一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到一種半導(dǎo)體致冷器件，尤其涉及到一種采用高導(dǎo)熱基板并可實現(xiàn)不同溫差或大溫差要求的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用的多級熱電致冷器，一般都是工字型，如圖1所示，上、下基板的外形尺寸一樣，各級的半導(dǎo)體電偶對數(shù)量也一樣，組裝容易，成本較低，如中國專利號為CN200920162879.4的、名稱為多級致冷致熱器的實用新型專利，就公開了一種多級致冷致熱器，由多個單級致冷致熱件串聯(lián)而成，前一個致冷致熱的散熱或吸熱板是后一個致冷致熱件的吸熱或散熱板，或者前一個致冷致熱件的散熱或吸熱板連接于后一個致冷致熱件的吸熱或散熱板上，由于采取了以上結(jié)構(gòu)，使這樣的致冷致熱器具有功率大，致冷致熱效果好的特點，但由于該致冷致熱器的上、下外形尺寸一樣，各級半導(dǎo)體電偶對數(shù)量也一樣，使得上下溫差相同，無法滿足不同溫差、尤其大溫差要求的使用場合。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型主要解決現(xiàn)有多級熱電致冷器各級半導(dǎo)體電偶對數(shù)量相等、上下溫差相同的技術(shù)問題；提供了一種采用高導(dǎo)熱基板并可實現(xiàn)不同溫差或大溫差要求的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件。
[0004]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實用新型主要是采用下述技術(shù)方案:
[0005]本實用新型的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，所述致冷器件呈寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，包括多個基板及設(shè)于基板之間的半導(dǎo)體電偶對和導(dǎo)流片，所述基板包括從上到下尺寸逐次遞增且相互疊合的上基板、若干中間基板和下基板，所述多級半導(dǎo)體電偶對的冷端方向一致，采用寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，從下到上逐漸提高每級單位面積的熱傳遞系數(shù)，可實現(xiàn)多級不同溫差或大溫差的要求，適用不同形狀或特殊空間的安裝要求，而且，逐級減少的半導(dǎo)體電偶數(shù)量和基板尺寸也相應(yīng)降低了產(chǎn)品成本。
[0006]作為優(yōu)選，所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶對數(shù)量多于其上級的半導(dǎo)體電偶對數(shù)量，通過調(diào)整半導(dǎo)體電偶的數(shù)量，可調(diào)整單位面積的熱傳遞系數(shù)，實現(xiàn)大溫差的要求。
[0007]作為優(yōu)選，所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶的外形尺寸大于或小于其上級的半導(dǎo)體電偶的外形尺寸，通過調(diào)整半導(dǎo)體電偶的尺寸，可調(diào)整單位面積的熱傳遞系數(shù)，可實現(xiàn)不同的溫差控制。
[0008]作為優(yōu)選，所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶的縱橫間距大于或小于其上級的半導(dǎo)體電偶的縱橫間距，通過調(diào)整縱橫間距，可調(diào)整單位面積的熱傳遞系數(shù)，實現(xiàn)較大的溫差控制。
[0009]作為優(yōu)選，所述上基板和下基板均為氧化鋁陶瓷基板，所述中間基板為高導(dǎo)熱的氮化鋁或氧化鈹陶瓷基板，中間基板材料的熱導(dǎo)率大于100W/m°C，中間基板采用高導(dǎo)熱的氮化鋁或氧化鈹陶瓷基板，既具有較高的熱導(dǎo)率，又具有與半導(dǎo)體電偶相匹配的膨脹系數(shù)，而上下基板的氧化鋁陶瓷基板則提供了較高的機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性，且成本較低。
[0010]作為優(yōu)選，所述中間基板上設(shè)有用于各級半導(dǎo)體電偶對電連接的通孔，所述通孔內(nèi)穿設(shè)有用于各級半導(dǎo)體電偶對電連接的電接桿，所述電接桿一端連接于中間基板正面的相應(yīng)導(dǎo)流片，電接桿另一端連接于中間基板背面的相應(yīng)導(dǎo)流片，各級半導(dǎo)體電偶對串聯(lián)連接形成單回路工作電路，多級半導(dǎo)體電偶對可通過中間基板上的電接桿相互連接，形成單回路的工作電路，控制和調(diào)節(jié)均方便準(zhǔn)確。
[0011]本實用新型的有益效果是:采用寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，從下到上逐漸提高每級單位面積的熱傳遞系數(shù)，結(jié)合每級不同尺寸、數(shù)量和間距的半導(dǎo)體電偶設(shè)計，可實現(xiàn)多級不同溫差或大溫差的要求，適用不同形狀或特殊空間的安裝要求，而且，逐級減少的半導(dǎo)體電偶數(shù)量和基板尺寸也相應(yīng)降低了產(chǎn)品成本。
【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多級致冷器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實用新型的一種多級致冷器件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是圖2中的中間基板正面示意圖。
[0015]圖4是圖3的中間基板背面示意圖。
[0016]圖中1.半導(dǎo)體電偶對，2.導(dǎo)流片，3.上基板，4.中間基板，5.下基板，
[0017]6.通孔。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
[0019]實施例:本實施例的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，具有寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括四片基板及設(shè)于基板之間的半導(dǎo)體電偶對I和導(dǎo)流片2，基板包括從上到下尺寸逐次遞增且相互疊合的上基板3、兩片中間基板4和下基板5，上基板和下基板采用具有較高機械強度和化學(xué)穩(wěn)定性的氧化鋁陶瓷基板，中間基板采用具有高導(dǎo)熱性的氮化鋁陶瓷基板，氮化鋁陶瓷基板的熱導(dǎo)率大于100W/m°C，便于熱量或冷量的快速傳遞，如圖3和圖4所示，中間基板上設(shè)計有兩個通孔6，通孔內(nèi)穿設(shè)有電接桿，電接桿一端與中間基板正面的相應(yīng)導(dǎo)流片焊接并連接上級工作回路，電接桿另一端與中間基板背面的相應(yīng)導(dǎo)流片焊接并連接下級工作回路，各級半導(dǎo)體電偶對通過電接桿可相互串聯(lián)并形成單回路工作電路，各級半導(dǎo)體電偶對的冷端方向一致以形成相同的熱流方向，下級半導(dǎo)體電偶對的數(shù)量多于上級的半導(dǎo)體電偶對數(shù)量，可逐漸提高單位面積的熱傳遞系數(shù)，以達到更大的溫差。
[0020]在裝配中，先分別在下基板、中間基板和上基板的內(nèi)側(cè)導(dǎo)流片上涂抹一層特殊焊錫，將P型半導(dǎo)體電偶和N型半導(dǎo)體電偶分別放置到下基板或中間基板的相應(yīng)位置，再分別將放置好半導(dǎo)體電偶的基板放到加熱治具上，蓋好陶瓷基板，然后放到加熱設(shè)備上加熱，完成不同級的半成品焊接，下一步，將第一級半成品放到加熱治具上、然后按圖紙要求依次放上第二級半成品、第三級半成品……第四級半成品，然后蓋上上基板，利用專用治具將多級組合件壓緊，放到加熱設(shè)備上加熱，完成各級之間的焊接工序，由此實現(xiàn)半導(dǎo)體電偶和各個基板的連接，至此，本寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件即制作完成。
[0021]在本實用新型的描述中，技術(shù)術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“內(nèi)”、“外”等表示方向或位置關(guān)系是基于附圖所示的方向或位置關(guān)系，僅是為了便于描述和理解本實用新型技術(shù)方案，以上說明并非對本實用新型作了限制，本實用新型也不僅限于上述說明的舉例，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、增添或替換，都應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述致冷器件呈寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，包括多個基板及設(shè)于基板之間的半導(dǎo)體電偶對(I)和導(dǎo)流片(2)，所述基板包括從上到下尺寸逐次遞增且相互疊合的上基板(3)、若干中間基板(4)和下基板(5)，所述多級半導(dǎo)體電偶對的冷端方向一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶對數(shù)量多于其上級的半導(dǎo)體電偶對數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶的外形尺寸大于或小于其上級的半導(dǎo)體電偶的外形尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一級半導(dǎo)體電偶的縱橫間距大于或小于其上級的半導(dǎo)體電偶的縱橫間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述上基板(3)和下基板(5)均為氧化鋁陶瓷基板，所述中間基板(4)為高導(dǎo)熱的氮化鋁或氧化鈹陶瓷基板，中間基板材料的熱導(dǎo)率大于100W/m°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，其特征在于:所述中間基板(4)上設(shè)有通孔(6)，所述通孔內(nèi)穿設(shè)有用于各級半導(dǎo)體電偶對電連接的電接桿，所述電接桿一端連接于中間基板正面的相應(yīng)導(dǎo)流片，電接桿另一端連接于中間基板背面的相應(yīng)導(dǎo)流片，各級半導(dǎo)體電偶對串聯(lián)連接形成單回路工作電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用高導(dǎo)熱基板的寶塔形多級半導(dǎo)體致冷器件，呈寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，包括多個基板及設(shè)于基板之間的半導(dǎo)體電偶對和導(dǎo)流片，基板包括從上到下尺寸逐次遞增且相互疊合的上基板、若干中間基板和下基板，本實用新型采用寶塔狀多級結(jié)構(gòu)，從下到上逐漸提高每級單位面積的熱傳遞系數(shù)，可實現(xiàn)多級不同溫差或大溫差的要求，適用不同形狀或特殊空間的安裝要求，而且，逐級減少的半導(dǎo)體電偶數(shù)量和基板尺寸也相應(yīng)降低了產(chǎn)品成本。
【IPC分類】H01L23-38
【公開號】CN204361079
【申請?zhí)枴緾N201420829825
【發(fā)明人】吳永慶, 阮煒, 楊梅
【申請人】杭州大和熱磁電子有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月24日