一种超微晶格制冷模块的制作方法

本实用新型涉及半导体制冷领域，尤其涉及一种超微晶格制冷模块。

背景技术：

半导体制冷技术由来已久，应用上，通常采用半导体制冷片结构，半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制、可靠性要求高、无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。但同时，我们在使用中也发现，由于半导体制冷片在制冷时受外部环境温度的影响，最外侧半导体制冷片的热端散热能力比较有限，以至于无法充分地利用各个半导体制冷片的制冷能力，为了达到散热的目的，很多半导体制冷模块还会在制冷片的热端增加主动散热结构，如风扇，以避免烧坏半导体制冷片，上述种种，直接导致现有技术中半导体制冷组件的制冷能力较差，体积增大，同时成本增加。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，提出一种基于半导体制冷的超微晶格制冷模块，该超微晶格制冷模块制冷效率高，体积小，同时可大大降低制造成本。

为达到上述要求，本实用新型提出一种超微晶格制冷模块，包括一对以上的pn结模块，位于所述pn结模块上端的作为冷面的上连接片，以及位于所述pn结模块下端的作为热面的下连接片，所述上连接片下端面与所有pn结上端面形成固接，所述下连接片上端面与所有pn结下端面形成固接，所述上连接片内设有抽成真空的第一空腔层结构，所述下连接片内设有抽成真空的第二空腔层结构，所述第一空腔层结构内和第二空腔层结构内均设有在低温下可沸腾汽化相变、且可360方向传递热量的轻质流动液体层。

作为本实用新型之优选，所述轻质流动液体层均为单种高分子流动液体，或多种高分子流动液体混合体。

作为本实用新型之进一步优选，所述上连接片、下连接片、第一空腔层结构、第二空腔层结构为金属材料制成，或为陶瓷材质制成，或为具有良好传热性的超导材料制成，同时，位于上连接片的冷面、下连接片的热面之间以及pn结的两侧边，均贴设、包覆有一层隔热膜，或者涂覆有一层隔热涂层。

作为本实用新型之进一步优选，所述上连接片、下连接片为平板结构，或为曲面结构上连接片以及曲面结构下连接片。

作为本实用新型之进一步优选，所述第一空腔层结构、第二空腔层结构呈矩形结构，或为曲面第一空腔层结构以及曲面第二空腔层结构。

作为本实用新型之更进一步优选，所述第一空腔层结构和第二空腔层结构的体积相同，或者体积不相同。

本实用新型基于上述技术，还公开了一种超微晶格制冷模块的制冷装置，包括一控制端，以及一制冷端，所述控制端包括控制电路板，所述制冷端包括：若干互相电性连接的制冷模块，由此形成一个制冷模块组合；所述控制端还包括：一驱动控制模块以及一用于控制制冷模块组合温度高低的操作端，所述驱动控制模块、操作端和控制电路板电性连接；所述制冷模块组合和控制电路板、驱动控制模块、操作端电性连接。

优选的，所述若干电性连接的制冷模块为互相串联，或互相并联，或串并联相结合。

进一步优选的，所述制冷模块组合的数量可为一组，或者为一组以上，所述驱动控制模块的数量可以为一个，或为一个以上，所述一个驱动电性连接一组制冷模块组合，或一个驱动电性连接一组以上制冷模块组合。

更进一步优选的，本实用新型还包括一无线远程控制端，所述无线远程控制端包括一无线通讯模块、一微处理器，以及一基于app的控制终端，所述无线通讯模块和微处理器电性连接，所述微处理器和控制电路板、制冷模块组合电性组合，所述基于app的控制终端和无线通讯模块形成无线通讯连接。

采用上述技术后，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型在金属散热体中设置抽真空的密封腔体，并且在密封腔体中注入可自由流动的高分子液体，该高分子液体可在靠近半导体制冷片的热端时受热汽化上升，而在靠近半导体制冷片的冷端处受冷而液化下降，大大提高了散热效率，最终提高制冷效率；

2、本实用新型结构小巧，无需额外的散热组件辅助散热，从而使散热模块整体结构小型化，同时也降低了材料成本；

3、本实用新型采用合适数量的驱动和合适数量的制冷模块阵列相结合，可进一步提高制冷效率，同时进一步优化结构；

4、本实用新型采用远程无线控制和制冷结构相结合，可实现智能化的操控和监管。

附图说明

图1所示的是本实用新型的结构呈矩形时的外部及内部结构图；

图2所示的是本实用新型的结构呈曲面时的外部及内部结构图；

图3所示的是本实用新型中制冷装置的整体结构框架图；

图4所示的是本实用新型的制冷模块贴设隔热膜或涂覆隔热涂层后的外观结构图。

其中，1、pn结模块；2、上连接片；3、下连接片；4、第一空腔层结构；5、第二空腔层结构；6、轻质流动液体层；7、曲面结构上连接片；8、曲面结构下连接片；9、曲面第一空腔层结构；10、曲面第二空腔层结构；11、控制电路板；12、制冷模块；13、驱动控制模块；14、操作端；15、无线通讯模块；16、微处理器；17、基于app的控制终端；18、隔热膜；19、隔热涂层。

具体实施方式

下面采用具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明。

由图1可知，一种超微晶格制冷模块，包括一对以上的pn结模块1，位于pn结模块1上端的作为冷面的上连接片2，以及位于pn结模块1下端的作为热面的下连接片3，在三者的连接上，上连接片2的下端面与所有pn结模块1上端面形成固接，下连接片3的上端面与所有pn结模块1的下端面形成固接。

同时，在上连接片2内设有抽成真空的第一空腔层结构4，在下连接片3内设有抽成真空的第二空腔层结构5，并且在第一空腔层结构4内和第二空腔层结构5内，均设有在低温下可沸腾汽化相变、且可360方向传递热量的轻质流动液体层6。

在本实用新型中，优选的轻质流动液体层6在实际使用中，既可以均为单种高分子流动液体，也可以为多种高分子流动液体混合体。

由于作为热面的连接片3设有抽成真空的第二空腔层结构5，在第二空腔层结构5内注入轻质流动液体层6后，轻质流动液体层6处于失重状态，可以360度方向限制传热，从而提高制冷效率。

当然，也可以使第二空腔层结构5处于负压状态，轻质流动液体层6同样也可处于失重状态，也可达到360度方向限制传热的效果。

在材质的选用上，本实用新型中的上连接片2、下连接片3、第一空腔层结构4、第二空腔层结构5为导热、导冷性能较好的金属材料制成，或为陶瓷材质制成，或为具有良好传热性的超导材料制成。同时既可为刚性结构，也可为柔性可弯曲结构。

由图4可知，在位于上连接片2的冷面、下连接片3的热面之间以及pn结1的两侧边，均贴设、包覆有一层隔热膜18，或者涂覆有一层隔热涂层19。

无论是以贴设、包覆隔热膜18的方式，或者是涂覆隔热涂层19的方式，主要的目的在于，具备较大热阻的隔热膜18或隔热涂层19，可以有效规避由于pn结1中间距离较近而导致冷热面的温度相互影响。

并且，在形状上，本实用新型中的上连接片2、下连接片3可以为平板结构，或为曲面结构上连接片7以及曲面结构下连接片8(见图2)。

和上述结构相对应的，本实用新型中的第一空腔层结构4、第二空腔层结构5可以是呈矩形结构，或为曲面第一空腔层结构9以及曲面第二空腔层结构10。

设置曲面结构或平面结构，主要的目的在于：不同的使用环境，需要采用不同的形状结构，如在常规的情况下，可以使用平板结构的制冷模块结构，而在非常规情况下，如一些曲面、非规则形状结构下，可以使用可曲面甚至非规则形状相适配的制冷模块结构。

在本实用新型中，第一空腔层结构4和第二空腔层结构5的体积相同，或者体积不相同。均为本实用新型的保护范畴。

由图3可知，本实用新型基于上述技术，还公开了一种超微晶格制冷模块的制冷装置，包括一控制端，以及一制冷端，在本发明中，优选的控制端包括控制电路板11，优选的制冷端包括：若干互相电性连接的制冷模块12(由本发明中的一对以上的pn结模块1，位于pn结模块1上端的上连接片2，以及位于pn结模块1下端的下连接片3组成一个单独的制冷模块12)，由此形成一个制冷模块组合；同时，本发明中的控制端还包括：一驱动控制模块13以及一用于控制制冷模块组合温度高低的操作端14，在连接上，驱动控制模块13、操作端14和控制电路板11电性连接；制冷模块组合和控制电路板11、驱动控制模块13、操作端14电性连接。

在本实用新型中，若干电性连接的制冷模块12的结构可为互相串联，或互相并联，或串并联相结合。同时，制冷模块组合的数量可为一组，或者为一组以上，以及，驱动控制模块13的数量可以为一个，或为一个以上，在连接结构上，可以是一个驱动控制模块13电性连接一组制冷模块组合，或一个驱动控制模块13电性连接一组以上制冷模块组合，或者是一个以上的驱动控制模块13电性连接一组以上制冷模块组合。这样的结构，可进一步提高制冷的效率和面积。

在本实用新型中，驱动控制模块13采用恒流驱动,这样可以有效的保护pn结1,并能够规避由于pn结1因为温度的变化而导致的制冷效果变差的问题。

继续看图3，本实用新型还包括一无线远程控制端，该无线远程控制端包括一无线通讯模块15、一微处理器16，以及一基于app的控制终端17，无线通讯模块15和微处理器16电性连接，微处理器16和控制电路板11、制冷模块组合电性组合，基于app的控制终端17和无线通讯模块15形成无线通讯连接。

区别于传统的控制模式，当设置无线远程控制端后，即可对本实用新型的制冷系统进行远程控制，比如通过智能手机，即可实现对远距离的制冷系统进行实时的操作和监控，无需人员实时在设备旁边(通过微处理器16，可将制冷模块组合的各个运行参数进行处理后，接着通过无线通讯模块15发送到基于app的控制终端17)。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。