Heat transfer challenges in semiconductors processing and the applications of heat pipes for efficient heat removal تحديات عمليات انتقال الحرارة في أشباه الموصلات وتطبيقات الأنبوب الحراري للتخلص من الحرارة

Abstract

أدى التطور في صناعة أشباه الموصلات إلى استخدام قطع صغيرة جدا تستهلك طاقة عالية كي تقدم أداءا رفيعا ومازالت الحرارة عقبة رئيسية لابد من حسن التحكم بها لتحسين أداء القطع الإلكترونية من العقبات أيضا صغر سطح انتقال الحرارة بسبب صغر القطع أصلا لذلك لابد من تقنيات تبريد مناسبة وذات كفاءة عالية في البحث الحالي هناك استقصاء لطرق تبريد المكونات الإلكترونية وتم اقتراح نظام الأنبوب الحراري للتبريد نظرا لكفاءته العالية دون الحاجة إلى طاقة خارجية تم تحليل المعادلات اللازمة واقتراح التصميم المناسب لهذا النظام باستخدام أنبوب نحاسيمائي

The rapid developments in electronics and semiconductors processing led to the use of very compact and precise units with relatively large power and excellent performance But still the temperature sensitivity and control of such special materials are pronounced and hence its cooling is essential for better performance and smooth operation Moreover the dimensions of these electronic components are small and the surface available for heat transfer is also small Hence compact cooling means are necessary for effective heat removal from these sensitive materials In the present work various cooling technologies applied in electronic systems are analysed and discussed in view of their cooling potentials and compactness necessary by semiconductor systems The heat pipe technology was selected in the present work as an efficient tool for heat removal from electronic chips due to its direct cooling via phase change of the working fluid inside and without any external pumping power Simplified design calculations are given in the paper for the selected copperwater heat pipe for themal cooling of an electronic system