東京大學開發出三次元微小水路高效率散熱技術

如何在智慧型手機、電腦等電子設備朝向小型化、高性能化發展的同時，有效地將熱量排出是一項重要課題。東京大學生產技術研究所開發出在矽晶片上的微小水道結構，利用其中流動的水來進行冷卻、吸熱的技術。然而，在這些微小通道中控制液體的沸騰與氣化過程極具挑戰，常會造成冷卻效率下降或流體流動不穩等問題。

為此，研究團隊設計了結合「歧管（manifold）結構」搭配「毛細管（capillary）結構」的技術。新設計由兩片矽基板組成，其中一片設有較粗的「歧管結構」水路，另一片則有微細的流通道，並在微細流通道的側壁附近設置許多微小的柱子，可引起毛細現象，幫助水形成薄膜、更容易接觸到高溫的矽晶片表面，產生的水蒸氣主要沿著微流道中央移動，最後再進入歧管結構並從出口排出。新設計的特徵在於冷卻水的入口與熱蒸氣的出口在歧管壁面上被有效地隔離，更能有效率地帶走熱量。關鍵在於歧管結構能有效地降低水路內的流速並縮短行進距離，也減少水流動時的阻力。而微細流通道側壁的柱子使壁面維持一層薄薄的水膜，同時引導水蒸氣主要集中在水路的中央部位流動。實驗測試結果證明，新技術實現了每平方公分超過700瓦的散熱能力，過半的冷卻水也成功被轉化為水蒸氣。

資料來源：東京大學（2025年4月14日）

【來源/出處】