Diseño y fabricación de soluciones de refrigeración de microcanales incorporados para dispositivos semiconductores de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Ingeniería eléctrica

Sus antecedentes:

• La gestión térmica convencional falla en los dispositivos semiconductores de alta potencia debido a los flujos de calor extremos.
• Necesidad de soluciones de refrigeración avanzadas para evitar el fallo del dispositivo y garantizar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Presentar e implementar una solución de enfriamiento de microcanal incorporado utilizando matrices micropillares.
• Para abordar los desafíos extremos de disipación de calor en los dispositivos electrónicos de próxima generación.

Principales métodos:

• Análisis de elementos finitos para simulaciones de la estructura termofluida de las matrices micropillares.
• Fabricación mediante grabado de iones reactivos profundos (DRIE), funcionalización de la superficie y unión eutectica Au-Sn.
• Validación experimental en una plataforma de ensayo con flujos de calor de hasta 1200 W/cm2.

Principales resultados:

• El enfriamiento de microcanales incorporados con matrices micropillares logró una disipación de calor eficiente.
• La temperatura de funcionamiento del dispositivo se mantiene en 46,7 °C con un aumento de temperatura de 27,9 K.
• Capacidad demostrada de gestión térmica excepcional bajo cargas de calor extremas.

Conclusiones:

• La solución de enfriamiento de microcanales desarrollada es una vía factible y eficiente para la disipación de calor extremo.
• Ofrece información valiosa sobre el diseño estructural, la micro/nanofabricación y la validación experimental para el manejo térmico avanzado.
• Permite el funcionamiento confiable de dispositivos de semiconductores de alta densidad de potencia.