嵌入式微通道传热特性及局部热点尺度效应

摘要

通过实验测试结合理论分析,研究嵌入式微通道冷却系统的传热特性及局部热点的尺度效应.测试芯片加工采用MEMS工艺,微通道层与顶层之间的连接采用硅硅直接键合,芯片与电路板(PCB)之间的连接采用倒装焊接.研究结果表明,采用嵌入式微通道设计极大地缩短了微芯片到微通道的导热距离,可以显著地减小微芯片到环境的热阻.根据测试结果可知,在100 W/cm^(2)均匀热流密度的条件下,使用6.84 mW/cm^(2)的泵功,可以将模拟IC热源的温升控制到小于40 K,能效比超过14000.在非均匀热流密度的条件下,局部热点的存在会增大导热热阻在总热阻中的占比,局部热点尺度越小,热点附近的侧向热传导越严重,导热热阻越大,这减小了对流换热热阻在热点区域总热阻中的占比,使得增大对流换热系数带来的总热阻降低效果减弱.