一种模块化的芯片级热电温控系统的制作方法

本发明涉及温度控制，尤其是一种模块化的芯片级热电温控系统。

背景技术：

1、随着电子设备的小型化以及各种功能的进一步集成，其热流密度的不断增大，对电子设备的热设计要求也越来越严峻。在模块或单机整体热功耗增大的同时，产品内部的大部分器件功率相对较小，对整体热设计影响较小，仅有1个或几个芯片可能因功耗较大导致热量难以及时传导而使产品整体的热设计成本大幅增加。并且，当电子设备所处的外部环境较为苛刻时，如卫星天线上的环境温度变化范围可达-180～+180℃，在这类极端环境下，除了要保障芯片温度不能过高外，也需要保障芯片的温度不能低于其工作环境的最低要求，另外还有一类芯片，温度的变化对其工作性能影响很大，如某卫星上的光谱仪ccd模块的紫外光通道ccd发热面要求温度控制在20±2℃，温度波动速率小于1℃/min，这些要求均对电子设备的热设计提出非常严峻的考验。

2、现有技术中针对芯片的温度调节手段通常是在芯片上添加散热器来实现芯片散热，散热器本身是通过硅脂介质(热导材料)与芯片进行接触，硅脂将热量传导到散热器上，再通过散热器进行热辐射将热量耗散出去，但是现有技术中的散热器只能耗散芯片上的热量，从而对芯片实现降温，而不能在恶劣的外部环境下使芯片维持稳定的工作温度，尤其是当外部环境温度过低或温度变化较快时，现有的散热装置无法调高芯片温度或者及时稳定芯片温度以使芯片维持稳定的工作温度，从而导致芯片无法适应温度过低或者温度变化较快的环境，应用范围比较狭窄。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种模块化的芯片级热电温控系统，以解决现有技术无法在不同外部环境下稳定芯片温度的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

3、一种模块化的芯片级热电温控系统，包括：热电温控装置、温度传感器和控制电路板，热电温控装置与目标芯片贴合，温度传感器设于热电温控装置与控制电路板之间，控制电路板设于电子设备盖板上。

4、进一步的，热电温控装置包括热电转换器、底座和压盖，压盖设于目标芯片上，底座连接电子设备盖板，热电转换器设于底座和压盖之间。

5、进一步的，控制电路板控制热电转换器进行能量转换以及读取温度传感器数据；温度传感器能够检测热电温控装置的温度。

6、进一步的，热电转换器的两端分别通过第一导热层与压盖和底座粘贴连接。

7、进一步的，压盖与目标芯片之间设有作为导热载体如导热硅脂、导热衬垫等的第二导热层。

8、进一步的，压盖的板体上设有第一凹槽，底座的板体上设有第二凹槽，第一凹槽的端口与第二凹槽的端口相对设置。

9、进一步的，第一凹槽和第二凹槽中与端口相对的面上均设有第一导热层，热电转换器的两端分别通过第一导热层粘贴于第一凹槽和第二凹槽内。

10、进一步的，其特征在于，温度传感器包括温度监测传感器和温度反馈传感器。

11、进一步的，其特征在于，温度监测传感器的一端连接控制电路板，另一端设于底座上。

12、进一步的，温度反馈传感器的一端连接控制电路板，另一端设于压盖上。

13、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

14、(1)本发明的模块化的芯片级热电温控系统，使用热电转换器可实现对目标芯片温度的双向调控，因热电转换器可实现热能与电能之间的转换，当目标芯片的温度过高时，热电转换器开启制冷模式以降低目标芯片的温度，当目标芯片的温度过低时，热电转换器开启制热模式以提高目标芯片的温度，从而通过热电转换器维持目标芯片的工作温度稳定。

15、(2)本发明的模块化的芯片级热电温控系统，将温度反馈传感器安装于压盖上，温度检测传感器安装于底座上，通过计算温度反馈传感器和温度监测传感器的温差大小可判断热电转换器的温控效果，有利于当目标芯片超出预定的温度范围导致热电转换器控温失效时提示操作人员及时采取安全措施，避免造成更大的损失。

16、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，包括：热电温控装置(1)、温度传感器(2)和控制电路板(3)，所述热电温控装置(1)与目标芯片(4)贴合，所述温度传感器(2)设于所述热电温控装置(1)与所述控制电路板(3)之间，所述控制电路板(3)设于电子设备盖板(5)上。

2.根据权利要求1所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述热电温控装置(1)包括热电转换器(11)、底座(13)和压盖(12)，所述压盖(12)设于目标芯片(4)上，所述底座(13)连接电子设备盖板(5)，所述热电转换器(11)设于所述底座(13)和所述压盖(12)之间。

3.根据权利要求2所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述控制电路板(3)控制所述热电转换器(11)进行能量转换以及读取所述温度传感器(2)数据；所述温度传感器(2)能够检测所述热电温控装置(1)的温度。

4.根据权利要求3所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述热电转换器(11)的两端分别通过第一导热层与所述压盖(12)和所述底座(13)粘贴连接。

5.根据权利要求4所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述压盖(12)与目标芯片(4)之间设有作为导热载体如导热硅脂、导热衬垫等的第二导热层(14)。

6.根据权利要求5所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述压盖(12)的板体上设有第一凹槽(121)，所述底座(13)的板体上设有第二凹槽(131)，所述第一凹槽(121)的端口与所述第二凹槽(131)的端口相对设置。

7.根据权利要求6所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述第一凹槽(121)和所述第二凹槽(131)中与端口相对的面上均设有第一导热层，所述热电转换器(11)的两端分别通过第一导热层粘贴于所述第一凹槽(121)和所述第二凹槽(131)内。

8.根据权利要求7所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述温度传感器(2)包括温度监测传感器(21)和温度反馈传感器(22)。

9.根据权利要求8所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述温度监测传感器(21)的一端连接所述控制电路板(3)，另一端设于所述底座(13)上。

10.根据权利要求9所述的模块化的芯片级热电温控系统，其特征在于，所述温度反馈传感器(22)的一端连接所述控制电路板(3)，另一端设于所述压盖(12)上。

技术总结本发明涉及一种模块化的芯片级热电温控系统，属于温度控制技术领域，解决了现有技术无法在不同外部环境下稳定芯片温度的问题。本发明的一种模块化的芯片级热电温控系统，包括：热电温控装置、温度传感器和控制电路板，热电温控装置与目标芯片贴合，温度传感器设于热电温控装置与控制电路板之间，控制电路板设于电子设备盖板上。本发明提供的模块化的芯片级热电温控系统能够灵活控制单个芯片的温度，对芯片实现散热和升温的双向调控，可应用于如航天舱外等极端外部环境温度或温度敏感器件。技术研发人员：吴陈军,金大元,万云,谢鑫,叶帆,葛佳伟受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十六研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/26