마이크로 채널 디자인에 따른 온 칩 액체 냉각 연구 (Study of On-chip Liquid Cooling in Relation to Micro-channel Design)

서지정보

· 발행기관 : 한국마이크로전자및패키징학회
· 수록지 정보 : 마이크로전자 및 패키징학회지 / 22권 / 4호 / 31 ~ 36페이지
· 저자명 : 원용현, 김성동, 김은경

초록

전자소자의 다기능, 고밀도, 고성능, 그리고 소형화는 전자 패키지 기술에 초미세 피치 플립 칩, 3D 패키지, 유연 패키지, 등 새로운 기술 패러다임 전환을 가져왔으며, 이로 인해 패키지 된 칩의 열 관리는 소자의 성능을 좌우하는중요한 요소로 대두되고 있다. Heat sink, heat spreader, TIM, 열전 냉각기, 등 많은 소자 냉각 방법들 중 본 연구에서는냉매를 이용한 on-chip 액체 냉각 모듈을 Si 웨이퍼에 제작하고, 마이크로 채널 디자인에 따른 냉각 효과를 분석하였다.
마이크로 채널은 딥 반응성 이온 에칭을 이용하여 형성하였고, 3 종류 디자인(straight MC, serpentine MC, zigzag MC) 으로 제작하여 마이크로 채널 디자인이 냉각 효율에 미치는 영향을 관찰하였다. 가열온도 200oC, 냉매 유동속도 150 ml/ min의 경우에서 straight MC가 약 44oC의 높은 냉각 전후의 온도 차를 보였다. 냉매의 흐름과 상 변화는 형광현미경으로관찰하였으며, 냉각 전후의 온도 차는 적외선현미경을 이용하여 분석하였다.

영어초록

The demand for multi-functionality, high density, high performance, and miniaturization of IC devices has caused the technology paradigm shift for electronic packaging. So, thermal management of new packaged chips becomes a bottleneck for the performance of next generation devices. Among various thermal solutions such as heat sink, heat spreader, TIM, thermoelectric cooler, etc. on-chip liquid cooling module was investigated in this study. Micro-channel was fabricated on Si wafer using a deep reactive ion etching, and 3 different micro-channel designs (straight MC, serpentine MC, zigzag MC) were formed to evalute the effectiveness of liquid cooling. At the heating temperature of 200oC and coolant flow rate of 150ml/min, straight MC showed the high temperature differential of ~44oC after liquid cooling. The shape of liquid flowing through micro-channel was observed by fluorescence microscope, and the temperarue differential of liquid cooling module was measuremd by IR microscope.

참고자료

· 없음