一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到一种半导体致冷器件，尤其涉及到一种采用高导热基板并可实现不同温差或大温差要求的宝塔形多级半导体致冷器件。
【背景技术】
[0002]目前常用的多级热电致冷器，一般都是工字型，如图1所示，上、下基板的外形尺寸一样，各级的半导体电偶对数量也一样，组装容易，成本较低，如中国专利号为CN200920162879.4的、名称为多级致冷致热器的实用新型专利，就公开了一种多级致冷致热器，由多个单级致冷致热件串联而成，前一个致冷致热的散热或吸热板是后一个致冷致热件的吸热或散热板，或者前一个致冷致热件的散热或吸热板连接于后一个致冷致热件的吸热或散热板上，由于采取了以上结构，使这样的致冷致热器具有功率大，致冷致热效果好的特点，但由于该致冷致热器的上、下外形尺寸一样，各级半导体电偶对数量也一样，使得上下温差相同，无法满足不同温差、尤其大温差要求的使用场合。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型主要解决现有多级热电致冷器各级半导体电偶对数量相等、上下温差相同的技术问题；提供了一种采用高导热基板并可实现不同温差或大温差要求的宝塔形多级半导体致冷器件。
[0004]为了解决上述存在的技术问题，本实用新型主要是采用下述技术方案:
[0005]本实用新型的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，所述致冷器件呈宝塔状多级结构，包括多个基板及设于基板之间的半导体电偶对和导流片，所述基板包括从上到下尺寸逐次递增且相互叠合的上基板、若干中间基板和下基板，所述多级半导体电偶对的冷端方向一致，采用宝塔状多级结构，从下到上逐渐提高每级单位面积的热传递系数，可实现多级不同温差或大温差的要求，适用不同形状或特殊空间的安装要求，而且，逐级减少的半导体电偶数量和基板尺寸也相应降低了产品成本。
[0006]作为优选，所述致冷器件中任意一级半导体电偶对数量多于其上级的半导体电偶对数量，通过调整半导体电偶的数量，可调整单位面积的热传递系数，实现大温差的要求。
[0007]作为优选，所述致冷器件中任意一级半导体电偶的外形尺寸大于或小于其上级的半导体电偶的外形尺寸，通过调整半导体电偶的尺寸，可调整单位面积的热传递系数，可实现不同的温差控制。
[0008]作为优选，所述致冷器件中任意一级半导体电偶的纵横间距大于或小于其上级的半导体电偶的纵横间距，通过调整纵横间距，可调整单位面积的热传递系数，实现较大的温差控制。
[0009]作为优选，所述上基板和下基板均为氧化铝陶瓷基板，所述中间基板为高导热的氮化铝或氧化铍陶瓷基板，中间基板材料的热导率大于100W/m°C，中间基板采用高导热的氮化铝或氧化铍陶瓷基板，既具有较高的热导率，又具有与半导体电偶相匹配的膨胀系数，而上下基板的氧化铝陶瓷基板则提供了较高的机械强度和化学稳定性，且成本较低。
[0010]作为优选，所述中间基板上设有用于各级半导体电偶对电连接的通孔，所述通孔内穿设有用于各级半导体电偶对电连接的电接杆，所述电接杆一端连接于中间基板正面的相应导流片，电接杆另一端连接于中间基板背面的相应导流片，各级半导体电偶对串联连接形成单回路工作电路，多级半导体电偶对可通过中间基板上的电接杆相互连接，形成单回路的工作电路，控制和调节均方便准确。
[0011]本实用新型的有益效果是:采用宝塔状多级结构，从下到上逐渐提高每级单位面积的热传递系数，结合每级不同尺寸、数量和间距的半导体电偶设计，可实现多级不同温差或大温差的要求，适用不同形状或特殊空间的安装要求，而且，逐级减少的半导体电偶数量和基板尺寸也相应降低了产品成本。
【附图说明】
[0012]图1是现有技术的多级致冷器件结构示意图。
[0013]图2是本实用新型的一种多级致冷器件结构示意图。
[0014]图3是图2中的中间基板正面示意图。
[0015]图4是图3的中间基板背面示意图。
[0016]图中1.半导体电偶对，2.导流片，3.上基板，4.中间基板，5.下基板，
[0017]6.通孔。
【具体实施方式】
[0018]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0019]实施例:本实施例的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，具有宝塔状多级结构，如图2所示，包括四片基板及设于基板之间的半导体电偶对I和导流片2，基板包括从上到下尺寸逐次递增且相互叠合的上基板3、两片中间基板4和下基板5，上基板和下基板采用具有较高机械强度和化学稳定性的氧化铝陶瓷基板，中间基板采用具有高导热性的氮化铝陶瓷基板，氮化铝陶瓷基板的热导率大于100W/m°C，便于热量或冷量的快速传递，如图3和图4所示，中间基板上设计有两个通孔6，通孔内穿设有电接杆，电接杆一端与中间基板正面的相应导流片焊接并连接上级工作回路，电接杆另一端与中间基板背面的相应导流片焊接并连接下级工作回路，各级半导体电偶对通过电接杆可相互串联并形成单回路工作电路，各级半导体电偶对的冷端方向一致以形成相同的热流方向，下级半导体电偶对的数量多于上级的半导体电偶对数量，可逐渐提高单位面积的热传递系数，以达到更大的温差。
[0020]在装配中，先分别在下基板、中间基板和上基板的内侧导流片上涂抹一层特殊焊锡，将P型半导体电偶和N型半导体电偶分别放置到下基板或中间基板的相应位置，再分别将放置好半导体电偶的基板放到加热治具上，盖好陶瓷基板，然后放到加热设备上加热，完成不同级的半成品焊接，下一步，将第一级半成品放到加热治具上、然后按图纸要求依次放上第二级半成品、第三级半成品……第四级半成品，然后盖上上基板，利用专用治具将多级组合件压紧，放到加热设备上加热，完成各级之间的焊接工序，由此实现半导体电偶和各个基板的连接，至此，本宝塔形多级半导体致冷器件即制作完成。
[0021]在本实用新型的描述中，技术术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本实用新型技术方案，以上说明并非对本实用新型作了限制，本实用新型也不仅限于上述说明的举例，本技术领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述致冷器件呈宝塔状多级结构，包括多个基板及设于基板之间的半导体电偶对(I)和导流片(2)，所述基板包括从上到下尺寸逐次递增且相互叠合的上基板(3)、若干中间基板(4)和下基板(5)，所述多级半导体电偶对的冷端方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一级半导体电偶对数量多于其上级的半导体电偶对数量。
3.根据权利要求1所述的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一级半导体电偶的外形尺寸大于或小于其上级的半导体电偶的外形尺寸。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述致冷器件中任意一级半导体电偶的纵横间距大于或小于其上级的半导体电偶的纵横间距。
5.根据权利要求1所述的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述上基板(3)和下基板(5)均为氧化铝陶瓷基板，所述中间基板(4)为高导热的氮化铝或氧化铍陶瓷基板，中间基板材料的热导率大于100W/m°C。
6.根据权利要求1所述的一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，其特征在于:所述中间基板(4)上设有通孔(6)，所述通孔内穿设有用于各级半导体电偶对电连接的电接杆，所述电接杆一端连接于中间基板正面的相应导流片，电接杆另一端连接于中间基板背面的相应导流片，各级半导体电偶对串联连接形成单回路工作电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用高导热基板的宝塔形多级半导体致冷器件，呈宝塔状多级结构，包括多个基板及设于基板之间的半导体电偶对和导流片，基板包括从上到下尺寸逐次递增且相互叠合的上基板、若干中间基板和下基板，本实用新型采用宝塔状多级结构，从下到上逐渐提高每级单位面积的热传递系数，可实现多级不同温差或大温差的要求，适用不同形状或特殊空间的安装要求，而且，逐级减少的半导体电偶数量和基板尺寸也相应降低了产品成本。
【IPC分类】H01L23-38
【公开号】CN204361079
【申请号】CN201420829825
【发明人】吴永庆, 阮炜, 杨梅
【申请人】杭州大和热磁电子有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月24日