차량 내 고 발열 소형전자 제품을 위한 방열 최적설계에 대한 연구

Abstract

자동차 내 전자 부품의 소형화 및 고기능화, 혹독한 사용조건은 소비자 니즈의 변화 및 기술발전에 따른 차량의 전장화, 증가하는 전자 부품을 장착하기 위한 차량 내 공간효율화의 요구로 인해 야기되었다 할 수 있다. 이에 따른 전자부품의 발열문제에 대해 제품의 방열 최적 설계에 대해 연구를 진행 하였다. 본 연구에서는 전자부품의 소형화 및 고 기능화, 혹독한 사용조건에 따른 최적의 방열 설계를 전도, 자연대류, 복사 열전달 방식을 이용하여 유한요소해석 연구를 통한 검증을 통해 연구를 진행 하였다. 차량 내 전자부품 중 소형화 및 고 기능화, 혹독한 사용조건을 대표할 수 있는 basic model을 선정하여 분석하였다. 최대 동작 시 고온 조건 하에서 기능의 저하를 야기하는 junction temperature 를 상회 하거나 그에 가까운 고 발열 원들을 확인 하였고 치명인자 분석 및 이를 바탕으로 설계변수를 적용한 optimized model 1, 2를 설계 하여 동일 조건으로 해석을 진행하였다, 이를 통해 가장 우수한 model은 optimized model 2 이며 이때 ISP 온도는 129.31℃ 에서 118.42℃로 8.42% 감소하였고, IR LED Driver IC온도는 138.97℃에서 120.57℃로 13.24% 감소하는 효과를 확인 하였다. 본 결과와 더불어 방열에 영향을 주는 다른 인자들을 이용한 방열성능 비교 및 강성, 무게, 가격의 비교를 통한 최적화에 대한 추가적 검증이 필요하다고 생각된다 |The miniaturization and high functionality of the electronic products in vehicle, harsh operating condition of use were caused by the change of customer’s needs and the electrification of vehicle by the technological advancement, the demand of the package efficiency in vehicle for installation of the electronic products on rise. Accordingly, this study was conducted on the optimized design of heat radiation of product for heat problem of electronic products. In this study, the study of the optimized design of heat radiation for the miniaturization and high functionality of the electronic products in harsh operating condition was conducted through the finite element analysis using methods of conduction, natural convection, and radiation for heat transfer. The basic model that can represent the miniaturization, high functionality and harsh operating condition of use in vehicle was selected and analyzed among the electronic products in vehicle. Under the fully operating and high temperature the high heat generating components which near or above the junction temperature of its and can cause the functional defects was confirmed, and based on the analyzation of the lethal factor, the optimized model 1, 2 designed which the design variables applied were analyzed under the same conditions. through this analysis, the result confirmed that the best method was optimized model 2, and at this time the temperature of ISP was decreased 8.42% from 129.31℃ to 118.42℃, the temperature of IR LED driver IC was decreased 13.24% from 138.97℃ to 120.57℃.In addition to this results, Additional analyzation and verifications for the optimization through the comparison of the efficiency of heat radiation performance, strength, weight and cost using other factors that affect heat radiation is necessary.