一种方便调整形状的热电半导体制冷制热装置的制作方法

本发明属于半导体制冷制热装置技术领域，具体涉及一种方便调整形状的热电半导体制冷制热装置。

背景技术：

问世近半个世纪的传统半导体技术的特点大都是陶瓷封装，呈片状外观结构。通过两片陶瓷板以三明治形式安装热电半导体晶粒于其间，通电后使之冷却或加热。现有的半导体制冷装置的缺陷有：1、表面坚硬，无法进行柔性安装。2、必须通过冷热面与温控目标接触，才可能达到预期效果并应用于各种场合。3、由于陶瓷片的热应力，单片产品最多只能做到100平方毫米，市场上绝大多数是在60平方毫米以内。

专利申请号为cn201910176788.的发明专利公布了一种特殊结构的柔性半导体制冷装置，包括半导体晶粒、用于作为工作区域的加热制冷的导线作为柔性冷热面、承载半导体晶粒的板芯，板芯可以是柔性或刚性，平面或曲面。板芯上固定半导体晶粒，半导体晶粒通过导线串联，导线包括热面导线、冷面导线和电源导线，热面导线位于板芯一侧，冷面导线位于板芯另一侧，首尾两个半导体晶粒通过电源导线与电源连接。该装置相较于传统热电半导体制冷片，它创造性的对传统结构进行了根本性修改，从而实现一种全新的热电制冷装置，其工作区域由柔性导线构成，可在一定范围内任意变形,所以可直接贴合于需加热或冷却的目标。通电后，达到使目标降温或升温的目的，可以方便的运用到更多的场景。

但是，上述装置通过整块的板芯来安装半导体晶粒和导线，其结构和形状受到限制，无法根据需要自由调整装置的整体形状。使用该整块板芯作为方案时，半导体晶粒和导线难以准确安装到板芯上，板芯的加工工序复杂，生产更加困难，一旦板芯做好，无法改变其形状。导线无法任意伸缩，与外界的接触面较小，难以快速地对外界物体制冷或制热。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种方便根据使用需要调整形状、柔性工作导体可在一定范围内随意伸缩的热电半导体制冷制热装置。

本发明所采用的技术方案为：

一种方便调整形状的热电半导体制冷制热装置，包括若干调温单元；调温单元包括线路板，线路板上安装有相互连接的n型半导体和p型半导体，n型半导体和p型半导体之间连接有柔性连接导体，n型半导体或p型半导体的另一端连接有柔性工作导体，柔性工作导体呈薄片或线束状，柔性工作导体的另一端与另一个调温单元的p型半导体或n型半导体连接。

优选地，所述柔性工作导体平行于线路板或垂直于线路板。

优选地，所述柔性工作导体的形状为弧形。

优选地，所述柔性工作导体呈薄片状，柔性工作导体的中段的宽度大于柔性工作导体两端的宽度。

优选地，所述柔性连接导体的形状为u形。

优选地，最外端的调温单元的远离柔性工作导体的一端连接有柔性电路导体，柔性电路导体与n型半导体或p型半导体连接。

优选地，所述柔性电路导体的形状与柔性工作导体相同。

优选地，若干调温单元组合成矩形。

本发明的有益效果为：

1.本发明的若干调温单元串联在一起，且给每个调温单元都包括一个小型线路板，则本发明的装置的形状可不受线路板的限制。若干调温单元串联后，本发明的装置可折叠成任意地形状，则可根据使用需要，将本发明的装置叠成特定形状，使之适应于汽车座椅、沙发、头盔等。相应地，本发明的装置更加适应于制冷制热主体后，其调温效果更佳。柔性工作导体呈薄片或线束状，柔性工作导体受挤压时更容易自由伸缩，柔性工作导体与外界的接触面更大，保证其更好地导热，则制冷制热主体能更加快速地调温。

2.柔性工作导体平行于线路板或垂直于线路板，则可通过改变柔性工作导体的安装方向，即可改变本发明的装置的整体形状。通过在需要弯折处改变柔性工作导体的安装方向，本发明的装置能根据使用需要进行折叠，保证装置需要制冷制热的区域完全覆盖柔性工作导体，提高制冷制热效果。

3.柔性工作导体的形状为弧形，则柔性工作导体的表面能更好地贴紧需要制冷或制热的主体上，保证柔性工作导体与待制冷制热主体之间热传导更加稳定、快速。

4.柔性工作导体为薄片状且柔性工作导体的中段较宽，则柔性工作导体的传热面积较大。当本发明安装于汽车座椅、沙发、头盔等主体上时，柔性工作导体与制冷制热主体的接触面积增大，保证良好导热，提高了本装置对主体的制冷制热效果。

5.柔性连接导体的形状为u形，方便安装。柔性连接导体作为散热端，其制冷或制热的性质与柔性工作导体的制冷制热性质相反。当柔性工作导体制热时，柔性连接导体制冷；当柔性工作导体制冷时，柔性连接导体制热。因此，柔性工作导体能可靠的进行制冷或制热。

6.柔性电路导体用于与直流电源直接连接，方便使本发明的装置通电。在对本发明的装置通入直流电时，柔性工作导体制冷或制热。当改变直流电的方向时，柔性工作导体的制冷制热性质改变，因此，本发明方便控制，方便调节。

7.柔性电路导体的形状与柔性工作导体相同，方便将柔性电路导体与电源连接。

8.若干调温单元组合成矩形时，可适应于汽车座椅、沙发等主体，保证制冷制热主体上均匀设置柔性工作导体，制冷制热更加均匀，提高了使用者的舒适度。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是调温单元的结构示意图；

图3是调温单元与柔性电路导体的结构示意图。

图中：1-调温单元；11-线路板；12-n型半导体；13-p型半导体；14-柔性连接导体；15-柔性工作导体；2-柔性电路导体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1～图3所示，本发明包括若干调温单元1；调温单元1包括线路板11，线路板11上安装有相互连接的n型半导体12和p型半导体13，n型半导体12和p型半导体13之间连接有柔性连接导体14，n型半导体12的另一端连接有柔性工作导体15，柔性工作导体15呈薄片或线束状，柔性工作导体15的另一端与另一个调温单元1的p型半导体13连接。

本发明的若干调温单元1串联在一起，且给每个调温单元1都包括一个线路板11，则本发明的装置的形状可不受线路板11的限制。若干调温单元1串联后，本发明的装置可折叠成任意地形状，则可根据使用需要，将本发明的装置叠成特定形状，使之适应于汽车座椅、沙发、头盔等。相应地，本发明的装置更加适应于制冷制热主体后，其调温效果更佳。柔性连接导体14和柔性工作导体15既能导电又能导热。柔性工作导体15呈薄片或线束状，则柔性工作导体15在受到挤压时更容易改变形状，与外界的接触面更大，保证其更好地导热，则制冷制热主体能更加快速地调温。n型半导体12的另一端连接有柔性工作导体15，柔性工作导体15的另一端与另一个调温单元1的p型半导体13连接，则若干n型半导体12和p型半导体13间隔设置，保证所有的柔性工作导体的制冷制热性质相同。

n型半导体12和p型半导体13是由传统的热电材料所切割而成的热电半导体晶粒，由为碲化铋为主要成分组成的热电半导体元素，形状为长方体小颗粒。线路板11为n型半导体12和p型半导体13的柔性或刚性片状载体。线路板上设置有第一穿孔，用来安置n型半导体12和p型半导体13，其材料材质有绝缘、低导热率且能耐高温的特性。一个n型半导体12和一个p型半导体13固定安装在线路板11上，同一个线路板11上的n型半导体12和p型半导体13电连接。

具体的，最外端的调温单元1的远离柔性工作导体15的一端连接有柔性电路导体2，柔性电路导体2与n型半导体12或p型半导体13连接。所述柔性电路导体2的形状与柔性工作导体15相同。柔性电路导体2可导电，用于与直流电源连接，方便使本发明的装置通电。在对本发明的装置通入直流电时，柔性工作导体15制冷或制热。当改变直流电的方向时，柔性工作导体15的制冷制热性质改变，因此，本发明方便控制，方便调节。柔性电路导体2的形状与柔性工作导体15相同，方便将柔性电路导体2与电源连接。

柔性电路导体与外部的直流电源连接。柔性连接导体14和柔性工作导体15由既导热又导电的材质制成。利用柔性连接导体14和柔性工作导体15代替传统的半导体制冷技术里的陶瓷板来实现制冷制热功能。且利用柔性连接导体14和柔性工作导体15的柔性和线路板方便调整位置的特性，使得本发明具有更广泛的应用场景。

制热时，按特定方向通入直流电，柔性工作导体15将柔性连接导体14的热量吸收并且释放，实现柔性工作导体15制热的效果，同时柔性连接导体14降温。所有柔性工作导体15设置在同一侧，则本发明设置柔性工作导体15的一侧具有制热功能。制冷时，反向通入直流电，柔性连接导体14将柔性工作导体15的热量吸收并且释放，实现柔性工作导体15制冷的效果，同时柔性连接导体14升温。所有柔性工作导体15设置在同一侧，则本发明设置柔性工作导体15的一侧具有制冷功能。

具体的工作原理为帕尔帖效应。一个柔性连接导体14和一个柔性工作导体15构成一对，当接入外部的电源后，在每对柔性连接导体14和柔性工作导体15的连接处产生大量的吸热和放热现象，并且热量会传导到柔性连接导体14或柔性工作导体15的各个部分。该装置采用直流电串联连通，当电流方向改变时，柔性工作导体15的制冷制热发生改变。

实施例2：

如图1～图3所示，本发明包括若干调温单元1；调温单元1包括线路板11，线路板11上安装有相互连接的n型半导体12和p型半导体13，n型半导体12和p型半导体13之间连接有柔性连接导体14，n型半导体12的另一端连接有柔性工作导体15，柔性工作导体15呈薄片或线束状，柔性工作导体15的另一端与另一个调温单元1的p型半导体13连接。

本发明的若干调温单元1串联在一起，且给每个调温单元1都包括一个线路板11，则本发明的装置的形状可不受线路板11的限制。若干调温单元1串联后，本发明的装置可折叠成任意地形状，则可根据使用需要，将本发明的装置叠成特定形状，使之适应于汽车座椅、沙发、头盔等。相应地，本发明的装置更加适应于制冷制热主体后，其调温效果更佳。柔性连接导体14和柔性工作导体15既能导电又能导热。柔性工作导体15呈薄片或线束状，则柔性工作导体15在受到挤压时更容易改变形状，与外界的接触面更大，保证其更好地导热，则制冷制热主体能更加快速地调温。n型半导体12的另一端连接有柔性工作导体15，柔性工作导体15的另一端与另一个调温单元1的p型半导体13连接，则若干n型半导体12和p型半导体13间隔设置，保证所有的柔性工作导体的制冷制热性质相同。

更进一步，所述柔性工作导体15平行于线路板11或垂直于线路板11。柔性工作导体平行于线路板或垂直于线路板，则可通过改变柔性工作导体的安装方向，即可改变本发明的装置的整体形状。通过在需要弯折处改变柔性工作导体的安装方向，本发明的装置能根据使用需要进行折叠，保证装置需要制冷制热的区域完全覆盖柔性工作导体，提高制冷制热效果。

更进一步，所述柔性工作导体15的形状为弧形。柔性工作导体15的形状为弧形，则柔性工作导体15的表面能更好地贴紧需要制冷或制热的主体上，保证柔性工作导体15与待制冷制热主体之间热传导更加稳定、快速。

更进一步，所述柔性工作导体15为薄片状时，柔性工作导体15的中段的宽度大于柔性工作导体15两端的宽度。柔性工作导体15的中段较宽，则柔性工作导体15的传热面积较大。当本发明安装于汽车座椅、沙发、头盔等主体上时，柔性工作导体15与制冷制热主体的接触面积增大，保证良好导热，提高了本装置对主体的制冷制热效果。

更进一步，所述柔性连接导体14的形状为u形。柔性连接导体14的形状为u形，方便安装。柔性连接导体14作为散热端，其制冷或制热的性质与柔性工作导体15的制冷制热性质相反。当柔性工作导体15制热时，柔性连接导体14制冷；当柔性工作导体15制冷时，柔性连接导体14制热。因此，柔性工作导体15能可靠的进行制冷或制热。

更进一步，若干调温单元1组合成矩形。若干调温单元1组合成矩形时，可适应于汽车座椅、沙发等主体，保证制冷制热主体上均匀设置柔性工作导体15，制冷制热更加均匀，提高了使用者的舒适度。

n型半导体12和p型半导体13是由传统的热电材料所切割而成的热电半导体晶粒，由为碲化铋为主要成分组成的热电半导体元素，形状为长方体小颗粒。线路板11为n型半导体12和p型半导体13的柔性或刚性片状载体。线路板上设置有第一穿孔，用来安置n型半导体12和p型半导体13，其材料材质有绝缘、低导热率且能耐高温的特性。一个n型半导体12和一个p型半导体13固定安装在线路板11上，同一个线路板11上的n型半导体12和p型半导体13电连接。

具体的，最外端的调温单元1的远离柔性工作导体15的一端连接有柔性电路导体2，柔性电路导体2与n型半导体12或p型半导体13连接。所述柔性电路导体2的形状与柔性工作导体15相同。柔性电路导体2可导电柔性电路导体2可导电，用于与直流电源连接，方便使本发明的装置通电。在对本发明的装置通入直流电时，柔性工作导体15制冷或制热。当改变直流电的方向时，柔性工作导体15的制冷制热性质改变，因此，本发明方便控制，方便调节。柔性电路导体2的形状与柔性工作导体15相同，方便将柔性电路导体2与电源连接。

柔性电路导体与外部的直流电源连接。柔性连接导体14和柔性工作导体15由既导热又导电的材质制成。利用柔性连接导体14和柔性工作导体15代替传统的半导体制冷技术里的陶瓷板来实现制冷制热功能。且利用柔性连接导体14和柔性工作导体15的柔性和线路板方便调整位置的特性，使得本发明具有更广泛的应用场景。

制热时，按特定方向通入直流电，柔性工作导体15将柔性连接导体14的热量吸收并且释放，实现柔性工作导体15制热的效果，同时柔性连接导体14降温。所有柔性工作导体15设置在同一侧，则本发明设置柔性工作导体15的一侧具有制热功能。制冷时，反向通入直流电，柔性连接导体14将柔性工作导体15的热量吸收并且释放，实现柔性工作导体15制冷的效果，同时柔性连接导体14升温。所有柔性工作导体15设置在同一侧，则本发明设置柔性工作导体15的一侧具有制冷功能。

具体的工作原理为帕尔帖效应。一个柔性连接导体14和一个柔性工作导体15构成一对，当接入外部的电源后，在每对柔性连接导体14和柔性工作导体15的连接处产生大量的吸热和放热现象，并且热量会传导到柔性连接导体14或柔性工作导体15的各个部分。该装置采用直流电串联连通，当电流方向改变时，柔性工作导体15的制冷制热发生改变。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。