In this paper, thermal performance of a heat sink subject to a localized heat source is analyzed through experimental methods. For an experimental analysis, 5 aluminum straight fin heat sinks having 4 types of film heaters are tested with constant pumping power and inlet velocity ranging from 1m/s to 5m/s. Through the experiments, it is shown that the thermal performance of a heat sink subject to a localized heat source depends on the spreading resistance and the optimum value of the substrate thickness exists. In addition, the effects of the substrate thickness, heat source size, inlet velocity of the heat sink was investigated. As a result, the spreading resistance is shown to be a function of the substrate thickness, the heat source size, the Biot number. For the thermal design of the heat sink subject to a localized heat source, a correlation for the spreading resistance is suggested and the optimized structure of the heat sink is determined.
본 연구에서는 국부 열유속이 존재하는 히트 싱크에서의 열적 성능에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 실험적 연구를 위하여 5가지의 히트 싱크, 4가지의 모사 발열체가 사용되었으며, 일정한 pumping power 및 1m/s~5m/의 유속을 가지는 풍동에서 실험이 진행되었다. 실험을 통하여 높이가 제한되고 국부 열유속이 존재하는 히크 싱크에서는 substrate 두께의 최적값이 존재한다는 것을 보였으며 substrate 두께, 열유속의 크기, 유속의 변화에 따른 히트 싱크의 열성능 변화에 관해서도 실험적 고찰을 수행하였다. 실험 결과를 통하여 국부 열유속이 존재하는 히트 싱크에서는 스프레딩 열저항이 중요한 인자이며, 이것은 substrate 두께, 열유속의 크기, Biot수에 관한 함수임을 보였다. 국부 열유속을 가지는 히트 싱크의 열설계를 위하여 spreading 열저항의 관계식을 제시하였으며 이를 통해 국부 열유속을 가지는 히트 싱크의 최적화도 수행하였다.
