半導體製冷散熱組件和製冷設備的製作方法

2023-04-28 03:56:46 4

本實用新型涉及半導體製冷技術領域，具體而言，涉及一種半導體製冷散熱組件和製冷設備。

背景技術：

目前，半導體製冷散熱技術已經在製冷設備上成熟地應，並取得了很好的製冷效果。

半導體製冷散熱組件的散冷器通常與半導體製冷片的冷端面貼合，從而將半導體製冷片產生的冷量散發到製冷設備的製冷腔內，同時半導體製冷散熱組件的散熱器與半導體製冷片熱端面貼合，從而將製冷腔內的熱量通過半導體製冷片向環境排出，因此，半導體製冷片起到了熱量的單向傳遞作用。

但是，現有的半導體製冷散熱組件的散冷器、半導體製冷片和散熱器通過使用螺栓和螺母連接在一起，螺栓和螺母具有傳熱功能，從而螺栓和螺母會形成熱流通道，這樣會導致製冷腔外的熱量通過螺栓和螺母向製冷腔內傳遞，同時製冷腔內的冷量也會通過螺栓和螺母向製冷腔外傳遞，進而造成冷量的散失而降低了製冷設備的製冷效果。

技術實現要素：

本實用新型的主要目的在於提供一種半導體製冷散熱組件和製冷設備，以解決現有技術中的製冷設備的製冷效果差的問題。

為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種半導體製冷散熱組件，包括：半導體製冷片、設置在半導體製冷片的冷端面側的散冷器和設置在半導體製冷片的熱端面側的散熱器，半導體製冷散熱組件還包括：隔熱安裝部，散冷器和散熱器間隔設置在隔熱安裝部的兩側，且散冷器和散熱器分別與隔熱安裝部連接。

進一步地，隔熱安裝部包括：隔板；第一連接結構，第一連接結構設置在隔板上，散冷器通過第一連接結構與隔熱安裝部連接；第二連接結構，第二連接結構設置在隔板上，散熱器通過第二連接結構與隔熱安裝部連接。

進一步地，第一連接結構和第二連接結構位於隔板的同一側，或第一連接結構和第二連接結構分別位於隔板的兩側。

進一步地，隔熱安裝部還包括設置在隔板上的中央環狀凸起結構，中央環狀凸起結構處開設有通孔，半導體製冷片設置在通孔處以使半導體製冷片的冷端面和熱端面分別與散冷器和散熱器貼緊設置。

進一步地，隔熱安裝部還包括邊緣環狀凸起結構，邊緣環狀凸起結構設置在隔板上並位於中央環狀凸起結構的外周側。

進一步地，隔熱安裝部還包括蓋板，蓋板具有與通孔對應設置的避讓孔，蓋板蓋設在邊緣環狀凸起結構的遠離隔板的一端，且隔板、中央環狀凸起結構、邊緣環狀凸起結構和蓋板共同圍成隔熱空間。

進一步地，第一連接結構和第二連接結構均設置在隔熱空間內。

進一步地，第一連接結構或第二連接結構與中央環狀凸起結構固定連接。

進一步地，第一連接結構為多個，多個第一連接結構繞中央環狀凸起結構的周向間隔設置，和/或第二連接結構為多個，多個第二連接結構繞中央環狀凸起結構的周向間隔設置。

進一步地，第一連接結構為第一安裝凸塊，第一安裝凸塊上開設有第一連接孔，半導體製冷散熱組件還包括第一連接螺栓組件和第一連接螺母，第一連接螺母卡設在第一連接孔內，第一連接螺栓組件穿過散冷器並與第一連接螺母緊固連接。

進一步地，第二連接結構為第二安裝凸塊，第二安裝凸塊上開設有第二連接孔，半導體製冷散熱組件還包括第二連接螺栓組件和第二連接螺母，第二連接螺母卡設在第二連接孔內，第二連接螺栓組件穿過散熱器並與第二連接螺母緊固連接。

進一步地，半導體製冷散熱組件還包括保溫結構，保溫結構設置在隔熱空間內。

根據本實用新型的另一方面，提供了一種製冷設備，包括殼體和半導體製冷散熱組件，半導體製冷散熱組件設置在殼體上，半導體製冷散熱組件為上述的半導體製冷散熱組件。

進一步地，殼體具有製冷腔，且半導體製冷散熱組件的散冷器相對於半導體製冷散熱組件的散熱器靠近製冷腔的一側。

應用本實用新型的技術方案，通過設置隔熱安裝部，並將散冷器和散熱器間隔設置在隔熱安裝部的兩側，同時將散冷器和散熱器分別與隔熱安裝部連接。這樣，不僅能夠將散冷器和散熱器分別安裝到隔熱安裝部上，提高散冷器、散熱器和半導體製冷片之間的安裝穩定性，而且還能避免散冷器和散熱器直接接觸而造成冷量損失，同時還避免了冷量在散冷器與隔熱安裝部的連接處或散熱器與隔熱安裝部的連接處損失，從而有效地防止了製冷設備的製冷腔內的冷量流失，提高了製冷設備的製冷效果。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據本實用新型的一種可選實施例的半導體製冷散熱組件的分解結構示意圖；

圖2示出了圖1中的半導體製冷散熱組件的在第一連接結構處的剖視圖；

圖3示出了圖1中的半導體製冷散熱組件的在第二連接結構處的剖視圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、半導體製冷片；20、散冷器；30、散熱器；40、隔熱安裝部；41、隔板；42、第一連接結構；421、第一連接孔；43、第二連接結構；431、第二連接孔；44、中央環狀凸起結構；441、通孔；45、邊緣環狀凸起結構；46、蓋板；461、避讓孔；47、隔熱空間；50、第一連接螺栓組件；60、第一連接螺母；70、第二連接螺栓組件；80、第二連接螺母；90、保溫結構。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本實用新型的範圍。同時，應當明白，為了便於描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸並不是按照實際的比例關係繪製的。對於相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。在這裡示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步討論。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如「前、後、上、下、左、右」、「橫向、豎向、垂直、水平」和「頂、底」等所指示的方位或位置關係通常是基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞並不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制；方位詞「內、外」是指相對於各部件本身的輪廓的內外。

為了便於描述，在這裡可以使用空間相對術語，如「在……之上」、「在……上方」、「在……上表面」、「上面的」等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特徵與其他器件或特徵的空間位置關係。應當理解的是，空間相對術語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為「在其他器件或構造上方」或「在其他器件或構造之上」的器件之後將被定位為「在其他器件或構造下方」或「在其他器件或構造之下」。因而，示例性術語「在……上方」可以包括「在……上方」和「在……下方」兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉90度或處於其他方位)，並且對這裡所使用的空間相對描述作出相應解釋。

此外，需要說明的是，使用「第一」、「第二」等詞語來限定零部件，僅僅是為了便於對相應零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語並沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護範圍的限制。

為了解決現有技術中的製冷設備的製冷效果差的問題，本實用新型提供了一種半導體製冷散熱組件和製冷設備，其中，製冷設備包括殼體和上述的半導體製冷散熱組件，半導體製冷散熱組件設置在殼體上，半導體製冷散熱組件為下述的半導體製冷散熱組件。

在本實用新型的一個未圖示的可選實施例中，製冷設備的殼體具有製冷腔，半導體製冷散熱組件的散冷器20相對於半導體製冷散熱組件的散熱器30靠近製冷腔的一側。這樣能夠保證製冷設備具有最佳的製冷效果。

如圖1至圖3所示，半導體製冷散熱組件包括：半導體製冷片10、設置在半導體製冷片10的冷端面側的散冷器20和設置在半導體製冷片10的熱端面側的散熱器30，半導體製冷散熱組件還包括隔熱安裝部40，散冷器20和散熱器30間隔設置在隔熱安裝部40的兩側，且散冷器20和散熱器30分別與隔熱安裝部40連接。

通過設置隔熱安裝部40，並將散冷器20和散熱器30間隔設置在隔熱安裝部40的兩側，同時將散冷器20和散熱器30分別與隔熱安裝部40連接。這樣，不僅能夠將散冷器20和散熱器30分別安裝到隔熱安裝部40上，提高散冷器20、散熱器30和半導體製冷片10之間的安裝穩定性，而且還能避免散冷器20和散熱器30直接接觸而造成冷量損失，同時還避免了冷量在散冷器20與隔熱安裝部40的連接處或散熱器30與隔熱安裝部40的連接處損失，從而有效地防止了製冷設備的製冷腔內的冷量流失，提高了製冷設備的製冷效果。

可選地，隔熱安裝部40由熱性能較差的非金屬材料製成。

如圖1至圖3所示，隔熱安裝部40包括隔板41、第一連接結構42和第二連接結構43；第一連接結構42設置在隔板41上，散冷器20通過第一連接結構42與隔熱安裝部40連接，第二連接結構43設置在隔板41上，散熱器30通過第二連接結構43與隔熱安裝部40連接。這樣，散冷器20和散熱器30分別通過第一連接結構42和第二連接結構43單獨安裝在隔板41，避免了散冷器20和散熱器30之間接觸，同時還避免了冷量通過散冷器20與第一連接結構42的連接處以及散熱器30與第一連接結構42的連接處傳遞。

可選地，第一連接結構42和第二連接結構43位於隔板41的同一側，或第一連接結構42和第二連接結構43分別位於隔板41的兩側。

在本實施例中，第一連接結構42和第二連接結構43位於隔板41的同一側，這樣，能夠有效地減小隔熱安裝部40的整體厚度，從而減小半導體製冷散熱組件的整體體積，進而有利於製冷設備的小型化。

當然在本實用新型一個未圖示的可選實施例中，為了進一步提高第一連接結構42和第二連接結構43與隔板41的連接穩定性，第一連接結構42和第二連接結構43分別位於隔板41的兩側。需要說明的是，為了進一步避免熱量或熱量通過第一連接結構42和第二連接結構43傳遞，第一連接結構42和第二連接結構43不同軸設置。

如圖1至圖3所示，隔熱安裝部40還包括設置在隔板41上的中央環狀凸起結構44，中央環狀凸起結構44處開設有通孔441，半導體製冷片10設置在通孔441處以使半導體製冷片10的冷端面和熱端面分別與散冷器20和散熱器30貼緊設置。這樣，散冷器20通過與通孔441處的半導體製冷片10接觸，從而使散冷器20一側的熱量通過半導體製冷片10單向地向散熱器30處傳遞，並在散熱器30處散失，保證了散冷器20一側保持足夠的冷量，進而提高了製冷設備的製冷效果。

如圖1至圖3所示，隔熱安裝部40還包括邊緣環狀凸起結構45，邊緣環狀凸起結構45設置在隔板41上並位於中央環狀凸起結構44的外周側。這樣，邊緣環狀凸起結構45起到了對中央環狀凸起結構44隔熱的作用，提高了隔熱安裝部40的隔熱效果，避免了隔熱安裝部40處發生熱量或冷量的交換。

如圖1至圖3所示，隔熱安裝部40還包括蓋板46，蓋板46具有與通孔441對應設置的避讓孔461，蓋板46蓋設在邊緣環狀凸起結構45的遠離隔板41的一端，且隔板41、中央環狀凸起結構44、邊緣環狀凸起結構45和蓋板46共同圍成隔熱空間47。這樣，隔熱空間47成為封閉空間，進一步降低了隔熱安裝部40的傳熱效率，提高了隔熱安裝部40對熱量和冷量隔絕的效果，保證了散冷器20一側的熱量僅能通過半導體製冷片10向散熱器30一側傳遞。

如圖1至圖3所示，為了進一步使散冷器20和散熱器30之間的隔熱效果，避免隔熱安裝部40兩側的熱量或冷量在半導體製冷片10處之外的部分傳遞，半導體製冷散熱組件還包括保溫結構90，保溫結構90設置在隔熱空間47內。

可選地，第一連接結構42和第二連接結構43均設置在隔熱空間47內。這樣，保證對隔熱空間47的有效利用，避免了單獨設置第一連接結構42和第二連接結構43佔用額外的空間而增加半導體製冷散熱組件的體積，同時，第一連接結構42和第二連接結構43包括在保溫結構90內，能夠進一步起到對第一連接結構42和第二連接結構43的隔熱作用。

可選地，保溫結構90為保溫泡沫。

可選地，第一連接結構42或第二連接結構43與中央環狀凸起結構44固定連接。

如圖1所示，在本實用新型的可選實施例中，第二連接結構43與中央環狀凸起結構44固定連接，這樣提高了第二連接結構43與隔板41之間的連接穩定性，從而提高了散熱器30安裝在隔熱安裝部40上的穩定性。

當然，第一連接結構42同樣能夠與中央環狀凸起結構44固定連接，從而提高了第一連接結構42與隔板41之間的連接穩定性，進而提高了散冷器20安裝在隔熱安裝部40上的穩定性。

需要說明的是，在本實用新型的一個未圖示的可選實施例中，第一連接結構42和第二連接結構43均與中央環狀凸起結構44固定連接。

如圖1所示，第一連接結構42為多個，多個第一連接結構42繞中央環狀凸起結構44的周向間隔設置，和/或第二連接結構43為多個，多個第二連接結構43繞中央環狀凸起結構44的周向間隔設置。這樣，多個第一連接結構42繞中央環狀凸起結構44的周向間隔設置能夠提高了第一連接結構42與散冷器20之間的連接穩定性。多個第二連接結構43繞中央環狀凸起結構44的周向間隔設置能夠提高第二連接結構43與散熱器30之間的連接穩定性。

可選地，在本實施例中，第一連接結構42為第一安裝凸塊，第一安裝凸塊上開設有第一連接孔421，半導體製冷散熱組件還包括第一連接螺栓組件50和第一連接螺母60，第一連接螺母60卡設在第一連接孔421內，第一連接螺栓組件50穿過散冷器20並與第一連接螺母60緊固連接。由於第一連接螺母60卡設在第一連接孔421內，當將散冷器20與第一連接結構42安裝連接時，只需要將第一連接螺栓組件50插入第一連接孔421內並旋擰第一連接螺栓組件50，便能夠實現第一連接螺栓組件50與第一連接螺母60穩定地連接，從而將散冷器20穩定地安裝到隔熱安裝部40上，因此降低了散冷器20與隔熱安裝部40之間的安裝難度，提高了半導體製冷散熱組件的裝配便捷性。

可選地，在本實施例中，第二連接結構43為第二安裝凸塊，第二安裝凸塊上開設有第二連接孔431，半導體製冷散熱組件還包括第二連接螺栓組件70和第二連接螺母80，第二連接螺母80卡設在第二連接孔431內，第二連接螺栓組件70穿過散熱器30並與第二連接螺母80緊固連接。由於第二連接螺母80卡設在第二連接孔431內，當將散熱器30與第二連接結構43安裝連接時，只需要將第二連接螺栓組件70插入第二連接孔431內並旋擰第二連接螺栓組件70，便能夠實現第二連接螺栓組件70與第二連接螺母80穩定地連接，從而將散熱器30穩定地安裝到隔熱安裝部40上，因此降低了散熱器30與隔熱安裝部40之間的安裝難度，提高了半導體製冷散熱組件的裝配便捷性。

當然，在本實用新型的一個未圖示的可選實施例中，為了降低半導體製冷散熱組件的加工製造難度。第一連接結構42為第一安裝凸塊，第一安裝凸塊上開設有第一連接孔421，第一連接孔421的內壁面具有第一螺紋，半導體製冷散熱組件還包括第一連接螺栓組件50，第一連接螺栓組件50穿過散冷器20並通過第一螺紋與第一安裝凸塊連接，第一連接結構42為第二安裝凸塊，第二安裝凸塊上開設有第二連接孔431，第二連接孔431的內壁面具有第二螺紋，半導體製冷散熱組件還包括第二連接螺栓組件70，第二連接螺栓組件70穿過散熱器30並通過第二螺紋與第二安裝凸塊連接。

本實用新型的半導體製冷散熱組件的裝配過程包括：步驟一，將半導體製冷片10安裝在隔熱安裝部40處；步驟二，將散冷器20安裝到半導體製冷片10的冷端面一側後，再將散熱器30安裝到半導體製冷片10的熱端面一側，或將散熱器30安裝到半導體製冷片10的熱端面一側後，再將散冷器20安裝到半導體製冷片10的冷端面一側。這樣，有效地避免了散冷器20和散熱器30之間通過一個連接件連接而使散冷器20一側的冷量通過連接件傳出而降低製冷設備的製冷效率。

本實用新型的半導體製冷散熱組件的一種具體裝配過程為，將散冷器20安裝在隔板41上，然後使用第一連接螺栓組件50固定在第一連接結構42上，第一連接結構42上嵌設有第一連接螺母60，因此第一連接螺栓組件50可直接擰緊在第一連接螺母60上。將散冷器20固定在隔板41上後，貼上半導體製冷片10，然後將保溫結構90安裝在隔熱空間47內，保溫結構90起到隔斷冷熱端的熱流作用。然後蓋上蓋板46，最後將散熱器30與半導體製冷片10的熱端面貼合，並使用第二連接螺栓組件70和第二連接螺母80將散熱器30固定在隔板41上。

需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、工作、器件、組件和/或它們的組合。

需要說明的是，本申請的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」等是用於區別類似的對象，而不必用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這裡描述的本申請的實施方式能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。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。