การระบายความร้อนด้วยสเปรย์ IMEC สําหรับสารละลายความร้อนของชิป

การพัฒนาระบบอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูงทําให้ความต้องการที่สูงขึ้นและสูงขึ้นสําหรับความสามารถในการกระจายความร้อน โซลูชันความร้อนแบบดั้งเดิมคือการติดเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเข้ากับอ่างความร้อนแล้วติดอ่างความร้อนไว้ที่ด้านหลังของชิป การเชื่อมต่อเหล่านี้มีวัสดุเชื่อมต่อระหว่างส่วนต่อประสานความร้อน (TIMS) ซึ่งให้ความต้านทานความร้อนคงที่และไม่สามารถเอาชนะได้โดยการแนะนําโซลูชันการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น การระบายความร้อนโดยตรงที่ด้านหลังของชิปจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่โซลูชัน microchannel ระบายความร้อนที่มีอยู่จะสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิบนพื้นผิวชิป

โซลูชันการระบายความร้อนด้วยชิปในอุดมคติคือเครื่องทําความเย็นแบบสเปรย์พร้อมเต้าเสียบน้ําหล่อเย็นแบบกระจาย มันใช้ของเหลวระบายความร้อนโดยตรงในการเชื่อมต่อกับชิปแล้วฉีดพ่นในแนวตั้งไปยังพื้นผิวชิปซึ่งสามารถมั่นใจได้ว่าของเหลวทั้งหมดบนพื้นผิวชิปมีอุณหภูมิเท่ากันและลดเวลาในการสัมผัสระหว่างน้ําหล่อเย็นและชิป อย่างไรก็ตามเครื่องทําความเย็นแบบสเปรย์ที่มีอยู่มีข้อเสียเนื่องจากมีราคาแพงตามซิลิคอนหรือเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีดและกระบวนการใช้งานไม่เข้ากันกับกระบวนการบรรจุภัณฑ์ชิป

IMEC ได้พัฒนาเครื่องทําความเย็นชิปสเปรย์ใหม่ ประการแรกโพลีเมอร์สูงใช้แทนซิลิคอนเพื่อลดต้นทุนการผลิต ประการที่สองโดยใช้เทคโนโลยีการผลิตการพิมพ์ 3 มิติที่มีความแม่นยําสูงไม่เพียง แต่หัวฉีดเป็นเพียง 300 ไมครอน แต่ยังสามารถจับคู่แผนที่ความร้อนและโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนผ่านการปรับแต่งการออกแบบกราฟิกหัวฉีดและสามารถลดต้นทุนและเวลาในการผลิตได้

เครื่องทําความเย็นแบบสเปรย์ของ IMEC ให้ประสิทธิภาพการทําความเย็นสูง ที่อัตราการไหลของน้ําหล่อเย็น 1 ลิตร / นาทีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิชิปต่อพื้นที่ 100W / cm2 จะต้องไม่เกิน 15 °C ข้อดีอีกประการหนึ่งคือความดันที่ใช้โดยหยดเดียวนั้นต่ําถึง 0.3bar ผ่านการออกแบบภายในที่ชาญฉลาด ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพเหล่านี้เกินค่ามาตรฐานของโซลูชันการทําความเย็นแบบดั้งเดิม ในสารละลายแบบดั้งเดิมมีเพียงวัสดุอินเทอร์เฟซความร้อนเท่านั้นที่สามารถทําให้เกิดอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 20-50 °C นอกเหนือจากข้อดีของการผลิตที่มีประสิทธิภาพและต้นทุนต่ําแล้วขนาดของโซลูชัน IMEC ยังมีขนาดเล็กกว่าโซลูชันที่มีอยู่ซึ่งตรงกับขนาดของบรรจุภัณฑ์ชิปและรองรับการลดบรรจุภัณฑ์ชิปและการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น