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FPGA 열제어용 히트싱크 효과의 실험적 검증
Experimental Verification of Heat Sink for FPGA Thermal Control 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.42 no.9, 2014년, pp.789 - 794  

박진한 (Samsung Thales) ,  김현수 (Samsung Thales) ,  고현석 (Agency for Defense Development) ,  진봉철 (Agency for Defense Development) ,  서학금 (Agency for Defense Development)

초록
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정지궤도급 차세대 통신위성에 탑재될 디지털신호처리기에는 디지털 고속통신을 위한 FPGA가 사용된다. 적용된 FPGA는 높은 열소산량을 가지고 있으며, 이로 인한 접합온도의 상승은 부하경감 요구조건을 만족하기 어렵고 장비의 수명과 신뢰도 저하의 주요 원인이다. 지상과는 달리 우주환경에서의 전장품의 열제어는 대부분 열전도를 통하여 이루어지고 있다. CCGA 또는 BGA 형태의 FPGA는 인쇄회로기판에 장착되지만, 인쇄회로기판의 열전도율은 FPGA의 열제어에 효율적이지 못하다. FPGA의 열제어를 위하여 부품 리드와 하우징을 직접 연결하는 히트싱크를 제작하였으며, 우주인증레벨의 열진공시험을 통하여 그 성능을 확인하였다. 높은 전력소모량을 가진 FPGA는 우주환경에 적용하기 어려웠으나, 히트싱크를 적용함으로써 부하경감 온도 마진을 확보하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The FPGA is used to the high speed digital satellite communication on the Digital Signal Process Unit of the next generation GEO communication satellite. The high capacity FPGA has the high power dissipation and it is difficult to satisfy the derating requirement of temperature. This matter is the m...

주제어

#열해석   #부하경감 요구조건   #접합온도   #열진공시험  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문의 연구 목적은 높은 전력소산량을 가진 FPGA의 열제어를 위하여 추가적인 열전달 경로인 히트싱크를 추가하고, 부하경감 요구조건을 만족시킴으로써 정지궤도 위성에 적용 가능성을 확인하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전자부품의 부하경감 요구조건을 만족하기 위해 필요한 것은? 현대의 전자 부품들은 더 빠르고 좋은 능력에 대한 요구에 의하여 회로의 밀도와 열소산의 증가가 필연적으로 동반되고 있다[1]. 전자부품의 부하경감 요구조건(Derating Requirement)을 만족하기 위하여 높은 열소산 부품에 대한 열제어가 필요하며, 그 필요성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 전자부품의 높은 접합온도는 전류의 증가를 야기하고 이는 열소산의 증가로 이어진다.
정지궤도급 차세대 통신위성용 디지털신호처리기에 디지털 고속통신을 위해 사용되는 것은? 정지궤도급 차세대 통신위성용 디지털신호처리기에서는 디지털 고속통신을 위하여 FPGA가 사용되고 있다. 적용된 FPGA는 전력소모량이 10W에 이르며, 높은 부품 온도 및 접합온도의 상승으로 인하여 부하경감 요구조건을 만족시키기 어렵고 결과적으로 신뢰도 저하의 주요 원인이 되고 있다.
노드 네트워크 모델링 방법이란? 본 논문에서는 디지털신호처리기의 열해석을 위하여 노드 네트워크 모델링(Nodal Network Modeling) 방법으로 모델링하였다. 이 방법은 열 해석시에 가장 많이 사용되는 모델링 방법으로서 열 해석할 대상을 일정한 수의 노드로 분할을 한 뒤 노드와 노드를 열저항으로 연결시키는 방법이다[3].
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참고문헌 (7)

  1. Jin-Han Park, Hyeon-Seok Seo, Yeoung-Keun Jang, "A Study on Heat Load Mitigation for High Power Dissipation Equipment of KOMPSAT-2", KSAS Journal, No. 30, Vol. 3, pp. 77-88, 2002. 

  2. Michael Pecht, Handbook of Electronic Package Design, Marcel Dekker, Inc., New York, 1991. 

  3. Min-Young Kang, Jin-Han Park, Yeoung-Keun Jang, Hwa-Seok Oh "A Study on Thermal Modeling Method of Satellite Equipment", KSAS Journal, No. 29, Vol. 7, pp. 127-136, 2001. 

  4. Frank P. Incropera, David P. DeWitt, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, John Wiley and sons, 1996 

  5. UG520, Virtex-5QV FPGA Packaging and Pinout Specification, Xilinx Inc. 

  6. ECSS-Q-ST-30-11, Derating-EEE components, ESA Requirements and Standards Division 

  7. Technical Data & Information of DIS-APASTE 2310-PMF, Aptek Laboratories, Inc. 

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