中科新源半导体直冷机为何能够精确把控温度

中科新源的半导体直冷机专利，利用半导体控温芯片对反应腔体进行温控，使控温精度以及能耗有一个明显的改善。
 
集微网消息，中科新源作为本土唯一进入大功率热电温控系统应用的领先者，其生产的半导体直冷机反应灵敏且精确度高，能够使控温精度以及能耗有一个明显的改善。
 
在半导体制造行业中，工艺反应腔体(即晶片卡盘)控温通常采用直冷机。而现有的直冷机通常采用常规的压缩机，不仅能耗较大，而且温控的精度很差，不能满足高精度的半导体生产要求。
 
为此，中科新源于2019年1月11日申请了一项名为“用于半导体设备反应腔体控温的热交换器和直冷机”的发明专利（申请号: 201910026792.2）,申请人为江苏中科新源半导体科技有限公司。

 
图1 热交换器结构示意图

图1为热交换器的结构示意图，即单个单元的热交换器，包括制冷芯片、散热块和热交换板，其中，制冷芯片包括若干制冷模块，制冷模块又包括P型、N型材料，P型、N型材料两端分别由金属导体连接。
 
在制冷芯片的冷端接通反应腔体，热端表面连接散热块的底座，而散热块的散热面接通热交换板内部的冷却液体。制冷芯片在通电后（接通制冷芯片的两个引脚）工作，施加到N型材料的正电压将电子从P型驱动到N型材料并且回到电压源。此时冷端的温度随着吸热而降低，然后热量传导到热端并通过散热器耗散。若电压反向，上述过程亦反向。制冷芯片对反应腔体进行温控时的控温精度、能耗有一个明显的改善。
 
当热交换器包括两个电性并联的制冷芯片时，相邻的制冷芯片之间共用一个热交换板，即热交换板的两侧分别连接两个散热块的散热面；而制冷芯片的冷端分别接通反应腔体。其工作原理与单个单元的热交换器相同；其电路根据并联关系设置，可以调整其制冷效果。
 
当热交换器包括十二个电性串联的制冷芯片时，即热交换板设置六个串联的制冷芯片，其中有两个并联关系的热交换板，因此制冷芯片共计十二个。制冷芯片的热端表面连接散热块的一侧，散热块的散热面分别接通热交换板内部的冷却液体；而制冷芯片的冷端接通反应腔体。其工作原理依旧与单个单元的热交换器相同；而其电路根据串联关系设置，可以调整其制冷效果；并且可以根据实际需要，增加或者减少制冷芯片的数量，进一步优化制冷效果。

 
图2 液冷通道结构示意图

图2为液冷通道的结构示意图，上述任一热交换器中的热交换板内部设有液冷通道，液冷通道浸没散热块的散热面。而散热面为多个并排且平行的散热板。在热交换板侧边的两端分别开设有进水口和出水口，之间为液冷通道。液冷通道浸没散热块的四周和散热面之间的空间，其中的冷却液可以快速地带走从散热面处出来的热量，热交换板设有安装口，安装口的一侧接通冷却液体，另一侧连接散热块，散热块的散热面浸没于冷却液体中，安装口和散热块的底座连接面上设有密封圈。密封圈将冷却液体和制冷芯片隔开，保证了水密性。
 
简而言之，中科新源的半导体直冷机专利，利用半导体控温芯片对反应腔体进行温控，使控温精度以及能耗有一个明显的改善。
 
中科新源是热电温控系统产品及解决方案的提供商，其核心团队拥有近20年半导体领域工作经验，在半导体行业同类产品的竞争中处于绝对领先的地位。展望未来，中科新源将以半导体领域为护城河，不断向外探索扩展当前研究领域和市场。