites, from 1.45W/mK to 2.33 W/mK.

• Composites Research
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• 제35권6호
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• pp.431-438
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• 2022

전자 기기의 발달에 따라 발생하는 발열 문제를 해결하기 위해 높은 열전도도를 갖는 방열소재의 개발이 필요하다. 고분자 복합소재는 고분자의 장점과 열전도성 필러의 장점을 동시에 지녀 경량 방열소재로 각광받고 있다. 하지만, 산업적으로 요구되는 열전도도를 달성하기 위해서는 볼륨비로 60 이상의 고함량의 필러 충진이 요구되므로 최근에는 필러의 구조 제어를 통해 비교적 저함량의 필러 충진으로도 열 전달 경로를 최적화할 수 있는 연구들이 진행되고 있다. 본 리뷰에서는 고분자 복합소재 내 열전도성 이방성 필러의 구조를 제어해 비교적 적은 필러 함량으로 고열전도성 방열소재를 제작하는 다양한 전략을 소개하고자 한다.

• 에너지공학
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• 제28권4호
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• pp.35-41
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• 2019

기존에 차량용 안개등으로 사용되었던 할로겐 광원은 전력소모가 증가하고 수명이 짧기 때문에 이러한 단점을 극복하기 위해 자동차 광원은 LED로 점차 바뀌고 있다. 그러나 차량용 LED 안개등을 점등하였을 경우에는 LED에서 발생하는 고열로 인해 안개등 수명을 단축시키는 단점이 있다. 안개등 내부에서 LED에 의해 발생된 열은 주로 히트싱크에 의해 배출되지만, 나머지 열은 거의 대부분 대류를 통해 외부로 배출된다. 이러한 대류에 의한 냉각효율이 저하되면 열에너지는 램프의 주요부품인 렌즈, 리플렉터, 베젤 등에 열을 발생시키거나 LED 광원에 고온을 발생시켜 LED 안개등의 수명을 단축시킨다. 따라서, 본 연구에서는 히트싱크에 의한 방열방식 이외에도 냉각효율에 중요한 영향이 미치는 대류에 의한 방열성능을 개선하고자 하였다. 이를 위해 차량용 LED 안개등 내부공기를 외부로 흡·배출시킬수 있는 통풍구 설치 위치를 결정하기 위한 열유동해석을 수행하여 최적의 설계가 되도록 하였다. 공기의 평균속도는 기존 프로토타입인 Case1에 비해 Case3, Case2의 순으로 증가되었고 Case3의 증가폭이 다른 Case에 비해 상대적으로 큰 것을 알 수 있었다. 이는 안개등 상·하에 설치된 통풍구가 온도차이에 따라 생성되는 대류현상을 적절하게 유도하기 때문에 공기의 속도 증가와 함께 열을 효율적으로 배출시켰기 때문인 것으로 판단하였다.

• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.204-209
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• 2010

Recent high efficiency electronic devices have been found to have heat emission problems. As for LEDs, an excessive increase in the device temperature causes a drop of the luminous efficiency and circuit lifetime. Therefore, heat release in the limited space of such electronic parts is very important. This is a study of the possibility of using a coating of carbon materials as a solution for the thermal emission problem of electronic devices. Powdered carbon materials, cokes, carbon blacks, amorphous graphite, and natural flakes were coated with an organic binder on an aluminum sheet and the subsequent thermal emissivity was measured with an FT-IR spectrometer and was found to be in the range of $5{\sim}20\;{\mu}m$ at $50^{\circ}C$. The emissivity of the carbon materials coated on the aluminum sheet was shown to be over 0.8 and varied according to carbon type. The maximum thermal emissivity on the carbon black coated-aluminum surface was shown to be 0.877. The emissivity of the anodized aluminum sheets that were used as heat releasing materials of the electronic parts was reported to be in the range of 0.7~0.8. Therefore, the use of a coating of carbon material can be a potential solution that facillitates heat dissipation for electronic parts.

• 한국분말재료학회지
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• 제27권1호
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• pp.25-30
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• 2020

Recently, the amount of heat generated in devices has been increasing due to the miniaturization and high performance of electronic devices. Cu-graphite composites are emerging as a heat sink material, but its capability is limited due to the weak interface bonding between the two materials. To overcome these problems, Cu nanoparticles were deposited on a graphite flake surface by electroless plating to increase the interfacial bonds between Cu and graphite, and then composite materials were consolidated by spark plasma sintering. The Cu content was varied from 20 wt.% to 60 wt.% to investigate the effect of the graphite fraction and microstructure on thermal conductivity of the Cu-graphite composites. The highest thermal conductivity of 692 W m^-1K^-1 was achieved for the composite with 40 wt.% Cu. The measured coefficients of thermal expansion of the composites ranged from 5.36 × 10^-6 to 3.06 × 10^-6K^-1. We anticipate that the Cu-graphite composites have remarkable potential for heat dissipation applications in energy storage and electronics owing to their high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권1호
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• pp.9-16
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• 2005

This paper presents the development of new anisotropic conductive adhesives with enhanced thermal conductivity for the wide use of adhesive flip chip technology with improved reliability under high current density condition. The continuing downscaling of structural profiles and increase in inter-connection density in flip chip packaging using ACAs has given rise to reliability problem under high current density. In detail, as the bump size is reduced, the current density through bump is also increased. This increased current density also causes new failure mechanism such as interface degradation due to inter-metallic compound formation and adhesive swelling due to high current stressing, especially in high current density interconnection, in which high junction temperature enhances such failure mechanism. Therefore, it is necessary for the ACA to become thermal transfer medium to improve the lifetime of ACA flip chip joint under high current stressing condition. We developed thermally conductive ACA of 0.63 W/m$\cdot$K thermal conductivity using the formulation incorporating $5 {\mu}m$ Ni and $0.2{\mu}m$ SiC-filled epoxy-bated binder system to achieve acceptable viscosity, curing property, and other thermo-mechanical properties such as low CTE and high modulus. The current carrying capability of ACA flip chip joints was improved up to 6.7 A by use of thermally conductive ACA compared to conventional ACA. Electrical reliability of thermally conductive ACA flip chip joint under current stressing condition was also improved showing stable electrical conductivity of flip chip joints. The high current carrying capability and improved electrical reliability of thermally conductive ACA flip chip joint under current stressing test is mainly due to the effective heat dissipation by thermally conductive adhesive around Au stud bumps/ACA/PCB pads structure.