[發明專利]一種集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器及生產工藝

在審

• 申請號: 202211448046.0
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115915893A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 熊玉成;鄭峰;劉向軍;王仁宗
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H10N10/80
• 分類號: H10N10/80;H10N10/17;H10N10/01;H01L23/367;H01L23/46;F25B21/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 王亮

1.一種集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于，包括：

針鰭型微通道熱沉組件(4)，其包括通道基體(4-1)和位于通道基體(4-1)下側的蓋板(4-2)，所述的通道基體(4-1)的兩端均設置有匯流通道(4-3)，所述的通道基體(4-1)內部排列設置有針鰭(4-1-1)，所述的匯流通道(4-3)之間流通有從針鰭(4-1-1)流經的冷卻工質；

上基板(1-1)，設置在所述針鰭型微通道熱沉組件(4)的上方，所述的上基板(1-1)的下側呈陣列設置有上電極(2-1)，所述的通道基體(4-1)的上側設置有與上電極(2-1)對應的下電極(2-2)；

熱電臂陣列，設置在所述的上基板(1-1)與針鰭型微通道熱沉組件(4)之間形成的封裝層內，與上電極(2-1)和下電極(2-2)形成串聯。

2.根據權利要求1所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的通道基體(4-1)的內部并排設置有多條隔板(4-1-2)，所述隔板(4-1-2)之間形成兩端與匯流通道(4-3)對應的分流通道(4-1-4)，所述的針鰭(4-1-1)沿著隔板(4-1-2)的長度方向排列設置在分流通道(4-1-4)。

3.根據權利要求1所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的分流通道(4-1-4)中的針鰭(4-1-1)的數量為7到11根，且處于分流通道(4-1-4)的中間位置。

4.根據權利要求1所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的熱電臂陣列包括呈交替間隔排列的N型熱電臂(3-1)和P型熱電臂(3-2)，所述的N型熱電臂(3-1)和P型熱電臂(3-2)與對應的上電極(2-1)和下電極(2-2)相連。

5.根據權利要求3所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的上基板(1-1)與針鰭型微通道熱沉組件(4)之間設置有定位板(5)，所述的定位板(5)上呈陣列設置有與上電極(2-1)以及下電極(2-2)對應的定位槽，所述的N型熱電臂(3-1)和P型熱電臂(3-2)定位在所述定位槽內。

6.根據權利要求3所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的N型熱電臂(3-1)和P型熱電臂(3-2)采用鍍鎳或鍍錫的碲化鉍基材料制成。

7.根據權利要求1所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器，其特征在于：所述的冷卻工質為去離子水。

8.一種根據權利要求1-7中任意一項所述的集成針鰭型微通道熱沉的熱電制冷器的生產工藝，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將上基板(1-1)基底下表面覆蓋上一層銅，放入含氧濃度低的氮氣環境進行高溫加熱，冷卻后用菲林貼膜曝光顯影，通過刻蝕形成上基板(1-1)的上電極(2-1)；

S2：將錫銀銅無鉛焊膏充分攪拌后在步驟S1中成型的上電極(2-1)上印刷出對應熱電臂端面形狀的焊膏層；

S3：將熱電臂以間隔排列的方式放置在覆上錫銀銅無鉛焊膏的上電極(2-1)相應位置處，形成間隔設置的熱電臂陣列；

S4：將上述固定好的熱電臂陣列及上基板(1-1)轉移到加熱臺進行施壓加熱，待錫銀銅無鉛焊膏完全熔化后，冷卻至室溫形成一體；

S5：采用金屬3D打印加工出針鰭型微通道熱沉組件(4)的通道基體(4-1)和蓋板(4-2)，利用釬焊片高溫加熱將通道基體(4-1)和蓋板(4-2)進行一體化焊接；

S6：將下電極(2-2)切割成相應形狀以后，單面涂敷上導熱絕緣膠，對應著熱電臂位置貼在通道基體(4-1)上側，將導線固定于位于通道基體(4-1)邊緣的兩個下電極(2-2)上；

S7：在下電極(2-2)上涂覆錫銀銅無鉛焊膏，然后把步驟S3焊接好的熱電臂和上基底(1-1)對通道基體(4-1)上側的下電極(2-2)進行擠壓加熱，待錫銀銅無鉛焊膏完全熔化后，冷卻至室溫形成一體。