칩 열 솔루션을 위한 IMEC 스프레이 냉각 기술

고성능 전자 시스템의 개발은 방열 용량에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 전통적인 열 솔루션은 방열판에 열 교환기를 부착한 다음 방열판을 칩 뒷면에 부착하는 것입니다. 이러한 인터커넥트에는 열 인터페이스 인터커넥트 재료(TIMS)가 있어 고정된 열 저항을 생성하며 보다 효과적인 냉각 솔루션을 도입하여 극복할 수 없습니다. 칩 후면의 직접 냉각이 더 효과적이지만 기존 냉각 마이크로채널 솔루션은 칩 표면에 온도 구배를 생성합니다.

이상적인 칩 냉각 솔루션은 분산 냉각수 배출구가 있는 스프레이 냉각기입니다. 칩과의 상호 연결에 냉각액을 직접 적용한 다음 칩 표면에 수직으로 분사하여 칩 표면의 모든 액체가 동일한 온도를 갖도록 하고 냉각수와 칩 사이의 접촉 시간을 줄일 수 있습니다. 하지만 기존의 스프레이 쿨러는 ​​실리콘 기반으로 가격이 비싸거나 노즐 직경 및 적용 공정이 칩 패키징 공정과 호환되지 않는다는 단점이 있습니다.

IMEC는 새로운 스프레이 칩 쿨러를 개발했습니다. 첫째, 제조 비용을 줄이기 위해 실리콘을 대체하기 위해 고분자가 사용됩니다. 둘째, 고정밀 3D 프린팅 제조 기술을 이용하면 노즐이 300미크론에 불과할 뿐만 아니라 노즐 그래픽 디자인의 커스터마이징을 통해 히트맵과 복잡한 내부 구조를 맞출 수 있어 제조 비용과 시간을 줄일 수 있다.

IMEC의 스프레이 냉각기는 높은 냉각 효율을 달성합니다. 냉각수 유량 1L/min에서 100W/cm2 면적당 칩 온도 증가는 15도를 초과하지 않아야 합니다. 또 다른 장점은 똑똑한 내부 설계를 통해 한 방울의 압력이 0.3bar로 낮다는 것입니다. 이러한 성능 지표는 기존 냉각 솔루션의 표준 값을 초과합니다. 기존 솔루션에서는 열 인터페이스 재료만 20-50도의 온도 상승을 유발할 수 있습니다. 효율적이고 저렴한 제조 비용의 장점 외에도 IMEC 솔루션의 크기는 기존 솔루션보다 훨씬 작아서 칩 패키지 크기에 더 잘 맞고 칩 패키지 감소 및 보다 효율적인 냉각을 지원합니다.