[发明专利]高导热性金属电路半导体制冷片及其加工方法

说明书

技术领域

本发明属于热电与半导体制冷和制热技术领域。 

背景技术

在热电与半导体制冷和制热技术领域，已有的半导体制冷片技术大多是采用陶瓷基板结构，也有个别采用薄膜塑料或云母结构。 

上述已有的基板解决方案，一般热阻较大，一般热传导系数均在10W/m.k以下。由于其导热性能不够理想，容易影响其耐久工作性能，制冷效率偏低。此外陶瓷基板容易破碎，容易在组装时造成良品率比较低。

于2007年4月4日公开的申请号为200510108046的高导热效率电路板，其主要在于一基板上覆盖有一绝缘层，于绝缘层上设置一线路，线路一处用以设置一半导体芯片，线路一处下面和线路外露表面下面覆盖一含有钻石粉末或钻石及类钻碳膜的导热绝缘层，该导热绝缘层用以迅速传导直接来自于线路的高热及间接来自于半导体芯片的高热，并将高热排除至外界，由此，以维持该电路板在一正常工作温度；导热绝缘层可取代现有电路板基板上的绝缘层，使得高功率半导体芯片所产生的高热能通过线路及导热绝缘层的传递，快速地与外界空气进行热交换而散热。     

发明内容

本发明旨在提供一种热传导系数高、制冷效率高和良品率高的高导热性金属电路半导体制冷片。

本发明至少包括两层叠层式排列的具有类钻碳镀膜的金属基板，在相邻的两层具有类钻碳镀膜的金属基板之间设置若干半导体制冷晶粒和若干导流片，所述导流片分别焊接在类钻碳金属基板上，所述半导体制冷晶粒通过导流片串联电连接。

本发明通过在每两层具有类钻碳镀膜的金属基板中夹置半导体制冷晶粒和导流片，形成环保的高导热性金属电路半导体制冷片，克服了现有技术的不足。

本发明采用具有类钻碳镀膜的金属基板作为半导体制冷片的封装基板，形成由金属基板封装而成的多层结构，可使传导系数远大于10W/m.k，均达到或超过国家标准；还实现了制冷效率高和导热效果好的目的。另外，本发明采用具有类钻碳镀膜的金属基板，大大提高了产品的刚性，从而避免使用原有同类产品的陶瓷材料出现的破损现象，利于提高产品的良品率。

本发明可应用的领域广泛，如：

1、军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探测、导行系统。

2、医疗方面；冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。

3、实验室装置方面：冷阱、冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪片。

4、专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽、电脑等。

5、日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电子信箱等。

另外，本发明选取的所述具有类钻碳镀膜的金属基板的厚度为0.5～5mm，具有类钻碳镀膜的金属基板的导热系数为10～475W/m.k。形成的产品的工作性能、实验和批量效果制冷效果极佳，可以满足实用领域不同工作条件要求。

本发明采用的具有类钻碳镀膜的金属基板中金属基本材料可以是铝板或铜板或钢板或铁板，可以采用其他合金基板，特别是军工和航天行业含钛等符合材料的基板。

本发明还提出以上高导热性金属电路半导体制冷片的加工方法。

本发明加工方法包括以下步骤：

1）通过刻蚀具有类钻碳镀膜的金属基板上的导电层，使其裸露出蚀刻图形的线路作为焊盘，将导流片焊接在焊盘上；

2）将分别焊接有导流片的两块具有类钻碳镀膜的金属基板叠层式放置，并将焊接有导流片的具有类钻碳镀膜的金属基板面相对布置；将一个N型半导体制冷颗粒和一个P型半导体制冷颗粒组成一个电偶对，电偶对的一面焊接在所述两块具有类钻碳镀膜的金属基板的一块具有类钻碳镀膜的金属基板的导流片上，该电偶对的另一面焊接在所述两块具有类钻碳镀膜的金属基板的另一块具有类钻碳镀膜的金属基板的导流片上。

本发明工艺简单、合理，利于工业化批量生产。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为本发明的另一种结构示意图。

图3为本发明产品与常规产品的温差、能效与驱动电流的关系图。

具体实施方式

一、按中国专利申请号为200510108046公开的方法制作具有类钻碳镀膜的金属基板：

取金属基板（铝板、或铜板、或钢板、或铁板，可以采用其他合金基板，特别是军工和航天行业含钛等符合材料的基板）的厚度约0.5～5mm。