一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件及其制备方法，该器件由制冷/制热光陶瓷基板（1）、导热介质（2）、金属导流条（3）、P/N型热电堆（4）和另一面金属导流条与陶瓷基板传统烧结的绝缘基板（5）所构成。本发明专利技术由于柔性连接器件制冷/制热端的导流条与陶瓷基板，使得器件在使用过程中陶瓷基板形极小，从而保证了器件两面的平行度，实现每对P/N型热电堆彼此间的相关性大大降低。由于制冷/制热面金属导流条与陶瓷基板柔性连接的导热介质，具有较好的弹性，是一种能够释放热冲击应力的柔性连接，使制冷/制热器件达到耐冷热冲击。该器件的制备工艺，可拓展热电半导体制冷/制热器件的使用领域，是实现绿色制冷/制热的有效方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属热电半导体制冷/制热
。
技术介绍
热电半导体制冷/制热器件是一种以半导体材料为基础、帕尔贴效应为工作原理、可用作小型热泵的电子元件。因其具有无运动部件、体积小、重量轻、无污染、无噪声等、同一器件可以满足升温和降温要求等优势，近年来备受关注。热电半导体制冷/制热器件作为温控领域的高新技术成为国际上竞相研究的热点之一，并将对人类未来的经济生活和社会发展产生重大影响。热电半导体制冷/制热器件的结构为三明治结构，多对P/N型半导体材料的金属热电堆粒子焊接在带金属图形、两面平行、导热不导电的陶瓷基板间，其中，陶瓷基板上的金属图形使Ρ /N型热电堆粒子串联或并联成一个完整的线路。热电半导体制冷/制热器件，虽无运动部件，在其应用到制冷/制热设备上时，如:精密设备制冷、家用电器、热循环系统、医用制冷/制热系统等，器件的温度变幅大且冷热交替频繁，由于“双金属效应”的影响，导致烧结上金属图形、用于制冷/制热面的陶瓷基板弯曲变形。陶瓷基板的弯曲变形，导致焊接在两陶瓷基板间的Ρ/N型热电堆焊点处产生较大应力，随冷热循环次数的增加，使得焊点松动直至脱落，且随使用时间的增加，器件的交流电阻(ACR)不断增加，最终导致器件失效。采取合理的措施减小器件陶瓷基板工作过程中因温度变幅大、冷热频繁交替产生应力变形，从而进一步减小因器件上下两面陶瓷基板不平行度对Ρ/N型热电堆焊点形成的应力，大幅提升器件的使用寿命。相应的处理措施及加工工艺，是保证器件性能稳定、寿命长的优选途径，也是扩展热电半导体制冷/制热的使用领域和实现绿色制冷/制热的有效方法。【专利
技术实现思路
】本专利技术的目的是，为了解决现有热电制冷/制热传统烧结陶瓷基板存在的问题，提供一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件的制备方法，制备工艺简单、成品率高、成本低、耐频繁变温、抗热冲击能力强、使用稳定性好、可靠性高、适用于工业化批量制备的热电半导体制冷/制热器件。实现本专利技术的技术方案是，在现有热电制冷/制热传统烧结陶瓷基板上改进，通过改变器件制冷/制热端的金属导流条与陶瓷基板的连接方式，即改传统的刚性烧结连接为非传统粘结即由导热介质连接的柔性连接。本专利技术的耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件为“三明治”结构形式，所述的器件具备:作为制冷/制热面，金属导流条与陶瓷基板由导热介质柔性连接的绝缘导热陶瓷基板。作为器件另一面，金属导流条与陶瓷基板传统烧结的绝缘导热陶瓷基板。位于制冷/制热端绝缘陶瓷基板与器件另一面陶瓷基板之间的、由金属导流条串联或并联成一个完整的连接多对碲化铋基Ρ/N型热电堆。本专利技术所述导热介质为改良导热胶。本专利技术采用改良导热胶柔性连接器件制冷/只热面金属导流条与光滑绝缘导热陶瓷基板，所述方法保证了器件制冷/制热端陶瓷基板在使用过程中的平行度，进而避免了刚性连接时陶瓷基板因温度变化造成变形而引起的器件上下两面不平行度增加，致使P/N型热电堆焊点处应力增加而使器件性能衰减甚至失效。柔性连接制冷/制热端陶瓷基板与导流条的器件，使用过程中，即使陶瓷基板有较小变形，由于制冷/制热端陶瓷基板与导流条采取柔性连接的方式使得连成一个整体的Ρ/N热电堆的相关性大幅减小，金属导流条与陶瓷基板因温度变化产生的应力也因柔性连接被吸收，进而消除各个Ρ/N热电堆承受应力不均匀的现象，从而避免了刚性连接的热电堆因温度瞬间产生大幅变化且冷热交替频繁的冷、热冲击造成的焊点松动直至脱落现象。温度瞬间变幅大且冷热频繁交替的情况下，同样地，由于制冷/制热面金属导流条与陶瓷基板采用柔性连接的方式，大幅度减小了陶瓷基板的变形，避免了器件两面陶瓷基板不平行度的增加，另外，柔性连接制冷/制热面金属导流条与陶瓷基板间的柔性连接介质如导热胶的弹性变化使金属导流条与陶瓷基板因温度变化产生的应力被吸收，进一步降低了金属导流条与ρ/N热电堆对之间应力。由此，得到一种能够完全释放温度骤变、较好地保证器件两面陶瓷基板平行度、耐冷热频繁交替的器件即为耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件。本专利技术耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件的制备方法为:(1)以制备好的ρ/N型热电半导体晶棒为原料，切割成Hmm厚的Ρ/N大片，将切好的P/N大片表面金属化后切割成底面积为LXLmm2的Ρ/N型热电堆粒子；(2)利用改良导热胶，将金属导流条通过柔性连接的方式固定在光滑的绝缘导热陶瓷基板上；(3)将两面陶瓷基板的金属导流条表面挂上1381:的Bismuth Tin (BiSn)或227°C的Copper Tin (CuSn)，或其他焊料，而后将多孔模具放在金属导流条柔性连接的陶瓷基板上，分别将Ρ/N型热电堆粒子放入多孔模具的孔腔中，过隧道炉进行加热焊接，焊接完取下多孔模具，将常规连接金属导流条的另一面陶瓷基板与已焊接Ρ/N型热电堆粒子的制冷/制热陶瓷基板对正、固定，再次过隧道炉焊接，即可得到两面陶瓷基板平行度保持良好、耐百万次冷热冲击的热电半导体制冷/制热器件。Ρ/N大片厚度Η为0.5mnT5mm ；P/N型热电堆粒子底面宽度L为0.4mnT3mm。通过以上操作流程，得到多对P/N型热电堆彼此独立、可耐冷热冲击的热电半导体制冷/制热器件，其在实际使用过程中器件制冷/制热端可承受温度短时间内反复从室温降至-30°C?_40°C及从室温升高到100°C的快速温度变化冲击下的冲击应力，从而达到耐冷热冲击、长期使用稳定性好、使用寿命长的目的。本专利技术与现有常规烧结制冷/制热端陶瓷基板比较的有益效果是，本专利技术采用柔性方式连接器件制冷/制热端的导流条与陶瓷基板，使得器件在使用过程中陶瓷基板形变小甚至不变，从而保证了器件两面的平行度，使得每对Ρ/N型热电堆彼此间的相关性大大降低，同时构成该热电器件的每对Ρ/N型热电堆之间因温度变化产生的应力相互干涉作用大幅减小。另外，由于制冷/制热面金属导流条与陶瓷基板柔性连接的导热介质，如导热胶，其具有较好的弹性，使得器件使用过程中金属导流条与陶瓷基板因温度变化产生的应力冲击被吸收，从而使热电半导体制冷/制热器件可以较好的达到耐冷热冲击的目的。该器件的加工生产工艺，可以作为一种拓展热电半导体制冷/制热器件的使用领域和实现绿色制冷/制热的有效方法。本专利技术器件的生产工艺简单、成品率高、成本低、可承受短时间内温度冷热交替冲击、稳定性好、可靠性高、适用于工业化批量生产。【附图说明】图1为制冷/制热端陶瓷基板非传统烧结热电半导体制冷/制热器件电极图形；图2为制冷/制热端陶瓷基板非传统烧结热电半导体制冷/制热器件冷面陶瓷基板结构；图3为焊接完成后制冷/制热端陶瓷基板非传统烧结热电半导体制冷/制热器件侧面图；图4为耐冷热冲击器件冷温度随循环时间的变化曲线；图5为耐冷热冲击器件随循环次数电阻及电阻率的变化曲线；图中图号表示:1是制冷/制热端光滑陶陶瓷基板；2是导热介质；3是金属导流条；4是Ρ/N型热电堆；5是另一面面金属导流条与陶瓷基板传统烧结的绝缘基板。【具体实施方式】实施例1以下为制备TETC1-12706耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件的具体实施方式:本专利技术实施方案采用的原料为的Ρ/N型热电晶棒、陶瓷基板、金属导流片，改良导热介质等。(1)以制备好的Ρ/N型热电半导体晶棒为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件，其征在于，所述热电半导体制冷/制热器件为“三明治”结构形式，具备，作为制冷/制热面，金属导流条与陶瓷基板由导热介质柔性连接的绝缘导热陶瓷基板；作为器件另一面，金属导流条与陶瓷基板传统烧结的绝缘导热陶瓷基板；位于制冷/制热端绝缘陶瓷基板与所述器件另一面陶瓷基板之间的、由金属导流条串联或并联成一个完整的多对碲化铋基P/N型热电堆。
【技术特征摘要】
1.一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件，其征在于，所述热电半导体制冷/制热器件为“三明治”结构形式，具备，作为制冷/制热面，金属导流条与陶瓷基板由导热介质柔性连接的绝缘导热陶瓷基板；作为器件另一面，金属导流条与陶瓷基板传统烧结的绝缘导热陶瓷基板；位于制冷/制热端绝缘陶瓷基板与所述器件另一面陶瓷基板之间的、由金属导流条串联或并联成一个完整的多对碲化铋基ρ/N型热电堆。2.一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件的制备方法，其特征在于，所述方法在金属导流条与绝缘导热陶瓷基板之间采用导热胶连接，大幅度减小了器件制冷/制热端陶瓷基板在使用过程中由于双金属效应引起的陶瓷基板变形，进而避免了刚性连接时，陶瓷基板因温度变化造成变形而引起的器件上下两面不平行度变大，致使P/N型热电堆粒子焊点处应力增加而使器件性能衰减及失效；柔性连接制冷/制热端陶瓷基板与导流条的器件，使用过程中，，由于采用制冷/制热端陶瓷基板与导流条的柔性连接方式，减小了连成一个整体的P/N热电堆粒子的相关性，使得金属导流条与陶瓷基板因温度变化产生的应力被吸收，大幅减小了器件上下两面陶瓷基板的不平行度，进而消除各个P/N热电堆受应力不均匀的现象，从而避免了刚性连接的热电堆因温度瞬间产生大幅变化且冷热交替频繁的冷、热冲击造成的焊点松动直至脱落致使器件失效的现象。3.根据权利要求2所述的一种耐百万次冷热冲击热电半导体制冷/制热器件的制备方法，其特征在于，所述器件可承受至少70°C温差反复升降温时产生的应力冲击。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊海，郑俊辉，陈晓，孔芳芳，
申请(专利权)人：江西纳米克热电电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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