Mikrokylning

Mikrokylning är en samling tekniker för att avleda värme från små eller mycket högvärmebelastade enheter genom att kyla med vätska som passerar genom mikroskaliga kanaler eller genom mikroskulpurerade ytor. Den är särskilt relevant när konventionell luftkylning inte räcker till eller blir otymplig. Målet är att uppnå höga värmeövergångskoefficienter och låga termiska motstånd vid små ytor.

Principer och metoder inkluderar mikrokanalkylning, där kylvätska pumpas genom mikrokanaler i en kylfläns eller en strukturerad yta; tvåfas-kylning som utnyttjar att kylmedlet förångas vid ytan och därigenom absorberar stor mängd latent värme; samt mikrofluidiska kylplattor där vätskan leds genom små kanaler i en platta. Andra tekniker innefattar evaporativ eller porös-belagd kylning, och i vissa fall används termoelement (Peltier) eller loop heat pipes i integrerade lösningar.

Användningsområden inkluderar högvärmebelastad elektronik, servrar och datacenter, laserdrivna system, RF och telekommunikationsutrustning samt rymd- och flygindustrins elektronik där vikt och storlek är kritiska faktorer.

Fördelar och utmaningar: Fördelarna inkluderar mycket höga värmeövergångskoefficienter och möjlighet till mycket kompakt design samt hög termisk tätning. Utmaningar omfattar tillverkningskomplexitet, tätningar och långsiktig tillförlitlighet i mikrokanaler, risk för blockering eller korrosion samt pump-, flödes- och energikrav som påverkar systemets effektivitet.

Framtid och forskning fokuserar på integration av mikrokanalsystem i 3D-staplade eller sammanflätade kretsar, utveckling av tvåfas-kylning och förbättrad materialkompatibilitet för ökad tillförlitlighet och prestanda.