CN104779229B - 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 - Google Patents
一种基于热电制冷原理的芯片散热器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104779229B CN104779229B CN201510172410.9A CN201510172410A CN104779229B CN 104779229 B CN104779229 B CN 104779229B CN 201510172410 A CN201510172410 A CN 201510172410A CN 104779229 B CN104779229 B CN 104779229B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- poles
- semiconductor
- chip
- flow deflector
- metal flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 21
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005680 Thomson effect Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000005619 thermoelectricity Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种基于热电制冷原理的芯片散热器,包括基座、液体流道、P极半导体、N极半导体、陶瓷散热片,芯片安装在基座里,通入食盐水的液体流道设置在基座上方,P极半导体、N极半导体分别通入到液体流道中,P极半导体、N极半导体上方分别设置负极金属导流片、正极金属导流片,负极金属导流片连接电源负极导线,正极金属导流片连接电源正极导线,陶瓷散热片设置在负极金属导流片和正极金属导流片上方。本发明所设计的散热器通过珀尔帖效应吸收一部分芯片散发的热量,另一部分热量由液体流动带走,散热效果显著。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种散热器,具体地说是芯片散热器。
背景技术
随着科技的进步,电子器件的尺寸越来越小,集成化程度越来越高;根据著名的摩尔定律:当价格不变时,积体电路上可容纳的电晶体数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。芯片的集成密度、封装密度和工作频率的不断提高,使芯片的热流密度不断提高。研究表明电子设备的可靠性与温度紧密相关。有资料表明,电子设备的失效有55%是由温度引起的。而且,著名的“10℃法则”也指出:半导体器件的温度每升高10℃,其可靠性就会降低50%。
热电制冷是具有热电能量转换特性的材料,在通过直流电时具有制冷功能,由于半导体材料具有最佳的热电能量转换性能特性,所以人们把热电制冷称为半导体制冷。热电制冷是建立于塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应、傅立叶效应共五种热电效应基础上的制冷新技术。塞贝克效应:用两种不同导体组成闭合回路中,当两个连接点温度不同时,导体回路就会产生电动势。珀尔帖效应:珀尔帖效应是塞贝克效应的逆过程。由两种不同材料构成回路时,回路的一端吸收热量,另一端则放出热量。汤姆逊效应:若电流过有温度梯度的导体,则在导体和周围环境之间将进行能量交换。焦耳效应:单位时间内由稳定电流产生的热量等于导体电阻和电流平方的乘积。傅立叶效应:单位时间内经过均匀介质沿某一方向传导的热量与垂直这个方向的面积和该方向温度梯度的乘积成正比。
发明内容
本发明的目的在于提供解决芯片散热问题的一种基于热电制冷原理的芯片散热器。
本发明的目的是这样实现的:
本发明一种基于热电制冷原理的芯片散热器,其特征是:包括基座、液体流道、P极半导体、N极半导体、陶瓷散热片,芯片安装在基座里,通入食盐水的液体流道设置在基座上方,P极半导体、N极半导体分别通入到液体流道中,P极半导体、N极半导体上方分别设置负极金属导流片、正极金属导流片,负极金属导流片连接电源负极导线,正极金属导流片连接电源正极导线,陶瓷散热片设置在负极金属导流片和正极金属导流片上方。
本发明的优势在于:本发明利用食盐水的导电性,用流动的食盐水代替连接P、N极的金属导流片,散热器工作时通入直流电,就会产生温差和热量转移。其中靠近芯片一侧为冷端,吸收热量,远离芯片一端为热端,放出热量。与传统的芯片热管散热器相比,本发明所设计的散热器通过珀尔帖效应吸收一部分芯片散发的热量,另一部分热量由液体流动带走,散热效果显著。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的剖面图;
图3为本发明的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
结合图1~3,本发明包括:陶瓷散热片1、电源正极导线2、N型半导体3、液体流道4、芯片封装5、基座6、P型半导体7、电源负极导线8、正极金属导流条9、负极金属导流条10、芯片11;芯片11及芯片封装设置在芯片基座6上,芯片封装上设置有液体流道4,液体流道4上设置有P极半导体7和N极半导体3,两个半导体通入到液体流道4中。N极半导体3和P极半导体7上设置有金属导流片9、10,分别连接电源导线的正极2、8和负极。金属导流片9、10上设置有陶瓷材料的散热片1。
具体工作过程如下:散热器工作时,液体流道内通入固定流量的食盐水,芯片产生的热传导至液体流道,通过水流可以带走一部分热量。N型半导体和P型半导体连结成热电偶,接上直流电源,利用水的导电性形成闭合回路,其中电源正极导线2接电源正极,电源负极导线8接电源负极。电流方向依次为:电源正极导线2,正极金属导流条9,N型半导体3,水流,P型半导体7,负极金属导流条10。
根据珀尔帖效应,在热电偶接头处会产生温度和热量的转移。下面的接头处为散热器的冷端,电流方向是N型半导体流向P型半导体,温度下降并且吸热。而在上面的接头处为散热器热端,电流方向是P型半导体流向N型半导体,温度上升并且放热。此外,本发明在散热器热端设置有陶瓷材料散热片,可以加快热端的放热。散热器的工作过程中,芯片产生的热量一部分由水的流动带走,一部分通过珀尔帖效应产生的温度转移带走,散热效果显著。
本发明的结构包括芯片及芯片封装、基座、液体流道、P极半导体、N极半导体、金属导流条、导线、散热片组成。芯片封装设置在芯片基座上,芯片封装上设置有液体流道,液体流道上设置有P极半导体和N极半导体,两个半导体通入到液体流道中。N极半导体和P极半导体上设置有金属导流片,分别连接电源导线的正极和负极。金属导流片上设置有陶瓷材料的散热片。
Claims (1)
1.一种基于热电制冷原理的芯片散热器,其特征是:包括基座、液体流道、P极半导体、N极半导体、陶瓷散热片,芯片安装在基座里,通入食盐水的液体流道设置在基座上方,P极半导体、N极半导体分别通入到液体流道中,P极半导体、N极半导体上方分别设置负极金属导流片、正极金属导流片,负极金属导流片连接电源负极导线,正极金属导流片连接电源正极导线,陶瓷散热片设置在负极金属导流片和正极金属导流片上方。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510172410.9A CN104779229B (zh) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510172410.9A CN104779229B (zh) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104779229A CN104779229A (zh) | 2015-07-15 |
CN104779229B true CN104779229B (zh) | 2017-10-03 |
Family
ID=53620620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510172410.9A Expired - Fee Related CN104779229B (zh) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104779229B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106024732B (zh) * | 2016-05-31 | 2018-05-15 | 科大国盾量子技术股份有限公司 | 一种用于温控的装置的制作方法 |
CN112968009A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-06-15 | 四川大学 | 一种热管-半导体制冷联合的电子芯片散热装置及其控制回路 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN86103390A (zh) * | 1985-04-17 | 1987-06-17 | 加勒特·迈克尔·塞恩斯伯里 | 往复式液态金属磁流体发电机 |
CN103307802A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-09-18 | 贾磊 | 内置水循环***的tec电制冷ccd杜瓦 |
CN103690352A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-04-02 | 李隆 | 一种高效冰火水浴装置及方法 |
CN103975431A (zh) * | 2011-11-04 | 2014-08-06 | 富士通株式会社 | 微通道冷却器件、微通道冷却***以及电子装置 |
CN104467255A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 西安吉帑电子科技有限公司 | 一种半导体致冷的发电机 |
CN204558452U (zh) * | 2015-04-13 | 2015-08-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 |
-
2015
- 2015-04-13 CN CN201510172410.9A patent/CN104779229B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN86103390A (zh) * | 1985-04-17 | 1987-06-17 | 加勒特·迈克尔·塞恩斯伯里 | 往复式液态金属磁流体发电机 |
CN103975431A (zh) * | 2011-11-04 | 2014-08-06 | 富士通株式会社 | 微通道冷却器件、微通道冷却***以及电子装置 |
CN103307802A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-09-18 | 贾磊 | 内置水循环***的tec电制冷ccd杜瓦 |
CN104467255A (zh) * | 2013-09-12 | 2015-03-25 | 西安吉帑电子科技有限公司 | 一种半导体致冷的发电机 |
CN103690352A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-04-02 | 李隆 | 一种高效冰火水浴装置及方法 |
CN204558452U (zh) * | 2015-04-13 | 2015-08-12 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104779229A (zh) | 2015-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203407144U (zh) | 具有分流机制的液冷散热装置 | |
CN104425408B (zh) | 用于3d ic的冷却*** | |
Zhou et al. | Near-junction cooling for next-generation power electronics | |
CN104167399B (zh) | 错位复杂微通道微型换热器 | |
CN108807313A (zh) | 一种微电子器件散热装置 | |
CN103918073A (zh) | 半导体装置 | |
CN103975431A (zh) | 微通道冷却器件、微通道冷却***以及电子装置 | |
Zhang et al. | 3-D stacked tier-specific microfluidic cooling for heterogeneous 3-D ICs | |
CN104779229B (zh) | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 | |
CN103000799A (zh) | 冷端和热端分离型温差电致冷半导体技术 | |
CN107704054A (zh) | 对电子元件进行冷却的散热*** | |
CN105281198A (zh) | 一种半导体激光器的热管理装置 | |
CN105444461B (zh) | 一种热电制冷器 | |
CN105529906A (zh) | 一种基于液态金属的换流阀冷却*** | |
KR101088937B1 (ko) | 플립-칩 반도체 장치들을 위한 열전기 냉각기 | |
CN204558452U (zh) | 一种基于热电制冷原理的芯片散热器 | |
Chung et al. | Heat dissipation and electrical conduction of an LED by using a microfluidic channel with a graphene solution | |
CN103794581B (zh) | 一种热电散热装置 | |
CN104797077B (zh) | 一种井下配水器的电路板散热装置 | |
CN103606546B (zh) | 光器件 | |
CN205536658U (zh) | 一种热电制冷降温装置 | |
Gong et al. | A novel cascaded thin-film thermoelectric cooler for on-chip hotspot cooling | |
CN109152310A (zh) | 一种多圆弧微通道散热装置 | |
CN102306701B (zh) | 一种长程集中冷却动力热电偶转换元件 | |
CN104777887B (zh) | 微槽道式水冷芯片散热器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20171003 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |