[發(fā)明專利]包括保護(hù)性熱密封蓋和最優(yōu)化界面熱阻的熱電熱交換器組件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380029824.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN104509220B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.S.朱恩;R.J.瑟里恩;A.亞達(dá)夫;J.W.愛德華茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 弗諾尼克設(shè)備公司
• 主分類號(hào): H05K1/02
• 分類號(hào): H05K1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;傅永霄

本發(fā)明公開了具有熱擴(kuò)散蓋的熱電熱交換器組件，所述熱擴(kuò)散蓋最優(yōu)化所述熱擴(kuò)散蓋與多個(gè)熱電裝置之間的界面熱阻，和其制造方法的實(shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱電熱交換器組件包括電路板和附接到所述電路板的多個(gè)熱電裝置。例如，由于熱電裝置生產(chǎn)工藝中的容差，所述熱電裝置中的至少兩個(gè)的高度是不同的。所述熱電熱交換器還包括在所述熱電裝置上的熱擴(kuò)散蓋和所述熱電裝置與所述熱擴(kuò)散蓋之間的熱界面材料。所述熱擴(kuò)散蓋的定向(即，傾斜)使得所述熱界面材料的厚度，和進(jìn)而界面熱阻，對(duì)于所述熱電裝置最優(yōu)化。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求于2012年5月7日提交的臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/643,622號(hào)和2012年5月7日提交的臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/643,625號(hào)的權(quán)益，這些臨時(shí)申請(qǐng)的公開內(nèi)容全文以引用的方式并入本文。

公開領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱電熱交換器。

背景

通常，薄膜熱電裝置與相當(dāng)?shù)恼w型熱電模塊相比要小得多且更脆。典型薄膜熱電裝置的面積約為140平方毫米(mm2)，而典型整體型熱電模塊的面積約為1,600mm2。可將薄膜熱電裝置布置于散熱器之間以形成熱電熱交換器。熱電裝置與附接散熱器之間的熱界面材料的熱阻定義為I/kA，其中I是熱界面材料的厚度，k是熱界面材料的熱導(dǎo)率，且A是熱電裝置與散熱器之間的界面的面積。這意味著薄膜熱電裝置與散熱器之間的熱界面材料的熱阻相比于較大的整體型熱電模塊與相應(yīng)散熱器之間的熱界面材料的熱阻高約10倍。對(duì)于薄膜熱電裝置，且特定來說，薄膜熱電冷卻器，熱界面材料的較高熱阻導(dǎo)致較高熱側(cè)溫度且要求較低冷側(cè)溫度，這導(dǎo)致功耗較高和/或無法充分冷卻。

此外，由于其尺寸和材料組合，薄膜熱電裝置無法承受像整體型熱電模塊那樣的機(jī)械負(fù)荷。另外，薄膜熱電裝置無法承受不均勻機(jī)械負(fù)荷。然而，附接到薄膜熱電裝置兩側(cè)的散熱器相比于薄膜熱電裝置來說是很大的且常常約束在給定產(chǎn)品中。因此，難以在薄膜熱電裝置上施加均勻受控制的負(fù)荷。

因此，需要盡可能減小薄膜熱電裝置之間的熱界面材料的熱阻，同時(shí)也保護(hù)薄膜熱電裝置抵抗機(jī)械負(fù)荷的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明概要

本發(fā)明公開了具有熱擴(kuò)散蓋的熱電熱交換器組件，所述熱擴(kuò)散蓋最優(yōu)化所述熱擴(kuò)散蓋與多個(gè)熱電裝置之間的界面熱阻，和其制造方法的實(shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱電熱交換器組件包括電路板和附接到所述電路板的多個(gè)熱電裝置。例如，由于熱電裝置生產(chǎn)工藝中的容差，所述熱電裝置中的至少兩個(gè)的高度是不同的。所述熱電熱交換器還包括在所述熱電裝置上的熱擴(kuò)散蓋和所述熱電裝置與所述熱擴(kuò)散蓋之間的熱界面材料。所述熱擴(kuò)散蓋的定向(即傾斜)使得所述熱界面材料的厚度和界面熱阻對(duì)于所述熱電裝置最優(yōu)化，從而將所述熱電裝置與所述熱擴(kuò)散蓋之間的熱界面材料的界面熱阻最優(yōu)化。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱擴(kuò)散蓋包括主體和相對(duì)于所述熱擴(kuò)散蓋的主體等高的多個(gè)基座，其從所述熱擴(kuò)散蓋的主體向所述熱電裝置延伸。每個(gè)所述基座與所述熱電裝置中的對(duì)應(yīng)一個(gè)對(duì)齊。在這個(gè)實(shí)施方案中，所述熱界面材料在每個(gè)基座的表面與對(duì)應(yīng)熱電裝置的表面之間，且所述熱擴(kuò)散蓋的定向使得每個(gè)基座與對(duì)應(yīng)熱電裝置之間的熱界面材料的厚度最優(yōu)化。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱擴(kuò)散蓋還包括從所述熱擴(kuò)散蓋的主體圍繞所述熱擴(kuò)散蓋的周邊延伸的唇部。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述唇部相對(duì)于所述熱擴(kuò)散蓋主體的高度使得對(duì)于預(yù)定范圍內(nèi)的熱電裝置的任何高度組合，所述熱擴(kuò)散蓋的唇部與所述電路板之間維持預(yù)定最小間隙，其中所述預(yù)定最小間隙大于零。

在一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱電裝置附接到所述電路板的第一表面，且所述熱擴(kuò)散蓋在與所述電路板的第一表面相對(duì)的熱電裝置的表面上。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述熱電裝置附接到所述電路板的第一表面，且所述熱擴(kuò)散蓋在所述熱電裝置的表面上，通過穿過所述電路板的一個(gè)或多個(gè)孔在所述電路板的第二表面暴露。