1. Abstract
전기 회로(electric circuit)를 구성하고 전기를 통하면 회로를 구성하는 여러가지 능동소자(active device)와 수동 소자(passive device)에서 열(heat generation)이 발생합니다. 배선(interconnects)은 수동 소자로 분류되는데, 여기서는 배선에서 열이 발생하는 경우에 열전달 해석 방법을 소개합니다.
2. 전기 저항에 의한 발열
전기 회로에 사용되는 소자는 일반적으로 작동 중에 열을 발생 시킵니다. 전기 소자에 전류가 흐르면 열에너지의 형태로 에너지 손실이 생기기 때문입니다. 전기 회로의 배선에서 발생하는 열은 전기의 흐름이 정상 상태일 때 줄의 법칙(Joule’s law)에 의해 서 아래와 같이 표현됩니다.
𝐼 : 정상 상태 전류(𝐴)
𝑅 : 정상 상태 저항(Ω)
여기서 배선의 저항 𝑅 은 구성 재료의 비저항 ρ 를 사용하여 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
𝜌 : 재료의 비저항(Ω/m)
𝐿 : 정상 상태 저항(m)
𝐴𝐶 : 정상 상태 저항(𝑚^2)
<Resistance of Interconnect Materials>
3. 전기 하중 입력 방법
전기 회로에 전기 하중에 의한 발열 조건을 입력하려면 아래와 같은 입력 정보가 필요합니다.
1) 재료 정보: 선형재료 → 전위 → 전도율
2) 하중 정보: 정적/열 해석 → 전기하중 → 전위 또는 전류
전도율은 배선 전기가 얼마나 잘 흐르는 지를 나타내는 재료의 특성값입니다. 그리고 배선 부분의 해석 모델의 경계 영역에 기준 전압과 전위차 또는 기준 전압과 전류의 크기를 입력하면 줄의 법칙에 의한 발열량을 결정할 수 있습니다.
<전기하중>
4. 예제
4-1. 모델 정의
예제 모델은 100x100x0.75μ𝑚3 크기의 피에조 소자입니다. 얇은 실리콘 막 사이에 피에조 조각이 삽입되어 있어서 전기가 흐르면 피에조 조각이 발열체로 작용하여, 피에조 소자 전체에 열이 전달됩니다.
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