热沉尺寸对半导体激光器有源区温度的影响

半导体激光器随着输出功率的提高在各领域的应用日益广泛,但芯片温度升高引起的功率饱和问题仍然是目前研究的重点之一。利用ANSYS软件对工作波长为808nm的单芯片半导体激光器的芯片有源区温度与封装热沉尺寸的关系进行了稳态热分析,模拟得出不同热沉参数条件下封装激光器芯片有源区温度的变化曲线,并提出一种散热较好的结构方案。     

会议文章 针对基于陶瓷衬底的风速传感器的热不对称特性补偿研究

本文提出一种基于陶瓷衬底制备的风速风向传感器的设计,芯片结构中设置了1个中心加热电阻,1个中心测温电阻和4个温度分布检测电阻,并引入了4个辅助加热电阻,用于对芯片的功率分布进行再分配。在传感器制备过程中,由于封装造成的芯片热分布的不对称特性,能够利用辅助加热元件对芯片进行功率再分布以补偿,进而抵消掉由于热不对称造成的芯片输出信号的偏移。通过功率再分布补偿技术,可使芯片输出信号的波动低于10mV,风向检测误差低于2度。     

显微热测试功率晶体管热性能

用显微热像仪和晶体管稳态热阻仪测定功率晶体管在开帽状态下的芯片表面温度。从热像图上可以观察到芯片表面存在局部过热地区，即出现热斑，通过比较在电压恒定时和电流恒定时芯片表面温度和晶体管热阻随耗散功率变化的差异，说明热电反馈效应对晶体管芯片温度和晶体热阻有明显的影响。     

显微热像测试功率晶体管热性能

用显微热像仪和晶体管稳态热阻仪测定功率晶体管在开帽状态下的芯片表面温度。从热像图上可以观察到芯片表面存在局部过热地区，即出现热斑，通过比较在电压恒定时和电流恒定时芯片表面温度和晶体管热阻随耗散功率变化的差异，说明热电反馈效应对晶体管芯片温度和晶体管热阻有明显的影响。     

大功率LED封装有限元热分析

介绍了有限元软件在大功率LED封装热分析中的应用,对一种多层陶瓷金属(MLCMP)封装结构的LED进行了热模拟分析,比较了不同热沉材料的散热性能,模拟了输入功率以及强制空气冷却条件对芯片温度的影响.结果表明当达到热稳态平衡时,芯片上的温度最高,透镜顶部表面的温度最低,当输入功率达到3 W时,芯片温度超过了150℃,强制空冷能显著改善器件的散热性能.     

128×128元锑化铟红外焦平面探测器热-应力耦合分析

考虑探测器在热冲击过程中由于传导降温非均匀引起的温度梯度分布,借助ANSYS软件对温度梯度影响下的锑化铟探测器进行热-应力耦合分析。依据热分析结果得到了热冲击下探测器的降温时间曲线,以此为基础进行热-应力耦合分析得到了探测器的应力分布,并以温度、时间为参考量将热冲击过程中InSb芯片上应力最大值变化与传统均匀降温方式下的应力最大值变化进行对比,结果表明器件内部存在温度梯度时,InSb芯片上的应力增加呈现出先快后慢现象,明显不同于均匀降温的线性增加;且应力增加主要集中在热冲击初始0～0.5 s时间段,如此短时间段内应力的急剧增加将严重影响探测器的可靠性。最后对传导降温方式下应力变化可能引起InSb芯片失效的原因进行了初步探讨,这对预测裂纹的发生提供了一定的帮助。     

半导体器件热特性的电学法测量与分析

利用电学法测量器件的温升、热阻及进行瞬态热响应分析是器件热特性分析的有力工具．本文利用电学法测量了ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ在等功率下,加热响应曲线随电压的变化,并通过红外热像仪测量其温度分布,结果表明电学法测得的平均温度与温度分布有很大关系．理论计算也表明了这一点．在等功率条件下,电学平均温度随着温度分布趋于均匀而减少．该方法可用来判断器件的热不均匀性．     

中心复合实验设计在MCM热分析中的应用

介绍了中心复合实验设计法(CCD)来评价多热源电子封装的热特性，并对封装的复合实验设计进行有限元热模拟，得到相应的响应值，并得到一组线性或多项式的响应方程。利用该方程可预测不同功率结构、不同冷却条件下封装内各器件的结温。并根据CCD响应方程所预测的MCM中各芯片结温值与有限元模拟值间的比较，评价了CCD响应模型精度。     

智能交通摄像机工作热负荷实验评价

利用红外热像技术,对某新型智能交通摄像机工作热负荷状况进行实验研究,并针对相机核心功耗元件DSP（数字信号处理器）和FPGA（现场可编程门阵列）开展了模拟芯片实验。原机实验结果表明,相机工作热负荷对芯片性能的影响不容忽视,即便处于只进行图像采集而不做图像处理的较低功耗模式下,不加散热器时DSP芯片表面温度已接近设计上限,因而有必要进行相机散热结构优化设计。模拟芯片实验证实,芯片功率对其表面温度有显著影响,功率越高,芯片温度呈近似线性增长,同时散热器瞬时储热能力有所减弱,因此合理控制芯片功率可有效降低相机工作热负荷。对比分析相机辅助散热器热阻可知,该散热器效率较低,存在进一步优化潜力。     

一种用于功率模块热分布特性研究的精确模型

应用有限元法 ,对一个 IGBT功率模块的三维热分布进行了仿真研究 ,提出了通过 ANSYS仿真建立热模型的基本方法 ,进而探讨了功率模块上各芯片之间的热耦合关系 ,提出了考虑热耦合效应在内的功率模块热模型的统一结构 ,基于对瞬态热阻抗曲线的拟合 ,获得了热模型的相关参数 ,从而建立了热耦合模型 .该模型可方便地应用于电路仿真软件如 PSPICE中 ,仿真结果与有限元计算结果一致 ,并与实际测量值相符 .     

CPU片上热敏元件及布局研究

CPU芯片内部温度的准确测量是保证微处理器发挥最佳性能和提高芯片可靠性的重要前提.在对晶体管参数热效应进行理论分析的基础上,提出一种基于晶体管集电极电流热效应的片上热敏元件方案,推导和仿真证实所提方案元件具有较高的转换灵敏度.在对CPU芯片热点温度场进行理论分析的基础上,建议一种根据温度场分布特点的拐点圆上敏感元件对称布局方案,推导证实所提方案可改善测量精度.     

新型不带铜底板IGBT功率模块的散热设计

随着16BT芯片功率密度的提高,在中小功率IGBT功率模块中,不带铜底板的IGBT模块已经成为模块封装发展的一个趋势。但是每一种新型结构的功率模块封装都有它的优缺点,新型的不带铜底板的功率模块,它的优点是体积小,重量轻,成本低;缺点是它的散热性能受导热硅脂性能和厚度的影响非常大。本文通过大量仿真及实验数据．详细描述了导热硅脂对不带铜底板模块散热性能的影响,并结合实验数据,介绍了Vincotech公司推出的预涂高性能导热硅脂服务对模块散热的改善效果。     

激光参数对活塞热疲劳实验的影响

基于强度分布变换的高功率激光进行了活塞热疲劳模拟实验。为摸索该实验系统下的实验参数,深入研究了激光能量分布、加载功率、加载周期(升温时间和降温时间)和输出波形等对活塞热疲劳实验的影响,实验表明调节这些参数可以控制活塞顶部温度场分布、温度循环的平均温度、温度差和循环频率,并结合热疲劳相关理论探讨了激光参数对热疲劳寿命影响的规律。     

大功率肖特基SiC二极管热特性研究

基于小电流下肖特基结正向压降的温度特性,建立了温升测量系统。利用该系统对肖特基SiC二极管的瞬态温升进行了测量,结果显示瞬态温升曲线呈阶梯状变化。利用结构函数的方法对瞬态温升曲线进行处理,分析了肖特基SiC二极管在热流传输路径上的热阻构成。研究了三引脚封装的肖特基SiC二极管在相同大功率的条件下,两正极引脚单独使用和并联使用时的热阻特性,结果显示,在两正极引脚并联使用时,其热阻比单独作用时减少一半,这表明三引脚封装的肖特基SiC二极管的两个正极是并联的,并共用一个负极和散热片。     

Developing a Simplified Analytical Thermal Model of Multi-chip Power Module

The study of the thermal behavior of power modules has become a necessity regarding the known rapid development in modern power electronics, and the prediction of temperature variation has generally been performed using transient thermal equivalent circuits. In this paper we have developed a simplified analytical thermal model of a power hybrid module. This analytical method is used to evaluate the thermal parameters of a device. The model takes into account the thermal mutual influence between the different module chips based on the analytical method. The thermal interaction between components is dependent on the boundary condition, the dissipated power value in the different components and the number of operating chips constituting the module. This effect is modelled as a source energy and a thermal resistance simply computed tanks to reasonably low measurement applied on the module. The derived thermal models offer an excellent trade-off between accuracy, efficiency and CPU-cost.     

基于热叠加模型的叠层3D多芯片组件芯片热布局优化研究

 叠层三维多芯片组件(3D Multi-Chip Module,MCM)芯片的位置布局直接影响其内部温度场分布,进而影响其可靠性.本文研究了叠层3D-MCM内芯片热布局优化问题,目标是降低芯片最高温度、平均芯片温度场.基于热叠加模型并结合热传导公式,选取芯片的温度作为评价指标,确定出用于3D-MCM热布局优化的适应度函数,采用遗传算法对芯片热布局进行优化,得出了最优芯片热布局方案,总结出了可用于指导叠层3D-MCM芯片热布局设计的热布局规则;采用有限元仿真方法,对所得的热布局优化结果进行验证,结果表明热布局优化结果与仿真实验结果一致,本文所提出的基于热叠加模型的MCM热布局优化算法可实现叠层3D-MCM芯片的热布局优化.     

Thermal Characterization of 1.3μm InAsP/InGaAsP Ridge Waveguide MQW Lasers Based on I-V Method

An experimental way for the thermal characterization of semiconductor lasers based on I-V method under pulse driving conditions has been developed, with which the thermal characteristics of strain compensated 1.3μm InAsP/InGaAsP ridge waveguide MQW laser chips have been investigated. The results show that, by measuring and analyzing the I-V characteristics under appropriate pulse driving conditions at different heat sink temperatures, the thermal resistance of the laser diodes could be easily deduced. The driving current and junction voltage waveforms of the laser chips under different pulse driving conditions are also discussed.     

Thermal analysis for indirect liquid cooled multichip module using computational fluid dynamic simulation and response surface methodology

This paper demonstrates the application of computational fluid dynamic (CFD) simulation and response surface methodology (RSM) in analyzing the thermal performance of a high input/outputs, seven chips, indirect liquid cooled multichip module which will be applied in a kind of supercomputer. A series of similar experiments and corresponding CFD simulations are conducted firstly to evaluate the validity of CFD simulation method and determine the interfacial thermal resistance of thermal grease iteratively, and then a three-dimensional CFD model is established to investigate the heat transfer and fluid flow of the multichip module. Based on the CFD model, the individual effects of factors such as thermal conductivity of the thermal interface material and thermal grease, thickness of the chips, space between chips, solder bump patterns, solder ball patterns, flow velocity and liquid inlet temperature on the thermal performance of the module are studied with one-factor-at-a-time experimentation, and after that, four significant factors are selected to establish a response surface model of the maximum temperature of the module with central composite design based RSM and analysis of variance.     

半导体功率发光二极管温升和热阻的测量及研究

通过电学测量方法得到了半导体功率发光二极管温升与热阻的加热响应曲线.曲线出现一个或多个台阶,反映了其内部的热阻构成与器件物理结构.同时采用遮光法对器件温升及热阻进行了修正.还应用瞬态加热响应原理对功率管的封装结构进行了监测.     

Floorplanning for low power IC design considering temperature variations

Non-uniformity in thermal profiles of integrated circuits (ICs) is an issue that threatens their performance and reliability. This paper investigates the correlation between the total power consumption and the temperature variations across a chip. As a result, floorplanning guidelines are proposed that uses the correlation to efficiently optimize the chip's total power and takes into account the thermal uniformity. It is demonstrated that optimizing a floorplan to minimize either the leakage or the peak temperature can lead to a significant increase in the total power consumption. In this paper, the experimental results show that lowering the temperature variations across a chip not only addresses performance degradation and reliability concerns, but also significantly contributes to chip power reduction. In addition, it is found that although uniformity in the thermal profile can be very effective in lowering the total power consumption, the most uniform temperature distribution does not necessarily correspond to the highest power savings. Consequently, for some applications, a 2% deviation from the minimum total power is traded for up to a 25% increase in thermal uniformity. The presented method is implemented for an Alpha 21264 processor running Spec 2000 benchmarks.