[發明專利]一種適于冷熱交變的熱電模塊及其制作方法

有效

• 申請號: 202011407165.2
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112599653B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 楊梅
• 申請（專利權）人: 杭州大和熱磁電子有限公司
• 主分類號: H10N10/17
• 分類號: H10N10/17;H10N10/13;H10N10/01
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 鄭汝珍

本發明提出一種適于冷熱交變的熱電模塊，包括P型半導體、N型半導體和放熱面基板，包括和吸熱面基板，所述吸熱面基板包括瓷片、粘結劑和吸熱面導流片，所述瓷片與吸熱面導流片通過粘結劑連接在一起，所述P型半導體和N型半導體串聯后設置在放熱面基板和吸熱面基板之間，形成回路。本發明提供一種適于長期冷熱交變應用的的熱電模塊，即在吸熱面陶瓷和導流片之間增加一種特殊的粘結劑，當熱電模塊受到溫度沖擊發生形變時，粘結劑可吸收一定的熱應力、緩沖變形，從而實現冷熱交變作用。

技術領域

本發明涉及熱電模塊技術領域，尤其是一種適于冷熱交變的熱電模塊及其制作方法。

背景技術

目前常用的熱電模塊結構，參考圖1，通常由上基板3、下基板12、現有P型半導體9、現有N型半導體10組成，其中上、下基板多為陶瓷片上高溫燒結銅導流片而成。由于陶瓷和銅導流片的熱膨脹系數差異較大，實際使用中，當受到溫度沖擊、銅導流片的熱膨脹系數是陶瓷的幾倍，故產品會發生向陶瓷一側的彎曲變形。如此反復，則易導致熱電模塊失效。尤其在醫療行業，冷熱交變應用較為普遍，而常規結構的熱電模塊都無法滿足冷熱交變的需求。

發明內容

本發明型的目的在于解決現有熱電模塊不能長期冷熱交變的局限性，提供一種適于長期冷熱交變應用的的熱電模塊，即在吸熱面陶瓷和導流片之間增加一種特殊的粘結劑，當熱電模塊受到溫度沖擊發生形變時，粘結劑可吸收一定的熱應力、緩沖變形，從而實現冷熱交變作用。

為實現上述目的，提出以下技術方案：

一種適于冷熱交變的熱電模塊，包括P型半導體、N型半導體和放熱面基板，包括和吸熱面基板，所述吸熱面基板包括瓷片、粘結劑和吸熱面導流片，所述瓷片與吸熱面導流片通過粘結劑連接在一起，所述P型半導體和N型半導體串聯后設置在放熱面基板和吸熱面基板之間，形成回路。

帶粘結劑的基板通常設置在熱電模塊吸熱面一側。因為被控溫的物體需制冷或加熱，熱電模塊即需冷、熱切換。熱電模塊工作中，吸熱面一側緊貼被控溫物體，因放熱面一側設置有散熱器、故放熱面的溫度會得到控制，當切換為加熱時、因吸熱面一側沒有設置散熱器，吸熱面的溫度就會逐步升高，因此吸熱面一側承受的溫度沖擊很大，在吸熱面設置粘結劑就可以有效緩沖熱變形應力，從而實現熱電模塊的冷熱交變功能。

作為優選，所述粘結劑具有一定的導熱性，其導熱系數不小于2W/(m·K)。

作為優選，所述粘結劑的厚度范圍為0.02mm到0.2mm。

作為優選，所述瓷片與粘結劑的接觸表面上設有若干擴容槽。設置擴容槽的作用是增大粘結劑的接觸面積以及粘結劑的體積，更加有效緩沖熱變形應力，從而實現熱電模塊的冷熱交變功能。

作為優選，所述擴容槽為等腰梯形槽，其窄口朝上。設置等腰梯形槽的目的是在盡量增大瓷片與粘結劑接觸面積，使得導熱效果更好。

作為優選，所述擴容槽設有垂直交錯的橫槽和縱槽。橫槽和縱槽交織成網槽，能夠存儲更多的粘結劑，更加有效緩沖熱變形應力。

一種適于冷熱交變的熱電模塊的制作方法，適用于上述的一種適于冷熱交變的熱電模塊，包括以下步驟：

S1，制作放熱面基板，其基材為陶瓷，將銅片與陶瓷在高溫爐內進行高溫燒結而成；

S2，制作吸熱面基板，將吸熱面基板瓷片放入固定模具內，在其表面涂刷一層粘結劑；再放上吸熱面導流片的固定治具，將吸熱面導流片倒入治具內并進行水平方向搖動，直至吸熱面導流片完全進入治具孔內，最后然后蓋上模具蓋子并用壓桿壓牢，直至吸熱面基板固化；

S3，熱電模塊的裝配：

分別在放熱面基板內側導流片和吸熱面基板的吸熱面導流片上涂抹一層焊錫；

將P型半導體、N型半導體分別放置到吸熱面基板的吸熱面導流片的相應位置，再蓋上放熱面基板；