Högdissipativa mikrovätskekylda elektronikförpackningar (avslutat)

För elektronik som alstrar stora mängder värme är dagens etablerade kyllösningar ofta otillräckliga, volymkrävande och dyra. Målsättningen med denna övergripande genomförbarhetsstudie var att utreda en eller flera potentiella lösningar för en mycket liten men effektiv, chipskalig vätskekylning för elektronikkomponenter.

Ett andra mål var att förbereda information till en ansökan för ett större FoI projekt. I förstudien har såväl etablerade som nya teknologier jämförts och vi har valt ut ett (vad vi tror är) vinnande koncept.

Lösningen bygger på APR Technologies unika vätskekylteknik med miniatyriserade pumpar och möjliggör nya konstruktionsmöjligheter, bättre prestanda samt har potential för en låg tillverkningskostnad. För ökad värmeöverföring i interfacet till andra fasta material samt till kylvätskan, har 2D (eg grafen-baserade) skikt analyserats och teoretiskt finns stora vinster att göra. Olika deponeringsmetoder finns men en stor utmaning blir dock att skapa en fullgod vidhäftning mellan grafen och chip. I ett efterföljande steg tänker vi oss att praktiskt utvärdera tre varianter av grafen, nämligen grafenskikt/TIM, grafen foams och sprayapplicerad grafen som anses kunna vara processkompatibla och möjligt kostnadseffektiva. Tre mål-applikationer och motsvarande kravställningar har identifierats och tre globala OEM-er involverades i arbetet.

En viktig del i förstudien var även att utvärdera IP landskapet och patent har ansökts.

En fortsättning i form av ett FoI projekt planeras, där vi tänker att en applikationsnära prototyp tas fram för grundlig utvärdering i såväl labmiljö som genom externa tester hos slutanvändare. I steget därefter tänker vi utveckla en demonstrator för utvärdering hos slutanvändare i verklig miljö. Inom 3-8 år bör en första teknisk lösning kunna vara kommersiellt tillgänglig.

Abstract in English

High-dissipative micro-liquid cooled electronics packaging

For electronics that generate large amounts of heat, today's established cooling solutions are often insufficient, demanding and expensive. The aim of this overall feasibility study was to investigate one or more potential solutions for a very small but effective, chip-scale liquid cooling for electronic components.
Another aim was to prepare information for an application for a larger R&D project. In the preliminary study, both established and new technologies have been compared and we have selected one (what we believe is) winning concept.
The solution is based on APR Technologies' unique liquid cooling technology with miniaturized pumps and enables new design possibilities, better performance and has the potential for a low manufacturing cost. For increased heat transfer in the interface to other solid materials and to the coolant, 2D (eg graphene-based) layers have been analysed and theoretically there are large gains to be made. Different deposition methods are available, but a great challenge, however, is to create a satisfactory adhesion between the graphene layer and the chip. In a subsequent step, we intend to practically evaluate three variants of the graphene, namely graphene layer / TIM, graphene foams and spray applied graphene which are considered to be process compatible and possible cost-effective. Three target applications and corresponding requirements have been identified and three global OEMs were involved in the work. An important part of the preliminary study was also to evaluate the IP landscape and patents have been applied for.
A continuation in the form of an R&D project is planned, where we think that an application-close prototype will be developed for thorough evaluation in both the lab environment and through external tests at end users. In the next step, we intend to develop a demonstrator for evaluation by end users in a real environment.
Within 3-8 years, a first technical solution should be commercially available.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar med grafen – hösten 2018

Projektpartners: APR Technologies,  Chalmers Industriteknik och Chalmers tekniska högskola

Projektledare: Elisabeth Söderlund, APR Technologies

E-mail: elisabeth.soderlund@aprtec.com

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: 1 dec 2018 - 30 maj 2019

Relaterade styrkeområden:

Med stöd från: