本发明专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，属于芯片制冷领域。本发明专利技术包括芯片封装结构和散热单元。芯片封装结构包括芯片、塑模、引线、芯片粘接剂、塑模和衬底。采用双金属片与触点的组合实现热电片的上电与悬空状态的切换，能够自动实现芯片的多级制冷；通过设置双金属片为第一屏障，当芯片温度较低时，采用微通道散热，有效降低整体功耗，当热电片热端温度较高时，双金属片与触点接触，实现热电片上电状态转变；采用触点构成第二屏障，有效解决热电片热端温度过高，从而改善芯片散热效果，当热电片热端温度过高，能够将热电片重新置于悬空状态，免除由于导热作用到冷端，使得芯片温度不降反升。本发明专利技术能够显著改善散热效果，有效降低功耗。降低功耗。降低功耗。
【技术实现步骤摘要】
一种用于芯片的高效制冷装置
[0001]本专利技术属于芯片制冷领域，具体涉及芯片的自感知温度保护领域。
技术介绍
[0002]随着5G技术、微电子技术的高速发展，系统逐渐向小型化、轻型化、高集成、高功率密度的多功能综合系统发展。然而，高度集成化、小型化带来的结果就是精密电子器件的高热流密度。这对传统的风冷、水冷等制冷方式提出巨大挑战。此外，目前芯片有两种通道进行散热，一个是从上方安装在顶部的散热器流入环境空气中，另一个是从底部到印制电路板。从上方散热通道中散热，散热器与芯片需要有一层热界面材料保证与散热器的导热。但这会增加一层热阻，且往往该层材料是石墨烯，两端有双面胶进行贴合，不可靠。而另一方面通过底部印制电路板的散热，是直接通往大气进行自然对流，散热量较小。
技术实现思路
[0003]针对芯片的散热问题，本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，能够自动实现芯片的多级制冷，有效解决结温过高问题，有效解决热电片热端温度过高问题，有效降低整体功耗。
[0004]本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
[0005]本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，包括芯片封装结构和散热单元。
[0006]所述芯片封装结构包括芯片、塑模、引线、芯片粘接剂、塑模和衬底。所述芯片位于衬底上方，用芯片粘结剂连接；所述塑模位于芯片的上方；所述引线从芯片两端引出接入衬底中。
[0007]所述散热单元包括微通道散热器和热电片；所述热电片主要由单个热电对阵列形成，单个热电对包括P、N型热电臂、铜电极、绝缘基底以及双金属片、触点；所述微通道散热器位于热电片热端，依次上下设置的为盖板、钎料片和基板，位于基板上开有多条并列设置的散热微通道；所述微通道散热器位于热电片热端绝缘基底上方。
[0008]所述双金属片分为主动层与被动层，所述主动层材料的热膨胀系数大于被动层材料；所述主动层位于被动层下方；所述主动层位于被动层下方；所述双金属片发生翘曲时的温度称为第一限定值。
[0009]所述P、N型热电臂位于同一水平面，P、N型热电臂顶部与底部采用焊接材料与铜电极连接；所述双金属片位于P型热电臂顶部铜电极的下方，所述触点位于N型热电臂顶部铜电极的下方；所述绝缘基底位于P、N型热电臂铜电极的远离热电臂一侧。
[0010]所述触点由熔点高于双金属片的限定值相变材料构成；所述触点材料熔点称为第二限定值。
[0011]所述热电片热端出现在外界电流从P型热电臂流向N型热电臂时；相反，如果外界电流从N型热电臂流向P型热电臂时为冷端。
[0012]所述热电片有两种状态：上电状态和悬空状态。双金属片与触点接触，热电片处于
上电状态；反之，双金属片脱离触点，热电片就会变为悬空状态；所述热电片处于上电状态时，外界电源可导通热电片；当热电片热端温度高于第一限定值时，热电片处于上电状态；当热端温度过高时，即热端温度高于第二限定值时，触点熔化，双金属片脱离触点，热电片重新处于悬空状态；当热端温度下降后，热电片又进入上电状态。
[0013]本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置的工作方法为，热电片以及芯片引线连接外界电源，当芯片温度较低时，热电片处于悬空状态，采用微通道散热，热电片相当于一层热阻；当芯片温度较高时，根据导热，将热量传到热电片的热端，当热电片热端温度较高时，热电片处于上电状态，芯片采用热电制冷及微通道组合散热，当热端温度高于第二限定值时，触点熔化，双金属片脱离触点，热电片重新处于悬空状态，即采用双金属片与触点的组合实现热电片的上电与悬空状态的切换，进而能够自动实现芯片多级制冷，采用热电制冷能有效解决结温过高问题；当热电片热端温度回温后，热电片重新回到上电状态。
[0014]有益效果：
[0015]1.本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，采用双金属片与触点的组合实现热电片的上电与悬空状态的切换，进而能够自动实现芯片的多级制冷，相较于单一微通道制冷而言，采用热电制冷能有效解决结温过高问题。
[0016]2.本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，通过设置双金属片为第一屏障，当芯片温度较低时，采用微通道散热，能够有效降低整体功耗，当热电片热端温度较高时，双金属片与触点接触，实现热电片上电状态的转变，开始制冷。
[0017]3.本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，采用触点构成第二屏障，能够有效解决热电片热端温度过高，从而影响芯片散热问题，当热电片热端温度过高，能够将热电片重新置于悬空状态，免除由于导热作用到冷端，使得芯片温度不降反升。
[0018]4.本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置，当芯片温度较低时，采用微通道散热器进行被动式散热，而当芯片温度较高时，采用热电片及微通道换热器组合散热，且热电片是自感知芯片温度后，自动开始制冷；此外，当热电片热端温度过高时，热电片会自动断电，以免芯片遭受热电片温度过高带来的影响。本专利技术采用热电片与微通道组合协同散热，显著改善散热效果，有效降低整体功耗。
附图说明
[0019]图1本专利技术公开的一种用于芯片的高效制冷装置结构图；
[0020]图2实施例悬空状态图；
[0021]图3实施例上电状态图；
[0022]图4功能转换装置放大图；
[0023]其中，1—热电片，1
‑
1—P型热电材料，1
‑
2—N型热电材料，1
‑
3—金属连接片，1
‑3‑
1—P型材料的金属连接片，1
‑3‑
2—N型材料的金属连接片，2
‑
脉冲实现装置，2
‑
1—双金属片，主动层2
‑1‑
1，被动层2
‑1‑
2，2
‑
2—固定端，2
‑
3—触点，3—绝缘基底，4
‑
微通道散热器，5
‑
1—衬底，5
‑
2—引线，5
‑
3—芯片粘结剂，5
‑
4—塑模，5
‑
5—芯片。
具体实施方式
[0024]为了更好的说明本专利技术的目的和优点，下面结合附图和实例对
技术实现思路
做进一步
说明。
[0025]实施例1：
[0026]本专利技术从微观与宏观角度出发，基于热电制冷设计了用于芯片的主动制冷装置，为详细说明本专利技术的
技术实现思路
，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0027]本实施例公开的一种用于芯片的高效制冷装置，包括芯片封装结构和散热单元。
[0028]如图1所示，所述芯片封装结构包括芯片5
‑
5、塑模5
‑
4、引线5
‑
2、芯片粘接剂5
‑
3、塑模5
‑
4和衬底5
‑
1；所述芯片5
‑
5位于衬底5
‑
1上方，用芯片粘结剂5
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于芯片的高效制冷装置，其特征在于：包括芯片封装结构和散热单元；所述芯片封装结构包括芯片、塑模、引线、芯片粘接剂、塑模和衬底；所述芯片位于衬底上方，用芯片粘结剂连接；所述塑模位于芯片的上方；所述引线从芯片两端引出接入衬底中；所述散热单元包括微通道散热器和热电片；所述热电片主要由单个热电对阵列形成，单个热电对包括P、N型热电臂、铜电极、绝缘基底以及双金属片、触点；所述微通道散热器位于热电片热端，依次上下设置的为盖板、钎料片和基板，位于基板上开有多条并列设置的散热微通道；所述微通道散热器位于热电片热端绝缘基底上方；所述双金属片分为主动层与被动层，所述主动层材料的热膨胀系数大于被动层材料；所述主动层位于被动层下方；所述主动层位于被动层下方；所述双金属片发生翘曲时的温度称为第一限定值；所述P、N型热电臂位于同一水平面，P、N型热电臂顶部与底部采用焊接材料与铜电极连接；所述双金属片位于P型热电臂顶部铜电极的下方，所述触点位于N型热电臂顶部铜电极的下方；所述绝缘基底位于P、N型热电臂铜电极的远离热电臂一侧；所述触点由熔点高于双金属片的限定值相变材料构成；所述触点材料熔点称为第二限定值；所述热电片热端出现在外界电流从P型热电臂流向N型热电臂时；相反，如果外界电流从N型热电臂流向P型热电臂时为冷端。2.如权利要求1所述的一种用于芯片的高效制冷装置，其特征在于：所述热电片有两种状态：上电状...
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，马珂，左正兴，朱兴壮，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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