[发明专利]一种模拟热源芯片及其制作方法

说明书

本发明公开了一种模拟热源芯片，其特征在于，所述模拟热源芯片表面具有模拟热源电阻和温度传感器，所述模拟热源电阻和所述温度传感器皆为薄膜平面电阻。本发明的模拟热源芯片，将模拟热源电阻和温度传感器集成在一起，实现大功率发热的同时，又能准确、实时地测量整个芯片的温度梯度变化情况；通过调整温度传感器的位置，可以实现微通道散热器不同区域散热特性的原位测量，从而更准确地分析散热器的热流体性能；结构简单，制作工艺简单，测量过程方便。

技术领域

本发明涉及微电子散热技术领域，尤其是一种模拟热源芯片及其制作方法。

背景技术

微通道散热技术是一种强制换热的冷却技术，通过将微通道散热器集成在电子系统中，可以极大程度的提高散热效率。与被动散热和传统的主动散热相比，微通道散热技术具有独特的优势。这是因为：一方面，以液体为冷却介质的微通道散热技术，可以实现大热流密度传热；另一方面，微通道内液体流动换热的对流换热系数与通道的当量尺寸成反比，在减小通道当量尺寸的同时，既可以显著提高换热效果，又可以大幅度减小体积，使得整个散热系统的结构尺寸及重量得到很大程度的简化和降低。因此，微通道散热技术在微系统集成和大功率电子器件等领域有广泛的应用前景。

然而，微通道散热器的散热能力与其内部流体的流动情况紧密相关，并随着散热器(包括微通道结构形状和分布、通道横截面积、进/出液口位置和尺寸)的变化而改变，同时，由于冷却流体的层流粘滞效应，微通道中流体表面和中心的流速不同，这些特性都导致了微通道散热器不同区域的温度分布存在差异。

为了分析微通道散热器的散热能力和冷却液体的热流体特性，通常需要设计模拟热源芯片。此种芯片的核心是薄膜电阻，通常采用薄膜气相沉积技术制备，电阻材料一般为金、铂、铜、铝等金属材料。目前，关于微通道散热和模拟热源芯片的专利很多，如中国专利CN103839905A、中国专利CN201510409552和中国专利CN201410059287.5等。但是，这些模拟热源芯片通常只有简单的加热功能，必须借助热电偶或红外热成像的方法来分析微通道散热器的性能。测试时，需要将模拟热源芯片集成在微通道散热器的表面；在不同的供液条件下，使用热电偶或红外热成像仪测量不同区域模拟热源芯片的温度。热电偶一般使用接触式方法测量温度，很难准确地分析散热器表面不同区域的温度分布情况。精密的红外测试系统设备复杂，价格昂贵；测试前需要对芯片进行热辐射率标定，操作复杂。因此，有必要开发一种操作方便、测试准确的模拟热源芯片来分析微通道散热器的热流体性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的下述缺陷：现有模拟热源芯片只具有简单的加热功能，必须借助热电偶或红外热成像技术分析微通道散热器的性能；而热电偶一般使用接触式测量温度，很难准确分析出散热器表面不同区域模拟热源芯片的温度；红外热成像测试系统设备复杂，价格昂贵，操作复杂，实用性差。本发明提供了一种模拟热源芯片及其制备方法，可以很好的解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案如下：

一种模拟热源芯片，所述模拟热源芯片表面具有模拟热源电阻和温度传感器，所述模拟热源电阻和所述温度传感器皆为薄膜平面电阻。

金属的电阻温度系数呈线形，可以通过四线法来测量电阻变化，从而表征金属的温度变化，该方法被广泛应用于金属温度传感器中。在上述技术方案中，模拟热源电阻均匀分布在整个模拟热源芯片表面，实现均匀产热，温度传感器可以分布在模拟热源芯片表面的任意位置，其实际分布位置根据薄膜微通道散热器的散热结构来确定。将模拟热源电阻与温度传感器集成在一起，实现大功率发热的同时，又能准确、实时地测量整个芯片的温度梯度变化情况；同时，通过调整温度传感器的位置，可以实现微通道散热器不同区域散热特性的原位测量，从而更准确地分析散热器的热流体性能。

优选地，所述模拟热源电阻和所述温度传感器由同种耐高温金属材料制成。

使用同种耐高温金属材料制作所述模拟热源电阻和温度传感器，可以最大程度地简化本发明模拟热源芯片的制作工艺。