냉각용 초음파 웨이브가이드 설계 제작 및 냉각 실험 (Design, Fabrication, and Testing of an Ultrasonic Waveguide for Cooling)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 49권 / 1호 / 9 ~ 15페이지
· 저자명 : 김현세, 임의수

초록

CPU 등의 전자 칩의 집적화가 진행됨에 따라, 이에 수반되는 발열 문제의 해결이 중요해지고 있다. 핀과 팬을 조합하여 공랭하는 방식은 한계에 이르게 되었으며, 최근 이를 해결하기 위해 다양한 방식의 냉각 장치가 개발되고 있다. 본 연구에서는 초음파를 이용한 냉각에 필요한 웨이브가이드를 설계 제작하였다. 이를 위해 20 kHz급과 30 kHz급의 두가지 주파수를 사용하고자 하였고, 시스템의 설계를 위해 유한요소해석을 이용하였다. 제작한 웨이브가이드를 이용하여 냉각실험을 수행하였으며, 20 kHz급은 상온에서 공진거리 17.0 mm일 때 45도의 냉각효과를 얻었다. 또한 30 KHz급은 공진거리 6.7 mm일 때 3도의 냉각효과를 보여주었다. 그러므로, 20 kHz급에서 좀 더 우수한 냉각효과가 있다고 판단되며, 향후 전자부품의 냉각에 활용이 가능할 것으로 보인다.

영어초록

As electronic chips such as CPUs shrink, thermal issues for cooling them increase. Traditional air cooling solutions using a pin and a fan have reached saturation; hence, various other cooling devices have been developed to address these heating problems. In this study, an ultrasonic waveguide was designed and fabricated for cooling applications. Finite element methods were applied for designing, and two frequencies (20 kHz and 30 kHz) were used. Cooling tests were performed, and a cooling effect of 45°C was observed using 20 kHz ultrasonic system at room temperature with 17.0 mm resonance distance. Tests using 30 kHz ultrasonic system showed a cooling effect of 3°C with 6.7 mm resonance distance. These results demonstrate that the 20 kHz ultrasonic system has better cooling ability, and thus, it can be applied for cooling electronic chips.

참고자료

· 없음