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微流道液冷散热技术原理与设计优化.docx
资料介绍
微流道液冷散热技术原理与设计优化
一、引言
微流道液冷技术通过在芯片或散热器中集成微米级的冷却流道，利用冷却液在流道中对流换热带走热量，散热效率可达传统风冷的5~10倍。微流道液冷是3D封装和高功率密度芯片散热的关键技术方案，在AI芯片、高性能计算和激光器散热中具有广泛应用。
二、微流道散热的基本原理
2.1 对流换热
微流道液冷利用冷却液在微米级流道中流动时与流道壁面的对流换热，将芯片热量带走。微流道的直径越小，比表面积越大，对流换热系数越高。
2.2 努塞尔数
努塞尔数是衡量对流换热强度的无量纲数，在微流道中，Nu随流道尺寸的减小而增大。
三、微流道的设计
3.1 流道结构
平行直通道是最简单的微流道结构，制造简单，压降小。蛇形通道在有限面积内增加流道长度，提高换热效率。针翅阵列在流道中布置微柱，增加换热面积，适用于高功率密度散热。
3.2 流道尺寸
微流道的宽度和深度通常为50~200微米，间距为100~500微米。流道尺寸越小，散热效率越高，但压降也越大。
四、微流道的制造工艺
4.1 硅微流道
在硅中介层或芯片背面使用DRIE刻蚀制作微流道，硅的导热率高，散热效率好，工艺精度高。
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