專利名稱：大功率半導(dǎo)體制冷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及特殊溫控制冷領(lǐng)域，尤其關(guān)于一種大功率半導(dǎo)體 制冷器。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷，是一種利用溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制冷 方式，其工作原理的理論基礎(chǔ)基于固體的熱電效應(yīng)。具有其他制冷方 式所無(wú)法擁有的控制簡(jiǎn)單可靠、單位面積制冷量大(熱流密度高)， 安裝體積小等特點(diǎn)， 一般使用在微型制冷和特殊溫控領(lǐng)域。半導(dǎo)體制冷器的制冷元件是半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片的工作 原理和加工工藝規(guī)定了其自身的特性，如下(1) 在冷熱端相同溫差條件下，半導(dǎo)體制冷片的制冷量與流經(jīng)它的電 流成正比關(guān)系；(2) 在相同熱端溫度條件下，半導(dǎo)體制冷片的工作電流與工作電壓成 正比；(3) 在冷熱端相同溫差條件下，半導(dǎo)體制冷片工作能效比(COP)與工作 電流成非線性關(guān)系。單位面積制冷量大(熱流密度高)是半導(dǎo)體制冷方式與生俱來(lái)的 一個(gè)優(yōu)勢(shì)，使其被應(yīng)用于許多特殊場(chǎng)合(如CPU芯片散熱、高檔激 光光源散熱等)，但熱流密度高同樣給它帶來(lái)了一系列使用障礙，在 小面積提供大冷量的同時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮散熱端如何有效散熱。為了提高半導(dǎo)體制冷器的功率，有時(shí)在散熱端填充熱傳導(dǎo)劑或采 用風(fēng)冷方式冷卻，然而由于加工設(shè)備和工藝方面的限制，具有成本過(guò) 高，效率低下，體積過(guò)大的缺陷。發(fā)明內(nèi)容為解決以上問題，本實(shí)用新型提供了一種大功率半導(dǎo)體制冷器， 其包括一個(gè)冷端，兩個(gè)熱端，若干半導(dǎo)體制冷片；熱端布置于冷端的 兩面，形成夾層結(jié)構(gòu)，在冷端兩面與熱端之間均勻布置若干串聯(lián)的半 導(dǎo)體制冷片。冷端包括兩塊冷端散熱板、 一塊冷端散熱腔，散熱板布置于散熱 腔兩面同樣形成夾層結(jié)構(gòu)。熱端包括一塊熱端散熱板和一塊熱端散熱 腔。冷端散熱板朝內(nèi)一側(cè)設(shè)有散熱翅片，冷端散熱腔以及熱端散熱腔 的內(nèi)部皆為蛇形管形式排布水冷散熱流道。半導(dǎo)體制冷片與熱端散熱 板以及冷端散熱板的連接面涂抹高效導(dǎo)熱膠作為連接劑。本實(shí)用新型所述的大功率半導(dǎo)體制冷器的結(jié)構(gòu)采用共用一個(gè)冷 端，兩側(cè)分別設(shè)置熱端的整體布局，使用水冷散熱，很大程度上縮小 了半導(dǎo)體制冷器的體積，提高了半導(dǎo)體制冷器的效率以及制冷量，從 而解決制造單片大功率半導(dǎo)體制冷片高成本、低可靠率、低成品率等 問題；突破了半導(dǎo)體制冷片在制冷功率上的發(fā)展瓶頸。


圖1為本實(shí)用新型所述大功率半導(dǎo)體制冷器結(jié)構(gòu)圖；圖2為冷端的結(jié)構(gòu)圖；圖3為冷端中冷端散熱板的結(jié)構(gòu)圖；圖4為熱腔的結(jié)構(gòu)圖；圖5為散熱腔的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例 如圖1所示，本實(shí)用新型所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，采用兩塊 熱端1布置于一塊冷端2兩側(cè)，形成夾層結(jié)構(gòu)。在冷端的兩面與熱端之間均勻布置了 48塊供電直流400v的半導(dǎo)體制冷片7，半導(dǎo)體制冷 片7以串聯(lián)形式連接。如圖2，冷端由兩塊冷端散3熱板夾一層冷端 散熱腔4形式構(gòu)成，冷端散熱板朝內(nèi)一側(cè)如圖3所示具有散熱翅片結(jié) 構(gòu)增強(qiáng)自然分流散熱的效果。熱端由一塊熱端散熱板5和一塊熱端散 熱腔6組成，冷端散熱腔與熱端散熱腔均采用蛇形管形式內(nèi)部排布水 冷散熱流道如圖5所示。本實(shí)用新型利用多片半導(dǎo)體制冷片電路連接，采取共用一個(gè)冷 端，熱端兩側(cè)分布的布局，同時(shí)采用水冷方式冷卻半導(dǎo)體制冷器的冷 熱端散熱腔，較常見的風(fēng)冷方式，很大程度上縮小制冷器的體積，同 時(shí)提高了半導(dǎo)體制冷器的制冷量與制冷效率。在半導(dǎo)體制冷片連接冷 熱端的表面涂抹高性能導(dǎo)熱膠改善半導(dǎo)體制冷片工作工況，大幅減低 半導(dǎo)體制冷片與散熱腔體間的接觸熱阻，減小了熱端與冷卻介質(zhì)間的 傳熱溫差，同時(shí)降低半導(dǎo)體制冷片冷熱兩端溫差，改善工作工況。由 此在提供相同制冷量時(shí)，半導(dǎo)體制冷片的供電電流下降，供電電壓也 相應(yīng)降低。實(shí)用條件下，較相同數(shù)量同規(guī)格半導(dǎo)體制冷片串聯(lián)單冷端熱端結(jié) 構(gòu)的半導(dǎo)體制冷器，供電電壓降低60%，供電電流降為原有的50%， 制冷量則基本持平。不但提高了半導(dǎo)體制冷制冷器的能效比，而且提 高了半導(dǎo)體制冷器的使用安全系數(shù)。以上介紹的僅僅是基于本實(shí)用新型的一個(gè)較佳實(shí)施例，并不能以 此來(lái)限定本實(shí)用新型的范圍。任何對(duì)本實(shí)用新型的機(jī)制作本技術(shù)領(lǐng)域 內(nèi)熟知的部件的替換、組合、分立，以及對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施步驟作本 技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的等同改變或替換均不超出本實(shí)用新型的揭露以及 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于包括一個(gè)冷端，兩個(gè)熱端，若干半導(dǎo)體制冷片；熱端布置于冷端的兩面，形成夾層結(jié)構(gòu)，在冷端兩面與熱端之間均勻布置若干半導(dǎo)體制冷片，并以串聯(lián)形式連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 冷端包括兩塊冷端散熱板、 一塊冷端散熱腔，散熱板布置于散熱腔兩 面形成夾層結(jié)構(gòu)。
3、 如權(quán)利要求2所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 冷端散熱腔內(nèi)部為蛇形管形式排布水冷散熱流道。
4、 如權(quán)利要求2所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 冷端散熱板朝內(nèi)一側(cè)設(shè)有散熱翅片，半導(dǎo)體制冷片安裝在另一側(cè)。
5、 如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 熱端包括一塊熱端散熱板、 一塊熱端散熱腔。
6、 如權(quán)利要求5所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 熱端散熱腔內(nèi)部為蛇形管形式排布水冷散熱流道。
7、 如權(quán)利要求1所述的大功率半導(dǎo)體制冷器，其特征在于所述 半導(dǎo)體制冷片與熱端散熱板、冷端散熱板的連接面涂抹導(dǎo)熱膠作為連 接劑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種大功率半導(dǎo)體制冷器，包括一個(gè)冷端，兩個(gè)熱端，若干半導(dǎo)體制冷片；熱端布置于冷端的兩面，形成夾層結(jié)構(gòu)，在冷端兩面與熱端之間均勻布置串聯(lián)的半導(dǎo)體制冷片，并在制冷片與冷熱端連接處涂抹高效導(dǎo)熱膠作為連接劑。采用這種多個(gè)半導(dǎo)體制冷片共用一個(gè)冷端，兩面設(shè)置熱端的整體布局，并使用水冷散熱，很大程度上縮小了半導(dǎo)體制冷器的體積，提高了半導(dǎo)體制冷器的效率以及制冷量，從而解決制造單片大功率半導(dǎo)體制冷片高成本、低可靠率、低成品率等問題。
文檔編號(hào)H01L35/28GK201134443SQ200720077688
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者斌 余, 束劍平, 晉 羅, 聶宏飛, 杰 陳, 陳勇輝 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司