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研究生: 韓維倫
Wei-Lun Han
論文名稱: 微型熱電致冷器散熱模組對高熱量晶片熱點移除之數值與實驗研究
Numerical and Experimental Study of Micro Thermoelectric Cooling Module for Removing Hot Spots on High Heat Flux Chips
指導教授: 王訓忠
Shwin-Chung Wong
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 95
中文關鍵詞: 熱電致冷器散熱模組熱點
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  • 本研究針對微型熱電致冷器及其應用進行數值與實驗分析。數值研究部分,利用套裝軟體ANSYS對熱電致冷器材料及尺寸、接合面之接觸電阻等進行分析,結果顯示上述參數對微型熱電致冷器之性能皆有顯著影響。在實際應用部分,利用數值方法針對微型熱電致冷器散熱模組用於CPU之熱點移除進行分析,結果顯示傳統式微型熱電致冷器散熱模組對熱點移除無顯著作用,而使用mini-contact之微型熱電致冷器散熱模組可有效地將熱點移除,在進行數值分析時,假設接合面之接觸熱阻可忽略。實驗部分包括建立一具熱點之加熱台,及測試嵌入式mini-contact之微型熱電致冷器散熱模組對熱點移除之可行性。實驗結果顯示嵌入式mini-contact之微型熱電致冷器散熱模組未能有效將熱點移除,故利用ANSYS對熱電致冷器尺寸、接合面之接觸熱阻、mini-contact尺寸、晶片厚度等進行分析,探討實驗可行性方法。


    摘要 I 致謝 II 目錄 III 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機及目的 2 第二章 基本理論及文獻回顧 4 2.1 熱電致冷器原理 4 2.1.1 Seebeck效應 4 2.1.2 Peltier效應 4 2.1.3 Thomson效應 5 2.1.4 熱電效應之物理起源 5 2.1.5 理想熱電致冷器基本理論 6 2.2 文獻回顧 10 2.2.1 熱電材料幾何尺寸之效應 10 2.2.2 熱電致冷器接觸阻抗之效應 11 2.2.3 熱沉對熱電致冷器之影響 14 2.2.4 晶片對熱電致冷器之效應 16 2.2.5 微型熱電致冷器於熱點移除之應用 17 2.2.6 接觸熱阻對微型熱電致冷器散熱模組之影響 18 2.2.7 文獻總結 19 第三章 數值計算方法 37 3.1 簡介 37 3.2 ANSYS之熱電耦合分析計算 37 3.3 ANSYS軟體操作及熱電致冷器分析 38 3.3.1 ANSYS軟體操作 38 3.3.2 熱電致冷器之分析 40 3.3.3 微型熱電致冷器散熱模組之分析 41 第四章 實驗方法 44 4.1 簡介 44 4.2 實驗設備 44 4.3 實驗步驟 47 4.4 實驗與模擬之比對 48 第五章 數值模擬結果及分析 54 5.1 微型熱電致冷器之數值模擬分析 54 5.1.1 數值模擬方法可靠性之檢驗 54 5.1.2 熱電材料對數之效應 54 5.1.3 熱電材料厚度之效應 55 5.1.4 熱電致冷器接觸阻抗之效應 55 5.1.5 熱電致冷器基板材料對擴散熱阻之效應 56 5.2 微型熱電致冷器散熱模組之數值模擬分析 56 5.2.1 Mini-contact對微型熱電致冷器散熱模組之效應 56 5.2.2 ZT值對微型熱電致冷器散熱模組之效應 57 第六章 實驗結果及改善方法之分析 73 6.1 簡介 73 6.2 實驗結果與分析 73 6.3 實驗與數值模擬之比對 75 6.4 實驗改善方法之分析 76 6.4.1 晶片厚度之效應 76 6.4.2 微型熱電致冷器基板厚度之效應 77 6.4.3 熱電材料厚度之效應 77 6.4.4 接合面接觸熱阻之效應 78 6.4.5 Mini-contact尺寸之效應 78 6.4.6 可行性操作參數之探討 79 第七章 結論 92 7.1 微型熱電致冷器參數分析 92 7.2 嵌入式mini-contact之微型熱電致冷器散熱模組之可行性 92 參考文獻 94

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