半導體製冷片的製作方法

2023-06-26 01:59:21

本實用新型涉及電子元器件領域，尤其涉及一種半導體製冷片。

背景技術：

隨著電子技術飛速發展，電子元器件生產和製造過程中，基於快速生產和安裝工藝要求越來越嚴格，提出一種新的思路和安裝工藝方法，解決生產效率和生產工藝，是非常必要和迫切的。

半導體製冷片是一種固態製冷器件，由若干對N-P溫差電元件組成，利用溫差電材料的帕爾帖效應(Peltier effect)；當通直流電時，製冷片的一面吸收熱量，另一面放出熱量，從而實現製冷的目的；該製冷方式具有無機械運動部件，無製冷劑和環保型的結構簡單的特點。

目前，半導體製冷片種類繁多，有TEC系列、TEM系列、TES系列、TEF系列等，市面應用較成熟。隨著電子技術的飛速發展，採用金屬材質基板代替傳統陶瓷基板，作為新型製冷片基板正在高速發展中。

傳統的基板結構是導流片表面平整光滑，焊接時直接將元件放上，這樣容易出現漏焊、空焊及焊接面出現孔洞等現象。由於各個廠家和研究單位，對溫差製冷片製造工藝水平參差不齊，造成溫差製冷產品良莠不齊，這也是限制製冷片被廣泛應用的因素之一。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種生產製造簡單便捷、焊接效果好、產品質量好、製冷效率高的半導體製冷片。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

一種半導體製冷片，包括兩個層疊設置的金屬基板以及設置於兩個所述金屬基板之間的多個半導體製冷晶粒，所述半導體製冷晶粒均呈柱狀，且多個所述半導體製冷晶粒呈矩陣排列；所述金屬基板靠近所述半導體製冷晶粒的側面均固定設置有多個導流金屬片，多個所述半導體製冷晶粒通過多個所述導流金屬片串聯電連接；所述半導體製冷晶粒的端部均通過焊接物料與對應的所述導流金屬片焊接，所述導流金屬片的側面上與對應的所述半導體製冷晶粒焊接的區域設有向遠離所述半導體製冷晶粒方向凹陷的凹陷部；所述凹陷部的凹陷深度小於所述導流金屬片的厚度，所述凹陷部的最大橫截面面積小於對應的所述半導體製冷晶粒的橫截面面積。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

本實用新型產品生產製造簡單便捷,由於導流金屬片上設計的凹陷部，半導體製冷晶粒元件與導流金屬片焊接時，位於半導體製冷晶粒元件與導流金屬片之間的焊接物料也會存在於凹陷部，不但能夠增加半導體製冷晶粒元件與導流金屬片之間焊接物料的張力，使得半導體製冷晶粒元件與導流金屬片之間的連接更加牢固，焊接效果更好，而且能夠有效避免出現漏焊、空焊及焊接面出現孔洞等現象，焊接後產品質量更好、製冷效率更高。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

作為本實用新型的一種優選實施方式，所述半導體製冷晶粒均呈圓柱狀或方柱狀。

採用上述優選方案的有益效果是：既更加方便半導體製冷晶粒的生產加工，方便對半導體製冷晶粒的兩端進行焊接，提高焊接效率和質量，又更加方便半導體製冷晶粒按照矩陣排列，有效實現半導體製冷晶粒的製冷效果。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述導流金屬片與所述金屬基板靠近所述半導體製冷晶粒的側面焊接或粘接。

採用上述優選方案的有益效果是：導流金屬片與金屬基板連接時更加簡單便捷，連接後更加牢靠，產品質量更好。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述焊接物料為焊錫材料。

採用上述優選方案的有益效果是：使用焊錫材料焊接不但質量更好，而且導電性更好。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述凹陷部呈不規則幾何形狀。

採用上述優選方案的有益效果是：凹陷部的形狀不定，生產加工更加靈活多變，對加工工藝要求更低。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述凹陷部呈規則幾何形狀。

採用上述優選方案的有益效果是：凹陷部的形狀具有規則性，更加方便廠家批量生產加工，並且焊接物料進入凹陷部後產生的張力更加均勻，容易把控。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述凹陷部呈凹形弧面狀或圓錐狀。

採用上述優選方案的有益效果是：不但生產加工更加簡單便捷，而且焊接物料進入凹陷部後產生的張力更強，更加節省焊接物料的使用量。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述金屬基板包括依次層疊設置的金屬散熱板層和絕緣材料保護層，所述絕緣保護層靠近所述導流金屬片一側設置。

採用上述優選方案的有益效果是：金屬散熱板層散熱效果更佳，絕緣材料保護層既可以保護金屬散熱板層，有效避免金屬散熱板層發生氧化而影響使用，又可以起到絕緣隔層的作用，有效防止導流金屬片發生漏電等情形，並且更好的將半導體製冷晶粒產生的熱量傳遞至金屬散熱板層。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述絕緣材料保護層包括依次層疊設置的絕緣防氧化材料層、絕緣導熱材料層和絕緣材料隔層，所述絕緣材料隔層靠近所述導流金屬片一側設置。

採用上述優選方案的有益效果是：絕緣防氧化材料層可以保護金屬散熱板層，有效避免金屬散熱板層發生氧化而影響使用；絕緣材料隔層可以起到絕緣隔層的作用，有效防止導流金屬片發生漏電等情形；絕緣導熱材料層能夠更好的將半導體製冷晶粒產生的熱量傳遞至金屬散熱板層。

作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述絕緣防氧化材料層為金屬氧化膜，所述絕緣導熱材料層為絕緣導熱氧化膜，所述絕緣材料隔層為氧化膜。

採用上述優選方案的有益效果是：氧化膜製造加工更加簡單，絕緣導熱效果更佳。

附圖說明

圖1為本實用新型產品的立體結構示意圖；

圖2為本實用新型產品端面的結構示意圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、金屬基板，2、凹陷部，3、半導體製冷晶粒，4、金屬散熱板層,5、絕緣防氧化材料層，6、絕緣導熱材料層，7、絕緣材料隔層，8、導流金屬片。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。

實施例

如圖1至圖2所示，一種半導體製冷片，包括兩個層疊設置的金屬基板1以及設置於兩個所述金屬基板1之間的多個半導體製冷晶粒3，所述半導體製冷晶粒3均呈柱狀，且多個所述半導體製冷晶粒3呈矩陣排列；

所述金屬基板1靠近所述半導體製冷晶粒3的側面均固定設置有多個導流金屬片8，多個所述半導體製冷晶粒3通過多個所述導流金屬片8串聯電連接；

所述半導體製冷晶粒3的端部均通過焊接物料與對應的所述導流金屬片8焊接，所述導流金屬片8的側面上與對應的所述半導體製冷晶粒3焊接的區域設有向遠離所述半導體製冷晶粒3方向凹陷的凹陷部2；

所述凹陷部2的凹陷深度小於所述導流金屬片8的厚度，所述凹陷部2的最大橫截面面積小於對應的所述半導體製冷晶粒3的橫截面面積；所述凹陷部2的橫截面積為與凹陷部深度方向垂直的方向的截面積。

本實用新型產品生產製造簡單便捷,由於導流金屬片8上設計的凹陷部，半導體製冷晶粒3元件與導流金屬片8焊接時，位於半導體製冷晶粒3元件與導流金屬片8之間的焊接物料也會存在於凹陷部2，不但能夠增加半導體製冷晶粒3元件與導流金屬片8之間焊接物料的張力，使得半導體製冷晶粒3元件與導流金屬片8之間的連接更加牢固，焊接效果更好，而且能夠有效避免出現漏焊、空焊及焊接面出現孔洞等現象，焊接後產品質量更好、製冷效率更高。

本實用新型中，所述半導體製冷晶粒3最好均呈圓柱狀或方柱狀；這樣既更加方便半導體製冷晶粒3的生產加工，方便對半導體製冷晶粒3的兩端進行焊接，提高焊接效率和質量，又更加方便半導體製冷晶粒3按照矩陣排列，有效實現半導體製冷晶粒3的製冷效果。

所述導流金屬片8與所述金屬基板1靠近所述半導體製冷晶粒3的側面最好焊接或粘接；這樣導流金屬片8與金屬基板1連接時更加簡單便捷，連接後更加牢靠，產品質量更好。

所述焊接物料最好為焊錫材料；使用焊錫材料焊接不但質量更好，而且導電性更好。

所述凹陷部2可以呈不規則幾何形狀；這樣凹陷部2的形狀不定，生產加工更加靈活多變，對加工工藝要求更低。所述凹陷部2也可以呈規則幾何形狀；這樣凹陷部2的形狀具有規則性，更加方便廠家批量生產加工，並且焊接物料進入凹陷部2後產生的張力更加均勻，容易把控。所述凹陷部2最好呈凹形弧面狀或圓錐狀；這樣不但生產加工更加簡單便捷，而且焊接物料進入凹陷部2後產生的張力更強，更加節省焊接物料的使用量。

所述金屬基板1最好包括依次層疊設置的金屬散熱板層4和絕緣材料保護層，所述絕緣保護層靠近所述導流金屬片8一側設置；這樣金屬散熱板層4散熱效果更佳，絕緣材料保護層既可以保護金屬散熱板層4，有效避免金屬散熱板層4發生氧化而影響使用，又可以起到絕緣隔層的作用，有效防止導流金屬片8發生漏電等情形，並且更好的將半導體製冷晶粒3產生的熱量傳遞至金屬散熱板層4。

所述絕緣材料保護層最好包括依次層疊設置的絕緣防氧化材料層5、絕緣導熱材料層6和絕緣材料隔層7，所述絕緣材料隔層7靠近所述導流金屬片8一側設置；這樣絕緣防氧化材料層可以保護金屬散熱板層4，有效避免金屬散熱板層4發生氧化而影響使用；絕緣材料隔層7可以起到絕緣隔層的作用，有效防止導流金屬片8發生漏電等情形；絕緣導熱材料層6能夠更好的將半導體製冷晶粒3產生的熱量傳遞至金屬散熱板層4。

所述絕緣防氧化材料層5可以為金屬氧化膜，所述絕緣導熱材料層6可以為絕緣導熱氧化膜，所述絕緣材料隔層7可以為氧化膜；這樣氧化膜製造加工更加簡單，絕緣導熱效果更佳。所述絕緣材料隔層7可以和所述絕緣防氧化材料層5為同種材料。

對於本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特徵的情況下，能夠以其它的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本實用新型的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本實用新型內，不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。