一种用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构的制作方法

本实用新型涉及超精密加工中的精密温控领域，具体地，涉及一种用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构。

背景技术：

对超精密工件制造过程中，超精密加工机床精度受环境温度影响严重，电机等部件发热引起不同材料的热膨胀，机械结构在受力不均时将产生热变形而影响切削效果。因此，提高超精密加工机床周围环境温度的稳定性是可改善其加工效果的有效手段。环境气体作为超精密加工机床的外部热源之一，一般可通过热传递、热对流的方式影响加工材料及超精密机床结构件的温度，同时绝对零度以上的物体之间如环境对材料表面，均存在相互的热辐射作用，这些系统以外的扰动量对超精密加工精度的影响不可预知；而对于超精密切削机床，驱动电机及液压装置带来的耗散热，切削过程中刀尖及工件材料之间、机床结构件之间的相对运动产生的摩擦热等内部热源也是影响环境温度的部分因素，同样为环境温度控制带来一定挑战。不同空间大小、温度区间、精度要求及控制时间要求，温控载体和控制方法则不尽相同。而现有的温度载体控温效果较差。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，为实现更好的控温效果。

温控载体采用腔体结构，腔体与外界采用一定的隔热材料，以保证腔体对外的热通量有一定程度地阻隔。温控载体的机械结构主要由腔体外壳、腔体壁、腔体底、腔体盖组成。腔体外壳如图1所示，由无顶盖的空壳、侧壁孔构成。为尽量不引入过多的温控组件、导线置于腔体内，以避免引入过多干扰热源，各侧壁通过圆孔结构，供半导体制冷片、铂电阻的导线连接腔体外的相应电路，并通过方孔结构供散热片接入腔体壁中的半导体制冷片散热面。腔体壁、腔体底和腔体盖共同贴合组成腔体的隔热层，层厚为20mm，通过添加相应的隔热材料，减少腔内与外界的热交换，达到保温的效果。腔体底为一层隔热板，可根据不同的腔内物体制作相应的凹槽供摆放，腔体底直接覆盖于腔体外壳内的底部。

腔体壁及腔体盖中心处各有一个半导体制冷系统，对腔内进行不同角度的控温。如图2所示，每一个壁面和盖面均留有承载半导体制冷片及圆柱形pt电阻头的槽结构。

如图3所示，为腔体壁分左右壁和前后壁以更稳定的内嵌式的装载方式装载在腔体外壳内。腔体盖除装载半导体制冷片，还将引入风扇等结构，使腔体内的流体形成强制对流，并对流场进行一定约束控制。如图4所示，腔体盖预留一定的空间结构，并覆盖于腔体顶端。

同样地，为保证腔内的引线尽量少，如腔体透视图5所示，腔体壁及腔体盖均含有导线凹槽以供布线，此外，布线完毕后将采用隔热材料对凹槽进行填充。

本实用新型提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型中的腔体结构能够实现更好的控温效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本实用新型的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定；

图1为腔体底与外壳；

图2为腔体壁凹槽结构图；

图3为腔体壁与外壳；

图4为腔体结构图；

图5为腔体结构透视图；

其中，腔体外壳-1，方孔-2，圆孔-3，腔体底-4，腔体壁-5，腔体盖-6。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

根据图1～5和具体实施例详细说明本实用新型的具体内容。

温控载体的机械结构主要由腔体外壳1、腔体壁5、腔体底4、腔体盖6组成。腔体外壳如图1所示，由无顶盖的空壳、侧壁孔构成。

为尽量不引入过多的温控组件、导线置于腔体内，以避免引入过多干扰热源，各侧壁通过圆孔3结构，供半导体制冷片、铂电阻的导线连接腔体外的相应电路，并通过方孔2结构供散热片接入腔体壁中的半导体制冷片散热面。腔体壁、腔体底和腔体盖共同贴合组成腔体的隔热层，层厚为20mm，通过添加相应的隔热材料，减少腔内与外界的热交换，达到保温的效果，采用聚氨酯等隔热材料制作温控腔体的内壁，并配合蓝色硅胶可保证腔体内的隔热与除湿，提高腔体壁低导热系数的稳定性。为进一步阻隔腔体内外的热交换，采用铝箔作为腔体壁辅助材料。腔体底为一层隔热板，可根据不同的腔内物体制作相应的凹槽供摆放，腔体底直接覆盖于腔体外壳内的底部。腔体壁及腔体盖中心处各有一个半导体制冷系统，对腔内进行不同角度的控温。如图2所示，每一个壁面和盖面均留有承载半导体制冷片及圆柱形pt电阻头的槽结构。如图3所示，为腔体壁分左右壁和前后壁以更稳定的内嵌式的装载方式装载在腔体外壳内。腔体盖除装载半导体制冷片，还将引入风扇等结构，使腔体内的流体形成强制对流，并对流场进行一定约束控制。如图4所示，腔体盖预留一定的空间结构，并覆盖于腔体顶端。同样地，为保证腔内的引线尽量少，如腔体透视图5所示，腔体壁及腔体盖均含有导线凹槽以供布线，此外，布线完毕后将采用隔热材料对凹槽进行填充。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，所述腔体结构包括：腔体外壳、腔体壁、腔体底、腔体盖；腔体壁贴合在腔体外壳内壁上，腔体底和腔体盖分别固定在腔体外壳的底部和顶部，腔体壁、腔体底和腔体盖共同贴合组成腔体的隔热层，腔体外壳上下面均为开口状，腔体外壳侧壁设有用于半导体制冷片和铂电阻的导线穿过的圆孔，腔体外壳侧壁设有方孔结构用于散热片接入腔体壁中的半导体制冷片散热面。

2.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，腔体壁及腔体盖中心处各有一个半导体制冷系统，半导体制冷系统包括：半导体致冷器及其驱动电路，腔体盖中预留有相应空间用于安装风扇及其驱动电路。

3.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，腔体底为一层隔热板，腔体底上制作有凹槽用于摆放相应的腔内物体，腔体底覆盖于腔体外壳内的底部。

4.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，每个腔体壁和腔体盖上均留有承载半导体制冷片及圆柱形pt电阻头的槽结构。

5.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，腔体壁及腔体盖均含有导线凹槽以供布线，布线完毕后采用隔热材料对凹槽进行填充。

6.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，隔热层的层厚为20mm。

7.根据权利要求1所述的用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，其特征在于，腔体壁分左右壁和前后壁，左右壁和前后壁通过内嵌式的装载方式装载在腔体外壳内。

技术总结
本实用新型公开了一种用于半导体制冷的温度反馈控制腔体结构，所述腔体结构包括：腔体外壳、腔体壁、腔体底、腔体盖；腔体壁贴合在腔体外壳内壁上，腔体底和腔体盖分别固定在腔体外壳的底部和顶部，腔体壁、腔体底和腔体盖共同贴合组成腔体的隔热层，腔体外壳上下面均为开口状，腔体外壳侧壁设有用于半导体制冷片和铂电阻的导线穿过的圆孔，腔体外壳侧壁设有方孔结构用于散热片接入腔体壁中的半导体制冷片散热面，腔体壁及腔体盖中心处各有一个半导体制冷系统，半导体制冷系统包括：半导体致冷器及其驱动电路，腔体盖中预留有相应空间用于安装风扇及其驱动电路，通过本实用新型中的腔体结构能够实现更好的控温效果。

技术研发人员：魏巍;李加胜;黄小津;路傲轩;刘品宽
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
技术研发日：2020.01.10
技术公布日：2020.09.18