集成電路芯片正向著高集成、高速度、小尺寸方向發(fā)展,隨著芯片上晶體管密度的增加,芯片產(chǎn)生熱量越來(lái)越大,如果無(wú)法馬上把多余熱量散發(fā)出去,芯片的溫度就會(huì)發(fā)生上升。而溫度會(huì)嚴(yán)重的影響芯片的性能和可靠性,為了使芯片能夠穩(wěn)定的工作,芯片的散熱器設(shè)計(jì)顯得尤為重要。論文針對(duì)三種不同封裝結(jié)構(gòu),不同功率的芯片提出了三種不同的散熱方案,并通過(guò)FLOTHERM軟件建立模型進(jìn)行仿真模擬分析。針對(duì)QFN型封裝芯片,我們考慮采用TEC模塊與強(qiáng)制對(duì)流散熱相結(jié)合的辦法,利用仿真優(yōu)化,通過(guò)將TEC封裝在芯片內(nèi)部的方式,可將功率為300 w的芯片降溫至76℃。針對(duì)MCM型封裝芯片,采用半導(dǎo)體制冷與風(fēng)冷相結(jié)合的方式,采用在芯片上部散熱的方式,可將功率為800w的芯片降溫至57.3℃。最后針對(duì)IGBT芯片,改變封裝結(jié)構(gòu),采用雙面散熱。在下方采用水冷板,上方采用風(fēng)冷輔助散熱的形式,可以將功率為40kw的IGBT芯片溫度降至60.3℃。通過(guò)本文的研究,提出的三種方案可以成功的提高芯片的散熱能力,保證了芯片工作時(shí)的可靠度。 

【文章來(lái)源】：貴州大學(xué)貴州省 211工程院校

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帕爾貼效應(yīng)原理圖

圖 2-2 熱電制冷器的結(jié)構(gòu)圖倘若工作的環(huán)境只要求很低的功率消耗，安全可靠，熱電制冷器的工作狀態(tài)可以是最大制冷系數(shù)工況，此時(shí)會(huì)犧牲一部分 TEC 模塊的性能，但相應(yīng)能夠獲得較低功耗。在一些實(shí)際的工程項(xiàng)目中，工作環(huán)境不但需要優(yōu)秀的制冷性能，而且又要考慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，這個(gè)時(shí)候就存在一個(gè)折中的考慮，也就有了我們所說(shuō)的最優(yōu)工況。2.3.1 一般工況當(dāng)電流通過(guò)半導(dǎo)體制冷器時(shí)，帕爾貼效應(yīng)生成的帕爾貼熱與電流成正相關(guān)，具體關(guān)系為：QIP （2-18）pNC ( )T T（2-19）

貴州大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3.3 最大制冷量工況熱電制冷器件是一種電流控制器件，但并不是說(shuō)調(diào)節(jié)通過(guò)制冷器的電流，使其越大，制冷器所能產(chǎn)生的制冷量就越大。因?yàn)闊犭娭评渲杏信翣栙N、焦耳、傅里葉等幾個(gè)效應(yīng)。隨著通過(guò)半導(dǎo)體材料的直流電流的增大，焦耳效應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)上升，傅里葉效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)也會(huì)隨之增強(qiáng)。當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值之后，繼續(xù)增大電流，半導(dǎo)體制冷所產(chǎn)生的制冷量不但不會(huì)提高，反而會(huì)發(fā)生下降。如圖 2-3 所示：


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