スプレーチップ冷却技術

高性能電子システムの開発により、放熱能力に対する要求はますます高まっています。 従来の熱ソリューションは、熱交換器をヒートシンクに取り付けてから、ヒートシンクをチップの背面に取り付けることです。 これらの相互接続にはサーマル インターフェイス インターコネクト材料 (TIMS) が含まれており、固定の熱抵抗が発生するため、より効果的な冷却ソリューションを導入しても克服できません。 チップ背面の直接冷却はより効果的ですが、既存の冷却マイクロチャネル ソリューションではチップ表面に温度勾配が生じます。

理想的なチップ冷却ソリューションは、分散型クーラント出口を備えたスプレー クーラーです。 チップとの接続部に冷却液を直接塗布し、チップ表面に垂直に噴射することで、チップ表面のすべての液体の温度を確実に均一にし、冷却液とチップの接触時間を短縮します。 しかし、既存のスプレークーラーには、シリコンベースで高価であるか、ノズル直径と適用プロセスがチップパッケージングプロセスと互換性がないため、欠点があります。

IMECは新しいスプレーチップクーラーを開発しました。 まず、製造コストを削減するためにシリコンの代わりに高分子ポリマーが使用されます。 第二に、高精度 3D プリンティング製造技術を使用することで、ノズルがわずか 300 ミクロンであるだけでなく、ノズル グラフィック デザインのカスタマイズを通じてヒート マップと複雑な内部構造を一致させることができ、製造コストと時間を削減できます。

IMECのスプレークーラーは高い冷却効率を実現します。 冷媒流量 1 L/min の場合、1{{4}0W/cm2 面積あたりのチップ温度の上昇は 15 度を超えてはなりません。 もう 1 つの利点は、スマートな内部設計により、1 つの液滴によって加えられる圧力が 0.3 bar と低いことです。 これらの性能指標は、従来の冷却ソリューションの標準値を超えています。 従来の解決策では、サーマル インターフェイス マテリアルのみが 20-50 度の温度上昇を引き起こす可能性があります。 効率的で低コストの製造という利点に加えて、IMEC ソリューションのサイズは既存のソリューションよりもはるかに小さいため、チップ パッケージのサイズによく適合し、チップ パッケージの縮小とより効率的な冷却をサポートします。