热电制冷器焊接治具的制作方法

1.本公开涉及热电制冷器领域，更具体地涉及一种热电制冷器焊接治具。


背景技术：

2.随着热电制冷器(thermal electric cooler)应用的迅猛发展，热电制冷器越来越小型化、微型化。热电制冷器在组装过程中因为焊锡融化膨胀，带动热电粒子移动，不可避免地造成粒子倾斜、偏位及旋转，导致焊接不牢固。


技术实现要素：

3.鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种热电制冷器焊接治具，其能在热电粒子焊接过程中约束热电粒子移动并提高焊接牢固性。
4.由此，在一些实施例中，一种热电制冷器焊接治具包括第一治具以及第二治具，第一治具具有第一本体和两个第一压块，第一本体设有多个定位槽以及两个第一台阶，多个定位槽彼此空气连通；各定位槽仅在顶部敞开，各定位槽用于收容待焊接的对应一个热电粒子；两个第一台阶位于所述多个定位槽的顶部的上方且位于第一本体的左右方向的两端，两个第一台阶彼此面对，各第一台阶的底平面与各定位槽的顶面之间的间距设置成满足在多个热电粒子的上下方向的一侧第一基板与各热电粒子焊接的第一焊料层和多个热电粒子电连接的第一金属化层的要求；各第一压块用于定位于且可拆卸地固定于对应第一台阶的顶部；各第一压块与对应的第一台阶形成一个第一基板限位槽，各第一基板限位槽沿前后方向延伸，两第一基板限位槽用于收容并在左右方向和上下方向上限位热电制冷器的待焊接的第一基板；第二治具具有两个第二本体、两个第二压块以及两个连接板，两个第二本体沿左右方向彼此间隔开以形成收容空间，收容空间用于收容并在左右方向上限位热电制冷器的待焊接的第二基板；各第二本体具有一个第二台阶，两个第二台阶沿左右方向彼此面对，各第二压块用于定位于且可拆卸地固定于对应第二台阶的顶部；各第二压块与对应的第二台阶形成一个第一基板限位凹部，各第一基板限位凹部沿前后方向延伸，两第一基板限位凹部用于收容并在左右方向和上下方向上限位热电制冷器的已与多个热电粒子焊接的第一基板；各连接板沿左右方向连接在两个第二本体之间，两个连接板的顶面不高于两个第二台阶的底表面，两个连接板的底面与收容空间的顶面之间的间距设置成满足在多个热电粒子的上下方向的另一侧第二基板与各热电粒子焊接的第二焊料层和将多个热电粒子电连接的第二金属化层的要求，两个连接板用于从前后方向限位已与第一基板焊接的多个热电粒子。
5.在一些实施例中，多个定位槽在前后方向和左右方向上排列，在前后方向上排列的定位槽在前后方向上彼此连通。
6.在一些实施例中，在前后方向上排列的定位槽通过构成相应定位槽的前后方向的壁低于左右方向的壁而在前后方向上彼此连通，或者在前后方向上排列的定位槽通过构成相应定位槽的前后方向的壁上开贯通孔而在前后方向上彼此连通。
7.在一些实施例中，两个第一台阶互为镜像。
8.在一些实施例中，各第一基板限位槽沿前后方向贯通地延伸。
9.在一些实施例中，收容空间沿前后方向贯通。
10.在一些实施例中，两个第二台阶互为镜像，
11.在一些实施例中，各第一基板限位凹部沿前后方向贯通地延伸。
12.在一些实施例中，两个第二本体中的一个为l型，两个第二本体中的另一个为直板型且在底部具有向上凹入且超过收容空间的顶面的凹限部，凹限部与对应的第二台阶互为镜像。
13.在一些实施例中，第一治具还包括多个第一螺钉，多个第一螺钉用于将各第一压块可拆卸地固定于对应第一台阶的顶部，或者第二治具还包括多个第二螺钉，多个第二螺钉用于将各第二压块可拆卸地固定于对应第二台阶的顶部。
14.本公开的有益效果如下：
15.在本公开的热电制冷器焊接治具中，通过第一治具的定位槽在前后方向和左右方向限位对应的热电粒子、通过第一治具的两第一基板限位槽在左右方向和上下方向上限位第一基板，从而使得第一基板和多个热电粒子在焊接前相对彼此定位，由此，在第一金属化层与热电粒子焊接的过程中，即使形成第一焊料层的焊料熔化膨胀，由于在上下方向上第一基板被限位，第一基板对熔化膨胀的焊料的反作用连同定位槽的底面的反作用使得热电粒子在上下方向上受到约束，同时由于第一治具的定位槽在前后方向和左右方向限位对应的热电粒子，所以，热电粒子在与第一金属化层焊接并与第一基板一体化过程中在三维方向受到限制，热电粒子不会偏斜和旋转，热电粒子不会偏位，从而使得热电粒子、第一焊料层、第一金属化层以及第一基板通过焊接一体化之后，热电粒子的位置精确、焊接牢固，进而提高热电粒子200的可靠性。
16.在本公开的热电制冷器焊接治具中，通过两个连接板沿左右方向连接在两个第二本体之间来固定两个第二限位凹部在左右方向上的位置、通过两个第二限位凹部在左右方向和上下方向上限位已与多个热电粒子焊接在一起的第一基板，在第二基板焊接时第二治具置于工作平台上，工作平台支撑两个第二本体以及第二基板，由此基于工作平台和被两个第二限位凹部限位的第一基板，多个热电粒子在上下方向上被限制，由此，在第二金属化层与热电粒子焊接的过程中，即使形成第二焊料层的焊料熔化膨胀，由于各热电粒子在上下方向膨胀受到约束且各热电粒子在前后方向和左右方向受到已一体化的第一金属化层和第一基板的约束，所以，热电粒子在与第二金属化层焊接并与第二基板一体化过程中也在三维方向受到限制，热电粒子也不会偏斜和旋转，热电粒子不会偏位，从而使得热电粒子、第二焊料层、第二金属化层以及第二基板通过焊接一体化之后，热电粒子的位置精确、焊接牢固，进而提高热电粒子的可靠性。
附图说明
17.图1是根据本公开的热电制冷器焊接治具的立体图。
18.图2是图1的热电制冷器焊接治具中的第二治具的分解图。
19.图3是利用根据本公开的热电制冷器焊接治具的第一治具将热电粒子和第一基板焊接的过程的分解图。
20.图4是利用根据本公开的热电制冷器焊接治具的第一治具将热电粒子和第一基板焊接后的剖视图。
21.图5是利用根据本公开的热电制冷器焊接治具的第二治具将热电粒子和第二基板焊接的过程的分解图。
22.图6是利用根据本公开的热电制冷器焊接治具的第二治具将热电粒子和第二基板焊接后的剖视图。
23.其中，附图标记说明如下：
24.100热电制冷器焊接治具
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212凹限部
25.d1左右方向
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22第二压块
26.d2上下方向
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23连接板
27.d3前后方向
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24第二螺钉
28.1第一治具
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s收容空间
29.11第一本体
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r第一基板限位凹部
30.111定位槽
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p2间距
31.112第一台阶
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200热电粒子
32.112a底平面
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300第一基板
33.12第一压块
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400第一焊料层
34.13第一螺钉
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500第一金属化层
35.p1间距
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900a第一导热层
36.g第一基板限位槽
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600第二基板
37.2第二治具
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700第二焊料层
38.21第二本体
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800第二金属化层
39.211第二台阶
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900b第二导热层
40.211a底表面
具体实施方式
41.附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
42.参照图1至图6，热电制冷器焊接治具100包括第一治具1以及第二治具2。
43.第一治具1具有第一本体11和两个第一压块12。
44.第一本体11设有多个定位槽111以及两个第一台阶112。多个定位槽111彼此空气连通。各定位槽111仅在顶部敞开，各定位槽111用于收容并定位待焊接的对应一个热电粒子200。两个第一台阶112位于所述多个定位槽111的顶部的上方且位于第一本体11的左右方向d1的两端，两个第一台阶112彼此面对。各第一台阶112的底平面112a与各定位槽111的顶面之间的间距p1设置成满足在多个热电粒子200的上下方向d2的一侧第一基板300与各热电粒子200焊接的第一焊料层400和多个热电粒子200电连接的第一金属化层500的要求。
45.各第一压块12用于定位于且可拆卸地固定于对应第一台阶112的顶部。各第一压块12与对应的第一台阶112形成一个第一基板限位槽g。各第一基板限位槽g沿前后方向d3
延伸，两第一基板限位槽g用于收容并在左右方向d1和上下方向d2上限位热电制冷器的待焊接的第一基板300。
46.第二治具2具有两个第二本体21、两个第二压块22以及两个连接板23。
47.两个第二本体21沿左右方向d1彼此间隔开以形成收容空间s。收容空间s用于收容并沿左右方向d1限位热电制冷器的待焊接的第二基板600。各第二本体21具有一个第二台阶211。两个第二台阶211沿左右方向d1彼此面对。
48.各第二压块22用于定位于且可拆卸地固定于对应第二台阶211的顶部。各第二压块22与对应的第二台阶211形成一个第一基板限位凹部r，各第一基板限位凹部r沿前后方向d3延伸，两第一基板限位凹部r用于收容并在左右方向d1和上下方向d2上限位热电制冷器的已与多个热电粒子200焊接的第一基板300。
49.各连接板23沿左右方向d1连接在两个第二本体21之间，两个连接板23的顶面不高于两个第二台阶211的底表面211a，两个连接板23的底面与收容空间s的顶面之间的间距p2设置成满足在多个热电粒子200的上下方向d2的另一侧第二基板600与各热电粒子200焊接的第二焊料层700和将多个热电粒子200电连接的第二金属化层800的要求。两个连接板23用于从前后方向d3限位已与第一基板300焊接的多个热电粒子200。
50.在本公开的热电制冷器焊接治具100中，通过第一治具1的定位槽111在前后方向d3和左右方向d1限位对应的热电粒子200、通过第一治具1的两第一基板限位槽g在左右方向d1和上下方向d2上限位第一基板300，从而使得第一基板300和多个热电粒子200在焊接前相对彼此定位，其中，第一焊料层400在焊接前预先可通过例如涂布设置在对应的热电粒子200的上下方向d1的顶面上，第一金属化层500在焊接前可预先通过例如粘接或图案化处理设置在第一基板300上，由此，在第一金属化层500与热电粒子200焊接的过程中，即使形成第一焊料层400的焊料熔化膨胀，由于在上下方向d2上第一基板300被限位，第一基板300对熔化膨胀的焊料的反作用连同定位槽111的底面的反作用使得热电粒子200在上下方向d2上受到约束，同时由于第一治具1的定位槽111在前后方向d3和左右方向d1限位对应的热电粒子200，所以，热电粒子200在与第一金属化层500焊接并与第一基板300一体化过程中在三维方向受到限制，热电粒子200不会偏斜和旋转，热电粒子200不会偏位，从而使得热电粒子200、第一焊料层400、第一金属化层500以及第一基板300通过焊接一体化之后，热电粒子200的位置精确、焊接牢固且底面能够保持一致(底面通过使多个定位槽111的底面齐平即可)，进而提高热电粒子200的可靠性。
51.在本公开的热电制冷器焊接治具100中，通过两个连接板23沿左右方向d1连接在两个第二本体21之间来固定两个第二限位凹部r在左右方向d1上的位置、通过两个第二限位凹部r在左右方向d1和上下方向d2上限位已与多个热电粒子200焊接在一起的第一基板300，在第二基板600焊接时第二治具2置于工作平台上，工作平台支撑两个第二本体21以及第二基板600，由此基于工作平台和被两个第二限位凹部r限位的第一基板300，多个热电粒子200在上下方向d2上被限制，第二焊料层700在焊接前预先可通过例如涂布设置在对应的热电粒子200的上下方向d1的底面上，第二金属化层800在焊接前可预先通过例如粘接或图案化处理设置在第二基板600上，由此，在第二金属化层800与热电粒子200焊接的过程中，即使形成第二焊料层700的焊料熔化膨胀，由于各热电粒子200在上下方向d2膨胀受到约束且各热电粒子200在前后方向d2和左右方向d1受到已一体化的第一金属化层500和第一基
板300的约束，所以，热电粒子200在与第二金属化层800焊接并与第二基板600一体化过程中也在三维方向受到限制，热电粒子200也不会偏斜和旋转，热电粒子200不会偏位，从而使得热电粒子200、第二焊料层700、第二金属化层800以及第二基板600通过焊接一体化之后，热电粒子200的位置精确、焊接牢固，进而提高热电粒子200的可靠性。
52.在图1所示的示例中，多个定位槽111在前后方向d3和左右方向d1上排列，在前后方向d3上排列的定位槽111在前后方向d3上彼此连通。在前后方向d3上排列的定位槽111在前后方向d3上彼此连通，用于焊接过程中的所需的气体(例如空气或氮气)流动，以便于回流焊的执行。在替代实施例中，多个定位槽111可以仅在单一方向上(前后方向d3或左右方向d1上)排列。例如，在前后方向d3上排列的定位槽111通过构成相应定位槽111的前后方向d3的壁低于左右方向d1的壁而在前后方向d3上彼此连通，如图1所示，或者在前后方向d3上排列的定位槽111通过构成相应定位槽111的前后方向d3的壁上开贯通孔(未示出)而在前后方向d3上彼此连通。
53.在图1中所示的示例中，两个第一台阶112互为镜像。由此两个第一本体11的设计和制造简单。
54.如图1所示，各第一基板限位槽g沿前后方向d3贯通地延伸。在替代实施中，各第一基板限位槽g沿前后方向d3的一端或两端封闭，由此增加对第一基板300在前后方向d3上的限位效果。
55.在图中，收容空间s沿前后方向d3贯通。可替代地，收容空间s可在前后方向d3上不贯通，即两个第二本体21在底部形成在四周封闭的贯通孔。
56.同样地，两个第二台阶211互为镜像，由此两个第二本体21的设计和制造简单。
57.在图1和图2中，各第一基板限位凹部r沿前后方向d3贯通地延伸。在替代实施中，各第一基板限位凹部r沿前后方向d3的一端或两端封闭，由此增加对第一基板300在前后方向d3上的限位效果。
58.如图1和图2所示，两个第二本体21中的一个为l型，两个第二本体21中的另一个为直板型且在底部具有向上凹入且超过收容空间s的顶面的凹限部212。限位凹部212与对应的第二台阶211互为镜像，由此直板型的第二本体21能够上下颠倒使用，以用于设置第二压块22。
59.在一实施例中，参照图1，第一治具1还包括多个第一螺钉13，多个第一螺钉13用于将各第一压块12可拆卸地固定于对应第一台阶112的顶部。同样地，第二治具2还包括多个第二螺钉24，多个第二螺钉24用于将各第二压块22可拆卸地固定于对应第二台阶211的顶部。
60.注意的是，在图中，第一基板300上设置有第一导热层900a，第二基板600上设置有第二导热层900b，当然第一导热层900a和第二导热层900b也可依据实际情况取消。
61.注意的是，在图中，多个热电粒子200标出了相应的类型，即n型和p型。
62.采用上面详细的说明描述多个示范性实施例，但本文不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。