IMEC 스프레이 냉각

고성능 전자 시스템의 개발로 인해 열 방출 용량에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 전통적인 열 솔루션은 열 교환기를 방열판에 부착한 다음 방열판을 칩 뒷면에 부착하는 것입니다. 이러한 상호 연결에는 고정된 열 저항을 생성하고 보다 효과적인 냉각 솔루션을 도입하여 극복할 수 없는 TIMS(열 인터페이스 상호 연결 재료)가 있습니다. 칩 뒷면의 직접 냉각이 더 효과적이지만 기존 냉각 마이크로채널 솔루션은 칩 표면에 온도 구배를 생성합니다.

이상적인 칩 냉각 솔루션은 냉각수 배출구가 분산된 스프레이 쿨러입니다. 칩과의 상호 연결에 냉각액을 직접 적용한 다음 칩 표면에 수직으로 분사하여 칩 표면의 모든 액체의 온도를 동일하게 유지하고 냉각수와 칩 사이의 접촉 시간을 줄일 수 있습니다. 그러나 기존 스프레이 쿨러는 ​​실리콘 기반으로 가격이 비싸거나, 노즐 직경과 적용 공정이 칩 패키징 공정과 호환되지 않는다는 단점이 있다.

IMEC는 새로운 스프레이 칩 쿨러를 개발했습니다. 첫째, 제조원가를 낮추기 위해 실리콘을 대체하는 고분자 소재를 사용한다. 둘째, 고정밀 3D 프린팅 제조기술을 이용하면 노즐의 크기가 300미크론에 불과할 뿐만 아니라, 노즐 그래픽 디자인의 맞춤화를 통해 히트맵과 복잡한 내부구조를 매칭할 수 있어 제조비용과 시간을 절감할 수 있다.

IMEC의 스프레이 쿨러는 ​​높은 냉각 효율을 실현합니다. 냉각수 유량이 1L/min일 때 100W/cm2 면적당 칩 온도 상승은 15도를 초과해서는 안 됩니다. 또 다른 장점은 스마트한 내부 설계를 통해 한 방울에 가해지는 압력이 0.3bar 정도로 낮다는 점입니다. 이러한 성능 지표는 기존 냉각 솔루션의 표준 값을 초과합니다. 기존 솔루션에서는 감열재만 20-50 도의 온도 상승을 일으킬 수 있습니다. 효율적이고 저렴한 제조 비용이라는 장점 외에도 IMEC 솔루션의 크기는 기존 솔루션보다 훨씬 작아서 칩 패키지 크기에 더 잘 맞고 칩 패키지 감소 및 효율적인 냉각을 지원합니다.