[发明专利]一种考虑非均匀衬底温度的二维热电制冷器电学模型

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。

主权项

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， A 2 k ( T x , T y ) ∂ 2 T ( x , y ) ∂ x 2 + A 2 dk ( T x , T y ) dT ( ∂ T ( x , y ) ∂ x ) 2 = AIT ( x , y ) ds ( T x , T y ) dT ∂ T ( x , y ) ∂ x - I 2 ρ ( T x , T y ) 式中，I为流经TEC电流，A为衬底横截面尺寸，T(x,y)为坐标为（x,y）温度，s(Tx，Ty)、κ(Tx，Ty)与ρ(Tx，Ty)分别为(Tx，Ty)温度下TEC材料的二维塞贝克系数、热导率和电阻率。