【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电子芯片温度调控结构及其温度调控方法，属于微细加工领域。
技术介绍
1、芯片、电子元器件或微系统的散热问题已经是影响其使用寿命的一个重要的因素，为了将产生的热搬离电子元器件或微系统，需要采用制冷方法进行热量搬运。当传统的散热方法如风冷、液冷等散热方式无法满足器件散热需求时，基于材料相变原理的相变散热技术成为了当前电子元器件、芯片散热的优选方案。其中典型代表如笔记本电脑中的热管，它是利用汽液相变实现散热，首先液态工质在底部的高温侧吸收热量，然后汽化为蒸汽并到达顶部低温侧。通过管壁将热量散出，蒸汽重新液化为液体，在重力作用下又回到高温侧，散热过程不断重复该循环。
2、传统的热管是根据器件的最大散热需求进行设计与制作的，通过将器件粘贴在热管上，器件的热量便可传递至热管的热端，当器件工作在最大功率工况时，热管内工质液体在底部高温侧吸收热量后可以发生汽化，从而将热量输运至冷端。但是当器件或系统工作在变工况时，其发热功率密度并不是一个固定的最大工况，而是成为一个变化的值，该热量与汽化所需热量之间仍然有一个差值，液态工质在底部高温侧吸收热量后并不能开启汽化相变过程，其热量均是通过热传导至液态工质中进行储存，液态工质温度升高，但并不能在高温与低温侧形成一个循环运动将热量导出并搬离电子元器件或微系统，因此散热效果并不好。所以，采用热管散热无法满足变工况下器件散热的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种电子芯片温度调控结构及其
2、本专利技术的技术解决方案是：第一方面提出一种电子芯片温度调控结构，包括：半导体材料基芯片、加热电阻、温度传感器、金属外壳及回液柱，其中：
3、加热电阻、温度传感器集成在半导体材料基芯片上或半导体材料基芯片所处的散热结构金属基蒸发面上；
4、金属外壳呈凹形，其凹底装配有回液柱，回液柱周围烧结金属粉末形成吸液芯结构；
5、半导体材料基芯片的背面有毛细结构，半导体材料基芯片的背面与金属外壳连接，形成空腔；空腔内灌充工质；
6、加热电阻与温度传感器与外部控制器相连。
7、优选的，加热电阻设置在半导体材料基芯片上，或者金属基蒸发面上，对需要的位置进行加热；
8、温度传感器具体根据实际工况设置在半导体材料基芯片上、或金属基蒸发面上，对需要的位置进行温度测量。
9、优选的，加热电阻和温度传感器成对设置；
10、加热电阻与半导体材料基芯片之间需要设置温度隔离槽，以避免加热电阻在通电加热时抬升半导体材料基芯片自身温度。
11、优选的，回液柱高度与金属外壳深度一致。
12、优选的，金属外壳侧面预留小孔作为灌充孔，灌充孔的位置高出灌充高度线。
13、优选的，通过灌充孔灌充非浸润液态工质，非浸润液态工质灌充的灌充比范围为：30％～70％。
14、优选的，加热电阻和温度传感器若直接集成在半导体材料基芯片上，则在半导体材料基芯片上通过掺杂工艺制作加热电阻和温度传感器；若是集成在半导体材料基芯片所处的散热结构面上，则将加热电阻与温度传感器利用焊料或贴片胶粘贴或集成至金属管壳与半导体材料基芯片结合的散热结构面上。
15、优选的，半导体材料基芯片的背面和金属外壳四壁的结合区域通过淀积或喷镀实现金属层制作，利用金属热压或共晶键合方式集成在一起；
16、工质灌充后采用胶封或者金属灌堵方式将灌充液孔密封，实现封闭结构。
17、第二方面，提出一种电子芯片温度调控方法，其特征在于包括：
18、在非最大工况下，外部控制器接收温度传感器的温度测量信息，当控制器检测到测量到的温度超过设定阈值，则对该温度传感器对应的加热电阻加电、使其对密封在金属壳体内部的工质进行加热；工质吸收加热电阻的热量转变为气相，在接触到金属壳体，进一步转变为液态，从而将热量传导出去。
19、优选的，工质吸收加热电阻的热量转变为气相后，除了接触金属壳体本身，还通过回液柱表面的吸液芯结构接触回液柱、及半导体材料基芯片背面的毛细结构进行冷凝。
20、本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
21、本专利技术提出一种电子芯片温度调控结构及其温度调控方法，通过将芯片与散热一体化集成，在芯片正面上集成加热和测温元件，通过加热元件可以对其进行温度调节，即通过加热该元件可以弥补变工况下热量与汽化所需热量之间的差值，从而实现芯片变工况下精准、高效率的散热。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电子芯片温度调控结构，其特征在于包括：半导体材料基芯片、加热电阻、温度传感器、金属外壳、回液柱及外部控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
9.利用权利要求1所述电子芯片温度调控结构的一种电子芯片温度调控方法，其特征在于包括：
10.利用权利要求9所述的一种电子芯片温度调控方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种电子芯片温度调控结构，其特征在于包括：半导体材料基芯片、加热电阻、温度传感器、金属外壳、回液柱及外部控制器，其中：
2.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种电子芯片温度调控结构，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：芮二明，刘沛，焦斌斌，付琬月，熊园园，孔延梅，
申请(专利权)人：中国航天标准化研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。