マイクロチャネル液体冷却プレート MLCP 高熱流電子機器 冷却

マイクロチャネル液体冷却プレート (MLCP) は高熱流の電子機器のための究極の熱ソリューションですその核は,水力直径が通常≤1mm (しばしば50-500μm) のマイクロフローチャネルの統合された密集した配列にあります.熱交換面積と効率を大幅に増加させ,ミリメートルスケールの流通チャネルを持つ従来の水冷却プレートと区別します.

定義:MLCPは高熱伝導性の基板の内部でマイクロスケールの流れチャネルを製造するために精密なプロセスを利用します.冷却液はチャネル内で強制コンベクションを受けます.熱源と冷却液間の近距離/直接熱伝送を実現する密集した流れチャネルにより,容積単位あたりの熱交換面積は,従来の冷却プレートの3~10倍です.熱伝送経路を短縮するためにチップパッケージと統合することができます.

• 基板:酸素のない銅 (最高熱伝導性,高コスト),6061/6063 アルミ合金 (費用対効果),シリコン (半導体エッチング,チップレベル統合に適している)
• マイクロフローチャネル配列:直線,蛇形,平行,またはフラクタルチャネル,しばしばマイクロフィン/肋骨を装備
• 密封カバープレート摩擦溶接 (FSW),拡散結合,または真空溶接によって密封
• 液体入口と出口口(G1/4,NPT) Oリングまたは溶接で密封
• 表面処理:アノイド化,ニッケル塗装,設置のための伝導性酸化,耐腐蝕性

冷却プレートは,熱油脂または相変化材料によって熱源 (AIチップ,レーザーポンプ源) にしっかりと固定され,熱はマイクロチャネル壁に迅速に導かれます.デイオニ化水またはエチレングリコール溶液はマイクロチャネル内側で高速で流れます. 薄い熱境界層は熱抵抗を大幅に低下させ,非常に高いコンベクト熱伝送効率を提供します. 加熱された液体は冷却のために冷却機またはCDUに戻ります.閉ループを形成する統合されたMLCPは,容器内に流れチャネルを埋め込み,熱抵抗を0.03°C*cm2/Wまで低下させ,短距離の熱伝送経路"チップから冷却液"を達成することができる.

• 精密エッチング + 拡散結合 / FSW:シリコン/銅基板に光立体とエッチングによって形成された微小溝,固体溶接で密封;超細のチャネル (50-100μm) に適している
• 組み込みマイクロチューブ+真空溶接:基板に埋め込まれた超細銅管の配列で,隙間は溶接で埋められる
• メタル3D印刷 (SLM):複雑な流通チャネルを直接形成し,小批量カスタマイズに最適
• 化学エッチング+レーザー溶接:細い冷却プレート,バランス精度とコストに適しています

• チャンネルパラメータ:幅50〜500μm,深さ200〜800μm,間隔100〜300μm
• 流量と圧力低下:流量速度 2-5m/s,作業圧 0.5-1.5MPa,圧力低下は0.3MPa以内に制御される
• 材料の熱伝導性:銅386W/m*K,アルミ合金205W/m*K
• 密封性能:ヘリウム漏れ率 ≤1×10−9 mbar*L/s
• 表面の平らさ:≤0.05mm/100mm

• AIサーバーとコンピューティングチップ:NVIDIA Rubin GPU,高級CPU,単片チップの消費電力1500-2300WのAIアクセラレータカード
• 高功率ファイバーレーザー:ポンプモジュール,ビームコンビナー,共鳴孔
• 半導体製造:レーザー光熱,エッチング機器
• 医療機器: 高功率レーザー治療機器

• 選択:熱流量に基づいてチャネル密度と材料を決定する.空間制限に応じて厚さを選択する.ポート仕様と冷却液互換性を確認する.
• メンテナンスデイオニ化水 (伝導性 < 1μS/cm) は必須である. 縮小防止のために6〜12ヶ月ごとに冷却液を交換し,毎年圧力およびヘリウム漏れ試験を行う.運河の変形を防ぐために重力衝突を避ける

• チップパッケージング (Chiplet + MLCP) との深層統合
• 二相冷却 (マイクロチャネル内での沸騰) より効率の向上
• 低コストの製造プロセスにおける突破は,中級コンピューティング機器の採用を促進する