IMEC sproeikoeltechnologie voor thermische chipoplossing
De ontwikkeling van een krachtig elektronisch systeem stelt steeds hogere eisen aan de warmteafvoercapaciteit. De traditionele thermische oplossing is om de warmtewisselaar aan het koellichaam te bevestigen en vervolgens het koellichaam aan de achterkant van de chip te bevestigen. Deze interconnects hebben Thermal Interface Interconnect Materials (TIMS), die een vaste thermische weerstand produceren en niet kunnen worden verholpen door effectievere koeloplossingen te introduceren. Directe koeling aan de achterkant van de chip zal effectiever zijn, maar de bestaande microkanaaloplossingen voor koeling zullen een temperatuurgradiënt op het chipoppervlak produceren.
De ideale oplossing voor het koelen van frites is een sproeikoeler met gedistribueerde koelmiddeluitlaat. Het past direct koelvloeistof toe in de verbinding met de chip en spuit deze vervolgens verticaal op het chipoppervlak, wat ervoor kan zorgen dat alle vloeistoffen op het chipoppervlak dezelfde temperatuur hebben en de contacttijd tussen het koelmiddel en de chip verkort. De bestaande sproeikoeler heeft echter nadelen, hetzij omdat hij duur is op basis van silicium, hetzij omdat de mondstukdiameter en het aanbrengproces niet compatibel zijn met het chipverpakkingsproces.
IMEC heeft een nieuwe spraychipkoeler ontwikkeld. Ten eerste wordt hoog polymeer gebruikt om silicium te vervangen om de productiekosten te verlagen; Ten tweede, met behulp van uiterst nauwkeurige 3D-printproductietechnologie, is niet alleen het mondstuk slechts 300 micron, maar kunnen ook de warmtekaart en de complexe interne structuur worden aangepast door het grafische ontwerp van het mondstuk aan te passen, en kunnen de fabricagekosten en -tijd worden verminderd.
De sproeikoeler van IMEC behaalt een hoog koelrendement. Bij een koelvloeistofstroomsnelheid van 1 l/min mag de toename van de chiptemperatuur per 100W/cm2 oppervlak niet meer dan 15 graden bedragen. Een ander voordeel is dat de druk die wordt uitgeoefend door een enkele druppel slechts 0,3 bar is dankzij een slim intern ontwerp. Deze prestatie-indicatoren overtreffen de standaardwaarden van traditionele koeloplossingen. In de traditionele oplossing kan alleen het thermische interfacemateriaal een temperatuurstijging van 20-50 graden veroorzaken. Naast de voordelen van efficiënte en goedkope productie, is de omvang van de IMEC-oplossing veel kleiner dan die van bestaande oplossingen, wat beter past bij de grootte van het chippakket en de reductie van het chippakket en efficiëntere koeling ondersteunt.
