[发明专利]一种芯片热点的温度测量结构及方法

说明书

本发明公开一种芯片热点的温度测量结构及方法，涉及半导体封装散热领域。所述芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；所述热电堆测温单元，基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数，实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，还提高了测温方法的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体封装散热领域，尤其涉及一种芯片热点的温度测量结构及方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体芯片的性能在不断提升，许多电子系统对多芯片的温度均匀性具有较高的要求。微流散热芯片表面温度及温度均匀性，与热点分布和微结构的设计息息相关，不同的微结构会影响冷却工质的流动均匀性，从而引起芯片的温度均匀性也不同，其中，温度均匀性较差会造成局部高温热点，导致芯片的可靠性降低。因此，需要采用有效的测温方式监测微流散热芯片上不同位置热点的温度和温度均匀性，以防止热点温度过高及热点之间较差的温度均匀性，对芯片性能及可靠性的影响。

目前，常用的测温方法包括非接触式红外测温方式、表贴热电偶的测温方式和集成测温二极管或热敏电阻的测温方式。其中，采用非接触式红外测温方式测量的温度为芯片表面温度，但是因为芯片表面材料和结构的差异，导致芯片表面的辐射率不同，从而红外测温得到的温度信息与实际芯片温度存在较大差异。采用表贴热电偶的方式测温，因为表贴热电偶的界面材料热阻的存在和差异，导致测量温度与实际芯片温度存在较大偏差。采用测温二极管测温虽然具有灵敏度高、线性好的特点，但是由于二极管(PN结)的最高温度不能超过150摄氏度，因此导致不能应用于较高温度的测温环境下，并且二极管容易被静电击穿，需要内置静电放电电路(ESD)来保护二极管，以防止二极管被静电击穿，进一步导致结构复杂。采用热面电阻测温，由于热敏电阻会受到自加热的影响，随着温度的升高其阻值发生变化，具有非线性的电阻-温度属性，导致测温精度交底。

综上所述，目前的测温方法-由于测温环境限制或测温精度较低，不能够实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，降低了测温方法的准确性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芯片热点的温度测量结构及方法，以解决目前的测温方法的测温精度较低，不能够实现对微流散热性能的精准评估和芯片工作状态的实时精准监测，降低了测温方法的准确性和可靠性的问题。

第一方面，本发明提供一种芯片热点的温度测量结构，所述芯片热点的温度测量结构包括：热电堆测温单元、芯片单元、微流散热单元和冷却工质供应单元；所述热电堆测温单元设置在所述芯片单元一侧，所述微流散热单元位于所述芯片单元的另一侧，所述冷却工质供应单元位于所述微流散热单元远离所述芯片单元的一侧；

所述冷却工质供应单元，用于在冷却工质的流动下对所述芯片的热量进行输运，对带有所述微流散热单元的所述芯片上多个热点的温度进行降低；

所述热电堆测温单元，用于确定多个所述热点的实时温度值，以及多个所述热点两两之间的温度差值；基于多个所述实时温度值及多个所述温度差值，确定所述芯片的多个所述热点的最高温度值和最大温度差值，用以基于所述最高温度值和所述最大温度差值确定所述芯片的性能参数；

其中，所述热点指的是所述芯片内部功率分布不均匀时，所述芯片内部微尺度上出现温度变化点；所述性能参数包括芯片的工作状态参数、芯片上多点温度均匀性参数和微流散热单元散热性能参数。