專利名稱：一種半導(dǎo)體制冷芯片組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體物理制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種一種半導(dǎo)體制冷元件組合成的半導(dǎo)體制冷芯片組件。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制冷元件(如半導(dǎo)體制冷片)具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊并能快速降溫等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、電子、醫(yī)療、軍事和航空航天等領(lǐng)域的制冷器件中。通常單級半導(dǎo)體制冷元件可以產(chǎn)生的最大制冷溫差在70°C左右。半導(dǎo)體制冷的主要缺點(diǎn)是它的制冷性能系數(shù)低， 這主要是由于目前的熱電材料的優(yōu)值系數(shù)本身不大所造成的。在采用單級電偶制冷的半導(dǎo)體制冷元件中，隨著制冷溫度(冷端溫度)的降低，制冷性能系數(shù)會顯著降低。因此，在目前缺少更好的熱電材料情況下，通過改進(jìn)半導(dǎo)體制冷元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計來提高半導(dǎo)體制冷性能系數(shù)也就成為這一技術(shù)領(lǐng)域中重要的研究發(fā)展方向之一。研究表明，在一般單級半導(dǎo)體制冷元件應(yīng)用的制冷溫度范圍內(nèi)，如果采用多級半導(dǎo)體制冷元件則可以提高半導(dǎo)體制冷性能系數(shù)，特別是在較低的制冷溫度時，改善情況更為顯著。為獲得更大的制冷溫差，一般用串聯(lián)、并聯(lián)及串并聯(lián)的方法組成多級制冷元件。由于半導(dǎo)體制冷元件散熱量遠(yuǎn)大于制冷量，目前多級半導(dǎo)體制冷元件的結(jié)構(gòu)型式多采用寶塔式，每一級中的制冷電偶臂長度相同， 而高溫級的制冷電偶數(shù)目要比低溫級大得多或電偶臂的截面積更大。然而，在這種寶塔式結(jié)構(gòu)中，當(dāng)電路連接采用串聯(lián)型時，級與級之間需要一層電絕緣導(dǎo)熱層，增加了附加傳熱熱阻；雖然可采用并聯(lián)型電路連接，級與級之間無需電絕緣導(dǎo)熱層，但寶塔式結(jié)構(gòu)的本身也會造成較大的漏熱損失?？偠灾?，寶塔式多級半導(dǎo)體制冷元件的制冷性能實質(zhì)性提高會受到一定程度的限制。中國發(fā)明專利公開號CN 101136449A，
公開日2008年3月5日，發(fā)明名稱大功率半導(dǎo)體熱電芯片組件；公開了一種一種大功率半導(dǎo)體熱電芯片組件，其特征在于由中層基板、半導(dǎo)體熱電元件、上導(dǎo)流板、下導(dǎo)流板組成，中層基板為絕緣材料成型板或絕緣材料澆注板，中層基板上具有多個與熱電元件相吻合的穿孔，穿孔內(nèi)分別安裝有P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，上、下導(dǎo)流板與中層基板和半導(dǎo)體熱電元件連接固定，并且上導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件上端電連接，下導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件下端電連接，上、下導(dǎo)流板加工成若干互相絕緣的導(dǎo)流小塊，若干互相絕緣的上、下導(dǎo)流小塊與P型半導(dǎo)體熱電元件、N型半導(dǎo)體熱電元件電連接構(gòu)成半導(dǎo)體熱電元件的并聯(lián)或串聯(lián)或串、并聯(lián)組合；該種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體熱電芯片組件的缺陷在與其要求半導(dǎo)體熱電元件的表面處理及半導(dǎo)體熱電元件與導(dǎo)流片之間的焊接工藝要求十分高，否則就很容易出現(xiàn)因單個半導(dǎo)體熱電元件燒壞而導(dǎo)致整片制冷片不能工作，維修起來也相當(dāng)麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的即在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定適于工業(yè)化生產(chǎn)的半導(dǎo)體制冷芯片組件。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明一種半導(dǎo)體制冷芯片組件，主要包括半導(dǎo)體熱電元件、第一導(dǎo)流板、第二導(dǎo)流板組成，第一、第二導(dǎo)流板具有多個與半導(dǎo)體熱電元件配合的固定位，第一、第二導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件連接固定，所述第一、第二導(dǎo)流板彼此相互絕緣錯位成對布置，其中， 所述半導(dǎo)體熱電元件為分別固定電性連接在第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，所述第二導(dǎo)流板的一端與該第一導(dǎo)流板上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，該第二導(dǎo)流板的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接。采用第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件， 所述第二導(dǎo)流板與該第一導(dǎo)流板上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，第二導(dǎo)流板的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，這樣就達(dá)到了同一導(dǎo)流片上的P型和N型半導(dǎo)體熱電元件為個并聯(lián)布置，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還是串聯(lián)布置的效果，即使其中的一粒甚至二粒半導(dǎo)體熱電元件出現(xiàn)問題，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還能正常工作。在上述一種半導(dǎo)體制冷芯片組件中，所述第一導(dǎo)流板至少有兩塊，所述第一、第二導(dǎo)流板具有采用印刷電路板的加工方式加工的導(dǎo)流塊，所述半導(dǎo)體熱電元件布置在導(dǎo)流塊內(nèi)。所述半導(dǎo)體熱電元件為分別焊接在第一導(dǎo)流片的二端的P型半導(dǎo)體熱電元件和N 型半導(dǎo)體熱電元件，所述P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件的個數(shù)同為二個或四個；并不是并聯(lián)的半導(dǎo)體熱電元件越多越好，半導(dǎo)體熱電元件多了就需增加單片導(dǎo)流片的面積，面積越大對導(dǎo)流片的平整度又會大大增加，因要充分發(fā)揮出半導(dǎo)體熱電元件的最佳效果需保證流過每對P、N半導(dǎo)體熱電元件的電流值，而如果采用超過4個半導(dǎo)體熱電元件并聯(lián)的方案，意味著同一片導(dǎo)流片上有超過4對P、N半導(dǎo)體熱電元件，流過每片導(dǎo)流片的電流值是單對P、N半導(dǎo)體熱電元件電流值的超過倍，然而導(dǎo)流片上流過的電流越大，哪怕導(dǎo)流片是采用導(dǎo)電性較好的銅材，它也存在一定電阻，電流越大產(chǎn)生的熱量也呈平方比的增大，會大大降低半導(dǎo)體制冷片的制冷效果。如為了降低成本而采用其他材料(比如鋁材) 做導(dǎo)流片，其電阻更大，發(fā)熱量也就更大。同時，如采用超過4個半導(dǎo)體熱電元件并聯(lián)的方案，勢必導(dǎo)致每片導(dǎo)流片的面積增大，為了保證導(dǎo)流片與半導(dǎo)體熱電元件之間的焊接效果，即導(dǎo)流片與半導(dǎo)體熱電元件之間接觸良好(完全接觸)，需保證每片導(dǎo)流片的表面平整度。眾所周知，導(dǎo)流片的材料越薄其就越容易變形，表面平整度就越難以保證，唯一的方法就只能是通過增加導(dǎo)流片的厚度來保證其表面的平整度。這樣做的后果是不僅增加了制造成本，同時還會導(dǎo)致傳熱熱阻增加，加大傳熱溫差，影響半導(dǎo)體芯片的制冷制熱效果。如果不保證導(dǎo)流片的平整度，就勢必出現(xiàn)有些半導(dǎo)體熱電元件與導(dǎo)流片接觸不完全的情況，出現(xiàn)接觸熱阻，工作時通電很容易會導(dǎo)致半導(dǎo)體熱電元件燒壞，更加影響制冷制熱效果。進(jìn)一步，所述第一、第二導(dǎo)流板為鋁材板或銅板，所述第一、第二導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件低溫焊接。本發(fā)明的有益效果在于采用第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，所述第二導(dǎo)流板與該第一導(dǎo)流板上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，第二導(dǎo)流板的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，這樣就達(dá)到了同一導(dǎo)流片上的P型和N型半導(dǎo)體熱電元件為個并聯(lián)布置，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還是串聯(lián)布置的效果，即使其中的一粒甚至二粒半導(dǎo)體熱電元件出現(xiàn)問題，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還能正常工作。


為了易于說明，本發(fā)明由下述的較佳實施例及附圖作以詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明一種半導(dǎo)體制冷芯片組件一種實施方式的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中半導(dǎo)體制冷芯片組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請參閱圖1-2-6，圖1至圖2為本發(fā)明一種半導(dǎo)體制冷芯片組件的一種實施方式本發(fā)明一種半導(dǎo)體制冷芯片組件，主要包括半導(dǎo)體熱電元件、第一導(dǎo)流板1、第二導(dǎo)流板4組成，第一、第二導(dǎo)流板1、4具有多個與半導(dǎo)體熱電元件配合的固定位，第一、第二導(dǎo)流板1、 4與半導(dǎo)體熱電元件連接固定，所述第一、第二導(dǎo)流板1、4彼此相互絕緣錯位成對布置，其中，所述半導(dǎo)體熱電元件為分別固定電性連接在第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件2和N型半導(dǎo)體熱電元件3，所述第二導(dǎo)流板4的一端與該第一導(dǎo)流板1上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，該第二導(dǎo)流板4的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板1一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接。采用第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件2和N型半導(dǎo)體熱電元件 3，所述第二導(dǎo)流板4與該第一導(dǎo)流板1上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接， 第二導(dǎo)流板4的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板1一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，這樣就達(dá)到了同一導(dǎo)流片上的P型和N型半導(dǎo)體熱電元件3為個并聯(lián)布置，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還是串聯(lián)布置的效果，即使其中的一粒甚至二粒半導(dǎo)體熱電元件出現(xiàn)問題，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還能正常工作。在本具體實施方式
中的一種半導(dǎo)體制冷芯片組件中，所述第一導(dǎo)流板1至少有兩塊，所述第一、第二導(dǎo)流板4具有采用印刷電路板的加工方式加工的導(dǎo)流塊，所述半導(dǎo)體熱電元件布置在導(dǎo)流塊內(nèi)。所述半導(dǎo)體熱電元件為分別焊接在第一導(dǎo)流片的二端的P型半導(dǎo)體熱電元件2和 N型半導(dǎo)體熱電元件3，所述P型半導(dǎo)體熱電元件2和N型半導(dǎo)體熱電元件3的個數(shù)同為四個；并不是并聯(lián)的半導(dǎo)體熱電元件越多越好，半導(dǎo)體熱電元件多了就需增加單片導(dǎo)流片的面積，面積越大對導(dǎo)流片的平整度又會大大增加，因要充分發(fā)揮出半導(dǎo)體熱電元件的最佳效果需保證流過每對P、N半導(dǎo)體熱電元件的電流值，而如果采用超過4個半導(dǎo)體熱電元件并聯(lián)的方案，意味著同一片導(dǎo)流片上有超過4對P、N半導(dǎo)體熱電元件，流過每片導(dǎo)流片的電流值是單對P、N半導(dǎo)體熱電元件電流值的超過倍，然而導(dǎo)流片上流過的電流越大，哪怕導(dǎo)流片是采用導(dǎo)電性較好的銅材，它也存在一定電阻，電流越大產(chǎn)生的熱量也呈平方比的增大，會大大降低半導(dǎo)體制冷片的制冷效果。如為了降低成本而采用其他材料(比如鋁材) 做導(dǎo)流片，其電阻更大，發(fā)熱量也就更大。同時，如采用超過4個半導(dǎo)體熱電元件并聯(lián)的方案，勢必導(dǎo)致每片導(dǎo)流片的面積增大，為了保證導(dǎo)流片與半導(dǎo)體熱電元件之間的焊接效果，即導(dǎo)流片與半導(dǎo)體熱電元件之間接觸良好(完全接觸)，需保證每片導(dǎo)流片的表面平整度。眾所周知，導(dǎo)流片的材料越薄其就越容易變形，表面平整度就越難以保證，唯一的方法就只能是通過增加導(dǎo)流片的厚度來保證其表面的平整度。這樣做的后果是不僅增加了制造成本，同時還會導(dǎo)致傳熱熱阻增加，加大傳熱溫差，影響半導(dǎo)體芯片的制冷制熱效果。如果不保證導(dǎo)流片的平整度，就勢必出現(xiàn)有些半導(dǎo)體熱電元件與導(dǎo)流片接觸不完全的情況，出現(xiàn)接觸熱阻，工作時通電很容易會導(dǎo)致半導(dǎo)體熱電元件燒壞，更加影響制冷制熱效果。在本具體實施方式
中，所述第一、第二導(dǎo)流板1、4為鋁材板或銅板，所述第一、第二導(dǎo)流板1、4與半導(dǎo)體熱電元件低溫焊接。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制冷芯片組件，主要包括主要包括半導(dǎo)體熱電元件、第一導(dǎo)流板、第二導(dǎo)流板組成，第一、第二導(dǎo)流板具有多個與半導(dǎo)體熱電元件配合的固定位，第一、第二導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件連接固定，所述第一、第二導(dǎo)流板彼此相互絕緣錯位成對布置，其特征在于，所述半導(dǎo)體熱電元件為分別固定電性連接在第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，所述第二導(dǎo)流板的一端與該第一導(dǎo)流板上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接，該第二導(dǎo)流板的另一端與相鄰另一第一導(dǎo)流板一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件固定電性連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷芯片組件，其特征在于所述第一導(dǎo)流板至少有兩塊，所述第一、第二導(dǎo)流板具有采用印刷電路板的加工方式加工的導(dǎo)流塊，所述半導(dǎo)體熱電元件布置在導(dǎo)流塊內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷芯片組件，其特征在于所述半導(dǎo)體熱電元件為分別焊接在第一導(dǎo)流片的二端的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，所述P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件的個數(shù)同為二個或四個。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷芯片組件，其特征在于所述第一、第二導(dǎo)流板為鋁材板或銅板，所述第一、第二導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件低溫焊接。
全文摘要
本發(fā)明一種半導(dǎo)體制冷芯片組件，包括半導(dǎo)體熱電元件、第一導(dǎo)流板、第二導(dǎo)流板組成，第一、第二導(dǎo)流板與半導(dǎo)體熱電元件連接固定，第一、第二導(dǎo)流板彼此相互絕緣錯位成對布置，半導(dǎo)體熱電元件為分別連接在第一導(dǎo)流片的二端成對布置的P型半導(dǎo)體熱電元件和N型半導(dǎo)體熱電元件，第二導(dǎo)流板的一端與第一導(dǎo)流板上的一端的同類型半導(dǎo)體熱電元件連接，第二導(dǎo)流板的另一端與相鄰一第一導(dǎo)流板一端的另一類型半導(dǎo)體熱電元件連接；這樣就達(dá)到了同一導(dǎo)流片上的半導(dǎo)體熱電元件為個并聯(lián)布置，整片半導(dǎo)體制冷芯片組件還是串聯(lián)布置的效果，即使其中的部分半導(dǎo)體熱電元件出現(xiàn)問題，半導(dǎo)體制冷芯片組件還能正常工作。
文檔編號F25B21/02GK102192613SQ20101012994
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者曹愛國 申請人:曹愛國