半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置。該半導(dǎo)體制冷器包括：第一基板、第二基板，以及設(shè)置在第一基板和第二基板之間的至少兩個半導(dǎo)體電偶；還包括：設(shè)置在第一基板和第二基板之間的側(cè)墻，側(cè)墻圍繞在至少兩個半導(dǎo)體電偶外圍；所述側(cè)墻包括固定連接在所述第一基板和第二基板之間的膠粘層，以及位于第一基板和第二基板之間的、且固定連接于膠粘層內(nèi)側(cè)的增強(qiáng)層，增強(qiáng)層的導(dǎo)熱系數(shù)低于膠粘層。本實用新型的半導(dǎo)體制冷器，避免了外界潮濕空氣等進(jìn)入到半導(dǎo)體電偶周圍產(chǎn)生原電池效應(yīng)；而且，還可以減少由側(cè)墻引起的第一基板與第二基板間熱量損失，有效改善側(cè)墻漏熱現(xiàn)象，改善了半導(dǎo)體制冷器的制冷或制熱效果，并有利于延長使用壽命。
【專利說明】半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體制冷技術(shù)，尤其涉及一種半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制冷器是利用半導(dǎo)體材料的珀爾帖效應(yīng)制成的、可以產(chǎn)生制冷、或制熱作用的芯片。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種半導(dǎo)體制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A-A向剖視圖；如圖1和圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體制冷器包括相對設(shè)置的第一基板11、第二基板12，以及設(shè)置在第一基板11和第二基板12之間的多個按序排列的半導(dǎo)體電偶13，其中，多個半導(dǎo)體電偶13中一部分為N型半導(dǎo)體電偶131、另一部分為P型半導(dǎo)體電偶132，多個半導(dǎo)體電偶13排列呈多行，每行中各N型半導(dǎo)體電偶與P型半導(dǎo)體電偶間隔設(shè)置并通過導(dǎo)電金屬片14串接。第一基板11或第二基板12中的一個上可形成有兩個電極引線，例如當(dāng)?shù)谝换?1上設(shè)置電極引線、并通過該電極引線連接到一直流電源上時，直流電則通過串聯(lián)的半導(dǎo)體電偶13，使熱量由半導(dǎo)體電偶13朝第一基板11所在一側(cè)傳遞，即第一基板11所在一側(cè)形成溫度較高的熱端，第二基板12所在一側(cè)形成溫度較低的冷端；其中為了減少冷端冷量損失，通常電極引線固接在熱端。
[0004]一般而言，半導(dǎo)體制冷器的尺寸較小，第一基板11和第二基板12之間的留有一定的空氣間隙，一般在0.5?2.5mm范圍內(nèi)；這個間隙暴露于基板的周圍環(huán)境中，制冷器工作時，外界環(huán)境中的空氣會直接進(jìn)入第一基板11和第二基板12留有的間隙、環(huán)境濕度一定時，制冷器冷端會吸附潮濕空氣形成水氣，與半導(dǎo)體電偶13產(chǎn)生原電池效應(yīng)，直接影響半導(dǎo)體制冷器的工作性能和使用壽命。
[0005]為避免外界潮濕空氣進(jìn)入到半導(dǎo)體制冷器內(nèi)影響保證半導(dǎo)體制冷器的可靠工作，現(xiàn)有技術(shù)中的一種解決方案是將第一基板11和第二基板12周圍膠粘密封膠形成密封膠層，通過該密封膠層將整個半導(dǎo)體制冷器中的電偶與外界空氣隔離，以提高使用壽命。但是，由于密封膠層的導(dǎo)熱系數(shù)較高，會使熱端的部分熱量由密封膠層傳遞到冷端，即導(dǎo)致“漏熱”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響冷端的制冷效果或熱端的制熱效果；而為保證密封膠的流動性、凝固時間等工藝參數(shù)要求及成本因素，通常采用的密封膠為704硅膠材料，其導(dǎo)熱系數(shù)相對較高；另外，為保證密封膠層的膠粘、密封可靠性，密封膠層的密封厚度Wl也必須達(dá)到要求的數(shù)值，從而導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中很難達(dá)到在保證半導(dǎo)體制冷器的使用壽命的同時改善制冷(或制熱)效果。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本實用新型提供一種半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置，實現(xiàn)對第一基板和第二基板內(nèi)部的半導(dǎo)體電偶與外界的有效隔離防護(hù)，同時減小了對制冷或制熱效果的影響，提高工作可靠性及使用壽命。[0007]本實用新型提供一種半導(dǎo)體制冷器，包括:第一基板、第二基板，以及設(shè)置在所述第一基板和第二基板之間的至少兩個半導(dǎo)體電偶；還包括:設(shè)置在所述第一基板和第二基板之間的側(cè)墻，所述側(cè)墻圍繞在所述至少兩個半導(dǎo)體電偶外圍；所述側(cè)墻包括固定連接在所述第一基板和第二基板之間的膠粘層，以及位于所述第一基板和第二基板之間的、且固定連接于所述膠粘層內(nèi)側(cè)的增強(qiáng)層，所述增強(qiáng)層的導(dǎo)熱系數(shù)低于所述膠粘層。
[0008]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層為壓設(shè)在所述第一基板和第二基板之間的彈性層。
[0009]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層的寬度大于所述膠粘層。
[0010]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層的寬度是所述膠粘層的寬度的5?10倍
[0011]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層為乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA層，所述膠粘層為密封膠層。
[0012]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述第一基板與第二基板為相對設(shè)置的、尺寸相同的矩形板，所述側(cè)墻呈矩形框；所述側(cè)墻內(nèi)側(cè)為矩形框狀的增強(qiáng)層、外側(cè)為矩形框狀的膠粘層。
[0013]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述增強(qiáng)層為由四個增強(qiáng)段圍成的矩形框。
[0014]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述膠粘層外側(cè)與所述第一基板和第二基板的外緣平齊。
[0015]如上所述的半導(dǎo)體制冷器，優(yōu)選地，所述第一基板或所述第二基板上還連接有一對電極引線，所述電極引線依次穿過所述增強(qiáng)層和膠粘層、延伸至所述側(cè)墻外側(cè)。
[0016]本實用新型還提供一種半導(dǎo)體制冷裝置，包括:內(nèi)部形成有容置空腔的箱體，還包括:固定設(shè)置在所述箱體上的、如上所述的半導(dǎo)體制冷器。
[0017]本實用新型提供的半導(dǎo)體制冷器及半導(dǎo)體制冷裝置，通過設(shè)置由增強(qiáng)層和膠粘層的側(cè)墻，可以將所有半導(dǎo)體電偶密封在由第一基板、第二基板及側(cè)墻圍成的密封空腔內(nèi)，避免了外界潮濕空氣等進(jìn)入到半導(dǎo)體電偶周圍引發(fā)原電池效應(yīng)；而且，還可以減少由側(cè)墻引起的第一基板和第二基板間的熱量損失，有效改善漏熱現(xiàn)象，改善了半導(dǎo)體制冷器的制冷或制熱效果，并有利于延長使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種半導(dǎo)體制冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1中A-A向剖視圖；
[0020]圖3為本實用新型半導(dǎo)體制冷器一實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本實用新型半導(dǎo)體制冷器另一實施例的立體圖；
[0022]圖5為圖4中B-B向剖視圖；
[0023]圖6為圖5中I處放大圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例一
[0025]圖3為本實用新型半導(dǎo)體制冷器一實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；請參照圖3，本實施例提供一種半導(dǎo)體制冷器，包括:第一基板11、第二基板12,以及設(shè)置在第一基板11和第二基板12之間的至少兩個半導(dǎo)體電偶13 ;還包括:設(shè)置在第一基板11和第二基板12之間的側(cè)墻2，側(cè)墻2圍繞在上述至少兩個半導(dǎo)體電偶13外圍；側(cè)墻2可以包括固定連接在第一基板11和第二基板12之間的膠粘層21，以及位于第一基板11和第二基板12之間的、且固定連接于膠粘層內(nèi)側(cè)的增強(qiáng)層22，增強(qiáng)層22的導(dǎo)熱系數(shù)低于膠粘層21。
[0026]具體地，第一基板11和第二基板12可以均為平面狀的陶瓷板；第一基板11和第二基板12可以平行設(shè)置、且相距一定距離，多個半導(dǎo)體電偶13可以按序排列在第一基板11和第二基板12之間的間隙中，例如，半導(dǎo)體電偶13之間可以采用電串聯(lián)、熱并聯(lián)方式。其中，半導(dǎo)體電偶13總數(shù)可以為2K個，包括K個N型半導(dǎo)體電偶和K個P型半導(dǎo)體電偶；多個半導(dǎo)體電偶13按序排列在第一基板11和第二基板12之間即指，2K個半導(dǎo)體電偶13可以按本領(lǐng)域常用的任何形式進(jìn)行排列，例如，2K個半導(dǎo)體電偶13可按矩陣排列，且每行中包括相同數(shù)量的N型半導(dǎo)體電偶和P型半導(dǎo)體電偶，且在該行中N型半導(dǎo)體電偶和P型半導(dǎo)體電偶間隔設(shè)置；進(jìn)一步地，相鄰的N型半導(dǎo)體電偶和P型半導(dǎo)體電偶的頂端或底端分別通過導(dǎo)電金屬片15串聯(lián)(例如銅片)，以在對半導(dǎo)體電偶施加直流電壓時，利用半導(dǎo)體材料珀爾帖效應(yīng)在半導(dǎo)體電偶13兩端分別形成冷、熱端，由于電偶間采用熱并聯(lián)方式，從而使第一基板11所在一側(cè)形成溫度較低的冷端基板、第二基板12所在一側(cè)形成溫度較低的熱端基板，或者第一基板11所在一側(cè)形成溫度較高的熱端基板、第二基板12所在一側(cè)形成溫度較低的冷端基板。其中冷端、熱端是相對而言，即熱端溫度高于冷端溫度。
[0027]多個半導(dǎo)體電偶13的高度確定了第一基板11和第二基板12之間的間距，在該間距內(nèi)由頂至底依次排布導(dǎo)電金屬片15、半導(dǎo)體電偶13和導(dǎo)電金屬片(含焊接材料)15，且每個導(dǎo)電金屬片15分別與相鄰兩個半導(dǎo)體電偶13的同一端焊接固定。在第一基板11和第二基板12之間、且在所有半導(dǎo)體電偶13周圍設(shè)置側(cè)墻2，側(cè)墻2可以由內(nèi)、外套嵌在一起的增強(qiáng)層22和膠粘層21組成，并且，膠粘層21的頂端和底端可以分別與第一基板11和第二基板12固定連接，增強(qiáng)層22的頂端與第一基板11、底端與第二基板12之間則可以采用僅接觸而不固定連接的形式，而僅通過增強(qiáng)層22外側(cè)面與膠粘層21內(nèi)側(cè)面之間固定連接而實現(xiàn)側(cè)墻2的固定。
[0028]具體地，第一基板11和第二基板12的大小可以相同也可以不同，半導(dǎo)體電偶13始終設(shè)置在第一基板11和第二基板12相對部分圍成的間隙中；側(cè)墻2則需保證外圈包圍所有半導(dǎo)體電偶13，即，使第一基板11、第二基板12和側(cè)墻2共同圍成一個封閉的空間，半導(dǎo)體電偶13則位于該封閉的空間中。例如，當(dāng)?shù)谝换?1小于第二基板12、且第一基板11沿垂向的投影完全落在第二基板12上、且第一基板11位于第二基板上方時，可以使側(cè)墻2對應(yīng)于第一基板11的周圍邊緣處，即可使側(cè)墻2的頂端與第一基板11的底面邊緣固定連接、側(cè)墻2的底端與第二基板12的頂面固定連接，或者，也可以使側(cè)墻2的頂端側(cè)面與第一基板11的邊緣側(cè)面固定連接、底端與第二基板12的頂面固定連接。當(dāng)然，側(cè)墻2相對與第一基板11和第二基板12的位置并不僅限于此，僅需要保證將半導(dǎo)體電偶完全包圍在內(nèi)即可。
[0029]本實施例提供的半導(dǎo)體制冷器，可以用于任何需要制冷或制熱的裝置上。當(dāng)用于冷藏柜、酒柜等制冷裝置時，可以將半導(dǎo)體制冷器的冷端朝向制冷裝置的箱體內(nèi)，并可以通過換熱裝置進(jìn)一步增強(qiáng)熱交換，提高對箱體內(nèi)部的制冷效果；反之，當(dāng)本實施例的半導(dǎo)體制冷器用于保溫箱等制熱裝置時，可以將該半導(dǎo)體制冷器的熱端朝向箱體內(nèi)，并通過換熱裝置進(jìn)一步增強(qiáng)熱交換，保證將箱體內(nèi)溫度控制在預(yù)設(shè)溫度以上，實現(xiàn)保溫目的。
[0030]上述側(cè)墻中的增強(qiáng)層22的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)小于膠粘層21，例如，增強(qiáng)層22可以采用乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate copo, EVA)海綿、聚酯泡沫制成，同時，膠粘層21則可以采用具有良好膠粘、密封能力的密封膠，如704常溫硫化硅橡膠，即膠粘層21即為密封膠層；另外，增強(qiáng)層22的寬度可以大于膠粘層21，優(yōu)選地，增強(qiáng)層22的寬度可以是膠粘層21的寬度的5~10倍。其中，寬度是指在平行于第一基板11或第二基板12的平面內(nèi)、有側(cè)墻內(nèi)側(cè)指向外側(cè)的方向。
[0031]下面將對本實施例提供的半導(dǎo)體制冷器與現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體制冷器的制冷效果進(jìn)行比較。即對現(xiàn)有技術(shù)一、現(xiàn)有技術(shù)二和本實施例提供的三種不同結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體制冷器的制冷量進(jìn)行比較，其中，在這三種結(jié)構(gòu)中，均包括第一基板11、第二基板12及η個半導(dǎo)體電偶13，其中每個半導(dǎo)體電偶均為橫截面為正方形的棱柱體，且相鄰的N型半導(dǎo)體電偶和P型半導(dǎo)體電偶之間通過導(dǎo)電金屬片15焊接連接。區(qū)別僅在于，在現(xiàn)有技術(shù)一提供的半導(dǎo)體制冷器中，第一基板和第二基板之間的間隙完全暴露；在現(xiàn)有技術(shù)二提供的半導(dǎo)體制冷器中，通過寬度為W1的密封膠層密封住第一基板和第二基板之間半導(dǎo)體電偶外圍間隙；本實施例提供的半導(dǎo)體制冷器中，在第一基板和第二基板之間設(shè)置由增強(qiáng)層和膠粘層組成的、但外形尺寸等與現(xiàn)有技術(shù)二的密封膠層完全相同的側(cè)墻2。
[0032]一、現(xiàn)有技術(shù)一提供的半導(dǎo)體制冷器的產(chǎn)冷量Qcfl為:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體制冷器，包括:第一基板、第二基板，以及設(shè)置在所述第一基板和第二基板之間的至少兩個半導(dǎo)體電偶；其特征在于，還包括:設(shè)置在所述第一基板和第二基板之間的側(cè)墻，所述側(cè)墻圍繞在所述至少兩個半導(dǎo)體電偶外圍；所述側(cè)墻包括固定連接在所述第一基板和第二基板之間的膠粘層，以及位于所述第一基板和第二基板之間的、且固定連接于所述膠粘層內(nèi)側(cè)的增強(qiáng)層，所述增強(qiáng)層的導(dǎo)熱系數(shù)低于所述膠粘層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述增強(qiáng)層為壓設(shè)在所述第一基板和第二基板之間的彈性層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述增強(qiáng)層的寬度大于所述膠粘層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述增強(qiáng)層的寬度是所述膠粘層的寬度的5?10倍
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述增強(qiáng)層為乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA層，所述膠粘層為密封膠層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述第一基板與第二基板為相對設(shè)置的、尺寸相同的矩形板，所述側(cè)墻呈矩形框；所述側(cè)墻內(nèi)側(cè)為矩形框狀的增強(qiáng)層、外側(cè)為矩形框狀的膠粘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述增強(qiáng)層為由四個增強(qiáng)段圍成的矩形框。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述膠粘層外側(cè)與所述第一基板和第二基板的外緣平齊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的半導(dǎo)體制冷器，其特征在于，所述第一基板或所述第二基板上還連接有一對電極引線，所述電極引線依次穿過所述增強(qiáng)層和膠粘層、延伸至所述側(cè)墻外側(cè)。
10.一種半導(dǎo)體制冷裝置，包括:內(nèi)部形成有容置空腔的箱體，其特征在于，還包括:固定設(shè)置在所述箱體上的、如權(quán)利要求1-9任一所述的半導(dǎo)體制冷器。
【文檔編號】F25B21/02GK203687441SQ201320831158
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】高俊嶺, 羅嘉恒, 關(guān)慶樂, 孔小鳳 申請人:廣東富信科技股份有限公司