微喷射器阵列以及温度感测阵列晶片

随著半导体科技的发展，微影与其他製程技术进步下的情况下，使得电子元件的尺寸大幅缩小，越来越多的电晶体被放入IC中，换言之，单位面积内的电晶体数目急遽增加，再加上IC的运算速度增加，导致IC在运作时產生非常大的热功率，以目前个人电脑内的中央处理器而言，发热量从Pentium的20W到PentiumⅡ的30W甚至43W，而PentiumⅢ估计约在40W以上，CPU的接面温度(junction temperature)更可高达150℃，若不能有效且迅速的移除CPU所產生的热量，将使得CPU因热量累积温度甚高而导致当机甚至损坏。

本计划即针对未来在电子元件散热上的需求及所遭遇到的瓶颈，提出一新型的散热装置—液滴衝击冷却装置(droplet impinging cooling device)。装置包含了微喷射器阵列以及温度感测阵列晶片。为了满足未来在暂态及空间上的热移需求，本装置将包含一控制软体，藉由或之温度感测阵列晶片所量得的晶片温度及温度梯度等讯息，来控制微喷射器喷射冷却流体的频率、喷出液滴的大小以及所需的喷射液滴的位置，以提供精準的温度控制与on-demand cooling。微喷射器将可喷出频率在10到1KHz、直径在单50到100μm的液滴。它结合了衝击流(impinging cooling)与相变化 (phase-change)的热传机制，经由计算的结果，此装置可移除的热通量约在50至100W/cm²。

本研究计划将採用微机械加工技术，来製作微喷射器与温度感测晶片，并将此移热装置与电子元件封装整合，减少电子元件到散热装置的热阻值，使电子元件的接面温度降低并维持在适当的操作温度以发挥最大效能，此外，亦可大幅降低散热装置的体积，而有更广泛的应用。如此前瞻的设计，将採用主动式冷却的方式来达到on-chip cooling，并将双相沸腾冷却之概念与微机电系统结合，这将会是一个突破性的发展。

本计划为三年期计划，依据规划第一年完成微喷射器的设计与製造，第二年完成温度感测晶片的製造与温度校正，最后第三年将完成液滴衝击冷却装置的实验装置与测试。目前本计划在第一年的工作裡，已完成微喷射器的设计与光罩製作，并进行微喷射器的製作;第二年的研究计划将完成下列各点：(1) 微温度感测晶片之结构设计及原理模拟、製程设计；(2) 微温度感测晶片之製造与测试；(3) 微温度感测晶片与微液滴喷射器之组合测试‧

  图1a、流动回路装置照片

图1b、流动回路装置照片          图2、微液体流往垂直流道流况

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