来源 | Applied Thermal Engineering

链接 | https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.128352

01

背景介绍

02

成果掠影

近日，华南理工大学李勇团队提出了一种高性能的均热板集成散热器（VC IHS），它具有梯度毛细吸液芯和微柱增强空腔，用于增强两相散热。建立并验证了 3D 等效热导率（3D-ETC）模型，通过与传统铜均热板（Cu IHS）在 200-800W 功率、2-10 封装面积比（PAR）下的对比实验，发现PAR=8 为最优值，此时 500W 功率下 VC IHS 的峰值结温较 Cu IHS 降低 21.29℃，表面温度梯度减少 92%，800W 时芯片最大翘曲量降低 51.03%，其基于相变传热的二维径向散热机制，为下一代紧凑型高功率电子设备提供了高效可靠的热管理方案。研究成果“Heat transfer impact of high-performance vapor chamber as integrated heat spreader of computing chips”为题发表在《Applied Thermal Engineering》。

03

图文导读

图1.集成散热器的封装级架构。

图2.先进芯片封装的代表性冷却解决方案。（a）具有微通道DBC的3D结构[5]。（b）嵌入DBC板的铜层或陶瓷层中的冷却通道[11]。（c）前窄后宽的通道[4]。（d）Y形通道[7]。（e）微通道VC的详细信息[12]。（f）冷凝器和蒸发器中液-汽界面的液体流动原理[13]。

图3. VC IHS的横截面示意图。

图4.所制造的VC IHS的3D结构和关键内部特征。

图5. VC IHS的主要制造工艺和设备。

图6. VC IHS传热性能实验系统。

图7.传热路径热阻的简化示意图。

图8.简化模型的X、Y和Z方向。

图9.各部件导热系数的简图。

图10.实验和模拟结果的比较。（a）PAR = 6时的热阻。（b）PAR = 6时VC IHS的表面温度分布。（c）PAR = 7.6时的热阻。（d）PAR = 7.6时VC IHS的表面温度分布。

图11. PAR对IHS缩放和热响应的影响。（a）不同PAR值的IHS尺寸。（b）500 W时Cu IHS和VC IHS的最大管芯Tj。

图12. VC-IHS在500 W时的热性能和模型拟合。（a）热阻与PAR的关系。（b）γ与PAR的关系：拟合函数和实验。

图13. 500 W时不同PAR下的芯片温度图。（a-c）VC IHS，PAR = 2、4、10;（d-f）Cu-IHS，PAR = 2、4、10。

图14.不同功率下PAR = 8（IHS/裸片）时的裸片温度图。（a，b）VC IHS：200 W和800 W;（c，d）Cu-IHS：200 W和800 W。

图15. PAR = 8时Cu IHS和VC IHS的表面温度分布。

图16. Cu IHS和VC IHS的芯片变形与功率的关系。