IMEC spraykøling til chip termisk løsning

Udviklingen af højtydende elektroniske systemer stiller højere og højere krav til varmeafledningskapacitet. Den traditionelle termiske løsning er at fastgøre varmeveksleren til køleprofilen og derefter fastgøre køleprofilen til bagsiden af chippen. Disse sammenkoblinger har termiske grænsefladeforbindelsesmaterialer (TIMS), som producerer fast termisk modstand og ikke kan overvindes ved at indføre mere effektive køleløsninger. Direkte køling på bagsiden af chippen vil være mere effektiv, men de eksisterende kølemikrokannelløsninger vil producere en temperaturgradient på spånoverfladen.

Den ideelle spånkøleløsning er en sprøjtekøler med distribueret kølevæskeudtag. Det anvender direkte kølevæske i sammenkoblingen med chippen og sprøjter den derefter lodret til spånoverfladen, hvilket kan sikre, at alle væsker på spånoverfladen har samme temperatur og reducerer kontakttiden mellem kølevæsken og chippen. Den eksisterende sprøjtekøler har dog ulemper, enten fordi den er dyr baseret på silicium, eller dens dysediameter og applikationsproces er uforenelig med spånemballageprocessen.

IMEC har udviklet en ny spraychip køler. For det første anvendes høj polymer til at erstatte silicium for at reducere fremstillingsomkostningerne; For det andet, ved hjælp af høj præcision 3D-print produktionsteknologi, ikke kun dysen er kun 300 mikron, men også varmekort og komplekse interne struktur kan matches gennem tilpasning af dyse grafisk design, og fremstillingsomkostningerne og tid kan reduceres.

IMEC's sprøjtekøler opnår høj køleeffektivitet. Ved kølevæskestrømmen på 1 L/min må forhøjelsen af spåntemperaturen pr. 100W/cm2-arealet ikke overstige 15 °C. En anden fordel er, at trykket, der påføres af en enkelt dråbe, er så lavt som 0,3bar gennem et smart internt design. Disse præstationsindikatorer overstiger standardværdierne for traditionelle køleløsninger. I den traditionelle opløsning er det kun det termiske grænseflademateriale, der kan forårsage temperaturstigningen på 20-50 °C. Ud over fordelene ved effektiv og billig produktion er størrelsen af IMEC-løsningen meget mindre end størrelsen af eksisterende løsninger, som bedre matcher størrelsen af chippakken og understøtter reduktionen af chippakke og mere effektiv køling.