半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷芯片，導(dǎo)冷塊，熱管集成散熱器，所述熱管集成散熱器包括熱管、散熱板、翅片組，所述翅片組緊套在熱管的冷凝管段上，所述散熱板表面有槽，所述熱管的蒸發(fā)管段集成在散熱板上，所述熱管的集成是通過嵌入在散熱板的槽內(nèi)、并在壓合加工后、將帶熱管的散熱板表面機(jī)械銑平制得，從而使得被銑平的熱管和散熱板形成一個(gè)平整的受熱面。本實(shí)用新型能將半導(dǎo)體制冷芯片熱端的熱量迅速導(dǎo)走，并利用翅片散發(fā)到外界環(huán)境中，大大提高了散熱能力。
【專利說明】半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及制冷【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說是涉及一種半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于傳統(tǒng)采用氟利昂制冷劑的制冷系統(tǒng)，由于其所采用的制冷劑的泄漏對大氣臭氧層具有強(qiáng)烈的破壞作用，因此逐漸被淘汰。
[0003]半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)是一種環(huán)保的制冷系統(tǒng)，它利用半導(dǎo)體材料的珀?duì)柼?yīng)原理，當(dāng)直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的。它的特點(diǎn)是無運(yùn)動部件，可靠性也比較高，因而具有無噪聲、無振動、不需制冷劑、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，它工作可靠，操作簡便，易于進(jìn)行冷量調(diào)節(jié)，特別適合于占地空間小的場合，在電子器件、醫(yī)療器械、家用電器方面得到廣泛的應(yīng)用，涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防領(lǐng)域。
[0004]半導(dǎo)體制冷裝置包括半導(dǎo)體制冷芯片，半導(dǎo)體制冷芯片的一端發(fā)熱稱為熱端，另一端為冷端。然而，當(dāng)半導(dǎo)體制冷芯片工作時(shí)，如果其熱端的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，將會影響半導(dǎo)體制冷芯片的制冷效率，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致半導(dǎo)體制冷芯片開路，無法正常工作。而且，當(dāng)半導(dǎo)體制冷芯片熱端散熱效果不理想時(shí)，熱量容易通過半導(dǎo)體材料從半導(dǎo)體制冷芯片的熱端傳遞到其冷端，從而降低了系統(tǒng)的制冷效果，因此，解決半導(dǎo)體制冷芯片熱端的散熱問題是提高系統(tǒng)制冷效率、制冷功率的重要手段。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種制冷速度快、制冷效果好，采用熱管集成散熱器的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，構(gòu)造半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷芯片，在所述半導(dǎo)體制冷芯片冷端設(shè)置有導(dǎo)冷塊，在所述半導(dǎo)體制冷芯片熱端設(shè)置有熱管集成散熱器，所述熱管集成散熱器包括熱管、散熱板、翅片組，所述翅片組緊套在熱管的冷凝管段上，所述散熱板表面有槽，所述熱管的蒸發(fā)管段集成在散熱板上，所述熱管的集成是通過嵌入在散熱板的槽內(nèi)、并在壓合加工后、將帶熱管的散熱板表面機(jī)械銑平制得，從而使得被銑平的熱管和散熱板形成一個(gè)平整的受熱面。
[0007]所述半導(dǎo)體制冷芯片的冷端和熱端的基板板材的導(dǎo)熱系數(shù)不相同。
[0008]所述半導(dǎo)體制冷芯片的熱端基板板材的導(dǎo)熱系數(shù)比冷端的大。
[0009]所述導(dǎo)冷塊與散熱板都是由鋁材制得的。
[0010]在集成系統(tǒng)工作時(shí)，所述熱管的蒸發(fā)管段的高度位置位于熱管其它管段的下方，所述熱管是直線型或折線型向上走向的。
[0011]在集成系統(tǒng)內(nèi)包括有兩個(gè)或以上的半導(dǎo)體制冷芯片。
[0012]熱管內(nèi)壁附有強(qiáng)化換熱的吸液芯。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:[0014]本實(shí)用新型的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)在芯片的熱端設(shè)置有熱管集成散熱器，該熱管集成散熱器由金屬散熱板、熱管、翅片組、風(fēng)扇構(gòu)成，熱管的蒸發(fā)段(吸熱)嵌入、壓平在金屬散熱板傳熱面的表槽內(nèi)，熱管的蒸發(fā)管段與金屬散熱板傳熱面經(jīng)銑削加工形成一平整度高的傳熱平面。散熱裝置利用熱管作為導(dǎo)熱元件，并將熱管與散熱板高度集成，嵌有熱管的散熱板經(jīng)銑削加工后，與半導(dǎo)體制冷芯片的端面無間隙對接，接觸性能良好，能將半導(dǎo)體制冷芯片熱端的熱量迅速導(dǎo)走，并利用翅片散發(fā)到外界環(huán)境中，大大提高了散熱能力。
[0015]本實(shí)用新型的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)裝配時(shí)，使熱管冷凝段的管段水平位置均高于熱管的蒸發(fā)管段。當(dāng)熱管工質(zhì)吸熱蒸發(fā)為氣體后，工質(zhì)氣體是沿蒸發(fā)段逐漸上升至冷凝段的，過程中沒有被迫沉降等損害工作效率的情況，因此，能充分保證熱管的蒸發(fā)效率。
[0016]本實(shí)用新型可在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)制冷芯片，能提供較大的制冷量。且芯片兩側(cè)陶瓷板可選用不同導(dǎo)熱性能的陶瓷板，充分發(fā)揮芯片的效能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1所示的集成系統(tǒng)爆炸圖。
[0019]圖3是圖1所示的集成系統(tǒng)另一方向的爆炸圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實(shí)用新型附圖，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作描述，顯然，所描述的【具體實(shí)施方式】僅是一部分實(shí)施例，基于本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0021]參見圖1-3，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷芯片(以下簡稱芯片)，在所述芯片2冷端設(shè)置有導(dǎo)冷塊3，在導(dǎo)冷塊的另一端面設(shè)置散冷翅片4，通常，可把導(dǎo)冷塊3與散冷翅片4以整體方式加工制成。通常，為了加強(qiáng)隔熱效果，在芯片2及導(dǎo)冷塊3的四周設(shè)置一中空的隔熱套5，以減少系統(tǒng)冷量的流失。在所述芯片2熱端設(shè)置有熱管集成散熱器1，所述熱管集成散熱器I包括熱管10、散熱板15、翅片組14，所述翅片組14緊套在熱管的冷凝管段13上，所述散熱板15表面有槽，所述熱管的蒸發(fā)管段12集成在散熱板上，所述熱管的集成是通過嵌入在散熱板的槽內(nèi)、并在壓合加工后、將帶熱管的散熱板表面機(jī)械銑平制得，從而使得被銑平的熱管和散熱板形成一個(gè)平整的受熱面，確保與半導(dǎo)體制冷芯片的有效貼合。熱管內(nèi)壁附有強(qiáng)化換熱的吸液芯。熱管集成散熱器利用金屬板(鋁板)結(jié)合熱管來制成集成化的散熱裝置，使散熱板的吸熱面積與熱傳導(dǎo)的效能增加，進(jìn)而可使芯片熱端不斷產(chǎn)生的熱量持續(xù)被熱管內(nèi)的工質(zhì)所吸收并傳導(dǎo)至遠(yuǎn)端處放熱冷凝，使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)正常高效運(yùn)行。
[0022]在集成系統(tǒng)工作時(shí)，熱管10的蒸發(fā)管段12的高度位置位于熱管其它管段的下方，熱管10是直線型或折線型向上走向的。它的冷凝管段13 (翅片部位)及均高于散熱板上的蒸發(fā)管段12，即是說熱管內(nèi)的工質(zhì)在熱管工作時(shí)，當(dāng)它吸熱蒸發(fā)為氣體后，工質(zhì)氣體是逐漸上升的，過程中沒有被迫沉降等損害工作效率的情況，因此，能充分保證熱管的蒸發(fā)效率。
[0023]普通的半導(dǎo)體制冷芯片，其冷、熱端基板的材質(zhì)是一樣的，冷熱端基板絕大多數(shù)采用Al2O3為主，實(shí)現(xiàn)電絕緣、熱傳導(dǎo)。從能量角度，半導(dǎo)體熱電材料的珀?duì)柼?yīng)屬結(jié)面效應(yīng)，無論是冷量、熱量均產(chǎn)生在半導(dǎo)體熱電模塊中的電偶對的冷、熱端面，其能量傳遞滿足:Qh=Qc+Pi，其中Qh為電偶對熱端面產(chǎn)生的熱量；Qc為電偶對冷端面產(chǎn)生的冷量；Pi為芯片的電輸入功率。根據(jù)能量公式，可推算出當(dāng)芯片的熱端基板導(dǎo)熱系數(shù)提高即熱阻降低時(shí)，對應(yīng)的電偶對熱端與熱端基板溫差降低，導(dǎo)致芯片產(chǎn)冷量增加，從而使芯片的轉(zhuǎn)換效率提高，因此，當(dāng)半導(dǎo)體制冷芯片的冷端和熱端的基板材的導(dǎo)熱系數(shù)不相同且半導(dǎo)體制冷芯片的熱端基板材的導(dǎo)熱系數(shù)比冷端的大時(shí)，通過降低芯片熱端傳導(dǎo)熱阻實(shí)現(xiàn)芯片冷、熱端熱量的均衡傳遞，達(dá)到減小芯片熱端電偶對結(jié)面到熱端基板的溫降，提高芯片冷端的產(chǎn)冷量及轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，為減小芯片冷端經(jīng)芯片的金屬導(dǎo)線造成的冷量損失，芯片的引出導(dǎo)線需焊接在熱端陶瓷基板一側(cè)。
[0024]上述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，在集成系統(tǒng)內(nèi)可以設(shè)置多芯片結(jié)構(gòu)，例如在散熱板上貼設(shè)兩個(gè)或以上的半導(dǎo)體制冷芯片，使系統(tǒng)提供更充足的冷量。而在熱管集成散熱器的翅片組上，還可設(shè)置風(fēng)扇，加速散熱速度。
[0025]本實(shí)用新型以科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)高效的散熱結(jié)構(gòu)。多個(gè)芯片的復(fù)式系統(tǒng)設(shè)計(jì)更使得系統(tǒng)的制冷量大大增強(qiáng)。具有結(jié)構(gòu)簡單、高度集成化、散熱效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷芯片，在所述半導(dǎo)體制冷芯片冷端設(shè)置有導(dǎo)冷塊，其特征在于:在所述半導(dǎo)體制冷芯片熱端設(shè)置有熱管集成散熱器，所述熱管集成散熱器包括熱管、散熱板、翅片組，所述翅片組緊套在熱管的冷凝管段上，所述散熱板表面有槽，所述熱管的蒸發(fā)管段集成在散熱板上，所述熱管的集成是通過嵌入在散熱板的槽內(nèi)、并在壓合加工后、將帶熱管的散熱板表面機(jī)械銑平制得，從而使得被銑平的熱管和散熱板形成一個(gè)平整的受熱面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷芯片的冷端和熱端的基板板材的導(dǎo)熱系數(shù)不相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:所述半導(dǎo)體制冷芯片的熱端基板板材的導(dǎo)熱系數(shù)比冷端的大。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:所述導(dǎo)冷塊與散熱板都是由鋁材制得的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:在集成系統(tǒng)工作時(shí)，所述熱管的蒸發(fā)管段的高度位置位于熱管其它管段的下方，所述熱管是直線型或折線型向上走向的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:在集成系統(tǒng)內(nèi)包括有兩個(gè)或以上的半導(dǎo)體制冷芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷集成系統(tǒng)，其特征在于:熱管內(nèi)壁附有強(qiáng)化換熱的吸液芯。
【文檔編號】F28D15/02GK203704438SQ201320777050
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】高俊嶺, 羅嘉恒, 甘平, 關(guān)慶樂 申請人:廣東富信科技股份有限公司