Micro-kanaal vloeistofkoelplaat MLCP Hoge warmteflux Elektronische apparaten Koeling

Micro-Channel Liquid Cooling Plate (MLCP) is een ultieme thermische oplossing voor elektronische apparaten met een hoge warmteflux. De kern ligt in de geïntegreerde, dichte reeks microstroomkanalen met een hydraulische diameter van doorgaans ≤1 mm (vaak 50-500 μm), waardoor het warmtewisselingsoppervlak en de efficiëntie aanzienlijk worden vergroot, waardoor het zich onderscheidt van conventionele waterkoelplaten met stroomkanalen op millimeterschaal.

Definitie:MLCP maakt gebruik van precisieprocessen om stromingskanalen op micronschaal te vervaardigen in substraten met een hoge thermische geleidbaarheid. Koelvloeistof ondergaat geforceerde convectie binnen de kanalen, waardoor warmteoverdracht op korte afstand tussen warmtebronnen en koelvloeistof wordt gerealiseerd. Met dicht op elkaar geplaatste stroomkanalen is het warmtewisselingsoppervlak per oppervlakte-eenheid 3-10 maal groter dan dat van traditionele koelplaten. Het kan worden geïntegreerd met chipverpakkingen om het warmteoverdrachtstraject te verkorten.

• Substraat:Zuurstofvrij koper (beste thermische geleidbaarheid, hoge kosten), 6061/6063 aluminiumlegering (kosteneffectief), silicium (halfgeleideretsen, geschikt voor integratie op chipniveau)
• Micro-stroomkanaalarray:Rechte, kronkelige, parallelle of fractale kanalen, vaak voorzien van microvinnen/ribben
• Afdichtende afdekplaatafgedicht via wrijvingsroerlassen (FSW), diffusiebinding of vacuümsolderen
• Vloeistofinlaat- en uitlaatpoorten(G1/4, NPT), afgedicht met O-ringen of gelast
• Oppervlaktebehandeling:Anodiseren, vernikkelen, geleidende oxidatie voor installatie en corrosiebestendigheid

De koelplaat is stevig bevestigd aan warmtebronnen (AI-chips, laserpompbronnen) via thermisch vet of faseveranderingsmaterialen. Warmte wordt snel naar de microkanaalwanden geleid. Gedeïoniseerd water of een ethyleenglycoloplossing stroomt met hoge snelheid door de microkanalen. De dunne thermische grenslaag vermindert de thermische weerstand aanzienlijk en zorgt voor een extreem hoge efficiëntie van de convectieve warmteoverdracht. De verwarmde vloeistof keert voor koeling terug naar een koelmachine of CDU en vormt zo een gesloten lus. Geïntegreerde MLCP kan stroomkanalen in het pakket inbedden, waardoor een kort warmteoverdrachtspad "van chip naar koelmiddel" wordt bereikt, waarbij de thermische weerstand wordt verlaagd tot het niveau van 0,03℃*cm²/W.

• Precisie-etsen + diffusiebinding / FSW:Microgroeven gevormd door fotolithografie en etsen op silicium/kopersubstraten, afgedicht met solid-state lassen; geschikt voor ultrafijne kanalen (50-100μm)
• Ingebedde microbuisjes + vacuümsolderen:Een reeks ultrafijne koperen buizen ingebed in het substraat, waarbij de gaten zijn opgevuld door hardsolderen
• Metaal 3D-printen (SLM):Directe vorming van complexe stroomkanalen, ideaal voor maatwerk in kleine batches
• Chemisch etsen + laserlassen:Geschikt voor dunne koelplaten, waarbij precisie en kosten in evenwicht zijn

• Kanaalparameters:Breedte 50-500μm, diepte 200-800μm, afstand 100-300μm
• Debiet en drukval:Stroomsnelheid 2-5 m/s, werkdruk 0,5-1,5 MPa, drukval geregeld binnen 0,3 MPa
• Materiaal thermische geleidbaarheid:Koper 386W/m*K, aluminiumlegering 205W/m*K
• Afdichtingsprestaties:Heliumleksnelheid ≤1×10⁻⁹ mbar*L/s
• Oppervlakte vlakheid:≤0,05 mm/100 mm

• AI-servers en computerchips: NVIDIA Rubin GPU, hoogwaardige CPU's, AI-acceleratorkaarten met een stroomverbruik van één chip van 1500-2300 W
• Vezellasers met hoog vermogen: pompmodules, straalcombineerders, resonantieholtes
• Productie van halfgeleiders: lasergloeien, etsapparatuur
• Medische apparatuur: krachtige lasertherapeutische instrumenten

• Selectie:Bepaal de kanaaldichtheid en het materiaal op basis van de warmtestroom; selecteer de dikte op basis van ruimtebeperkingen; bevestig poortspecificaties en koelvloeistofcompatibiliteit
• Onderhoud:Gedeïoniseerd water (geleidingsvermogen < 1μS/cm) is verplicht; ververs de koelvloeistof elke 6-12 maanden om kalkaanslag te voorkomen; jaarlijks druk- en heliumlektesten uitvoeren; vermijd ernstige schokken om kanaalvervorming te voorkomen

• Diepe integratie met chipverpakking (Chiplet + MLCP)
• Tweefasige koeling (koken in microkanalen) voor verdere efficiëntieverbetering
• Doorbraken in goedkope productieprocessen om de acceptatie in computerapparatuur uit het middensegment te bevorderen