Les appareils électroniques génèrent de la chaleur, et cette chaleur doit être dissipée. Si ce n’est pas le cas, les températures élevées peuvent compromettre le fonctionnement de l’appareil, voire endommager les appareils et leur environnement.
Maintenant, une équipe de l’UIUC et de l’UC Berkeley a publié un posting dans Mother nature Electronics détaillant une nouvelle méthode de refroidissement qui offre une multitude d’avantages, dont l’efficacité spatiale qui offre une augmentation substantielle par rapport aux approches conventionnelles de la puissance des appareils par unité. le quantity.
Tarek Gebrael, l’auteur principal et un doctorat UIUC. étudiant en génie mécanique, explique que les methods existantes souffrent de trois défauts. “Tout d’abord, ils peuvent être coûteux et difficiles à développer”, dit-il. Des dissipateurs de chaleur en diamant, par exemple, sont parfois utilisés au niveau de la puce, mais ils ne sont pas bon marché.
Deuxièmement, les approches de dissipation de chaleur conventionnelles nécessitent généralement que le dissipateur de chaleur et un dissipateur de chaleur – un dispositif pour dissiper efficacement la chaleur, vers lequel le dissipateur dirige la chaleur – soient fixés au-dessus du dispositif électronique. Malheureusement, “dans de nombreux cas, la majeure partie de la chaleur est générée sous l’appareil électronique”, ce qui signifie que le mécanisme de refroidissement n’est pas là où il doit être pour des performances optimales.
Troisièmement, les dissipateurs de chaleur à la pointe de la technologie ne peuvent pas être installés directement sur la area de l’électronique une couche de “matériau d’interface thermique” doit être prise en sandwich entre eux pour assurer un bon contact. Cependant, en raison de ses mauvaises caractéristiques de transfert de chaleur, cette couche intermédiaire introduit également un influence négatif sur les performances thermiques.
La nouvelle alternative résout ces trois problèmes.
Premièrement, le matériau principal utilisé est le cuivre, qui est relativement peu coûteux. Deuxièmement, le revêtement de cuivre “engloutit” entièrement l’appareil, dit Gebrael – “couvrant le haut, le bas et les côtés. un revêtement conforme qui couvre toutes les surfaces exposées” – de sorte qu’aucune région productrice de chaleur n’est négligé. Troisièmement, il n’y a pas besoin de matériau d’interface thermique l’appareil et le dissipateur de chaleur en cuivre sont essentiellement d’une seule pièce. De plus, il n’y a pas besoin de dissipateur thermique.
“Dans notre étude, nous avons comparé nos revêtements aux méthodes de dissipation thermique regular”, explique Gebrael. “Ce que nous avons montré, c’est que vous pouvez obtenir des performances thermiques très similaires, voire meilleures, avec les revêtements par rapport aux dissipateurs thermiques.” Néanmoins, un appareil utilisant la nouvelle solution est considérablement as well as petit qu’un appareil utilisant des dissipateurs thermiques, qui sont encombrants. “Et cela se traduit par une puissance beaucoup in addition élevée par unité de volume. Nous avons pu démontrer une augmentation de 740 % de la puissance par unité de quantity.”
Le co-auteur Nenad Miljkovic, qui est professeur agrégé de science mécanique et d’ingénierie à l’UIUC et conseiller de Gebrael, déclare : “Cette technologie relie deux approches de gestion thermique distinctes : le refroidissement au niveau de l’appareil à proximité de la jonction et la propagation de la chaleur au niveau de la carte. Tarek’s travailler en collaboration avec l’équipe de l’UC Berkeley nous a permis d’utiliser une approche de développement de technologie électro-thermo-mécanique non cloisonnée pour développer une remedy à un problème difficile pour de multiples industries.”
Miljkovic dit que l’équipe keep on d’étendre le travail, qui est financé en partie par l’ARPA-E et par le POETS NSF ERC à l’UIUC.
Ils étudient toujours la fiabilité et la durabilité des revêtements, qui sont essentielles à l’acceptation par l’industrie. L’article a déjà montré que les revêtements peuvent être utilisés à la fois dans l’air et dans l’eau, cette dernière étant nécessaire pour les apps de “refroidissement par immersion”. L’équipe étudie maintenant la fiabilité dans l’eau bouillante, les fluides diélectriques bouillants et les environnements à haute stress. Ils mettront également en œuvre les revêtements sur des modules d’alimentation et des cartes GPU à grande échelle, alors qu’ils n’utilisaient que de simples cartes de take a look at dans les travaux initiaux.
Ces initiatives continus devraient faire progresser la nouvelle remedy vers la changeover vers la generation industrielle et commerciale pour une variété d’applications, y compris le refroidissement de l’électronique de puissance, la gestion thermique des centres de données et le refroidissement des machines électriques.