Le refroidissement liquide pour les dispositifs microélectroniques
Plus les dispositifs microélectroniques consomment d'énergie, plus cette énergie est dissipée et plus leur température augmente. La chaleur ainsi générée doit être dissipée afin d'assurer un fonctionnement fiable dans diverses conditions, sans que cela ne pénalise les performances. Le projet THERMAPOWER (Thermal management of high power microsystems using multiphase flows), financé par l'UE, a réuni 12 partenaires ayant une expertise complémentaire en microfabrication, techniques expérimentales et modélisation analytique et numérique. Leur collaboration étroite a permis à la fois un transfert de connaissances et un accès à des installations expérimentales uniques, renforçant la position de l'UE dans ce secteur technologique. Le projet a également permis de former 20 chercheurs débutants à des techniques expérimentales et de modélisation pour le suivi du changement de phase et la microfabrication. L'équipe de THERMAPOWER a réalisé des expériences pour étudier les écoulements diphasiques dans des tubes et des canaux présentant des surfaces diversement structurées. Utilisant de nouvelles techniques d'imagerie, ils ont caractérisé des écoulements diphasiques avec des interfaces déformables, près de surfaces structurées et revêtues. Les chercheurs ont aussi quantifié les flux thermiques de condensation et d'évaporation pour des surfaces présentant des micro-canaux dotés de différents degrés de mouillage et sections. En particulier, ils ont quantifié les instabilités associées aux écoulements diphasiques. Les résultats démontrent que ces instabilités peuvent être enregistrées en mesurant les chutes de pression ou de température dans les canaux. Grâce à une nouvelle technique d'imagerie thermique, les scientifiques ont révélé l'existence d'instabilités hydrothermiques à la base des bulles en croissance, pendant l'évaporation. La réalisation la plus importante de THERMAPOWER a été un modèle numérique capable de prévoir la courbe d'ébullition complète sans paramètres d'ajustement. Ce nouveau modèle peut être utilisé pour l'étude du transfert thermique, ce qui aura des implications importantes pour la conception de dispositifs aussi divers que les téléphones mobiles ou les équipements spatiaux.
Mots‑clés
Refroidissement liquide, dispositifs microélectroniques, THERMAPOWER, instabilités des flux, transfert de chaleur
