半导体制冷散热组件及其装配方法和制冷设备与流程

本发明涉及半导体制冷技术领域，具体而言，涉及一种半导体制冷散热组件及其装配方法和制冷设备。

背景技术：

目前，半导体制冷散热技术已经在制冷设备上成熟地应，并取得了很好的制冷效果。

半导体制冷散热组件的散冷器通常与半导体制冷片的冷端面贴合，从而将半导体制冷片产生的冷量散发到制冷设备的制冷腔内，同时半导体制冷散热组件的散热器与半导体制冷片热端面贴合，从而将制冷腔内的热量通过半导体制冷片向环境排出，因此，半导体制冷片起到了热量的单向传递作用。

但是，现有的半导体制冷散热组件的散冷器、半导体制冷片和散热器通过使用螺栓和螺母连接在一起，螺栓和螺母具有传热功能，从而螺栓和螺母会形成热流通道，这样会导致制冷腔外的热量通过螺栓和螺母向制冷腔内传递，同时制冷腔内的冷量也会通过螺栓和螺母向制冷腔外传递，进而造成冷量的散失而降低了制冷设备的制冷效果。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种半导体制冷散热组件及其装配方法和制冷设备，以解决现有技术中的制冷设备的制冷效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体制冷散热组件，包括：半导体制冷片、设置在半导体制冷片的冷端面侧的散冷器和设置在半导体制冷片的热端面侧的散热器，半导体制冷散热组件还包括：隔热安装部，散冷器和散热器间隔设置在隔热安装部的两侧，且散冷器和散热器分别与隔热安装部连接。

进一步地，隔热安装部包括：隔板；第一连接结构，第一连接结构设置在隔板上，散冷器通过第一连接结构与隔热安装部连接；第二连接结构，第二连接结构设置在隔板上，散热器通过第二连接结构与隔热安装部连接。

进一步地，第一连接结构和第二连接结构位于隔板的同一侧，或第一连接结构和第二连接结构分别位于隔板的两侧。

进一步地，隔热安装部还包括设置在隔板上的中央环状凸起结构，中央环状凸起结构处开设有通孔，半导体制冷片设置在通孔处以使半导体制冷片的冷端面和热端面分别与散冷器和散热器贴紧设置。

进一步地，隔热安装部还包括边缘环状凸起结构，边缘环状凸起结构设置在隔板上并位于中央环状凸起结构的外周侧。

进一步地，隔热安装部还包括盖板，盖板具有与通孔对应设置的避让孔，盖板盖设在边缘环状凸起结构的远离隔板的一端，且隔板、中央环状凸起结构、边缘环状凸起结构和盖板共同围成隔热空间。

进一步地，第一连接结构和第二连接结构均设置在隔热空间内。

进一步地，第一连接结构或第二连接结构与中央环状凸起结构固定连接。

进一步地，第一连接结构为多个，多个第一连接结构绕中央环状凸起结构的周向间隔设置，和/或第二连接结构为多个，多个第二连接结构绕中央环状凸起结构的周向间隔设置。

进一步地，第一连接结构为第一安装凸块，第一安装凸块上开设有第一连接孔，半导体制冷散热组件还包括第一连接螺栓组件和第一连接螺母，第一连接螺母卡设在第一连接孔内，第一连接螺栓组件穿过散冷器并与第一连接螺母紧固连接。

进一步地，第二连接结构为第二安装凸块，第二安装凸块上开设有第二连接孔，半导体制冷散热组件还包括第二连接螺栓组件和第二连接螺母，第二连接螺母卡设在第二连接孔内，第二连接螺栓组件穿过散热器并与第二连接螺母紧固连接。

进一步地，半导体制冷散热组件还包括保温结构，保温结构设置在隔热空间内。

根据本发明的另一方面，提供了一种制冷设备，包括壳体和半导体制冷散热组件，半导体制冷散热组件设置在壳体上，半导体制冷散热组件为上述的半导体制冷散热组件。

进一步地，壳体具有制冷腔，且半导体制冷散热组件的散冷器相对于半导体制冷散热组件的散热器靠近制冷腔的一侧。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体制冷散热组件的装配方法，包括：步骤一，将半导体制冷片安装在隔热安装部处；步骤二，将散冷器安装到半导体制冷片的冷端面一侧后，再将散热器安装到半导体制冷片的热端面一侧，或将散热器安装到半导体制冷片的热端面一侧后，再将散冷器安装到半导体制冷片的冷端面一侧。

应用本发明的技术方案，通过设置隔热安装部，并将散冷器和散热器间隔设置在隔热安装部的两侧，同时将散冷器和散热器分别与隔热安装部连接。这样，不仅能够将散冷器和散热器分别安装到隔热安装部上，提高散冷器、散热器和半导体制冷片之间的安装稳定性，而且还能避免散冷器和散热器直接接触而造成冷量损失，同时还避免了冷量在散冷器与隔热安装部的连接处或散热器与隔热安装部的连接处损失，从而有效地防止了制冷设备的制冷腔内的冷量流失，提高了制冷设备的制冷效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种可选实施例的半导体制冷散热组件的分解结构示意图；

图2示出了图1中的半导体制冷散热组件的在第一连接结构处的剖视图；

图3示出了图1中的半导体制冷散热组件的在第二连接结构处的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、半导体制冷片；20、散冷器；30、散热器；40、隔热安装部；41、隔板；42、第一连接结构；421、第一连接孔；43、第二连接结构；431、第二连接孔；44、中央环状凸起结构；441、通孔；45、边缘环状凸起结构；46、盖板；461、避让孔；47、隔热空间；50、第一连接螺栓组件；60、第一连接螺母；70、第二连接螺栓组件；80、第二连接螺母；90、保温结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

为了解决现有技术中的制冷设备的制冷效果差的问题，本发明提供了一种半导体制冷散热组件及其装配方法和制冷设备，其中，制冷设备包括壳体和上述的半导体制冷散热组件，半导体制冷散热组件设置在壳体上，半导体制冷散热组件为下述的半导体制冷散热组件。

在本发明的一个未图示的可选实施例中，制冷设备的壳体具有制冷腔，半导体制冷散热组件的散冷器20相对于半导体制冷散热组件的散热器30靠近制冷腔的一侧。这样能够保证制冷设备具有最佳的制冷效果。

如图1至图3所示，半导体制冷散热组件包括：半导体制冷片10、设置在半导体制冷片10的冷端面侧的散冷器20和设置在半导体制冷片10的热端面侧的散热器30，半导体制冷散热组件还包括隔热安装部40，散冷器20和散热器30间隔设置在隔热安装部40的两侧，且散冷器20和散热器30分别与隔热安装部40连接。

通过设置隔热安装部40，并将散冷器20和散热器30间隔设置在隔热安装部40的两侧，同时将散冷器20和散热器30分别与隔热安装部40连接。这样，不仅能够将散冷器20和散热器30分别安装到隔热安装部40上，提高散冷器20、散热器30和半导体制冷片10之间的安装稳定性，而且还能避免散冷器20和散热器30直接接触而造成冷量损失，同时还避免了冷量在散冷器20与隔热安装部40的连接处或散热器30与隔热安装部40的连接处损失，从而有效地防止了制冷设备的制冷腔内的冷量流失，提高了制冷设备的制冷效果。

可选地，隔热安装部40由热性能较差的非金属材料制成。

如图1至图3所示，隔热安装部40包括隔板41、第一连接结构42和第二连接结构43；第一连接结构42设置在隔板41上，散冷器20通过第一连接结构42与隔热安装部40连接，第二连接结构43设置在隔板41上，散热器30通过第二连接结构43与隔热安装部40连接。这样，散冷器20和散热器30分别通过第一连接结构42和第二连接结构43单独安装在隔板41，避免了散冷器20和散热器30之间接触，同时还避免了冷量通过散冷器20与第一连接结构42的连接处以及散热器30与第一连接结构42的连接处传递。

可选地，第一连接结构42和第二连接结构43位于隔板41的同一侧，或第一连接结构42和第二连接结构43分别位于隔板41的两侧。

在本实施例中，第一连接结构42和第二连接结构43位于隔板41的同一侧，这样，能够有效地减小隔热安装部40的整体厚度，从而减小半导体制冷散热组件的整体体积，进而有利于制冷设备的小型化。

当然在本发明一个未图示的可选实施例中，为了进一步提高第一连接结构42和第二连接结构43与隔板41的连接稳定性，第一连接结构42和第二连接结构43分别位于隔板41的两侧。需要说明的是，为了进一步避免热量或热量通过第一连接结构42和第二连接结构43传递，第一连接结构42和第二连接结构43不同轴设置。

如图1至图3所示，隔热安装部40还包括设置在隔板41上的中央环状凸起结构44，中央环状凸起结构44处开设有通孔441，半导体制冷片10设置在通孔441处以使半导体制冷片10的冷端面和热端面分别与散冷器20和散热器30贴紧设置。这样，散冷器20通过与通孔441处的半导体制冷片10接触，从而使散冷器20一侧的热量通过半导体制冷片10单向地向散热器30处传递，并在散热器30处散失，保证了散冷器20一侧保持足够的冷量，进而提高了制冷设备的制冷效果。

如图1至图3所示，隔热安装部40还包括边缘环状凸起结构45，边缘环状凸起结构45设置在隔板41上并位于中央环状凸起结构44的外周侧。这样，边缘环状凸起结构45起到了对中央环状凸起结构44隔热的作用，提高了隔热安装部40的隔热效果，避免了隔热安装部40处发生热量或冷量的交换。

如图1至图3所示，隔热安装部40还包括盖板46，盖板46具有与通孔441对应设置的避让孔461，盖板46盖设在边缘环状凸起结构45的远离隔板41的一端，且隔板41、中央环状凸起结构44、边缘环状凸起结构45和盖板46共同围成隔热空间47。这样，隔热空间47成为封闭空间，进一步降低了隔热安装部40的传热效率，提高了隔热安装部40对热量和冷量隔绝的效果，保证了散冷器20一侧的热量仅能通过半导体制冷片10向散热器30一侧传递。

如图1至图3所示，为了进一步使散冷器20和散热器30之间的隔热效果，避免隔热安装部40两侧的热量或冷量在半导体制冷片10处之外的部分传递，半导体制冷散热组件还包括保温结构90，保温结构90设置在隔热空间47内。

可选地，第一连接结构42和第二连接结构43均设置在隔热空间47内。这样，保证对隔热空间47的有效利用，避免了单独设置第一连接结构42和第二连接结构43占用额外的空间而增加半导体制冷散热组件的体积，同时，第一连接结构42和第二连接结构43包括在保温结构90内，能够进一步起到对第一连接结构42和第二连接结构43的隔热作用。

可选地，保温结构90为保温泡沫。

可选地，第一连接结构42或第二连接结构43与中央环状凸起结构44固定连接。

如图1所示，在本发明的可选实施例中，第二连接结构43与中央环状凸起结构44固定连接，这样提高了第二连接结构43与隔板41之间的连接稳定性，从而提高了散热器30安装在隔热安装部40上的稳定性。

当然，第一连接结构42同样能够与中央环状凸起结构44固定连接，从而提高了第一连接结构42与隔板41之间的连接稳定性，进而提高了散冷器20安装在隔热安装部40上的稳定性。

需要说明的是，在本发明的一个未图示的可选实施例中，第一连接结构42和第二连接结构43均与中央环状凸起结构44固定连接。

如图1所示，第一连接结构42为多个，多个第一连接结构42绕中央环状凸起结构44的周向间隔设置，和/或第二连接结构43为多个，多个第二连接结构43绕中央环状凸起结构44的周向间隔设置。这样，多个第一连接结构42绕中央环状凸起结构44的周向间隔设置能够提高了第一连接结构42与散冷器20之间的连接稳定性。多个第二连接结构43绕中央环状凸起结构44的周向间隔设置能够提高第二连接结构43与散热器30之间的连接稳定性。

可选地，在本实施例中，第一连接结构42为第一安装凸块，第一安装凸块上开设有第一连接孔421，半导体制冷散热组件还包括第一连接螺栓组件50和第一连接螺母60，第一连接螺母60卡设在第一连接孔421内，第一连接螺栓组件50穿过散冷器20并与第一连接螺母60紧固连接。由于第一连接螺母60卡设在第一连接孔421内，当将散冷器20与第一连接结构42安装连接时，只需要将第一连接螺栓组件50插入第一连接孔421内并旋拧第一连接螺栓组件50，便能够实现第一连接螺栓组件50与第一连接螺母60稳定地连接，从而将散冷器20稳定地安装到隔热安装部40上，因此降低了散冷器20与隔热安装部40之间的安装难度，提高了半导体制冷散热组件的装配便捷性。

可选地，在本实施例中，第二连接结构43为第二安装凸块，第二安装凸块上开设有第二连接孔431，半导体制冷散热组件还包括第二连接螺栓组件70和第二连接螺母80，第二连接螺母80卡设在第二连接孔431内，第二连接螺栓组件70穿过散热器30并与第二连接螺母80紧固连接。由于第二连接螺母80卡设在第二连接孔431内，当将散热器30与第二连接结构43安装连接时，只需要将第二连接螺栓组件70插入第二连接孔431内并旋拧第二连接螺栓组件70，便能够实现第二连接螺栓组件70与第二连接螺母80稳定地连接，从而将散热器30稳定地安装到隔热安装部40上，因此降低了散热器30与隔热安装部40之间的安装难度，提高了半导体制冷散热组件的装配便捷性。

当然，在本发明的一个未图示的可选实施例中，为了降低半导体制冷散热组件的加工制造难度。第一连接结构42为第一安装凸块，第一安装凸块上开设有第一连接孔421，第一连接孔421的内壁面具有第一螺纹，半导体制冷散热组件还包括第一连接螺栓组件50，第一连接螺栓组件50穿过散冷器20并通过第一螺纹与第一安装凸块连接，第一连接结构42为第二安装凸块，第二安装凸块上开设有第二连接孔431，第二连接孔431的内壁面具有第二螺纹，半导体制冷散热组件还包括第二连接螺栓组件70，第二连接螺栓组件70穿过散热器30并通过第二螺纹与第二安装凸块连接。

本发明还提供了一种半导体制冷散热组件的装配方法，包括：步骤一，将半导体制冷片10安装在隔热安装部40处；步骤二，将散冷器20安装到半导体制冷片10的冷端面一侧后，再将散热器30安装到半导体制冷片10的热端面一侧，或将散热器30安装到半导体制冷片10的热端面一侧后，再将散冷器20安装到半导体制冷片10的冷端面一侧。这样，有效地避免了散冷器20和散热器30之间通过一个连接件连接而使散冷器20一侧的冷量通过连接件传出而降低制冷设备的制冷效率。

本发明的半导体制冷散热组件的一种具体装配过程为，将散冷器20安装在隔板41上，然后使用第一连接螺栓组件50固定在第一连接结构42上，第一连接结构42上嵌设有第一连接螺母60，因此第一连接螺栓组件50可直接拧紧在第一连接螺母60上。将散冷器20固定在隔板41上后，贴上半导体制冷片10，然后将保温结构90安装在隔热空间47内，保温结构90起到隔断冷热端的热流作用。然后盖上盖板46，最后将散热器30与半导体制冷片10的热端面贴合，并使用第二连接螺栓组件70和第二连接螺母80将散热器30固定在隔板41上。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。