一种大功率芯片散热器的设计

发布时间：2021-08-30 22:59

　　集成电路芯片正向着高集成、高速度、小尺寸方向发展,随着芯片上晶体管密度的增加,芯片产生热量越来越大,如果无法马上把多余热量散发出去,芯片的温度就会发生上升。而温度会严重的影响芯片的性能和可靠性,为了使芯片能够稳定的工作,芯片的散热器设计显得尤为重要。论文针对三种不同封装结构,不同功率的芯片提出了三种不同的散热方案,并通过FLOTHERM软件建立模型进行仿真模拟分析。针对QFN型封装芯片,我们考虑采用TEC模块与强制对流散热相结合的办法,利用仿真优化,通过将TEC封装在芯片内部的方式,可将功率为300 w的芯片降温至76℃。针对MCM型封装芯片,采用半导体制冷与风冷相结合的方式,采用在芯片上部散热的方式,可将功率为800w的芯片降温至57.3℃。最后针对IGBT芯片,改变封装结构,采用双面散热。在下方采用水冷板,上方采用风冷辅助散热的形式,可以将功率为40kw的IGBT芯片温度降至60.3℃。通过本文的研究,提出的三种方案可以成功的提高芯片的散热能力,保证了芯片工作时的可靠度。 

【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

帕尔贴效应原理图

图 2-2 热电制冷器的结构图倘若工作的环境只要求很低的功率消耗，安全可靠，热电制冷器的工作状态可以是最大制冷系数工况，此时会牺牲一部分 TEC 模块的性能，但相应能够获得较低功耗。在一些实际的工程项目中，工作环境不但需要优秀的制冷性能，而且又要考虑到经济性问题，这个时候就存在一个折中的考虑，也就有了我们所说的最优工况。2.3.1 一般工况当电流通过半导体制冷器时，帕尔贴效应生成的帕尔贴热与电流成正相关，具体关系为：QIP （2-18）pNC ( )T T（2-19）

贵州大学硕士学位论文2.3.3 最大制冷量工况热电制冷器件是一种电流控制器件，但并不是说调节通过制冷器的电流，使其越大，制冷器所能产生的制冷量就越大。因为热电制冷中有帕尔贴、焦耳、傅里叶等几个效应。随着通过半导体材料的直流电流的增大，焦耳效应会呈现指数上升，傅里叶效应和帕尔贴效应也会随之增强。当达到一定数值之后，继续增大电流，半导体制冷所产生的制冷量不但不会提高，反而会发生下降。如图 2-3 所示：


本文编号：3373667