Технология распылительного охлаждения IMEC для теплового решения чипа

Развитие высокопроизводительной электронной системы выдвигает все более высокие требования к мощности рассеивания тепла. Традиционное тепловое решение состоит в том, чтобы прикрепить теплообменник к радиатору, а затем прикрепить радиатор к задней части чипа. Эти межсоединения имеют материалы межсоединений с тепловым интерфейсом (TIMS), которые обеспечивают фиксированное тепловое сопротивление и не могут быть преодолены путем внедрения более эффективных решений для охлаждения. Прямое охлаждение на задней стороне чипа будет более эффективным, но существующие микроканальные решения для охлаждения будут создавать температурный градиент на поверхности чипа.

Идеальным решением для охлаждения стружки является распылительный охладитель с распределенным выпуском охлаждающей жидкости. Он непосредственно наносит охлаждающую жидкость на соединение с чипом, а затем распыляет ее вертикально на поверхность чипа, что может обеспечить одинаковую температуру всех жидкостей на поверхности чипа и сократить время контакта между охлаждающей жидкостью и чипом. Однако существующий спрей-охладитель имеет недостатки, связанные либо с его дороговизной на основе кремния, либо с несовместимостью диаметра сопла и процесса нанесения с процессом упаковки чипов.

Компания IMEC разработала новый распылительный охладитель стружки. Во-первых, вместо кремния используется высокополимерный полимер для снижения производственных затрат; Во-вторых, используя высокоточную технологию производства 3D-печати, не только размер сопла составляет всего 300 микрон, но также можно согласовать тепловую карту и сложную внутреннюю структуру за счет настройки графического дизайна сопла, а также сократить стоимость и время производства.

Распылительный охладитель IMEC обеспечивает высокую эффективность охлаждения. При расходе теплоносителя 1 л/мин повышение температуры чипа на 100Вт/см2 площади не должно превышать 15 градусов. Еще одним преимуществом является то, что давление, создаваемое одной каплей, составляет всего 0,3 бар благодаря продуманной внутренней конструкции. Эти показатели производительности превышают стандартные значения традиционных решений для охлаждения. В традиционном решении только материал термоинтерфейса может вызвать повышение температуры на 20-50 градусов. В дополнение к преимуществам эффективного и недорогого производства, размер решения IMEC намного меньше, чем у существующих решений, что лучше соответствует размеру корпуса микросхемы и поддерживает уменьшение упаковки микросхемы и более эффективное охлаждение.