芯片强化散热研究新领域——低熔点液体金属散热技术的提出与发展
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维普资讯
２０ ０ ６年第 ２ ２卷第 ６期
２ ｏ Ｖ １２ ． ｏ ６． ｏ ． ２ Ｎｏ ６
电 子 机 械 工 程
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芯 片 强化 散 热 研 究 新 领 域 低熔 点液体金属散热技术 的提 出与发 展
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常规 流体 ， 因而在传 热 效果 上 可望 显著优 于 传统 的液 冷 方法 ， 方法 的建 立 为发展 高性 能芯 片冷 却技 术 该
开辟 了一条全新的途径。回顾新方法提 出的过程 ， 归纳出其 中有待解决的一些重要科 学问题 ， 并对其应
用前 景进行 展 望 。
关键词 ： 芯片冷却 ； 计算机热管理； 低熔点液态金属 ； 强化换热 ； 光电 系统； 纳电子 ． 中图分类号 ：Ｎ ０ ．４ Ｔ １５ ２ 文献标识码 ： 文章编号 ： ０ — ３０ ２０ ）６— ０ ９ ０ Ｔ ３ ５９ ；Ｇ １．５ Ｂ １ ８ ５０ （０６ ０ ００ — ４ ０
刘 静 。 一欣 周
（ 中国科学院理化技术研究所 ， 北京 １０ ８ ） ００ ０
摘
要： 近年来， 高集成度计算机芯 片、 光电器件等引发的热障问题 ， 已成为制约其持续发展的技 术瓶颈
之一 。 围绕这 一 紧迫现 实需 求 ， 出将 室 温下 呈液体 状 态的低 熔 点金 属或 其 合金 作 为冷 却 流动 工质 ， 提 以
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发展 先进芯片散热器的技术观念， 并在相应的理论分析、 试验研究及 实际器件的研制等方 面取得 了进
展 。随后 ， 国外也启动 了类似研究， 相应进展立即在产业界及学术界产生重要 反响。种种 态势表 明， 液 体金属芯片散热技术 已成为计算机热管理领域 内极具探索价值的新前沿。由于液体金属热导率远高于
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半导体封装过程中的散热技术研究
半导体封装过程中的散热技术研究
王伟;姜亮;吴清光
【期刊名称】《新潮电子》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】随着半导体技术的飞速发展,半导体器件的集成度和功率密度不断提高,导致封装过程中的散热问题日益突出。
本文首先分析了半导体器件热特性,揭示了散热问题对半导体性能的影响,强调了散热技术的重要性,探讨了热导材料和热界面材料的特点、选择,以及热传导路径的优化和散热结构设计的原则,以实现最佳的散热效果。
【总页数】3页(P121-123)
【作者】王伟;姜亮;吴清光
【作者单位】济南市半导体元件实验所
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.高功率半导体激光器陶瓷封装散热性能研究
2.同轴封装半导体激光器的散热研究
3.意法半导体推出5mm×6mm双面散热微型封装汽车级功率MOSFET管
4.危急重症有机磷中毒患者的临床急救分析
5.电子封装中高散热铜/金刚石热沉材料的电镀技术研究
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低熔点金属相变传热方法的研究与应用的开题报告
低熔点金属相变传热方法的研究与应用的开题报告一、选题背景低熔点金属是一种可以实现相变传热的材料，其特点是在相变过程中具有很高的传热效率和传热能力。
这种材料可应用于许多领域，如电子散热、太阳能热利用等。
因此，对低熔点金属相变传热方法的研究和应用十分重要。
二、研究目的本研究旨在探究低熔点金属的相变传热方法，研究其传热机理，并应用于相关领域，提高相关领域的传热效率和传热能力。
三、研究内容本研究拟分为以下几个方面：1.低熔点金属的特点及应用领域的介绍；2.低熔点金属相变传热的机理研究，探究相变过程中传热效率和传热能力的变化规律；3.低熔点金属相变传热方法的实验研究，分析不同参数下传热效率的变化，并优化传热实验条件；4.应用于电子散热和太阳能热利用领域的研究，探究其在实际应用中的效果。
四、研究意义低熔点金属相变传热方法在电子散热和太阳能热利用等领域有着广泛的应用前景。
本研究将对低熔点金属的相变传热方法进行深入研究，探究其传热机理，为相关领域的传热提高效率和能力提供理论和实践指导。
五、拟采用的研究方法本研究将采用实验研究和理论分析相结合的方法进行研究。
实验研究将重点分析低熔点金属相变传热的参数和条件，并优化实验过程，理论分析将重点研究其传热机理和变化规律。
六、拟解决的关键问题本研究将重点解决低熔点金属相变传热的机理和应用问题，探究其传热效率和传热能力的变化规律，并提出优化方案，提高相关领域的传热效率和传热能力。
七、预期结果本研究预期通过深入的实验和理论研究，探究低熔点金属相变传热的机理和特点，提高其在电子散热和太阳能热利用等领域的应用效果。
预计能够取得一定的科研成果，提高相关领域的传热效率和传热能力。
液态金属镓铟锡合金材料制备及导热性能研究
液态金属镓铟锡合金材料制备及导热性能研究刘辰;曹召勋;王雅仙;韩俊刚;陈小虎;付玉;赵枢明;徐永东;朱秀荣【期刊名称】《兵器材料科学与工程》【年(卷),期】2021(44)6【摘要】通过水浴加热法结合超声搅拌和真空除气技术,制备4种成分均匀的液态金属镓铟锡合金(Ga_(50)In_(25)Sn_(25)、Ga_(60)In_(25)Sn_(15)、Ga_(66)In_(20.5)Sn_(13.5)、Ga_(75)In_(10)Sn_(15))。
用电感耦合等离子发射光谱仪和固液两用密度测试仪分别对镓铟锡合金的化学成分和密度进行测试。
用差示扫描量热仪对镓铟锡合金的熔点、凝固点、比热容、热导率及热扩散率等进行表征。
结果表明:4种镓铟锡合金的密度为5.4~6.1 g/cm^(3),熔点为11.0~19.8℃,凝固点为-30.1~1.2℃,25℃比热容为400~450 J/(kg·K);共晶成分镓铟锡合金Ga_(66)In_(20.5)Sn_(13.5)的比热容、热导率及热扩散率等均优于金属Cu,表明其散热性比Cu更优异。
【总页数】5页(P99-103)【作者】刘辰;曹召勋;王雅仙;韩俊刚;陈小虎;付玉;赵枢明;徐永东;朱秀荣【作者单位】中国兵器科学研究院宁波分院【正文语种】中文【中图分类】TG146【相关文献】1.超声法制备均匀分布的亚微米级镓铟锡合金液态金属微球2.液态金属故障限流器中镓铟锡电弧特性:数值模型与仿真分析3.液态金属故障限流器中镓铟锡电弧特性:数值模型与仿真分析4.镓铟锡液态金属磁收缩机理研究5.基于锦纶滤膜喷墨印花制备镓-铟合金液态金属电路因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
低熔点金属3D打印技术研究与应用_王磊
B i35I n48.6Sn16Z n0.4的熔化焓和比热容分 别为28.94J/g和0.262J/(g·℃ )，远低
印 出 的 物 品 为 固 体 状 态。图 4是 用 于其他普通金属〔例如铝的熔化焓和比热
Bi35In48.6Sn16Zn0.4作为墨水时的打印沉 积过程。B i35I n48.6S n16Z n0.4是Bi基合金的 一种，熔点为58.3℃，密度为7.898g/c m3，
28 Advanced Materials Industry
INSIGHT 透 视
下落到已打印物品表面时，墨滴热量 传递给打印物表面使其熔化并与墨滴 熔融，在温度较低的液相冷却环境下 熔融的金属液体迅速凝固，下落的墨 滴即成为已打印物品的一部分，这样 逐滴沉积形成最终的打印物品。
相比于传统的空气冷却方法，液 相流体冷却具有一些独特的优点。以 无水乙醇为例，其热导率和比热容分 别是干燥空气的 9.27倍和 2.41倍，在 熔融金属墨滴凝固时释放的热量可以 被迅速导走，达到快速冷却的目的。无 水乙醇的密度是干燥空气的 655.02 倍，根据阿基米德浮力原理，下落的墨 滴在无水乙醇中所受浮力也是在干燥 空气中的 655.02倍，因此无水乙醇对 下落的液滴起到了缓冲作用。另外，在 无水乙醇中完成打印，也避免或减少 了熔融液滴的氧化。
打印机运行时的图像如图 3 （A-1）所示，以GaIn24.5为墨水打印的
线路如图 3（A -2）和 3（A -5）所示。图 3（A-2）和（A-5）展示了以GaIn24.5为 墨水打印的线路，依次为用硅橡胶封 装的电气线条，双层金属结构，纸基线 路的三维结构，L E D电路通电时的状 态。另外，用这种打印方法还可以方便 的制作电子器件，打印的纸基电感线 圈和纸基射频识别（radio frequency identification,RFID）天线分别展示
芯片设计中的冷却技术有哪些创新
芯片设计中的冷却技术有哪些创新在当今科技飞速发展的时代，芯片作为电子设备的核心组件，其性能的提升一直是人们关注的焦点。
然而，随着芯片集成度的不断提高和运行速度的加快，芯片产生的热量也急剧增加。
如果不能有效地将这些热量散发出去，将会严重影响芯片的性能和稳定性，甚至导致芯片损坏。
因此，冷却技术在芯片设计中变得至关重要。
近年来，芯片设计中的冷却技术不断创新，为解决芯片散热问题带来了新的思路和方法。
传统的芯片冷却技术主要包括风冷和水冷。
风冷是通过风扇将冷空气吹过芯片表面，带走热量。
然而，这种方法的散热效率有限，难以满足高性能芯片的散热需求。
水冷则是通过液体在管道中循环流动，将芯片产生的热量带走。
虽然水冷的散热效率比风冷高，但也存在着一些问题，比如液体泄漏的风险、系统复杂且成本较高等。
为了克服传统冷却技术的局限性，许多创新的冷却技术应运而生。
其中，微通道冷却技术备受关注。
微通道冷却技术是在芯片表面或内部制造微小的通道，通过让冷却液在这些通道中流动，实现高效的散热。
由于通道尺寸非常小，可以大大增加冷却液与芯片的接触面积，从而提高散热效率。
而且，微通道可以根据芯片的发热分布进行优化设计，进一步提高散热的均匀性。
另一种创新的冷却技术是喷雾冷却。
喷雾冷却通过将冷却液雾化成微小的液滴，喷射到芯片表面，液滴在蒸发过程中吸收大量的热量，从而实现快速散热。
这种技术的优势在于能够在短时间内带走大量的热量，适用于高功率密度的芯片散热。
同时，喷雾冷却系统相对简单，成本也相对较低。
相变冷却技术也是近年来的研究热点之一。
相变冷却利用物质在相变过程中吸收或释放大量潜热的特性来实现散热。
例如，使用热管将芯片产生的热量传递到一个装有相变材料（如石蜡）的容器中，相变材料在吸收热量后发生相变，从而将热量储存起来。
当芯片温度降低时，相变材料又会变回原来的状态，释放出储存的热量。
这种技术能够有效地平衡芯片的温度波动，提高散热效果。
除了上述几种技术，还有一些其他的创新冷却技术正在不断发展和探索中。
半导体热管理 先进技术
半导体热管理先进技术
半导体热管理是指在半导体器件工作过程中产生的热量进行有效的控制和管理，以确保器件能够在安全的温度范围内工作，并提高器件的性能和可靠性。
随着半导体器件尺寸的不断缩小和功率密度的增加，热管理变得愈发重要。
以下是关于半导体热管理先进技术的一些方面：
1. 散热技术，传统的散热技术包括散热片、散热风扇、热导管等，近年来随着材料科学和工艺技术的发展，新型散热材料和结构不断涌现，如石墨烯散热片、纳米复合材料散热器等，这些材料和结构能够提高散热效率，降低器件温度。
2. 热界面材料，热界面材料用于填充半导体器件和散热器之间的微小间隙，以提高热传导效率。
先进的热界面材料具有高导热性能和良好的可靠性，如金属薄膜、石墨烯导热垫等。
3. 液冷技术，液冷技术通过在半导体器件上设置微通道，利用流体冷却器件，能够实现更高效的热管理。
此外，液冷技术还可以实现对多个器件热管理的集成，提高系统整体的散热效果。
4. 热仿真和优化，借助计算机辅助仿真软件，可以对半导体器
件的热特性进行模拟和分析，从而进行热设计优化。
通过仿真可以
更好地理解器件的热行为，提前发现潜在的热问题并进行改进。
5. 相变材料，相变材料能够在相变过程中吸收或释放大量热量，被广泛应用于半导体器件的热管理中。
通过相变材料，可以实现对
器件温度的精确控制，提高器件的热稳定性。
总的来说，半导体热管理先进技术涉及材料科学、工艺技术、
流体力学等多个领域，通过不断创新和改进，可以更好地解决半导
体器件热管理方面的挑战，推动半导体技术的发展。
微纳尺度芯片散热技术探究：解决设备散热难题的新途径
微纳尺度芯片散热技术探究：解决设备散热难题的新途径Microscale Heat Dissipation in ChipsWith the continuous advancement in chip technology, the miniaturization of electronic devices has become a prominent trend. However, as the size of chips decreases, the issue of heat dissipation becomes increasingly challenging. Efficient heat dissipation is crucial for maintaining the performance and reliability of electronic devices.At the microscale, several techniques are employed to enhance heat dissipation in chips. One common approach is the integration of heat sinks or heat spreaders directly onto the chip surface. These structures provide additional surface area for heat transfer and help dissipate heat more effectively.Another technique is the incorporation of microchannels or microfluidic cooling systems within the chip. These channels allow a flow of coolant, such as liquid or gas, to extract heat from the chip. This method enables localized cooling and can effectively remove heat from hotspots within the chip.Furthermore, the use of advanced materials with high thermal conductivity, such as graphene or carbon nanotubes, has shown promise in improving heat dissipation in chips. These materials can efficiently conduct heat away from the chip, preventing heat buildup and potential damage.In conclusion, microscale heat dissipation in chips is a crucial aspect to consider in the design and development of electronic devices. By implementing techniques like heat sinks, microchannels, and advanced materials, we can effectively manage and dissipate heat, ensuring optimal performance and reliability.中文回答：芯片微纳尺度散热随着芯片技术的不断进步，电子设备的微型化已成为一个突出的趋势。
强化换热及其研究进展
1 前言 ADDIN NE.Bib当今世界，由于工业，经济的巨大发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源得到了世界各国的普遍关注。
由于换热设备在工业生产中的广泛应用，提高换热器效率，研究强化换热的新技术成为人们日益关注的传热学新课题。
本文将从强化传热技术的发展过程、强化传热新技术以及强化传热技术的实际应用状况几个方面对近几年来强化传热技术的总体进展进行介绍。
[1]2 正文热量传递方式有导热、对流以及辐射三种，因此，强化传热方法的研究也势必从这三个方面来进行。
由于导热与辐射传热的强化受到的限制条件较多，所以对流换热的强化受到重视。
因此，强化换热方法中研究最多，涉及面最广的是对流换热的强化。
强化传热的研究从50 年代中期开始增多，近几十年来发展迅速，并成为传热学中重要的研究方向与组成部分。
[2]2.1 强化传热的意义在现代科学技术的许多领域,如动力、冶金、石油、化工、材料、制冷以及空间、电子、核能等,均涉及到加热、冷却与热量传递的问题。
换热器是不可缺少的工艺设备,而且在金属消耗与投资方面也占有较大的比例。
目前,能源危机越来越突出,开发新能源及余热回收显得特别重要。
而在这些工作中,通常都要求采用有效的强化传热措施,以提高传热量来减小换热器的体积与重量。
可以说,研究各种传热过程的强化问题,设计新颖的紧凑式换热器,不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题,同时也是开发新能源与开展节能工作的紧迫任务。
[3]传热学的目的是研究热传播速率的问题,而强化传热研究的主要任务是改善、提高热传播的速率,以达到用最经济的设备来传递规定的热量,或是用最有效的冷却来保护高温部件的安全运行,或是用最高的热效率来实现能源合理利用的目的。
2.2 强化传热的目的与任务不同场合对于强化传热的具体要求各不相同,但归纳起来应用强化传热技术可达到下列任一目的:(1)减小换热器的传热面积,以减小换热体积与重量;(2)提高现有换热器的换热能力;(3)使换热器能在较低温差下工作;(4)减少换热器的阻力,以减少换热器的动力消耗。
芯片散热基体材料
芯片散热基体材料芯片散热基体材料在电子设备中起着至关重要的作用。
它能有效地将芯片产生的热量传导和散发，保持芯片的正常工作温度，提高设备的性能和可靠性。
本文将介绍几种常见的芯片散热基体材料，并探讨它们的特性和应用。
一、铜基材料铜是一种优良的散热材料，具有良好的导热性能和机械强度。
铜基材料通常采用纯铜或铜合金制成，具有较高的热导率和良好的可加工性。
它们适用于高功率芯片的散热，如服务器、高性能计算机等。
铜基材料的缺点是比较重，对于轻薄设备的散热要求较高的场合可能不太适用。
二、铝基材料铝基材料是另一种常见的芯片散热基体材料。
与铜相比，铝的热导率较低，但它具有较低的密度和良好的导热性能。
铝基材料通常采用铝合金制成，具有较好的机械强度和导热性能。
它们适用于一些对散热要求较为严格但对重量要求较轻的场合，如笔记本电脑、平板电脑等。
三、陶瓷基材料陶瓷基材料是一种具有优异绝缘性能和较高热导率的散热材料。
它们通常采用氧化铝、氮化硅等陶瓷材料制成，具有良好的耐高温性能和机械强度。
陶瓷基材料适用于一些对绝缘性能要求较高的场合，如电源模块、电动车控制器等。
四、复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料。
它们可以充分发挥各种材料的优点，提高散热性能。
常见的复合材料有铜基复合材料、铝基复合材料等。
这些复合材料具有较高的热导率和良好的机械性能，适用于一些对散热要求较高的场合。
总结起来，芯片散热基体材料的选择应根据具体的应用场景和散热要求来确定。
铜基材料适用于高功率芯片的散热，铝基材料适用于对重量要求较轻的场合，陶瓷基材料适用于对绝缘性能要求较高的场合，而复合材料则可以根据具体需求来选择。
在实际应用中，还需要考虑材料的成本、加工工艺等因素，综合考虑选择最合适的芯片散热基体材料，以确保电子设备的正常运行和长期稳定性。
液体喷雾冷却在电子芯片散热中的应用
液体喷雾冷却在电子芯片散热中的应用随着电子技术的飞速发展，电子芯片的性能越来越强大，但同时也带来了散热问题的挑战。
高性能的芯片在工作过程中会产生大量的热量，如果不能及时有效地散热，就会对芯片的运行稳定性和寿命造成严重的影响。
在这个背景下，液体喷雾冷却技术应运而生，成为解决方案之一。
液体喷雾冷却是一种利用喷雾技术将液体以微小的喷射方式喷洒到热源表面，通过吸热蒸发来进行冷却的方法。
相比于传统的风扇散热和散热片散热，液体喷雾冷却可以提供更高效的散热效果。
首先，喷雾冷却技术可以将冷却液体直接喷洒到热源表面，与之密切接触，实现快速而均匀的热量传递，从而提高散热效率。
其次，冷却液体在喷雾过程中蒸发吸热，突出了蒸发冷却的优势，能够大幅降低芯片温度。
液体喷雾冷却除了具备高效散热的特点外，还在其他方面展现出了一定的优势。
首先，喷雾冷却技术可以实现局部冷却，即只在热源表面进行冷却，不会对整个散热系统产生影响。
这样可以将冷却作用集中在需要散热的部分，提高散热的针对性和精确性。
其次，液体喷雾冷却技术可以适应不同的散热需求，通过调整喷雾的液体成分和喷雾量，可以灵活地实现不同温度范围内的散热效果。
最后，液体喷雾冷却技术可以应对高功率、高温的应用场景，克服传统散热方法在这些情况下的局限性。
然而，液体喷雾冷却技术也存在一些挑战和局限性。
首先，喷雾设备和冷却液体的选取需要根据具体的芯片和使用环境进行合理选择。
这需要对芯片的特性和工作条件有一定的了解，以便确定最佳的喷雾方案和冷却液体。
其次，由于喷雾冷却技术涉及到喷射和蒸发的过程，需要考虑到喷雾气流对周围环境和其他电子元件的影响，以免产生不必要的干扰。
此外，喷雾冷却设备的体积和成本也是需要考虑的因素，需要寻找适合的平衡点。
总体来说，液体喷雾冷却技术在电子芯片散热中具有广阔的应用前景。
随着技术的进一步发展，喷雾设备的性能将不断提高，冷却液体的选择也会更加多样化，为电子芯片的散热问题提供更加可靠和高效的解决方案。