Folyékony fém közegű hűtőrendszer fejlesztése

A kutatómunka alapkérdését a korszerű chiplet alapú modern integráció vetette fel. A bennük keletkező extrém magas disszipációsűrűséget valamilyen módon kezelni kell. A legfőbb kérdés az, hogy miként lehetne elkerülni a túlmelegedésüket. A javasolt megoldás egy folyékony fém alapú termikus menedzsment koncepciója, amely hő- és áramlástani szempontokat is figyelembe vesz. A termikus okokból történő meghibásodás elkerülése érdekében létesíteni kell egy alacsony hőellenállású hőutat a félvezető eszközök által disszipált hő elvezetésére minden elektronikai készülékben, melyet biztosíthatna egy rendkívül jó hővezetési tulajdonságokkal rendelkező folyékony fém közeg. Mivel ez egy meglehetősen új megközelítés, kulcskérdés, hogy miként lehet a jelenleginél hatékonyabb, olcsóbban üzemeltethető és környezetbarátabb hűtési rendszert alkalmazni.

A projekt célja a nagy számítási teljesítményű, chiplet alapú eszközökben felmerülő egyes termikus problémák újszerű és hatékony kiküszöbölése a modern, nagy kivezetésszámú tokozások hátoldalára integrálható mikroméretű csatornahálózatok kialakításával. A mikroméretű csatornákon alapuló folyékony fémes hűtési módszer hatékonysága akár több nagyságrenddel is felülmúlhatja a kényszerített légárammal működő, de akár még a víz alapú hűtőrendszerek hatékonyságát is. A folyékony fém alapú mikrofluidikai rendszer megalkotása és tulajdonságainak megismerése, valamint esetleges továbbfejlesztése a kutatás első számú célkitűzése.

Munkám során elkészítettem különböző lehetséges mikrocsatorna-mintázatokat, illetve megvizsgáltam a választott folyékony fém viselkedését a mintázatokban. Emellett rendszerszintű szimulációkkal térképeztem fel a tesztmintázatok hidrodinamikai tulajdonságait, valamint modellezem a folyékony fém áramlását bennük. Végül termikus méréseket végeztem, mely alapját a termikus tranziens tesztelési módszer adta. Ezen mérések segítségével össze lehet hasonlítani a folyékony fém alapú hűtőrendszert a kényszerített légárammal működő és a víz alapú hűtőrendszerekkel.

A projekt végére egy olyan komplex folyékony fém hűtőközegen alapuló mikro-hűtőrendszer állhat elő, mely nemcsak egy megoldást adhat a jelenlegi termikus tervezési problémák egy részére, hanem alapjaiban megváltoztathatja a hűtőrendszerekről alkotott elképzeléseket.

szerző

• 
  András Levente
  Villamosmérnöki szak, alapképzés
  alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

• 
  Dr. Neumann Péter
  adjunktus, Elektronikus Eszközök Tanszék
• 
  Dr. Bognár György
  egyetemi docens, Elektronikus Eszközök Tanszék

helyezés