一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，包括依次固設在探測器與半導體制冷器冷端面之間的過渡冷板和熱耦合翅片。所述的過渡冷板為紫銅冷板。所述的熱耦合翅片包括由紫銅箔片依次折疊而成的若干片翅片，且相鄰翅片連接處為圓弧狀。所述的熱耦合翅片的上下兩端分別通過柔性焊料與過渡冷板和半導體制冷器冷端面釬焊相連。熱耦合翅片上下端面的形狀均和半導體制冷器冷端面的形狀相同。由以上技術方案可知，本實用新型既能夠將半導體制冷器的制冷量高效傳遞給探測器，又能夠充分釋放過渡冷板的變形應力，達到保護制冷器P-N結電臂的效果。
【專利說明】一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冷卻探測器【技術領域】，具體涉及一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構。

【背景技術】
[0002]目前，冷卻探測器的半導體制冷器冷端面通常采用過渡冷板作為電子元器件和探測器的連接結構。為了使過渡冷板同時起到熱傳導的作用，一般選用導熱系數(shù)高且機械強度好的紫銅加工過渡冷板。但實驗研究發(fā)現(xiàn)半導體制冷器通電工作后，隨著制冷器冷端溫度的快速降低，較薄的紫銅過渡冷板會產生一定的應力變形；但半導體制冷器冷端面的陶瓷面板因熱膨脹系數(shù)小卻幾乎無應力變形。因此，過渡冷板變形所產生的切向力會直接拉壞半導體制冷器冷端的P-N結電臂，使冷端陶瓷面板端P-N結電臂產生裂紋，最終使半導體制冷器性能下降甚至完全失效。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，該連接結構既能夠將半導體制冷器的制冷量高效傳遞給探測器，又能夠充分釋放過渡冷板的變形應力，達到保護制冷器P-N結電臂的效果。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，包括依次固設在探測器與半導體制冷器冷端面之間的過渡冷板和熱耦合翅片。所述的過渡冷板為紫銅冷板。所述的過渡冷板兩端設有用于裝配探測器的螺紋孔，所述的過渡冷板通過螺釘與探測器固定相連。所述的熱耦合翅片的上下兩端分別通過柔性焊料與過渡冷板和半導體制冷器冷端面釬焊相連，所述的柔性焊料為In50Sn50焊料。In50Sn50焊料的熔點低，不僅能夠保證過渡冷板、熱耦合翅片及半導體制冷器冷端面之間連接的可靠性和穩(wěn)定性，還能夠避免高溫焊接對半導體制冷器和探測器造成破壞。
[0005]所述的熱耦合翅片包括由紫銅箔片依次折疊而成的若干片翅片。相鄰翅片的連接處為圓弧狀。所述的熱耦合翅片相鄰翅片間的間隙小于0.3_，翅片的高度小于2_，且所述的每片翅片均垂直固設在過渡冷板和半導體制冷器冷端面之間。所述的紫銅箔片的厚度為0.05mm,并具有良好的導熱性能。
[0006]所述的熱耦合翅片上下兩端分別與過渡冷板和半導體制冷器冷端面釬焊相連，熱耦合翅片上下端面的形狀均和半導體制冷器冷端面的形狀相同。通過將熱耦合翅片的上下兩端面設計為和半導體制冷器冷端面的形狀相同，能夠使熱量快速高效的傳遞。
[0007]所述的熱耦合翅片外側鍍有銀層。通過在熱耦合翅片的外表面上鍍銀，便于釬焊。
[0008]由以上技術方案可知，本實用新型首先通過在過渡冷板和半導體制冷器冷端面之間釬焊紫銅箔片制成的熱耦合翅片，能夠保證良好的導熱性能。其次，通過將熱耦合翅片設計為包括由紫銅箔片依次折疊而成若干片翅片，且相鄰翅片連接處為圓弧狀；不僅能夠使熱耦合翅片具有良好的韌性、增加連接結構的強度，還能通過上下兩端流線的設計使過渡冷板因急劇降溫產生的變形應力充分釋放掉，避免拉裂半導體制冷器的P-N結臂而導致半導體制冷器性能下降或失效。本實用新型具有結構簡單、制作方便等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0010]圖2是本實用新型熱耦合翅片主視結構的局部放大示意圖；
[0011]圖3是本實用新型熱耦合翅片俯視結構的局部放大示意圖。
[0012]其中:
[0013]1、熱耦合翅片，2、半導體制冷器，3、過渡冷板，4、探測器，5、螺釘，6、翅片。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0015]如圖1-圖3所示的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，包括依次固設在探測器4與半導體制冷器2冷端面之間的過渡冷板3和熱耦合翅片I。所述的探測器4為CCD探測器芯片，包括光學窗口和封裝管殼。所述的過渡冷板3為紫銅冷板。所述的過渡冷板3兩端設有用于裝配探測器的螺紋孔，探測器與過渡冷板可通過四個M2.5螺釘緊固即可，操作簡單，可靠性好。所述的熱耦合翅片I的上下兩端分別通過柔性焊料與過渡冷板3和半導體制冷器2冷端面釬焊相連，所述的柔性焊料為In50Sn50焊料。
[0016]所述的熱耦合翅片I包括由紫銅箔片依次折疊而成的若干片翅片6。相鄰翅片6的連接處為圓弧狀。所述的熱耦合翅片I相鄰翅片6間的間隙小于0.3mm，翅片6的高度小于2_，且所述的每片翅片6均垂直固設在過渡冷板3和半導體制冷器2冷端面之間。所述的紫銅箔片的厚度為0.05mm。
[0017]所述的熱耦合翅片I上下兩端分別與過渡冷板3和半導體制冷器冷端面釬焊相連，熱耦合翅片I上下端面的形狀均和半導體制冷器2冷端面的形狀相同。
[0018]所述的熱耦合翅片I外側鍍有銀層。
[0019]本實用新型的具體制作方法為:
[0020](I)將熱耦合翅片I的上下端面、過渡冷板3的下端焊接面和半導體制冷器2冷端面均勻掛滿充足的柔性焊料。兩個焊接面的焊料完全潤濕鋪展，保證了熱耦合翅片與半導體制冷器冷端面、過渡冷板的緊密貼合，實現(xiàn)制冷器冷量的傳遞和溫度的均勻性。
[0021](2)將熱耦合翅片放置在過渡冷板下端焊接面和半導體制冷器冷端面之間，且調整好三者之間的相對位置。用工裝夾緊過渡冷板、熱耦合翅片和半導體制冷器冷端面，保證三者焊接過程中不發(fā)生相對位移。
[0022](3)將步驟(2)中加工完的結構水平平穩(wěn)放置在高溫加熱箱中加熱，升溫至柔性焊料充分熔化的溫度后保溫10分鐘。關閉加熱箱，一次性將三者焊接在一起。待加熱箱溫度降至室溫后，取出該結構。所述加熱至柔性焊料充分熔化的溫度低于半導體制冷器的安全溫度:160°C。
[0023](4)在探測器的下表面與過渡冷板的上表面均勻涂抹一層薄薄導熱硅脂，在裝配前將兩個面貼合輕輕擠壓、來回推動幾次，使導熱硅脂均勻分布在接觸面之間，使探測器與過渡冷板的接觸面熱阻小于0.5°C。最后對好過渡冷板與探測器的裝配螺紋孔，將探測器用螺釘與過渡冷板的螺紋孔進行機械連接，使制冷器的冷量快速有效傳遞給探測器。
[0024]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:包括依次固設在探測器(4)與半導體制冷器(2)冷端面之間的過渡冷板(3)和熱耦合翅片(I);所述的過渡冷板(3)為紫銅冷板；所述的熱耦合翅片(I)包括由紫銅箔片依次折疊而成的若干片翅片(6)，且相鄰翅片(6)連接處為圓弧狀；所述的熱耦合翅片(I)上下兩端分別與過渡冷板(3)和半導體制冷器冷端面釬焊相連。
2.根據權利要求1所述的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:所述的過渡冷板(3)兩端設有用于裝配探測器的螺紋孔，所述的過渡冷板(3)通過螺釘(5)與探測器(4)固定相連。
3.根據權利要求1所述的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:所述的熱耦合翅片(I)相鄰翅片(6)間的間隙小于0.3mm，翅片(6)的高度小于2mm，且所述的每片翅片(6)均垂直固設在過渡冷板(3)和半導體制冷器(2)冷端面之間。
4.根據權利要求1所述的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:所述的熱耦合翅片(I)外側鍍有銀層。
5.根據權利要求1所述的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:所述的紫銅箔片的厚度為0.05_。
6.根據權利要求1所述的一種冷卻探測器用半導體制冷器冷端面的連接結構，其特征在于:所述的熱耦合翅片(I)上下端面的形狀均和半導體制冷器(2)冷端面的形狀相同；所述的熱耦合翅片(I)的上下兩端分別通過柔性焊料與過渡冷板(3)和半導體制冷器(2)冷端面釬焊相連，所述的柔性焊料為In50Sn50焊料。
【文檔編號】F25B21/02GK203940656SQ201420337743
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權日:2014年6月24日
【發(fā)明者】許宜民, 何世安, 閆浩, 杜文飛 申請人:中國電子科技集團公司第十六研究所