本發(fā)明涉及制冷裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體柔性制冷布。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制冷技術(shù)是比較成熟的技術(shù)。市面上可以買到的半導(dǎo)體陶瓷制冷片就是很好的應(yīng)用。該產(chǎn)品主要用摻雜碲化鉍形成N型和P型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)串聯(lián)和陶瓷封裝組成。但是現(xiàn)有技術(shù)有兩個(gè)無(wú)法回避的缺點(diǎn)：1、因碲化鉍易碎，陶瓷的堅(jiān)硬，無(wú)法實(shí)現(xiàn)器件的柔性，應(yīng)用范圍受到限制；2、因多了上下兩層陶瓷表面，陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)不高，使得器件制冷效率降低。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體柔性制冷布，從而解決現(xiàn)有的半導(dǎo)體陶瓷制冷片無(wú)法實(shí)現(xiàn)器件的柔性，且陶瓷導(dǎo)致器件的制冷效率降低的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種半導(dǎo)體柔性制冷布，包括：隔熱材料、2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體、2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片、電源引線、及導(dǎo)熱膠層；所述隔熱材料上均勻設(shè)置有2n個(gè)圓孔，n為大于1的整數(shù)；所述2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體包括n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱，n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱并排間隔交叉設(shè)置在所述隔熱材料的2n個(gè)圓孔內(nèi)，所述柱狀半導(dǎo)體具有上端面和下端面；第1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接，第2個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面以及第2個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面貼接，第3個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面以及第3個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接，依此類推，第2n個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n-1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面以及第2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面貼接，第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接；所述電源引線包括電源正極引線和電源負(fù)極引線，其中，電源正極引線與第1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接，電源負(fù)極引線與第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接；所述導(dǎo)熱膠層包括上層導(dǎo)熱膠層和下層導(dǎo)熱膠層，上層導(dǎo)熱膠層和下層導(dǎo)熱膠層分別設(shè)置在所述隔熱材料的上下表面，并且覆蓋金屬導(dǎo)體片。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述上層導(dǎo)熱膠層和所述下層導(dǎo)熱膠層的表面上都設(shè)置有金屬真空鍍膜層。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述隔熱材料為發(fā)泡硅膠、發(fā)泡樹脂、發(fā)泡橡膠和隔熱布料的一種。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述隔熱材料的厚度為1-2mm。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述柱狀半導(dǎo)體為摻雜碲化鉍。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述柱狀半導(dǎo)體的上端面和下端面分別與所述隔熱材料的上表面和下表面平齊。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述金屬導(dǎo)體片為銅片。

所述的半導(dǎo)體柔性制冷布，其中，所述柱狀半導(dǎo)體的四周設(shè)置有塑料保護(hù)外殼。

有益效果：本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體柔性制冷布，包括隔熱材料、n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱、2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片、電源引線、及導(dǎo)熱膠層，其中隔熱材料上均勻設(shè)置有2n個(gè)圓孔，n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱并排間隔交叉設(shè)置在所述隔熱材料的2n個(gè)圓孔內(nèi)，相鄰半導(dǎo)體通過(guò)金屬導(dǎo)體片串聯(lián)，最前端和最后端的半導(dǎo)體的下端面連接電源引線，導(dǎo)熱膠層設(shè)置在隔熱材料的上下表面，并且覆蓋金屬導(dǎo)體片。本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布，整體上采用柔性設(shè)計(jì)，適用范圍廣，制冷效率高，對(duì)不規(guī)則外形器件也可以包覆制冷，很好的解決了不規(guī)則外形器件的散熱制冷需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體柔性制冷布的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體柔性制冷布，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體柔性制冷布，其實(shí)質(zhì)上是一種薄片狀的制冷裝置，制冷布只是其中一種表現(xiàn)形態(tài)，其也可以以制冷面板的形態(tài)呈現(xiàn)。

如圖1所示，本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體柔性制冷布，包括：隔熱材料1、2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體、2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片3、電源引線、及導(dǎo)熱膠層。

進(jìn)一步的，所述隔熱材料1上均勻設(shè)置有2n個(gè)圓孔，n為大于1的整數(shù)；所述2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體包括n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱，n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱并排間隔交叉設(shè)置在所述隔熱材料的2n個(gè)圓孔內(nèi)，從而形成N型—P型—N型或者P型—N型—P型間隔排列效果。

進(jìn)一步的，所述柱狀半導(dǎo)體具有上端面和下端面，2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片將N型半導(dǎo)體柱和P型半導(dǎo)體柱串聯(lián)起來(lái)，具體的，第1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接，第2個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面以及第2個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面貼接，第3個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面以及第3個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接，依此類推，第2n個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n-1個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面以及第2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體的上端面貼接，第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體的下端面貼接。

進(jìn)一步的，如圖1所示，所述導(dǎo)熱膠層包括上層導(dǎo)熱膠層51和下層導(dǎo)熱膠層52，上層導(dǎo)熱膠層51和下層導(dǎo)熱膠層52分別設(shè)置在所述隔熱材料1的上下表面，并且覆蓋金屬導(dǎo)體片3。導(dǎo)熱膠層用于保證半導(dǎo)體柔性制冷布的柔性，同時(shí)起到密封作用。

進(jìn)一步的，如圖1所示，所述電源引線包括電源正極引線41和電源負(fù)極引線42，其中，電源正極引線41與第1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接，電源負(fù)極引線42與第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接。

具體實(shí)施時(shí)，如圖1所示，所述2n個(gè)柱狀半導(dǎo)體包括n個(gè)N型半導(dǎo)體柱21和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱22，當(dāng)形成N型—P型—N型排列效果時(shí)，第1個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第1個(gè)N型半導(dǎo)體柱21的下端面貼接，第2個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第1個(gè)N型半導(dǎo)體柱21的上端面以及第2個(gè)P型半導(dǎo)體柱22的上端面貼接，第3個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第2個(gè)P型半導(dǎo)體柱22的下端面以及第3個(gè)N型半導(dǎo)體柱21的下端面貼接，依此類推，第2n個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第2n-1個(gè)N型半導(dǎo)體柱21的上端面以及第2n個(gè)P型半導(dǎo)體柱22的上端面貼接，第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第2n個(gè)P型半導(dǎo)體柱22的下端面貼接，并且電源正極引線41與第1個(gè)金屬導(dǎo)體片3連接，電源負(fù)極引線42與第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片3連接。

按照?qǐng)D1所示排列方式，即可形成N型—P型—N型間隔排列效果，其對(duì)應(yīng)的柱狀半導(dǎo)體的排列方式為NPNP···NPNP，電源正極引線41通過(guò)第1個(gè)金屬導(dǎo)體片3與第一個(gè)N型半導(dǎo)體柱21連接，電源負(fù)極引線42通過(guò)第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片3與最后一個(gè)P型半導(dǎo)體柱22連接，其中圖1所示箭頭方向?yàn)殡娏鞯牧飨?，在這種工作模式下，上層導(dǎo)熱膠層51為制冷面，下層導(dǎo)熱膠層52為發(fā)熱面。

當(dāng)形成P型—N型—P型間隔排列效果時(shí)，其對(duì)應(yīng)的柱狀半導(dǎo)體的排列方式為PNPN···PNPN；第1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)P型半導(dǎo)體柱的下端面貼接，第2個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)P型半導(dǎo)體柱的上端面以及第2個(gè)N型半導(dǎo)體柱的上端面貼接，第3個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2個(gè)N型半導(dǎo)體柱的下端面以及第3個(gè)P型半導(dǎo)體柱的下端面貼接，依此類推，第2n個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n-1個(gè)P型半導(dǎo)體柱的上端面以及第2n個(gè)N型半導(dǎo)體柱的上端面貼接，第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n個(gè)N型半導(dǎo)體柱的下端面貼接。電源正極引線通過(guò)第1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第一個(gè)P型半導(dǎo)體柱連接，電源負(fù)極引線通過(guò)第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片與最后一個(gè)N型半導(dǎo)體柱連接，在這種工作模式下，上層導(dǎo)熱膠層為發(fā)熱面，下層導(dǎo)熱膠層為制冷面。

進(jìn)一步的，如圖1所示，所述上層導(dǎo)熱膠層51和下層導(dǎo)熱膠層52的表面上都設(shè)置有金屬真空鍍膜層6。金屬真空鍍膜層能夠增加上層導(dǎo)熱膠層和下層導(dǎo)熱膠層的表面散熱能力，其厚度不超過(guò)10μm。

進(jìn)一步的，所述隔熱材料為發(fā)泡硅膠、發(fā)泡樹脂、發(fā)泡橡膠和隔熱布料的一種。其中，隔熱布料可以選擇混紡布。

進(jìn)一步的，所述隔熱材料的厚度為1-2mm。

進(jìn)一步的，所述柱狀半導(dǎo)體可以為摻雜碲化鉍，也可以為其他半導(dǎo)體材料或有機(jī)熱電材料。

進(jìn)一步的，所述柱狀半導(dǎo)體的上端面和下端面分別與所述隔熱材料的上表面和下表面平齊，以方便金屬導(dǎo)體片貼接在N型半導(dǎo)體柱和P型半導(dǎo)體柱的上下端面上。

進(jìn)一步的，所述金屬導(dǎo)體片為銅片，且優(yōu)選選用表面處理過(guò)的銅片。

進(jìn)一步的，所述柱狀半導(dǎo)體的四周設(shè)置有塑料保護(hù)外殼，以增強(qiáng)半導(dǎo)體強(qiáng)度，防止半導(dǎo)體材料做成柔性器件后容易斷裂。

本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布，可以按照以下步驟制備：

首先，在一塊厚度1-2毫米的發(fā)泡硅膠上，應(yīng)用激光均勻打2n個(gè)孔，n為大于1的整數(shù)，孔距可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，孔的直徑約1毫米。選用摻雜碲化鉍做成N型和P型半導(dǎo)體柱，切割成底面積約1平方毫米，高約1.5-2毫米的均勻柱狀體。把N型半導(dǎo)體柱和P型半導(dǎo)體柱并排間隔交叉放置在發(fā)泡硅膠的2n個(gè)孔里，形成N型—P型—N型間隔排列效果。每個(gè)半導(dǎo)體柱狀體上端面和下端面分別和發(fā)泡硅膠的上下表面平齊。

然后，準(zhǔn)備2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片，把N型半導(dǎo)體柱和P型半導(dǎo)體柱串聯(lián)起來(lái)，即第1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)N型半導(dǎo)體柱的下端面貼接，第2個(gè)金屬導(dǎo)體片與第1個(gè)N型半導(dǎo)體柱的上端面以及第2個(gè)P型半導(dǎo)體柱的上端面貼接，第3個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2個(gè)P型半導(dǎo)體柱的下端面以及第3個(gè)N型半導(dǎo)體柱的下端面貼接，依此類推，第2n個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n-1個(gè)N型半導(dǎo)體柱的上端面以及第2n個(gè)P型半導(dǎo)體柱的上端面貼接，第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片與第2n個(gè)P型半導(dǎo)體柱的下端面貼接；將電源正極引線與第1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接，電源負(fù)極引線與第2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片連接；2n個(gè)半導(dǎo)體串聯(lián)起來(lái)，加以電流形成通路，每對(duì)N型和P型半導(dǎo)體柱分壓大約為0.1伏特。

最后，將樣本經(jīng)過(guò)導(dǎo)通測(cè)試后進(jìn)行封裝。為了保證樣本的柔性，采用導(dǎo)熱膠封裝。在含有金屬導(dǎo)體片的發(fā)泡硅膠上下表面，用一層很薄的導(dǎo)熱膠進(jìn)行封裝，厚度剛好蓋過(guò)金屬導(dǎo)體片。為了增加發(fā)泡硅膠上下表面的散熱能力，將對(duì)封裝后的樣本進(jìn)行真空鍍膜處理，在樣本的上下表面真空鍍上一層金屬薄膜，其厚度不超過(guò)10μm。從而最終制得本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有制冷片無(wú)法柔性化，適用范圍不大的問(wèn)題，應(yīng)用珀?duì)栙N效應(yīng)，創(chuàng)造性的在一塊厚度1-2毫米的發(fā)泡硅膠或混紡布等隔熱材料上，應(yīng)用激光均勻打2n個(gè)孔，通過(guò)填充半導(dǎo)體材料串聯(lián)、封裝組成所述半導(dǎo)體柔性制冷布。本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布，整體上采用柔性設(shè)計(jì)，適用范圍廣，制冷效率高，對(duì)不規(guī)則外形器件也可以包覆制冷，很好的解決了不規(guī)則外形器件的散熱制冷需求。

具體的，本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布與現(xiàn)有制冷裝置相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明制冷布是柔性的，適用范圍很廣，對(duì)不規(guī)則外形器件也可以包覆制冷，解決了不規(guī)則外形器件的散熱制冷需求；2、由于采用直接軟封裝工藝，去除了上下表面陶瓷層，導(dǎo)熱性大大提高，導(dǎo)熱效果更好；3、由于采用發(fā)泡硅膠等隔熱性良好的材料，使冷端和熱端分開，熱量不易往返傳導(dǎo)，在節(jié)約電能的同時(shí)提高了制冷效率，還起到保護(hù)半導(dǎo)體材料的作用；4、采用真空金屬鍍膜技術(shù)，在上下導(dǎo)熱膠層上增加了金屬鍍膜層，提高了上下表面層的熱量散發(fā)和傳導(dǎo)效率。

另外，需要說(shuō)明的是，因半導(dǎo)體材料的脆性，做成柔性器件后容易斷裂，因此在本發(fā)明原理的指導(dǎo)下，也可以用有機(jī)熱效應(yīng)材料代替半導(dǎo)體材料。N型和P型半導(dǎo)體柱也可以采用印刷設(shè)計(jì)后進(jìn)行折疊處理。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體柔性制冷布，包括隔熱材料、n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱、2n+1個(gè)金屬導(dǎo)體片、電源引線、及導(dǎo)熱膠層，其中隔熱材料上均勻設(shè)置有2n個(gè)圓孔，n個(gè)N型半導(dǎo)體柱和n個(gè)P型半導(dǎo)體柱并排間隔交叉設(shè)置在所述隔熱材料的2n個(gè)圓孔內(nèi)，相鄰半導(dǎo)體通過(guò)金屬導(dǎo)體片串聯(lián)，最前端和最后端的半導(dǎo)體的下端面連接電源引線，導(dǎo)熱膠層設(shè)置在隔熱材料的上下表面，并且覆蓋金屬導(dǎo)體片。本發(fā)明所述半導(dǎo)體柔性制冷布，整體上采用柔性設(shè)計(jì)，適用范圍廣，制冷效率高，對(duì)不規(guī)則外形器件也可以包覆制冷，很好的解決了不規(guī)則外形器件的散熱制冷需求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。