高效冷却硅基微通道散热器的设计、制造及表征---采用FloEFD进行仿真分析

随着集成电路的迅猛发展（尤其是在射频微波领域），三维高性能集成电路如GaN等功放器件已广泛应用于小型化的、微系统产品中。由此也带来了电子设备及系统中功耗、热流密度的迅速增加。3D集成电路中持续累积的热耗已经限制了其应用，如何快速有效的进行散热是该领域亟需解决的问题。本文针对三种不同微流道散热结构，建立了三维CFD模型来研究其流阻性能和散热能力。为了验证数值计算的结果，本文通过深硅刻蚀和阳极键合工艺分别加工了直通、蛇形微流道散热器，另外，通过薄膜工艺加工了氮化铝基TaN薄膜电阻用以模拟真实器件发热。设计并加工了热测试夹具，自行搭建了液冷测试系统来进行不同结构的热性能测试。测试结果进一步验证了仿真的合理性，最终采用蛇形散热结构实现了443W/cm2的热流密度。