一种基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，充分利用了芯片封装的内部垂直空间，实现整个系统的集成式生产、安装和维护；底部带微通道的热沉双极板，通过刻蚀工艺得到，最后再与芯片通过键合工艺为一体，不仅是燃料电池微反应器，还是芯片散热的热沉部件，可大幅节约生产成本；通过燃料电池的流动工质在微流道流动充分冷却芯片，保证了散热面积，有效解决了传统芯片热管理效能不足，同时，通过燃料电池工作产生的电能给芯片供能，解决了传统芯片及其供能模块耦合性低的问题。另一方面，利用芯片产生的热量提高了燃料电池运行温度，从而提高电池功率密度，充分完全反应后燃料电池运行后仅产生二氧化碳和水，可直接排放，对环境友好。对环境友好。对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件


[0001]本专利技术属于集成电子芯片
，具体地说涉及一种基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件。

技术介绍

[0002]随着GaN等高性能半导体器件热流密度达到kW/cm2的水平，传统冷却方式已无法满足新型高功率电子芯片的散热需求。如果不能有效地解决电子器件与设备产生的废热及时排散和温度控制问题，会导致电子器件温度升高，引起器件工作性能下降，甚至超过其允许的极限工作温度而烧毁失效，严重影响电子器件与设备的工作性能与可靠性。在电化学供能装置中，燃料电池具有发电效率高、环境污染小比能量高、噪音低、燃料范围广、可靠性高等优点。可以广泛用于从微电子系统至大型应急电源系统多尺度的供能。
[0003]在芯片基板上加工数十微米级的微流道，将冷却工质直接进入与芯片集成的微通道内，大幅减小了散热路径中的传热环节和传热路径，传热距离很短，因此，芯片基板一体化散热是解决未来超大功率芯片散热瓶颈问题的重要发展技术路线。目前，尚未有将芯片元件与燃料电池模块集成的设计结构，能够同时实现芯片的供能与散热，因此，如何耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，其特征在于，包括热沉双极板单元、芯片单元(1)和膜电极组件；所述热沉双极板单元包括热沉阳极板(2)、热沉阴极板，所述热沉阳极板(2)上通过刻蚀工艺制得微通道结构，所述热沉阴极板刻蚀有微通道结构或者具有自呼吸通孔，具有自呼吸通孔的热沉阴极板上为方槽通孔；所述膜电极组件包括阳极多孔电极层(4)、离子交换膜(5)和阴极多孔电极层(6)；所述芯片单元(1)直接与热沉双极板单元接触散热。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，其特征在于，所述热沉阳极板(2)上微通道为蛇形流道、叉指流道、平行流道、平行蛇流道或以上形式的复合型流道；所述热沉阴极板上微通道为蛇形流道、叉指流道、平行流道、平行蛇流道或以上形式的复合型流道，或贯穿整个极板厚度形成开孔。3.根据权利要求2所述的基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，其特征在于，所述微流道的电解质进口管(7)与电解质出口管(8)设置于热沉双极板单元的任意实体面的对角上。4.根据权利要求3所述的基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，其特征在于，电解质通过电解质进口管(7)流经热沉双极板单元上微通道，通过电解质出口管(8)流出；阳极流动工质为燃料电解质，选用氢、烷烃化合物、氢化物或含有以上组分的混合物；阴极流动工质为氧化剂电解质，选用氧气、具有氧化性的流体或含有以上组分的混合物。5.根据权利要求3所述的基于燃料电池驱动的集成热管理芯片组件，其特征在于，所述微流道的深度取数值范围为100μm
‑
600μm；所述微通道外围轮廓...

【专利技术属性】
技术研发人员：张牧星，李强，胡定华，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：