Simcenter STAR-CCM+ 전자기기 열전달 해석에서 Thermal pad/tape 같은 TIM 모사 방법
2022-07-25T23:49:00.000-0400
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요약
전자부품 접합부에 사용되는 Thermal pad/tape 같은 TIM(Thermal Interface Material)의 경우 두께가 매우 얇다. 이 글에서는 별도의 region, mesh 등의 작업 없이 interface 면을 활용하여 모사하는 방법을 알아보고자 한다.
세부 정보
1. Thermal pad/tape
전자기기의 고성능 및 안정성 확보를 위해서는 열적 안정성 확보가 필수적이다. 이를 위한 방열 시스템 중 부품 간의 방열 성능을 향상시키기 위해서 thermal pad, thermal tape 등의 제품들이 사용된다. 전자기기의 방열성능 해석을 수행할 때 이와 같은 제품들의 성능을 고려하기 위해서는 interface 면에 열전도도 조건을 주는 방법도 있지만, 특정 물성치로 정의하기 위해서는 일반적으로 volume mesh 영역이 필요하다. 하지만 제품 특성상 매우 얇은 두께로 인해 해석 세팅이 원활하지 않다. 이런 경우에 solid shell interface 기능을 활용하면 별도의 volume mesh 없이 interface 면을 활용하여 별도의 물성치를 정의할 수 있다.
2. Solid shell interface 생성
이 글에서는 board와 chip 사이에 thermal pad가 부착되어 있는 형상이라고 가정한다.
Interfaces > Board/Chip 에서 우클릭 후 Insert Shell Region Interface를 선택하면, 기존 interface가 In-place 1, In-place 2로 나뉘고, Interface-Interface shell interface 영역이 추가된다. 해당 영역을 thermal pad 물성으로 정의하여 활용한다.
3. Continuum 생성
Continua에서 board, chip, thermal pad의 continuum을 생성해야 한다. 여기서 thermal pad continuum은 shell 영역에 할당되기 때문에 board, chip과 같이 space: three dimensional이 아닌 Shell Three Dimensional로 선택해야 한다. 나머지는 해석 조건에 맞게 정의한 후 물성치에 맞는 값들을 설정하고 shell영역에서 continuum을 정의한다.
4. 결론
이와 같이 solid shell interface를 사용하면 전자부품 열전달 해석 수행 시 별도의 region, mesh 작업 없이 thermal pad 같은 TIM 제품의 물성을 모사하여 보다 정확한 해석을 진행할 수 있다.
전자기기의 고성능 및 안정성 확보를 위해서는 열적 안정성 확보가 필수적이다. 이를 위한 방열 시스템 중 부품 간의 방열 성능을 향상시키기 위해서 thermal pad, thermal tape 등의 제품들이 사용된다. 전자기기의 방열성능 해석을 수행할 때 이와 같은 제품들의 성능을 고려하기 위해서는 interface 면에 열전도도 조건을 주는 방법도 있지만, 특정 물성치로 정의하기 위해서는 일반적으로 volume mesh 영역이 필요하다. 하지만 제품 특성상 매우 얇은 두께로 인해 해석 세팅이 원활하지 않다. 이런 경우에 solid shell interface 기능을 활용하면 별도의 volume mesh 없이 interface 면을 활용하여 별도의 물성치를 정의할 수 있다.
2. Solid shell interface 생성
이 글에서는 board와 chip 사이에 thermal pad가 부착되어 있는 형상이라고 가정한다.
Interfaces > Board/Chip 에서 우클릭 후 Insert Shell Region Interface를 선택하면, 기존 interface가 In-place 1, In-place 2로 나뉘고, Interface-Interface shell interface 영역이 추가된다. 해당 영역을 thermal pad 물성으로 정의하여 활용한다.
3. Continuum 생성
Continua에서 board, chip, thermal pad의 continuum을 생성해야 한다. 여기서 thermal pad continuum은 shell 영역에 할당되기 때문에 board, chip과 같이 space: three dimensional이 아닌 Shell Three Dimensional로 선택해야 한다. 나머지는 해석 조건에 맞게 정의한 후 물성치에 맞는 값들을 설정하고 shell영역에서 continuum을 정의한다.
4. 결론
이와 같이 solid shell interface를 사용하면 전자부품 열전달 해석 수행 시 별도의 region, mesh 작업 없이 thermal pad 같은 TIM 제품의 물성을 모사하여 보다 정확한 해석을 진행할 수 있다.