[发明专利]集成散热片式大功率半导体热电芯片组件

说明书

技术领域：

本发明涉及半导体物理致冷致热技术领域，具体涉及一种集成散热片式大功率半导体热电芯片组件。

背景技术：

半导体热电芯片组件以其环保、无污染、无噪声、无机械运动、体积小、安装使用方便、功率大小变化量大、控制方便等显著优点，成为人们重点研究开发的新的冷热源。

现有的半导体热电芯片组件其原理来自：具有热电能量转换特性的材料，在通以直流电时有致冷功能，故称热电致冷，又称温差电致冷，由于以Bi、Te等为代表的半导体材料有较强的热电能量转换特性，才使热电致冷真正实用化。上世纪中时，半导体材料在各个技术领域广泛应用，其热电效应的效率也有了一定的提高，从而使热电致冷致热应用进入了工程技术领域。但总的来说，其耗电量大，制冷量低，成本价格昂贵，效率不高这些根本性的缺点依然存在，因而只能应用在一些特殊的行业和领域，如航天设施等。因此进一步降低原料成本，突破传统工艺制造方法，提高致冷致热效率，是推广应用于商业、民用及人类日常生活中的关键所在。

目前热电芯片组件由多个P型半导体元件和N型半导体元件交替设置，P型半导体元件和N型半导体元件之间串联导流片，这种众多串联的P、N型半导体元件中，如果任一个半导体元件与导流片接触不良或半导体元件损坏，就会导致整个芯片组件无法正常工作或失效，特别对于大功率热电芯片组件，其后果更为严重；又由于半导体元件和导流片体积微小，操作中很难精确到位，制作工艺难度大，生产成本高。目前也还有一种热电芯片组件，以介电铜导流片代替陶瓷板，并在导流片之间填充树脂发泡剂，这种结构使热电芯片组件结构强度大为降低，制作的产品合格率低。

此外，要解决现有大功率半导体热电芯片组件实际应用中致冷致热效率低的问题，其中一个关键问题是提高热电芯片组件与冷媒或热媒介质的热交换传导效率，但由于半导体热电芯片组件体积小，冷端、热端散热面积小，人们虽然对于热交换媒体介质进行了不断的探索研究和改善，但仍然不能解决半导体热电芯片组件实际应用中致冷致热效率低的问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题；而提供一种结构新颖、制作工艺简单、散热面积大、热交换传导效果好、极大提高半导体热电芯片组件实际应用中致冷致热效率的集成散热片式大功率半导体热电芯片组件。

本发明采用的技术方案是：这种集成散热片式大功率半导体热电芯片组件在大功能半导体热电芯片组件的上导流板和下导流板上分别连接固定散热片，或者上导流板和下导流板加厚，在厚导流板上直接加工出散热片。

上述技术方案中，上导流板和下导流板分别连接固定散热片的连接固定结构为：导流板上绝缘化处理，生成绝缘层，再在绝缘层上金属化处理，生成金属层，金属层再与散热片焊接固定。

上述技术方案中，在厚导流板上直接加工出的散热片上绝缘化处理，生成绝缘层。

上述技术方案中，散热片采用铝材制作。

上述技术方案中，大功率半导体热电芯片组件由中层基板、半导体热电元件、上导流板、下导流板组成，中层基板为绝缘材料成型板或绝缘材料浇注板，中层基板上具有多个与热电元件相吻合的穿孔，穿孔内分别安装有P型半导体热电元件和N型半导体热电元件，上、下导流板与中层基板和半导体热电元件连接固定，并且上导流板与半导体热电元件上端电连接，下导流板与半导体热电元件下端电连接，上、下导流板加工成若干互相绝缘的导流小块，若干互相绝缘的上、下导流小块与P型半导体热电元件、N型半导体热电元件电连接构成半导体热电元件的并联或串联或串、并联组合。

上述技术方案中，若干互相绝缘的上、下导流小块与热电元件的组合为：一组P型半导体热电元件上端与相邻的一组N型半导体热电元件上端由一块上导流小块并联在一起，而这一组N型半导体热电元件下端与相邻的另外一组P型半导体热电元件下端由一块下导流小块并联在一起，如此类推，形成多组P型半导体热电元件与多组N型半导体热电元件的并、串联组合。

上述技术方案中，上、下导流板加工成若干互相绝缘的导流小块可采用印刷电路板的加工方法加工而成。

上述技术方案中，中层基板采用环氧树脂板、树脂纤维板、纸胶板、发泡剂绝缘材料板或其它绝缘材料板制成。

上述技术方案中，上、下导流板为铝材板或敷铜板。

上述技术方案中，上、下导流板与P、N型半导体热电元件低温焊接。

本发明的优点和效果：