半导体热电制冷器的安装装置的制作方法

本实用新型涉及制冷器的安装领域,具体是一种半导体热电制冷器的安装装置。

背景技术：

tec即热电制冷器，是一种以半导体材料为基础的电子元件。通过在热电制冷器的两端加载一个较低的直流电压，热量就会从元件的一端流到另一端。此时，制冷器的一端温度就会降低，而另一端的温度就会同时上升，值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加热两种功能。

tec只由一个元件实现制冷，具有尺寸灵活、位置独立、重量轻、作用速度快、可靠性高等优点，还能精确地按需进行调节。此外，半导体热电制冷器不使用活动部件进行工作，因此原则上无振动、无噪音。相比较传统压缩冷却机的主要优势是，可以避免使用易燃或有害环境的制冷剂，已广泛用于国民经济的各个领域，在军用航空航天领域有逐渐取代机械制冷的趋势。

tec的安装主要包括以下几种方式，螺钉夹紧固定、树脂胶粘结、焊接、软垫或其他材料联接。

1、螺钉夹紧固定是一种最常见的安装方法，它的主要过程是使用螺钉将热电制冷器夹紧在散热器和需要被冷却的物体的一个平面之间。通常在大部分应用条件下都会采用这种方法。

2、树脂胶黏结主要用在一些特定应用条件下，其主要方法是在制冷器的一面或者两面上都使用一种特殊的高热导树脂黏结剂。由于热电制冷器中陶瓷片、散热器和被冷却物体之间的热膨胀系数都不相同，一般不推荐在较大的制冷器上使用树脂胶黏结方法。

3、焊接方式需要保证采取了合理的保护措施避免制冷器过热，进而可以将外表面金属化的热电制冷器焊接到热电部件中。为了避免制冷器受到过分的机械压力，可以将制冷器的一个表面(通常是热端面)焊接在一个刚性结构部件内。这里需要注意的一点是，如果将制冷器的热端面焊接在一个刚性结构中，那其他的元件或者小型电路就必须要焊接在制冷器的冷端面上，这样元件或者电路就不能与外界结构刚性连接。在焊接过程中，为了避免过热会对热电制冷器造成的损害，必须要精确的控制温度。同样由于热电制冷器的陶瓷片、散热器和被冷却物体之间的热膨胀系数都不相同，一般涉及冷热循环及tec表面积较大时不会采用焊接的方法。

4、软垫或其他材料联接主要是用来取代导热硅脂作为界面材料。其中最常见的是硅基安装软垫了。由于最初这些硅基软垫是用来安装半导体材料的，所以对于热电应用来说他们的热阻会比较大。但是使用这种方法的优点是可以减少生产所需时间和清洁时间。

分析以上安装方式，焊接方式与树脂胶粘接均属于刚性连接，由于连接材料、热电制冷器的陶瓷片、散热器和被冷却物体之间的热膨胀系数都不相同，因此这两种方法均不适用于冷热循环与tec表面积较大的场合。而软垫与其他材料联接的方式主要是用来取代导热硅脂作为界面材料，从而减少生产时间与清洁时间，代价是降低传热效果。综合来看，螺钉安装方式灵活方便，导热效果好，是最佳安装方式。

通常采用螺钉安装，但仍需注意以下事项：

a)因接触面表面非理想平面，有一定粗糙度且存在加工公差，因此应均匀涂覆热传导系数高的导热填充材料(一般为导热硅脂或铟箔)，以填充缝隙，确保热量以最高的效率传输，若导热材料涂覆不均匀或过少，将导致接触面积减小，若导热材料涂覆过多，将在tec压装后被挤出，流至另一侧表面，将冷热两面连接，产生热通道，降低tec效能；

b)tec安装时及安装后所受压力应一直保持均匀、不能过大，因tec上下表面为陶瓷材质，弹性小、受力不匀时易碎，碎裂后器件性能将严重受损甚至失效。

综上，采用螺钉安装tec时，需要控制的工艺点多且要求复杂，安装出现问题的几率大并且难以保证一致性。若tec安装有问题，将导致热量传输不良，降低tec工作性能，加剧热损耗，从而影响系统整体的工作温度指标。

技术实现要素：

为解决背景技术中存在的问题,本实用新型提出了一种半导体热电制冷器的安装装置。

技术方案：

一种半导体热电制冷器的安装装置，它包括辅助涂覆工装与辅助定位工装：

辅助涂覆工装包括主板，在主板中间设置有镂空区，涂覆料填充于镂空区中；

辅助定位工装包括tec的定位结构；垂直方向固定辅助涂覆工装的连接结构；辅助涂覆工装垂直方向快速移动的活动结构；辅助涂覆工装在垂直方向伸缩高度的自适应结构。

优选的，辅助定位工装包括控制把手、连杆装置、连接杆、连接杆限位器、可压缩连接杆、主支撑、tec限位板、导轨、支架，控制把手固定在连杆装置的顶端，连接杆限位器呈环状，连接杆限位器基于主支撑上的下支架固定；连接杆固定在连杆装置下方并穿出连接杆限位器在其内竖直方向运动；控制把手带动连杆装置、连接杆在竖直设置的导轨中纵向运动并由连接杆限位器限位；控制把手的转动轴基于主支撑上的上支架固定；连接杆的底端通过可压缩连接杆固定辅助涂覆工装；在主支撑的底部设置tec限位板，tec限位板分列底部两侧，辅助涂覆工装的尺寸与tec的尺寸一致，使用时，tec由辅助涂覆工装下压至辅助定位工装底部并由两侧的tec限位板限位。

优选的，所述辅助涂覆工装的镂空区均匀分布。

优选的，所述主板的两面平整，镂空区的面积和主板的厚度决定涂覆量。

优选的，所述主板的四周留有tec安全预留区，用于涂覆料的均匀扩散不溢出。

优选的，所述辅助涂覆工装的材质为金属。

本实用新型的有益效果

借助本实用新型装置，减少硅脂涂覆的劳动时间，提高生产效率。

借助本实用新型装置，保证硅脂均匀涂覆，提高tec安装质量。

本实用新型公开的装置为半导体热电制冷器的安装步骤标准化提供了结构基础,以提高tec安装质量的一致性，减少由于人为失误造成的安装质量问题。

附图说明

图1为本实用新型的辅助涂覆工装结构示意图

图2为本实用新型的辅助定位工装结构主视图

图3为本实用新型的辅助定位工装结构侧视图

图4为本实用新型的安装工艺第一步示意图

图5为本实用新型的安装工艺第二步示意图

图6为本实用新型的安装工艺第三步示意图

图7为本实用新型的安装工艺第四步示意图

图8为本实用新型的安装工艺第五步示意图

图9为图8的俯视图

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围不限于此：

结合图1-图3，一种半导体热电制冷器的安装装置，它包括辅助涂覆工装1与辅助定位工装2，其中：辅助涂覆工装1用于辅助导热硅脂或铟箔涂覆，以达到均匀涂覆且用量均匀的目的；辅助定位工装2用于实现辅助涂覆工装1的定位：

辅助涂覆工装1包括主板1-1，在主板1-1中间设置有镂空区1-2，涂覆料填充于镂空区1-2中；

辅助定位工装2包括tec2-10的定位结构；垂直方向固定辅助涂覆工装1的连接结构；辅助涂覆工装1垂直方向快速移动的活动结构；辅助涂覆工装1在垂直方向伸缩高度的自适应结构。

使用时，首先固定辅助定位工装2，将辅助涂覆工装1固定在辅助定位工装2的连接结构上；通过操作辅助定位工装2的活动结构使辅助涂覆工装1在垂直方向快速移动；基于辅助定位工装2的伸缩高度自适应结构实现热沉与tec表面硅脂涂覆时所需高度不同的情况；在辅助涂覆工装1上刮涂导热硅脂，硅脂通过镂空区1-2域留在热沉或tec表面，从而达到固定用量的目的。

辅助定位工装2包括控制把手2-1、连杆装置2-2、连接杆2-3、连接杆限位器2-4、可压缩连接杆2-5、主支撑2-6、tec限位板2-7、导轨2-8、支架2-9，控制把手2-1固定在连杆装置2-2的顶端，连接杆限位器2-4呈环状，连接杆限位器2-4基于主支撑2-6上的下支架2-9固定；连接杆2-3固定在连杆装置2-2下方并穿出连接杆限位器2-4在其内竖直方向运动；控制把手2-1带动连杆装置2-2、连接杆2-3在竖直设置的导轨2-8中纵向运动并由连接杆限位器2-4限位；控制把手2-1的转动轴基于主支撑2-6上的上支架2-19固定；连接杆2-3的底端通过可压缩连接杆2-5固定辅助涂覆工装1；在主支撑2-6的底部设置tec限位板2-7，tec限位板2-7分列底部两侧，辅助涂覆工装1的尺寸与tec2-10的尺寸一致，使用时，tec2-10由辅助涂覆工装1下压至辅助定位工装2底部并由两侧的tec限位板2-7限位。

具体工艺流程如下：

第一步：结合图4，将tec4手动摆放在安装位置，借助tec4位置，对辅助定位工装2进行安装，并对主支撑2-6进行固定，之后将辅助涂覆工装1安装在辅助定位工装2的可压缩连接杆2-5上，安装完成后，移走tec4。

第二步：结合图5，扳动辅助定位工装2上控制把手2-1将辅助涂覆工装1压到热沉3表面，辅助定位工装2上可压缩连接杆2-5可以自动适应不同高度的热沉3表面并且保证紧密贴合，使用刮涂工具将导热硅脂在辅助涂覆工装1上均匀刮涂，使之通过镂空区域涂至热沉表面，并保证镂空区域填充饱满。

第三步：结合图6，扳动辅助定位工装2上控制把手2-1将辅助涂覆工装1抬起，辅助定位工装2可以保证辅助涂覆工装1沿垂直方向抬起，从而保证每次操作时，保留在热沉3表面的硅脂量保持一致。将tec4安放在辅助定位工装2上tec限位板2-7限定区域内，轻轻的压按tec4然后来回转动tec4，使硅脂均匀展开。重复多次向下按压和来回转动的动作，直到感觉到少量的阻力为止。

第四步：结合图7，扳动辅助定位工装2上控制把手2-1将辅助涂覆工装1压到tec4表面，辅助定位工装2上可压缩连接杆2-5可以自动适应tec4厚度，并且保证辅助涂覆工装1与tec4表面紧密贴合，使用刮涂工具将导热硅脂在辅助涂覆工装1上均匀刮涂，使之通过镂空区域涂至tec4表面，并保证镂空区域填充饱满。

第五步：扳动辅助定位工装2上控制把手2-1将辅助涂覆工装抬起，将待散热器件5放至tec4上，轻轻的压按待散热器件5然后来回转动待散热器件5，使硅脂均匀展开。重复多次向下按压和来回转动的动作，直到感觉到少量的阻力为止。结合图8，使用不锈钢螺钉6和弹簧垫圈将tec4和待散热器件7固定在一起。为了保证良好的平行度，安装时需要在安装表面上保持均匀的压力。结合图9，使用扭矩扳手按①②③④的顺序上紧螺钉，并且逐渐增加扭矩，直到所有的螺钉上都获得适当的扭矩值。一般来说根据不同的应用条件，正常的安装压力在25-100psi之间不等。

优选的，所述辅助涂覆工装1的镂空区1-2均匀分布。

优选的，所述主板1-1的两面平整，镂空区1-2的面积和主板1-1的厚度决定涂覆量。

优选的，所述主板1-1的四周留有tec安全预留区1-3，用于涂覆料的均匀扩散不溢出。

优选的，所述辅助涂覆工装1的材质为金属，以保证在使用过程中不产生形变。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神做举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。