高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組的制作方法
【專(zhuān)利摘要】高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，涉及空調(diào)制冷和制熱【技術(shù)領(lǐng)域】。包括集冷件、導(dǎo)線驅(qū)動(dòng)電路板和散熱器，其特征在于在集冷件和散熱器之間設(shè)置高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片。本實(shí)用新型采用高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片作為制冷模組解決方案，制冷模組實(shí)現(xiàn)制冷效率高和導(dǎo)熱效果好的目的。高導(dǎo)熱類(lèi)鉆碳金屬基板半導(dǎo)體制冷模組熱阻低，不僅可以用于制冷，也可用于制熱，具有制冷效率高、熱阻小、節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及空調(diào)制冷和制熱【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在空調(diào)制冷和制熱【技術(shù)領(lǐng)域】，已有半導(dǎo)體制冷模組技術(shù)大多是采用陶瓷基板半導(dǎo)體制冷片結(jié)構(gòu)，也有個(gè)別采用薄膜塑料或云母結(jié)構(gòu)。
[0003]上述已有的模組解決方案因基板熱阻較大，一般熱傳導(dǎo)系數(shù)均在10W/m.k以下。由于其導(dǎo)熱性能不夠理想，容易影響其耐久工作性能，制冷效率偏低。此外陶瓷基板半導(dǎo)體制冷片容易破碎，容易在安裝時(shí)造成良品率比較低，特別是用螺絲固定在散熱器上的安裝方案，容易造成整個(gè)半導(dǎo)體制冷片破碎乃至失效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種熱傳導(dǎo)系數(shù)高、制冷效率高和環(huán)保的高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，克服現(xiàn)存技術(shù)的不足。
[0005]本實(shí)用新型包括集冷件、導(dǎo)線驅(qū)動(dòng)電路板和散熱器，其特征在于在集冷件和散熱器之間設(shè)置高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片。
[0006]本實(shí)用新型采用高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片作為制冷模組解決方案，制冷模組實(shí)現(xiàn)制冷效率高和導(dǎo)熱效果好的目的。高導(dǎo)熱類(lèi)鉆碳金屬基板半導(dǎo)體制冷模組熱阻低，不僅可以用于制冷，也可用于制熱，具有制冷效率高、熱阻小、節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)。
[0007]集冷件不僅有效傳導(dǎo)高導(dǎo)熱類(lèi)鉆碳金屬基板半導(dǎo)體制冷片上的溫度，同時(shí)結(jié)合其它部件提供冷面與熱面物理隔絕的作用。本實(shí)用新型均達(dá)到或超過(guò)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品。
[0008]本實(shí)用新型的適用范圍廣，如:
[0009]1、軍事方面:導(dǎo)彈、雷達(dá)、潛艇等方面的紅外線探測(cè)、導(dǎo)行系統(tǒng)。
[0010]2、醫(yī)療方面；冷力、冷合、白內(nèi)障摘除片、血液分析儀等。
[0011]3、實(shí)驗(yàn)室裝置方面:冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測(cè)試裝置、各種恒溫、高低溫實(shí)驗(yàn)儀片。
[0012]4、專(zhuān)用裝置方面:石油產(chǎn)品低溫測(cè)試儀、生化產(chǎn)品低溫測(cè)試儀、細(xì)菌培養(yǎng)箱、恒溫顯影槽、電腦等。
[0013]5、日常生活方面:空調(diào)、冷熱兩用箱、飲水機(jī)、電子信箱等。
[0014]為了提高高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與集冷件之間的熱傳導(dǎo)性能，還可在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與集冷件之間設(shè)置導(dǎo)熱材料。
[0015]同理，為了提高高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與散熱器之間的熱傳導(dǎo)性能，也可在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與散熱器之間設(shè)置導(dǎo)熱材料。
[0016]另外，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路板至少可以采用以下三種形式與模組本體相結(jié)合:
[0017]所述驅(qū)動(dòng)電路板布置在所述集冷件和散熱器之間，且驅(qū)動(dòng)電路板安裝在散熱器上，驅(qū)動(dòng)電路板的輸出端通過(guò)導(dǎo)線和高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片相連接。[0018]所述驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)置在所述模組之外，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線相連。
[0019]所述驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)置在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片之內(nèi)，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線相連。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一、按中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00510108046公開(kāi)的方法制作具有類(lèi)鉆碳鍍膜的金屬
基板:
[0023]取金屬基板(鋁板、或銅板、或鋼板、或鐵板，可以采用其他合金基板，特別是軍工和航天行業(yè)含鈦等符合材料的基板)的厚度約0.5?5mm。
[0024]在基板上制出絕緣層后，在線路層上制出鉆石或類(lèi)鉆碳膜構(gòu)成的導(dǎo)熱絕緣層，再在絕緣層上采用真空濺鍍加電鍍方式、或采用印刷銅(或銀)方式制出線路層。其中，基板的絕緣層制作是生成一層陽(yáng)極氧化層，或環(huán)氧樹(shù)脂膠或PP膠或陽(yáng)極氧化層與環(huán)氧樹(shù)脂膠PP膠混合。另外，鉆石或類(lèi)鉆碳膜構(gòu)成的導(dǎo)熱絕緣層的形成方法是:以陰極環(huán)電弧物理氣相沉積(Cathodic Arc PVD)方法、派射物理氣相沉積(Sputtering PVD)方法或電衆(zhòng)輔助化學(xué)氣相沉積(Plasma Assisted CVD)方法來(lái)形成。
[0025]對(duì)于單面使用的具有類(lèi)鉆碳鍍膜的金屬基板只在金屬基板基板的單面進(jìn)行以上工藝，形成單面類(lèi)鉆碳金屬基板。
[0026]對(duì)于雙面使用的具有類(lèi)鉆碳鍍膜的金屬基板，則需在金屬基板基板的雙面分別進(jìn)行以上工藝，形成雙面類(lèi)鉆碳金屬基板。
[0027]二、高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片的生產(chǎn)工藝:
[0028]例一:一種典型的【具體實(shí)施方式】，由一塊單面類(lèi)鉆碳金屬基板、半導(dǎo)體制冷晶粒、導(dǎo)流片、另一塊單面類(lèi)鉆碳金屬基板依次復(fù)合封裝組成。
[0029]具體加工工藝:通過(guò)刻蝕具有類(lèi)鉆碳鍍膜的金屬基板上的導(dǎo)電層，使其裸露出蝕刻圖形的線路作為焊盤(pán)之用，將導(dǎo)流片分別焊接在焊盤(pán)上。
[0030]另一塊類(lèi)鉆碳金屬基板也同樣加工出很多焊盤(pán)，然后再將導(dǎo)流片分別焊接在各焊盤(pán)上。
[0031]將兩塊類(lèi)鉆碳金屬基板疊放，并使分別焊接有焊盤(pán)的面相對(duì)布置。
[0032]半導(dǎo)體制冷顆粒分為N型和P型，一個(gè)N型和一個(gè)P型兩個(gè)一組組成一個(gè)電偶對(duì)，每組電偶對(duì)的一面焊接在一塊類(lèi)鉆碳金屬基板上的導(dǎo)流片上，電偶對(duì)的另一面焊接在另一塊類(lèi)鉆碳金屬基板上的導(dǎo)流片上。半導(dǎo)體制冷晶粒通過(guò)導(dǎo)流片串聯(lián)連接。
[0033]兩塊類(lèi)鉆碳金屬基板通過(guò)上下焊盤(pán)和導(dǎo)流片將所有電偶對(duì)串連起來(lái)，最終形成一個(gè)正極和負(fù)極，正極和負(fù)極交換可以改變冷熱屬性。
[0034]形成的產(chǎn)品的傳導(dǎo)系數(shù)遠(yuǎn)大于10W/m.k。具有制冷效率高、高導(dǎo)熱、熱阻小、節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)。[0035]例二:另一種典型的【具體實(shí)施方式】，由三塊或以上類(lèi)鉆碳金屬基板、半導(dǎo)體制冷晶粒和導(dǎo)流片復(fù)合封裝組成。在兩端的類(lèi)鉆碳金屬基板為單面，中間的為雙面。相鄰的兩塊類(lèi)鉆碳金屬基板之間分別有導(dǎo)體制冷晶粒和導(dǎo)流片。
[0036]三、高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組生產(chǎn)工藝及結(jié)構(gòu):
[0037]例1:附圖1顯示了一種典型的實(shí)施方式:
[0038]該高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組由集冷件1-1、高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2 (I個(gè)或多個(gè))、導(dǎo)線1-5和驅(qū)動(dòng)電路板1-3、散熱器1-4組成。
[0039]先在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2的底端涂導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z或其它導(dǎo)熱材料，然后通過(guò)螺絲或緊扣件鎖，將具有導(dǎo)熱材料的高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2 —面與散熱器1-4緊固。
[0040]再在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2的頂端涂導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z或其它導(dǎo)熱材料，然后通過(guò)螺絲或緊扣件，將具有導(dǎo)熱材料的高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2的另一面與集冷件1-1緊固，以便收集冷量或熱量。
[0041]驅(qū)動(dòng)電路板1-3的厚度小于高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2的厚度，將驅(qū)動(dòng)電路板1-3安裝在散熱器1-4上。驅(qū)動(dòng)電路板1-3的輸出端通過(guò)導(dǎo)線1-5和高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片1-2相連提供驅(qū)動(dòng)電流，所有驅(qū)動(dòng)電路板1-3的輸入并聯(lián)后，再將導(dǎo)線正負(fù)極引出。
[0042]例2:附圖2顯示了另一種典型的實(shí)施方式:
[0043]該高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組由集冷件2-1、高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2和驅(qū)動(dòng)電路板2-3、散熱器2-4和導(dǎo)線2-5組成。
[0044]高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2做成一個(gè)與集冷件2-1具有相同大面面積或視需要略小于其面積的整體構(gòu)件。
[0045]驅(qū)動(dòng)電路板2-3置于整個(gè)模組之外，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2與驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線2-5相連。
[0046]先在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2底端涂導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z或其它導(dǎo)熱材料，再通過(guò)螺絲或緊扣件鎖，將具有導(dǎo)熱材料的高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2一面與散熱器2-4緊固。
[0047]再將高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2頂端涂導(dǎo)熱硅脂或?qū)峁枘z或其它導(dǎo)熱材料，通過(guò)螺絲或緊扣件鎖，將具有導(dǎo)熱材料的高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2的另一面與集冷件2-1緊固，以便收集冷量或熱量。
[0048]也可將驅(qū)動(dòng)電路板2-3直接設(shè)計(jì)在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2之內(nèi)。
[0049]如，將高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2和驅(qū)動(dòng)電路板2-3做成一個(gè)整體，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片2-2與驅(qū)動(dòng)電路2-3通過(guò)導(dǎo)線2-5相連。驅(qū)動(dòng)電路板輸出端通過(guò)導(dǎo)線正負(fù)極引出。
【權(quán)利要求】
1.高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，包括集冷件、導(dǎo)線、驅(qū)動(dòng)電路板和散熱器，其特征在于在集冷件和散熱器之間設(shè)置高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，其特征在于在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與集冷件之間設(shè)置導(dǎo)熱材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，其特征在于在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與散熱器之間設(shè)置導(dǎo)熱材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路板布置在所述集冷件和散熱器之間，且驅(qū)動(dòng)電路板安裝在散熱器上，驅(qū)動(dòng)電路板的輸出端通過(guò)導(dǎo)線和高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)置在所述模組之外，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片模組，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路板設(shè)置在高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片之內(nèi)，高導(dǎo)熱性金屬電路半導(dǎo)體制冷片與驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)導(dǎo)線相連。
【文檔編號(hào)】F25B21/02GK203629120SQ201320871096
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】嚴(yán)圣軍, 李權(quán)憲 申請(qǐng)人:江蘇天楹環(huán)?？萍加邢薰?br>