专利名称：一种考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热电制冷器电学模型，尤其是考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型。
背景技术：
为了有效解决芯片的散热问题，作为主动散热装置的热电制冷器以其独有的优势成为重要的冷却散热器件，可以有效的抑制片内热点的温升。相对于传统的强制空气对流冷却方式，热电冷却方式以其控制精度高和芯片表面温度的均匀性好等优点引起了人们的高度关注。根据芯片温度分布情况，集成在封装内热电制冷器可以动态调整制冷强度以满足性能需要。在有效降低芯片结点温度的同时，热电制冷器也是一种温控器件，其材料参数易受温度的影响，因此在研究热电制冷器性能优化的同时把温度效应考虑在内会更为精确。基于热电之间的二兀性，文献《One-dimensional modeling of TE devicesconsidering temperature-dependent parameters using SPICE》给出了一种考虑材料温控参数特性的集总TEC Spice电模型。该模型假设温控材料参数在可变的温度范围内，建立了单耦合对的热电网络。所提出的一维数值模型仅仅针对单耦合对，并在一个方向上考虑温度对TEC材料参数的影响。考虑到集成在封装内部TEC的水平截面尺寸远大于其高度，并且当前TEC产品采用多级热电耦合对的形式，仅考虑垂直方向的温度分布对TEC性能的影响必然造成误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种`考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型。`为解决上述技术问题，本发明提供一种考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型，其特征是，集成TEC衬底的封装中，TEC衬底上下两面通过热胶分别与冷却板、热沉粘接，冷却板的另一面设置有芯片；当电流流过TEC时，通过热胶在冷却板表面形成吸热而在热沉表面形成放热状态，通过冷却板吸热而降低芯片表面温度；考虑了温度相关的离散材料参数对TEC性能的影响，考虑多级热电耦合对水平和垂直方向温度分布效应，建立二维稳态热方程，# )立毕1“ 具
权利要求
1.一种考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型，其特征是， 集成TEC衬底的封装中，TEC衬底上下两面通过热胶分别与冷却板、热沉粘接，冷却板的另一面设置有芯片；当电流流过TEC时，通过热胶在冷却板表面形成吸热而在热沉表面形成放热状态，通过冷却板吸热而降低芯片表面温度； 考虑了温度相关的离散材料参数对TEC性能的影响， 考虑多级热电耦合对水平和垂直方向温度分布效应，建立二维稳态热方程，
2.根据权利要求1所述的考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型，其特征是， 考虑非均匀衬底温度对TEC造成的影响，首先将水平方向上的热电偶划分为等长的几部分，每一部分采用改进的温控参数电学模型，在垂直方向上采用集总参数电模型，其材料参数值受控于平均温度； 考虑到热电制冷器p-n耦合对电学串联热学并联的特性，对于多级TEC模块，建立依赖于衬底温度分布的材料参数分布式电学网络模型，给出电学和热学连接关系，在电学端口所有电流控制的电压源以串联形式连接，而在热学网络多个受控电流源FPe、GPe与PX、R(I)并行连接在一起；初始的温控参数值以及相关的电压或电流值由衬底温度分布计算而得至IJ，并随着上一次冷边温度T。分布而更新，经过多次迭代直至收敛，最终得到TEC温度分布结果。
3.根据权利要求2所述的考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型，其特征是，改进的温控参数电学模型的建立过程为: 考虑衬底非均匀温度分布对多级TEC耦合对的影响，模拟实际的热环境，假设热边温度Th恒定，热量零吸收Qc=OW条件下的温差情况，冷边温度T。与受控电流源Pe变为
全文摘要
本发明公开了一种考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型，考虑衬底温度分布与TEC高度方向的温度分布的二维分布式电学模型，基于电学串联、热学并联的多级TEC链和热电的二元性，建立了基于Hspice电学网络模型，通过多次迭代，修正温度分布对TEC参数的影响，最终给出温度分布。本发明考虑衬底温度分布对二维温控参数的影响，所提出的分布式电学网络模型可以精确的估算TEC散热能力，为提高芯片的可靠性和系统性能提供了可行的热解决方案。
文档编号G06F19/00GK103093086SQ20131000196
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者王宁, 汪健, 陈亚宁, 王少轩, 张磊, 赵忠惠 申请人:中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心