spraychip-koeltechnologie
De ontwikkeling van krachtige elektronische systemen 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 verbindingen zijn voorzien van thermische interface-verbindingsmaterialen (TIMS), die een vaste thermische weerstand produceren en niet kunnen worden overwonnen 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 spaankoeling is een sproeikoeler met verdeelde koelmiddeluitlaat. Het brengt direct koelvloeistof aan 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 verkorten. De bestaande sproeikoeler heeft echter nadelen, hetzij omdat deze 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 hoogpolymeer gebruikt om silicium te vervangen om de productiekosten te verlagen; Ten tweede is met behulp van zeer nauwkeurige 3D-printproductietechnologie niet alleen de spuitmond slechts 300 micron groot, maar kunnen ook de heatmap en de complexe interne structuur worden afgestemd door het aanpassen van het grafische ontwerp van de spuitmond, en kunnen de productiekosten en -tijd worden verlaagd.
De sproeikoeler van IMEC bereikt een hoge koelefficiëntie. Bij een koelmiddelstroomsnelheid van 1 l/min mag de stijging van de chiptemperatuur per 100W/cm2 oppervlak niet groter zijn dan 15 graden. Een ander voordeel is dat de druk die door een enkele druppel wordt uitgeoefend slechts 0,3 bar bedraagt, 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 graad veroorzaken. Naast de voordelen van efficiënte en goedkope productie, is de omvang van de IMEC-oplossing veel kleiner dan die van bestaande oplossingen, die beter aansluit bij de grootte van het chippakket en de vermindering van het chippakket en een efficiëntere koeling ondersteunt.
