[發明專利]一種用于直插式多元面陣探測器的TEC散熱組件

在審

• 申請號: 202010126499.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111219907A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 賈紹磊;周成林;曹恒;李銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02;F28D21/00;F28F21/08;G01D11/00;G01J1/02
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種用于直插式多元面陣探測器的TEC散熱組件。該探測器工作在太空真空環境，TEC散熱組件利用熱傳導給直插式多元面陣探測器控溫。該發明組件包含熱電制冷器(TEC)、導熱銅片、銦片、金屬柔性壓框、金屬支撐架。本發明利用銦片良好的可塑性、延展性和導熱性，聯合TEC、導熱銅片，經過精心設計，共同組成熱阻小、結構緊湊、控溫精確的散熱組件；特別設計的柔性金屬壓框，通過自身柔性部位低剛度彈性變形卸載大應力，保護多元面陣探測器不致在壓力下變形、失效或破壞。特別適用于真空環境、航天領域、需要精準控溫的小空間場合。

技術領域

本發明公開了一種用于直插式多元面陣探測器的TEC散熱組件，特別適用于真空環境、航天領域、需要精準控溫的小空間場合。工程指導力強。

背景技術

隨著科技的發展，光電探測器越來越多地應用在測距、測速、成像等精密電子設備中。光電探測器工作需要合適的自身和環境溫度，溫度的大范圍波動會使噪聲變大，導致電性能下降，探測器技術指標不能滿足既定要求。當溫度超過一定值時可導致探測器壽命降低甚至損壞。多元面陣探測器工作溫度范圍窄，對熱控提出了較高要求，該探測器工作在太空真空環境，利用熱傳導降溫是其散熱的主要手段之一。該發明組件包含的熱電制冷器(TEC)、導熱銅片、銦片、金屬柔性壓框建立了一個可靠的熱量傳導路徑，熱阻小、固定可靠、對多元面陣探測器無額外大應力，整體結構空間利用率高，結構緊湊，特別適用于真空環境、航天領域、需要精準控溫的小空間場合。工程實踐性強。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種熱阻小、結構緊湊、可精確控溫的散熱組件。

本發明提供一種用于直插式多元面陣探測器的TEC散熱組件，包括隔熱墊片1、熱電制冷器TEC2、銦片3、導熱銅片4、金屬柔性壓框5、金屬支撐架6，其特征在于：

隔熱墊片1通過螺釘固定在多元面陣探測器8和PCB 7之間，熱電制冷器TEC2粘貼在多元面陣探測器8底面中間部位，這樣形成的組件通過螺釘安裝在金屬支撐架6左側，導熱銅片4通過螺釘安裝在金屬支撐架6左側面，金屬支撐架6與導熱銅片4相連的安裝面與低溫控溫面導熱安裝。銦片3貼在熱電制冷器TEC2和導熱銅片4之間，熱電制冷器TEC2的冷面貼合于多元面陣探測器8底面中間部位，熱電制冷器TEC2的熱面粘貼銦片。金屬柔性壓框5從金屬支撐架6右側裝入，螺釘緊固過程中產生的壓力，使銦片3被壓緊變薄，金屬柔性壓框5產生低剛度的彈性變形，螺釘緊固到位后，隔熱墊片1、熱電制冷器TEC2、銦片3、導熱銅片4、金屬柔性壓框5與多元面陣探測器8一起被緊固在金屬支撐架6上，形成完整的組件。

所述的隔熱墊片1厚度不小于2mm,且需保證多元面陣探測器安裝到位后，其管腳能夠露出PCB背面1～2mm。

所述的熱電制冷器TEC 2工作時冷面與熱面的溫差不小于20℃，功耗約20W。

所述的銦片3常溫下熱導率約為90W/m·k。

所述的導熱銅片4常溫下熱導率約為380W/m·k。

所述的金屬柔性壓框5彈性模量為69GPa，比剛度2.6，中間是兩個十字交叉臂，其余部位鏤空，十字交叉臂斷面結構呈長方形，兩個十字交叉臂一共有4處柔性設計，分別位于兩個交叉臂的兩端。柔性部位的斷面也是長方形，其面積是非柔性部位的1/3～1/2。

所述的金屬支撐架6彈性模量為45GPa，比剛度2.5，其上有多元面陣探測器8、PCB7、導熱銅片4、金屬柔性壓框5的安裝螺紋孔。

所述的PCB 7上有多元面陣探測器8插針的安裝孔。

該發明的有益特點在于：

1、利用銦片良好的可塑性、延展性和導熱性，聯合TEC、導熱銅片，經過精心設計，共同組成熱阻小、結構緊湊、控溫精確的散熱組件；