Design, fabrication, and experimental evaluation of microchannel heat sinks in CPU cooling
İşlemci soğutmada mikrokanal ısı alıcıların tasarımı, üretimi ve deneysel incelenmesi
- Tez No: 268974
- Danışmanlar: PROF. DR. FARUK ARINÇ, YRD. DOÇ. DR. TUBA OKUTUCU ÖZYURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bu çalışmada, elektronik soğutma uygulamalarında kullanılabilecek yeni bir Bütünleyici Metal Oksit Yarıiletken (CMOS) uyumlu mikrokanal ısı alıcısı tasarlanmış, üretilmiş ve denenmiştir. Bu mikrokanal ısı alıcı, altında kalan elektronik devrenin tasarımında herhangi bir değişiklik yapılmasına gerek olmadığından, üretimi tamamlanmış CMOS pullarının üzerine, üretim akışına yalnızca birkaç aşama ekleyerek oluşturulabilmektedir. Polimer (Parilen C) ve metal (bakır) yapıların kullanılmasıyla, yüksek performanslı bir mikrokanal ısı alıcı eletronik devrelerin üzerinde kolayca üretilebilmekte ve yekpare bir soğutma sistemi oluşturulmaktadır.Tasarım aşamasında birçok farklı boyuttaki mikrokanalın bilgisayar benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Parilenden üretilen mikrokanallar, parilen C'nin düşük ısıl iletkenliği nedeniyle zayıf bir ısı transferi performansı göstermişlerdir. Bu sebeple yapısal bir parilen tabakası ile gömülü metal tabakalardan oluşan alternatif bir tasarım düşünülmüştür. Metal olarak yüksek ısıl iletkenliği ve üretim kolaylığı sebebiyle bakır seçilmiştir. Benzetim sonuçları bakır yüzeylerin alanı arttıkça ısı alıcının performansının da arttığını göstermiştir. Bu sonuçlar ışığında üretilecek olan test yapıları tamamen bakır yan duvarlar ve parilen üst duvardan oluşacak şekilde tasarlanmıştır.Birçok farklı özellikte test örneği ODTÜ-MEMS Araştırma ve Uygulama Merkezi tesislerinde üretilmiştir. Üretilen örnekler farklı soğutucu akışkan hızları ve ısı yükleri altında test edilmişlerdir. Testler sürecinde 126 W/cm2'ye varan ısı akılarının 500 ?l/dak soğutucu akışkan hızı ile devre yüzey sıcaklığını 90°C civarında tutarken yüzeyden uzaklaştırılabildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
A novel complementary metal oxide semiconductor (CMOS) compatible microchannel heat sink is designed, fabricated, and tested for electronic cooling applications. The proposed microchannel heat sink requires no design change of the electronic circuitry underneath. Therefore, microchannels can be fabricated on top of the finished CMOS wafers by just adding a few more steps to the fabrication flow. Combining polymer (parylene C) and metal (copper) structures, a high performance microchannel heat sink can be easily manufactured on top of the electronic circuits, forming a monolithic cooling system.In the design stage, computer simulations of the microchannels with several different dimensions have been performed. Microchannels made of only parylene showed poor heat transfer performance as expected since the thermal conductivity of parylene C is very low. Therefore an alternative design comprising structural parylene layer and embedded metal layers has been modeled. Copper is selected as the metal due to its simple fabrication and very good thermal properties. The results showed that the higher the copper surface area the better the thermal performance of the heat sinks. Based on the modeling results, the final test structures are designed with full copper sidewalls with a parylene top wall.Several different microchannel test chips have been fabricated in METU-MEMS Research & Application Center cleanroom facilities. The devices are tested with different flow rates and heat loads. During the tests, it was shown that the test devices can remove about 126 W/cm2 heat flux from the chip surface while keeping the chip temperature at around 90°C with a coolant flow rate of 500 ?l/min per channel.
Benzer Tezler
- Design, simulation, and fabrication of a circularly polarized MIMO antenna with improved isolation
Geliştirilmiş izolasyona sahip dairesel polarize MIMO anteninin tasarımı, simülasyonu ve üretimi
VALA TASHVIGH
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Development and evaluation of synthetic vocal fold phantoms for anisotropic behavior
Anizotropik davranış için sentetik ses teli fantomlarının geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
AFARIN SARRAFZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET CAN ERTEN
- Numerical and experimental investigation of mechanical properties of parts manufactured via carbon fiber reinforced material extrusion
Karbon fiber ile güçlendirilmiş malzeme ekstrüzyon yöntemi ile üretilmiş parçaların mekanik özelliklerinin numerik ve deneysel olarak incelenmesi
AKINCAN SÜRE
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
PROF. DR. MEHMET ALİ SAHİR ARIKAN
- Experimental study of substandard RC frames enhanced with tube-in-tube buckling-restrained braces
Burkulmasi önlenmiş tüp içinde tüp çaprazlar ile iyileştirilmiş standart alti betonarme çerçevelerin deneysel çalişmasi
EMİNE EVRİM OYGUÇ
Doktora
İngilizce
2025
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDUL HAYIR
- Mimari tasarım sürecinin erken aşamasında kullanılacak artırılmış gerçeklik uygulamalarının geliştirilmesi için bir yöntem önerisi
A new approach for development of a mobile augmented reality application to be used in the early phases of the architectural design process
MAHMUT ÇAĞDAŞ DURMAZOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL