專利名稱：半導(dǎo)體溫差電致冷組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體溫差電致冷、致熱組件。
目前國(guó)內(nèi)外已有的半導(dǎo)體致冷組件，例如，天津致冷器廠、陜西電力電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、蔚縣半導(dǎo)體器件廠、哈爾濱特種器件廠以及美國(guó)Marlow公司等國(guó)內(nèi)外重要生產(chǎn)半導(dǎo)體致冷組件工廠生產(chǎn)的半導(dǎo)體致冷組件，均是采用Al2O3陶瓷基板。其結(jié)構(gòu)如圖5所示。其中A為冷面陶瓷板，B為熱面陶瓷板，C為導(dǎo)流條，D為引線，F(xiàn)為焊料，E為致冷電堆，G為陶瓷板上的金屬化區(qū)。
該致冷組件的冷、熱陶瓷面板上，分別印刷有導(dǎo)電膏圖形，構(gòu)成金屬化區(qū)域(G)，在金屬化區(qū)域上燒接上導(dǎo)流條(C)。熱面陶瓷板和冷面陶瓷板之間，排列有致冷電堆陣列。該致冷組件中致冷電堆轉(zhuǎn)移的熱量要通過(guò)陶瓷片進(jìn)行傳遞，由于陶瓷本身導(dǎo)熱性能差，因而在組件工作時(shí)將產(chǎn)生顯著的寄生溫度差，有時(shí)高達(dá)8℃以上。這種寄生溫度的存在，使得致冷組件的致冷效率要損失20％到50％(半導(dǎo)體致冷組件的致冷效率與其工作的實(shí)際溫度差有密切的關(guān)系)。同時(shí)由于致冷組件對(duì)于陶瓷板表面平整度和平行度要求較高，因此，又使得基板的厚度和面積受到限制，此外由于陶瓷基板容易破碎，所以影響了現(xiàn)行結(jié)構(gòu)不能制造成面積小而致冷量大的半導(dǎo)體致冷組件，從而限制了致冷組件的應(yīng)用范圍。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述已有技術(shù)的不足，提供一種面積小致冷量大，且可靠性高的半導(dǎo)體致冷組件。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的技術(shù)方案是采用高導(dǎo)熱的金屬板作為半導(dǎo)體致冷組件的基板。在該金屬基板上電解氧化一層20～50
的高強(qiáng)度氧化層，再在氧化層上制作導(dǎo)流條。以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)


圖1是本實(shí)用新型焊接組件示意圖圖2是本實(shí)用新型的基板結(jié)構(gòu)圖圖3是本實(shí)用新型組件的正剖視圖圖4是本實(shí)用新型的電堆結(jié)構(gòu)圖圖5是現(xiàn)有技術(shù)的正剖視圖
圖1中，(1)為冷板，(2)為熱板，(3)為電堆陣列。作為冷板(1)和熱板(2)的基板(4)結(jié)構(gòu)，如圖2所示?；?4)的材料為金屬板鋁、銅或其它金屬，基板內(nèi)外均有一層高強(qiáng)度的氧化絕緣層(5)，其中基板內(nèi)氧化層(5)的上面膠貼有一層金屬箔(6)，氧化層或金屬箔上光刻有導(dǎo)流條陣列(7)，導(dǎo)流條(7)的外部涂有一層焊料(8)。電堆陣列(2)由多個(gè)電堆(10)依靠模具按其P型和N型相間的一定次序排列而成。電堆(10)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。該電堆的幾何尺寸按具體使用要求設(shè)計(jì)確定，事先切割好。每個(gè)電堆的兩個(gè)焊接面上分別覆蓋有至少一層焊料(9)。圖3所示的(11)是接入直流的外引線焊接端，整個(gè)組件的焊接是利用一套特制的復(fù)合模具，分兩次將整個(gè)電堆陣列完整地依次焊接在高導(dǎo)熱的金屬冷板(1)和高導(dǎo)熱的金屬熱板(2)之間而完成，其焊接溫度控制在200℃到300℃之間。
本實(shí)用新型由于采用一體化帶薄氧化膜絕緣層的金屬基板，該金屬基板薄氧化膜的縱向熱阻極小，因此，半導(dǎo)體致冷組件在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生寄生溫差，這樣，既解決了基板的高熱導(dǎo)又保證了電絕緣，使組件的致冷效率提高1倍到20％；同時(shí)由于本實(shí)用新型使用完整的金屬基板做為組件的支持體，不但消除了半導(dǎo)體致冷組件寄生溫差，增加了冷、熱基板的受力強(qiáng)度，不易破碎，而且避免了因陶瓷片基板破碎而引起的器件失效，實(shí)現(xiàn)了微小型面積可靠性高的大致冷組件，擴(kuò)大了半導(dǎo)體致冷組件在同等致冷效率下，組件實(shí)際致冷工作的溫差。是一種理想的電冰箱，空調(diào)機(jī)和其它小中型致冷設(shè)備的致冷組件。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體溫差電致冷組件，包括有冷面板(1)，熱面板(2)，致冷電堆陣列(3)，導(dǎo)流條(7)和引線(11)，其特征在于冷、熱面板均采用金屬基板(4)，金屬基板(4)的內(nèi)外面有一層高強(qiáng)度的氧化層絕緣層(5)，內(nèi)面氧化層上膠貼有一層金屬箔(6)，金屬箔上光刻腐蝕形成的導(dǎo)流條(7)，或氧化層絕緣層上有高溫還原的印刷導(dǎo)流條(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體溫差電致冷，致熱組件。本實(shí)用新型主要解決現(xiàn)有半導(dǎo)體溫差電致冷組件陶瓷基板的熱傳導(dǎo)性不好，冷熱基板易于破碎，和由寄生溫差而導(dǎo)致的致冷效率低，不能廣泛應(yīng)用于制冷量較大的中小型致冷設(shè)備等問(wèn)題。其技術(shù)關(guān)鍵是采用帶有薄氧化膜絕緣層的金屬板作為致冷組件的冷、熱板，并在氧化膜絕緣層上光刻或印刷制作導(dǎo)流條。使其組件的致冷效率提高了1倍到20％，實(shí)現(xiàn)了微小型面積的大致冷組件，具有代替電冰箱壓縮機(jī)，用于一切中小型致冷設(shè)備中。
文檔編號(hào)F25B21/00GK2138346SQ9222103
公開(kāi)日1993年7月14日 申請(qǐng)日期1992年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月25日
發(fā)明者李中江 申請(qǐng)人:李中江