LAUDA热电技术在半导体制造行业的应用

半导体行业持续发展,环境可持续性与空间效率正驱动着创新浪潮.在取得重大突破的技术中,热电温控技术尤为突出——这种固态解决方案将快速精准的热管理与无制冷剂运行相结合.

热电技术基础

热电（TE）模块（通常称为帕尔帖器件）是一种固态组件,通过利用帕尔帖效应实现热量管理.其核心由掺杂的碲化铋半导体片阵列构成,通过掺杂使正负电荷载体分别主导电流传输.正负片对置于两块金属化陶瓷板之间,这些陶瓷板既是半导体片的基础平台.也承载着连接片体的微型导电引脚.晶粒,引脚与基板由此形成分层结构.当直流电施加时,载流子在结点间迁移,实现热量从一侧向另一侧转移."冷面"吸收热能实现局部冷却,"热面"则散发热量.通过反转电压极性,可切换冷热面功能,使同一器件兼具加热与制冷特性.

热电温度控制单元（TCU）解析

在半导体制造中,TCU通常通过将P型与N型元件串联连接,同时并联排列以实现热传导（见下图）.

这种常被称为"热电偶"的结构中,TCU的冷端直接贴合发热元件吸收热量,热端则连接散热器或液冷板进行散热.与依赖机械压缩机和化学制冷剂的传统制冷系统不同,热电TCU通过电荷载流子的运动实现热量转移.这种固态方案简化了机械结构,最大限度降低了故障风险.此外,当集成多个珀尔帖器件时,整体制冷（或制热）能力可随施加电流线性提升.由于这些TCU紧贴热源安装,热滞后现象得以最小化,从而实现快速响应和增强的温度稳定性——这些特性对精密半导体工艺至关重要.

为何半导体制造商转向热电冷却

随着法规趋严（例如《基加利修正案》逐步淘汰氢氟碳化合物）,半导体工厂日益重视环保型冷却解决方案.热电冷却单元提供无制冷剂的替代方案,使其成为传统热交换器难以适用的场景中的理想选择.这类系统在动态温度控制方面表现优秀.通过调节输入电流,热电系统能快速调整制冷功率.在应对突发热负荷变化时仍能维持工艺条件.此外,热电冷却装置因省去笨重的制冷组件,体积远小于传统压缩机系统.这种紧凑性不仅提供更灵活的安装方案,更能为洁净室或子洁净室节省宝贵空间.

半导体冷却的未来

热电解决方案热电技术为半导体行业提供了吸引力的解决方案.通过实现精准,可靠且环保的温度控制,热电冷却单元有效应对了能效与空间限制的双重挑战.例如基于成熟帕尔帖技术的LAUDASEMISTAT热电工艺恒温器,可在实现快速精准热管理的同时,较传统系统节能高达90%.其无制冷剂设计与紧凑的2.5升流体储液罐,有效降低了运营成本并减少了环境影响.在精密温度控制至关重要的应用场景中,LAUDASEMISTAT等热电解决方案为半导体制造需求量身定制了强健,高效且可持续的解决方案.