CN100389308C - 芯片温测装置及其温测方法 - Google Patents
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Abstract
一种芯片温测装置及其温测方法，该温测装置包括封装在芯片内部的温度感知装置及温度测量电路，温度感知装置包括生长在集成电路最表层的电绝缘层及依次生长在电绝缘层上方的两层不同的金属薄膜，该两层金属薄膜分别与温度测量电路电连接，温度测量电路包括一低通滤波器及一模数转换器。测量芯片温度时，将上述两层金属薄膜间的电压模拟信号输入低通滤波器；利用低通滤波器滤除此电压模拟信号中的高频杂质信号后输入模数转换器；利用模数转换器将滤除杂质后的电压模拟信号转换为数字信号；根据数字信号计算出此时芯片内的温度。本发明可准确感测芯片内的实际温度。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种温测装置及其温测方法，特别是指一种用于芯片的温测装置及其温测方法。
【背景技术】
近年来随着电子产业的发展，电子元件的性能不断提升，运算速度越来越快，其内部芯片组的运算速度不断提升，芯片数量不断增加，芯片工作时所散发的热量也相应增加，如果不将这些热量及时散发出去，将极大地影响电子元件的性能，使电子元件的运算速度降低，随着热量的不断累积，还可能烧毁电子元件，因此必须对电子元件内部芯片的温度进行控制，以确保芯片不至于因内部温度过高而损坏，要实现对芯片温度的控制，必须首先解决芯片内温度的测量问题。
现有技术中对芯片内温度的测量多采用在芯片外部贴附一热敏电阻，根据热敏电阻可将其感测到的温度转化为电阻的特性，利用惠斯通电桥测出该热敏电阻的电阻，然后利用热敏电阻的电阻-温度特性曲线，根据测得的电阻值可得出该热敏电阻在这一电阻时的温度，即为所需测量的芯片内的温度。这种方式是将热敏电阻贴附在封装后的芯片外部，无法准确感知芯片内集成电路的温度状况，无法准确测出芯片内的温度，给芯片内温度的控制造成困难。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能够准确测量芯片内温度的温测装置及其温测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明芯片温测装置，包括一温度感知装置及一温度测量电路，该温度感知装置及温度测量电路均封装在芯片内部，温度感知装置包括一生长在芯片的集成电路最表层的电绝缘层及依次生长在电绝缘层上方的第一金属薄膜与第二金属薄膜，该第一金属薄膜不同于该第二金属薄膜，该第二金属薄膜位于该第一金属薄膜的远离该电绝缘层的表面上，该第一金属薄膜与该第二金属薄膜分别与温度测量电路电连接，该温度测量电路检测该第一金属薄膜与该第二金属薄膜之间的电压信号，从而得到芯片内部的温度信号。
芯片温测方法包括：在集成电路最表层生长一电绝缘层，在该电绝缘层上方生长一层第一金属薄膜，在该第一金属薄膜上生长一层不同于该第一金属薄膜的第二金属薄膜；将所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间的电压模拟信号输入低通滤波器；利用低通滤波器滤除此电压模拟信号中的高频杂质信号后输入模数转换器；利用模数转换器将滤除杂质后的电压模拟信号转换为数字信号；根据数字信号计算出此时芯片内的温度。
本发明芯片温度的感知元件封装在芯片内部，可避免芯片内温度的感知受其他因素的影响，准确感测芯片内的实际温度，进而可使芯片内的温度得到有效控制，避免了芯片因内部温度过高而损坏，延长其使用寿命。
【附图说明】
为了更好的理解本发明和展示实施本发明的情况，将结合附图，借助实例进行介绍。附图说明如下：
图1为本发明芯片温测装置温度感知装置的示意图。
图2为本发明芯片温测方法中温度测量电路的工作流程图。
【具体实施方式】
如图1所示，本发明芯片温测装置10包括一温度感知装置2及一温度测量电路4，其中，该温度感知装置2及温度测量电路4均封装在芯片内部。
该温度感知装置2包括一紧贴于集成电路6的电绝缘层22和两层不同的金属薄膜24、26，其中，电绝缘层22为二氧化硅，本实施例中金属薄膜24、26分别为铜薄膜和镍薄膜，电绝缘层22生长在芯片内集成电路6的最表层，保护集成电路6不受外界影响，铜薄膜24生长在电绝缘层22上方，镍薄膜26生长在铜薄膜24上方，两金属薄膜24、26紧密贴合，且分别连接至集成电路6内部的温度测量电路4。
请参阅图2，温度测量电路4包括一低通滤波器及一模数转换器，其中，低通滤波器是将通过滤波器的信号和其本身具有的临界频率进行对比，滤除其中的高频信号，得到的即为能准确反映铜、镍薄膜24、26间实际电压的信号。模数转换器为一将模拟信号转换为数字信号的元件。
本发明的芯片温测方法为：电绝缘层22将芯片产生的热量传递给与它相接触的铜薄膜24和镍薄膜26，根据西伯克(Seebeck)效应(在由两种不同导体组成的开路中，如果导体的两个结点存在温度差，则开路中将产生电动势)，将铜、镍薄膜24、26之间的温度差转化为一电压模拟信号，输入低通滤波器；低通滤波器将该电压模拟信号中的高频杂质信号滤除，得到一电压信号，输入模数转换器；模数转换器将滤波后的电压模拟信号转换成数字信号，即可得到铜、镍薄膜24、26间电压的大小；根据铜、镍薄膜24、26间电压和温度的关系即可得此时芯片内的温度。
在芯片温度的感知装置2中，铜薄膜24和镍薄膜26的位置可以相互调换，即镍薄膜26生长在铜薄膜24的上方，这样，测得的铜、镍薄膜24、26间的电压和上述测得的电压极性相反，但同样可测出芯片内的实际温度。
本发明芯片温度的感知装置2封装在芯片内部，可避免芯片内温度的感知受其他因素的影响，准确感测芯片内的实际温度，进而可使芯片内的温度得到有效控制，避免了芯片因内部温度过高而损坏，延长其使用寿命。
Claims (5)
1.一种芯片温测装置，包括一温度感知装置及一温度测量电路，其特征在于：该温度感知装置及温度测量电路均封装在芯片内部，温度感知装置包括一生长在芯片的集成电路最表层的电绝缘层及依次生长在电绝缘层上方的第一金属薄膜与第二金属薄膜，该第一金属薄膜不同于该第二金属薄膜，该第二金属薄膜位于该第一金属薄膜的远离该电绝缘层的表面上，该第一金属薄膜与该第二金属薄膜分别与温度测量电路电连接，该温度测量电路检测该第一金属薄膜与该第二金属薄膜之间的电压信号，从而得到芯片内部的温度信号。
2.如权利要求1所述的芯片温测装置，其特征在于：所述电绝缘层为二氧化硅。
3.如权利要求1所述的芯片温测装置，其特征在于：所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜其中之一为铜薄膜，另一为镍薄膜。
4.如权利要求1所述的芯片温测装置，其特征在于：所述温度测量电路包括一滤除电压信号中高频杂质信号的低通滤波器及一将滤除杂质后的电压信号转换为数字信号的模数转换器。
5.一种芯片温测方法，包括如下步骤：在集成电路最表层生长一电绝缘层，在该电绝缘层上方生长一层第一金属薄膜，在该第一金属薄膜上生长一层不同于该第一金属薄膜的第二金属薄膜；将所述第一金属薄膜与所述第二金属薄膜之间的电压模拟信号输入低通滤波器；利用低通滤波器滤除此电压模拟信号中的高频杂质信号后输入模数转换器；利用模数转换器将滤除杂质后的电压模拟信号转换为数字信号；根据数字信号计算出此时芯片内的温度。
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