一種非等距排布的熱電模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種熱電模塊，尤其涉及到一種能延長(zhǎng)熱電致冷模塊壽命、降低使用成本的非等距排布的熱電致冷模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]目前常用熱電致冷器模塊如圖1所示，一般都是由上下基板、導(dǎo)流片和半導(dǎo)體元件組成，其工作原理是利用帕爾帖效應(yīng)，在通電以后，基板上、下表面分別致冷和放熱，使用時(shí)將需要冷卻的器件貼于熱電致冷模塊的冷面，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的致冷功能，致冷模塊的半導(dǎo)體元件布置是依據(jù)溫度的均勻性而采用等距排布，且采用長(zhǎng)方形導(dǎo)流片，如圖3和圖4所示，半導(dǎo)體元件排布的橫向間距LI是相等的，縱向間距L2也是均布的，同時(shí)，半導(dǎo)體元件的電流回路大部分也是與基板的縱向方向即電源輸入和輸出方向是一致，如圖2所示的電流流向，這種常規(guī)思維設(shè)計(jì)容易、生產(chǎn)加工方便，但在產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)對(duì)壽命失效現(xiàn)象的分析以及進(jìn)一步驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)這種常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)于理想化，對(duì)熱電致冷模塊的使用壽命有所限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決現(xiàn)有熱電致冷模塊采用等距半導(dǎo)體元件布置及長(zhǎng)方形導(dǎo)流片設(shè)計(jì)、造成模塊使用壽命有所限制的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種能延長(zhǎng)熱電致冷模塊壽命、降低使用成本的非等距排布的熱電致冷模塊。
[0004]為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明主要是采用下述技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明的一種非等距排布的熱電模塊，包括上基板和下基板、位于上下基板之間的由P型半導(dǎo)體元件和N型半導(dǎo)體元件組成的熱電組件以及與半導(dǎo)體元件焊接且固設(shè)于基板內(nèi)側(cè)表面的導(dǎo)流片，所述半導(dǎo)體元件相互串聯(lián)形成單回路工作電路，所述上基板和下基板均呈長(zhǎng)方形且下基板面積大于上基板面積，上基板包括排布熱電組件的上組件區(qū)，下基板包括排布熱電組件的下組件區(qū)和導(dǎo)線引出區(qū)，所述上組件區(qū)與下組件區(qū)對(duì)應(yīng)，上組件區(qū)和下組件區(qū)內(nèi)的各半導(dǎo)體元件呈非等距排布，半導(dǎo)體元件采用非等距排布設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要在具有較大高溫工作形變區(qū)域或具有較大焊接剪切應(yīng)力區(qū)域提高致冷容量，提升該區(qū)域吸收熱應(yīng)力能力，消除形變，延長(zhǎng)相應(yīng)部件的使用壽命。
[0006]作為優(yōu)選，位于所述上組件區(qū)內(nèi)并沿上基板長(zhǎng)度方向排布的半導(dǎo)體元件，其橫向間距以上基板表面中線為基線向左右端部逐次遞增，其縱向間距以上基板下邊緣向上逐次遞增，上組件區(qū)半導(dǎo)體元件排布呈下部密集上部稀疏及中部密集兩側(cè)稀疏的結(jié)構(gòu)，位于所述下組件區(qū)內(nèi)并沿下基板長(zhǎng)度方向排布的半導(dǎo)體元件，其橫向間距以下基板表面中線為基線向左右端部逐次遞增，其縱向間距以下邊緣向上逐次遞增，下組件區(qū)半導(dǎo)體元件排布呈下部密集上部稀疏及中部密集兩側(cè)稀疏的結(jié)構(gòu)，在熱電模塊中部具有較大形變的中間區(qū)域排布較多的半導(dǎo)體元件，提高中間區(qū)域吸收熱應(yīng)力的能力，可有效抵制基板自身形變，而基板下部區(qū)域由于設(shè)有檢測(cè)元件和導(dǎo)線引出區(qū)，也容易產(chǎn)生高溫形變，提升該處半導(dǎo)體元件的排布密度，也有助于提高該區(qū)域致冷能力，抵制基板自身形變，延長(zhǎng)了熱電模塊的使用壽命O
[0007]作為優(yōu)選，所述半導(dǎo)體元件排布的橫向間距遞增系數(shù)為1.05，縱向間距遞增系數(shù)為 1.03。
[0008]作為優(yōu)選，所述上組件區(qū)內(nèi)排布的導(dǎo)流片呈長(zhǎng)方形且其兩端部呈弧形，所述下組件區(qū)排布的導(dǎo)流片呈長(zhǎng)方形且其兩端部呈弧形，弧形結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流片端部可有效吸收或分解半導(dǎo)體元件在工作中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，提高半導(dǎo)體元件的可靠性和使用壽命。
[0009]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流片兩端部呈半圓弧狀，可減少導(dǎo)流片與半導(dǎo)體元件焊接時(shí)的剪切應(yīng)力。
[0010]作為優(yōu)選，所述上組件區(qū)中間區(qū)域的導(dǎo)流片排布方向與上基板長(zhǎng)度方向一致，所述下組件區(qū)中間區(qū)域的導(dǎo)流片排布方向與下基板長(zhǎng)度方向一致，電流方向沿基板的長(zhǎng)度方向且與電源輸入輸出方向垂直，縮短了電流回路，減少沿程電流損失，使產(chǎn)品響應(yīng)加快、致冷速率得到一定提高。
[0011]作為優(yōu)選，所述基板材料為陶瓷，所述導(dǎo)流片為銅片，導(dǎo)流片與基板內(nèi)側(cè)表面燒結(jié)復(fù)合。
[0012]作為優(yōu)選，所述基板材料為環(huán)氧膠，所述導(dǎo)流片為銅片，導(dǎo)流片與基板內(nèi)側(cè)表面層壓復(fù)合，由于環(huán)氧膠材質(zhì)的基板導(dǎo)熱性不佳，在工作時(shí)容易產(chǎn)生較大形變，因此，中部密集排布半導(dǎo)體元件的基板吸收熱應(yīng)力的能力有所增強(qiáng)，可有效抵制工作過(guò)程中的基板自身形變。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:熱電致冷模塊的半導(dǎo)體元件采用非等距排布設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要在具有較大高溫工作形變區(qū)域或具有較大焊接剪切應(yīng)力區(qū)域增強(qiáng)致冷容量，提升該區(qū)域吸收熱應(yīng)力的能力，有效抵制工作過(guò)程中的基板自身形變或焊接形變，延長(zhǎng)各部件的可靠性和使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是常規(guī)技術(shù)的致冷模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1致冷模塊工作電路示意圖。
[0016]圖3是圖1結(jié)構(gòu)中的上基板導(dǎo)流片排布示意圖。
[0017]圖4是圖1結(jié)構(gòu)中的下基板導(dǎo)流片排布示意圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的致冷模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6是圖5致冷模塊工作電路示意圖。
[0020]圖7是圖5結(jié)構(gòu)中的上基板導(dǎo)流片排布示意圖。
[0021]圖8是圖5結(jié)構(gòu)中的下基板導(dǎo)流片排布示意圖。
[0022]圖中1.上基板，11.上組件區(qū)，2.下基板，21.下組件區(qū)，22.導(dǎo)線引出區(qū)，3.熱電組件，31.P型半導(dǎo)體元件，32.N型半導(dǎo)體元件，4.導(dǎo)流片，5.外接導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0024]實(shí)施例:本實(shí)施例的一種非等距排布的熱電模塊，如圖5所示，包括上基板I和下基板2、位于上下基板之間的由P型半導(dǎo)體元件31和N型半導(dǎo)體元件32組成的熱電組件3以及與半導(dǎo)體元件焊接且位于基板內(nèi)側(cè)表面的導(dǎo)流片4，導(dǎo)流