Piastra di raffreddamento liquido a microcanale MLCP ad alto flusso di calore Dispositivi elettronici di raffreddamento

La piastra di raffreddamento a liquido microcanale (MLCP) è la soluzione termica definitiva per dispositivi elettronici ad alto flusso di calore. Il suo nucleo risiede nella fitta serie integrata di microcanali di flusso con un diametro idraulico tipicamente ≤ 1 mm (spesso 50-500 μm), che aumenta notevolmente l'area di scambio termico e l'efficienza, distinguendolo dalle piastre di raffreddamento ad acqua convenzionali con canali di flusso su scala millimetrica.

Definizione:MLCP utilizza processi di precisione per fabbricare canali di flusso su scala micron all'interno di substrati ad alta conduttività termica. Il liquido di raffreddamento è sottoposto a convezione forzata all'interno dei canali, realizzando un trasferimento di calore diretto/ravvicinato tra le fonti di calore e il liquido di raffreddamento. Con canali di flusso densamente organizzati, la sua area di scambio termico per unità di superficie è 3-10 volte quella delle tradizionali piastre di raffreddamento. Può essere integrato con il packaging dei chip per abbreviare il percorso di trasferimento del calore.

• Substrato:Rame privo di ossigeno (migliore conduttività termica, costo elevato), lega di alluminio 6061/6063 (economico), silicio (incisione di semiconduttori, adatto per l'integrazione a livello di chip)
• Array di canali a microflusso:Canali diritti, serpentini, paralleli o frattali, spesso dotati di microalette/nervature
• Piastra di copertura di tenutasigillato tramite saldatura ad attrito (FSW), saldatura per diffusione o brasatura sotto vuoto
• Porte di ingresso e uscita del liquido(G1/4, NPT), sigillato con O-ring o saldatura
• Trattamento superficiale:Anodizzazione, nichelatura, ossidazione conduttiva per installazione e resistenza alla corrosione

La piastra di raffreddamento è saldamente fissata alle fonti di calore (chip AI, sorgenti di pompe laser) tramite grasso termico o materiali a cambiamento di fase. Il calore viene rapidamente condotto alle pareti dei microcanali. All'interno dei microcanali scorre ad alta velocità acqua deionizzata o soluzione di glicole etilenico. Il sottile strato limite termico riduce significativamente la resistenza termica, offrendo un'efficienza di trasferimento del calore convettivo estremamente elevata. Il fluido riscaldato ritorna ad un refrigeratore o CDU per il raffreddamento, formando un circuito chiuso. L'MLCP integrato può incorporare canali di flusso all'interno del package, ottenendo un breve percorso di trasferimento del calore "dal chip al refrigerante", con resistenza termica ridotta al livello di 0,03 ℃*cm²/W.

• Incisione di precisione + incollaggio per diffusione / FSW:Microsolchi formati mediante fotolitografia ed attacco su substrati di silicio/rame, sigillati con saldatura allo stato solido; adatto per canali ultrafini (50-100μm)
• Microtubi incorporati + brasatura sottovuoto:Serie di tubi di rame ultrasottili incorporati nel substrato, con spazi riempiti mediante brasatura
• Stampa 3D in metallo (SLM):Formatura diretta di canali di flusso complessi, ideale per la personalizzazione di piccoli lotti
• Incisione chimica + saldatura laser:Adatto per piastre di raffreddamento sottili, bilanciando precisione e costo

• Parametri del canale:Larghezza 50-500μm, profondità 200-800μm, spaziatura 100-300μm
• Portata e caduta di pressione:Velocità del flusso 2-5 m/s, pressione operativa 0,5-1,5 MPa, caduta di pressione controllata entro 0,3 MPa
• Conduttività termica del materiale:Rame 386W/m*K, lega di alluminio 205W/m*K
• Prestazioni di tenuta:Tasso di perdita di elio ≤1×10⁻⁹ mbar*L/s
• Planarità della superficie:≤0,05 mm/100 mm

• Server AI e chip di elaborazione: GPU NVIDIA Rubin, CPU di fascia alta, schede acceleratrici AI con consumo energetico su chip singolo da 1500-2300 W
• Laser a fibra ad alta potenza: moduli di pompa, combinatori di raggi, cavità risonanti
• Produzione di semiconduttori: ricottura laser, apparecchiature per incisione
• Attrezzature mediche: strumenti terapeutici laser ad alta potenza

• Selezione:Determinare la densità e il materiale del canale in base al flusso di calore; selezionare lo spessore in base ai vincoli di spazio; confermare le specifiche della porta e la compatibilità del refrigerante
• Manutenzione:L'acqua deionizzata (conduttività < 1μS/cm) è obbligatoria; sostituire il liquido refrigerante ogni 6-12 mesi per evitare incrostazioni; eseguire annualmente prove di pressione e perdite di elio; evitare forti impatti per prevenire la deformazione del canale

• Profonda integrazione con il packaging dei chip (Chiplet + MLCP)
• Raffreddamento a due fasi (ebollizione all'interno di microcanali) per un ulteriore miglioramento dell'efficienza
• Innovazioni nei processi di produzione a basso costo per promuovere l'adozione in apparecchiature informatiche di fascia media