[發明專利]高導熱性金屬電路半導體制冷片及其加工方法

無效

• 申請號: 201310732993.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103682074A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 嚴圣軍;李權憲
• 申請（專利權）人: 江蘇天楹環保科技有限公司
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發明屬于熱電與半導體制冷和制熱技術領域。?

背景技術

在熱電與半導體制冷和制熱技術領域，已有的半導體制冷片技術大多是采用陶瓷基板結構，也有個別采用薄膜塑料或云母結構。?

上述已有的基板解決方案，一般熱阻較大，一般熱傳導系數均在10W/m.k以下。由于其導熱性能不夠理想，容易影響其耐久工作性能，制冷效率偏低。此外陶瓷基板容易破碎，容易在組裝時造成良品率比較低。

于2007年4月4日公開的申請號為200510108046的高導熱效率電路板，其主要在于一基板上覆蓋有一絕緣層，于絕緣層上設置一線路，線路一處用以設置一半導體芯片，線路一處下面和線路外露表面下面覆蓋一含有鉆石粉末或鉆石及類鉆碳膜的導熱絕緣層，該導熱絕緣層用以迅速傳導直接來自于線路的高熱及間接來自于半導體芯片的高熱，并將高熱排除至外界，由此，以維持該電路板在一正常工作溫度；導熱絕緣層可取代現有電路板基板上的絕緣層，使得高功率半導體芯片所產生的高熱能通過線路及導熱絕緣層的傳遞，快速地與外界空氣進行熱交換而散熱。?????

發明內容

本發明旨在提供一種熱傳導系數高、制冷效率高和良品率高的高導熱性金屬電路半導體制冷片。

本發明至少包括兩層疊層式排列的具有類鉆碳鍍膜的金屬基板，在相鄰的兩層具有類鉆碳鍍膜的金屬基板之間設置若干半導體制冷晶粒和若干導流片，所述導流片分別焊接在類鉆碳金屬基板上，所述半導體制冷晶粒通過導流片串聯電連接。

本發明通過在每兩層具有類鉆碳鍍膜的金屬基板中夾置半導體制冷晶粒和導流片，形成環保的高導熱性金屬電路半導體制冷片，克服了現有技術的不足。

本發明采用具有類鉆碳鍍膜的金屬基板作為半導體制冷片的封裝基板，形成由金屬基板封裝而成的多層結構，可使傳導系數遠大于10W/m.k，均達到或超過國家標準；還實現了制冷效率高和導熱效果好的目的。另外，本發明采用具有類鉆碳鍍膜的金屬基板，大大提高了產品的剛性，從而避免使用原有同類產品的陶瓷材料出現的破損現象，利于提高產品的良品率。

本發明可應用的領域廣泛，如：

1、軍事方面：導彈、雷達、潛艇等方面的紅外線探測、導行系統。

2、醫療方面；冷力、冷合、白內障摘除片、血液分析儀等。

3、實驗室裝置方面：冷阱、冷箱、冷槽、電子低溫測試裝置、各種恒溫、高低溫實驗儀片。

4、專用裝置方面：石油產品低溫測試儀、生化產品低溫測試儀、細菌培養箱、恒溫顯影槽、電腦等。

5、日常生活方面：空調、冷熱兩用箱、飲水機、電子信箱等。

另外，本發明選取的所述具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的厚度為0.5～5mm，具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的導熱系數為10～475W/m.k。形成的產品的工作性能、實驗和批量效果制冷效果極佳，可以滿足實用領域不同工作條件要求。

本發明采用的具有類鉆碳鍍膜的金屬基板中金屬基本材料可以是鋁板或銅板或鋼板或鐵板，可以采用其他合金基板，特別是軍工和航天行業含鈦等符合材料的基板。

本發明還提出以上高導熱性金屬電路半導體制冷片的加工方法。

本發明加工方法包括以下步驟：

1）通過刻蝕具有類鉆碳鍍膜的金屬基板上的導電層，使其裸露出蝕刻圖形的線路作為焊盤，將導流片焊接在焊盤上；

2）將分別焊接有導流片的兩塊具有類鉆碳鍍膜的金屬基板疊層式放置，并將焊接有導流片的具有類鉆碳鍍膜的金屬基板面相對布置；將一個N型半導體制冷顆粒和一個P型半導體制冷顆粒組成一個電偶對，電偶對的一面焊接在所述兩塊具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的一塊具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的導流片上，該電偶對的另一面焊接在所述兩塊具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的另一塊具有類鉆碳鍍膜的金屬基板的導流片上。

本發明工藝簡單、合理，利于工業化批量生產。

附圖說明

圖1為本發明的一種結構示意圖。

圖2為本發明的另一種結構示意圖。

圖3為本發明產品與常規產品的溫差、能效與驅動電流的關系圖。

具體實施方式

一、按中國專利申請號為200510108046公開的方法制作具有類鉆碳鍍膜的金屬基板：

取金屬基板（鋁板、或銅板、或鋼板、或鐵板，可以采用其他合金基板，特別是軍工和航天行業含鈦等符合材料的基板）的厚度約0.5～5mm。