一种可弯曲的热电模块及其制作方法与流程

1.本发明涉及半导体致冷领域，特别涉及了一种可弯曲的热电模块及其制作方法。


背景技术：

2.目前常用的热电模块结构通常由上基板、下基板、p型半导体、n型半导体组成，其中上、下基板多为陶瓷片上高温烧结铜导流片，或者陶瓷片上电镀铜层形成导流片。由于陶瓷的固有特性：不可折弯、脆易开裂，所以一般都是选用规则形状如矩形，且只能在同一个平面上安装的，而实际应用中，当有不规则形状的比如弧形、或有弯曲要求、或安装空间受限等使用场合，如汽车拉手、人体美容仪——尤其针对肩部、额头、脖子等需要弯曲的情况，常规陶瓷结构的热电模块因陶瓷不可弯曲、安装后只能与被制冷物体接触一小部分面积、不能完全良好贴合，热电模块的效率也不能100%发挥出来，且占用高度空间较大，就无法满足客户的特殊场合需求。
3.如中国专利局2016年3月2日公开了一种名称为一种特殊结构的半导体模块的实用新型，其公开号为cn205069622u。该实用新型包括上基板、下基板和设于上、下基板之间的半导体元件，在上基板内表面设有上导流片，在下基板内表面设有下导流片和引线导流片，引线导流片的一端为内焊区，另一端为引线焊接区，在引线导流片上设有阻焊带，阻焊带为电镀层并凸起于引线导流片表面，电镀层材料的浸润性低于引线导流片表面材料的浸润性，本实用新型在引线导流片的引线焊接区与内焊区之间设置凸起的阻焊带，利用阻焊带具有的较差浸润性和凸起结构，使两个区域内的高温焊料无法相互流动，实现了两个区域的阻焊功能，消除了焊接半导体元件时因焊料流动而可能产生的区域短路现象。但其上基板和下基板材料为氧化铝或氮化铝陶瓷，仍然无法满足客户的特殊场合需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术中热电模块不能弯曲的局限性，提供了一种可弯曲的热电模块及其制作方法，只有铜导流片和半导体构成的热电模块，因为没有陶瓷片，且铜粒小，故可按实际需要进行不同程度的弯曲，可依据制冷物体的形状而变化，从而与被制冷物体可进行紧密贴合、热电模块的作用可以更好发挥出来。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可弯曲的热电模块，其特征在于，包括：p型半导体、n型半导体、放热面导流片以及吸热面导流片，所述放热面导流片包括若干第一导流片和若干第二导流片，所述吸热面导流片包括若干第一导流片，所述p型半导体和n型半导体串联后焊接在放热面导流片和吸热面导流片之间，形成回路。
6.焊接时，导流片和半导体通过锡焊接在一起，且焊接时导流片与半导体边距需留足够。所述热电模块仅由放热面导流片和吸热面导流片以及p型半导体和n型半导体组成，所述放热面导流片和吸热面导流片上又分别安装有若干第一导流片和第二导流片，因此热电模块可满足客户的特殊场合需求，比如有不规则形状的如弧形、或有弯曲要求、或安装空间受限等使用场合，例如汽车拉手、人体美容仪——尤其针对肩部、额头、脖子等需要弯曲
的情况。因没有瓷片、高度可以做到很薄，可以满足扁平空间的需求。因为被控温的物体需制冷或加热，热电模块即需冷热切换，热电模块工作中，吸热面一侧紧贴被控温物体，因放热面一侧设置有散热器、故放热面的温度会得到控制，当切换为加热时、因吸热面一侧没有设置散热器，吸热面的温度就会逐步升高，从而实现热电模块的冷热交变功能。
7.作为优选，所述放热面导流片和吸热面导流片均包括辅助瓷片，所述辅助瓷片与放热面导流片、吸热面导流片均为可拆卸连接。辅助瓷片用于在制作热电模块的过程中进行辅助，制作好之后可将辅助瓷片拆卸，使得制作的热电模块没有瓷片，可按实际需要进行不同程度的弯曲。
8.作为优选，所述的第一导流片和第二导流片均为铜导流片。铜导流片导热性和导电性高，电阻率低，易于实现热电模块的冷热交变。
9.作为优选，还包括特殊胶带，所述胶带用于连接辅助瓷片与第一导流片、第二导流片。通过第一导流片、第二导流片与辅助瓷片被胶带固定后，在烘箱内通过设定的温度、时间烘干后牢固结合在一起，从而形成所需要的回路。
10.作为优选，所述的胶带厚度t范围为0.01mm到0.2mm。所述胶带还具有较高的耐温性和导热性，以免胶带在热电模块制作过程中变形、脱落，可以有效缓冲热变形应力，从而进一步提高热电模块的冷热交变功能。
11.一种可弯曲的热电模块制作方法，包括以下步骤：s1：制作吸热面导流片；s2：制作放热面导流片；s3：将制作好的吸热面导流片和放热面导流片与p型半导体元件、n型半导体元件进行装配，制作热电模块。
12.制作热电模块，首先制作好吸热面导流片和放热面导流片，再在吸热面导流片和放热面导流片之间焊接上p型半导体元件以及n型半导体元件，从而形成热电模块。
13.作为优选，所述的步骤s1中，制作吸热面导流片的具体步骤为：s1.1：将辅助瓷片放入固定模具内，并在辅助瓷片上面粘贴一层特殊胶带；s1.2：然后在特殊胶带上放上第一导流片的固定治具，取一定数量的切割好的第一导流片；s1.3：将第一导流片倒入治具内并在水平方向摇动，使得多颗第一导流片完全进入治具孔内；s1.4：盖上模具盖子、用压杆压牢，将模具放入温度设定好的烘箱内烘干、按规定时间固化，然后拆下固定模具和固定治具，得到吸热面导流片。
14.在烘箱内通过设定的温度和规定时间对固定后的吸热面导流片进行烘干，烘干后牢固结合在一起，提高吸热面导流片的可靠性；烘干时间到了之后，将固定模具去除，拆下固定治具，得到吸热面导流片。
15.作为优选，所述的步骤s2中，制作放热面导流片的具体步骤为：s2.1：辅助将瓷片放入固定模具内，在其上面粘贴一层特殊胶带；s2.2：然后在特殊胶带上放上第一导流片和第二导流片的固定治具，取一定数量的切割好的第一导流片和第二导流片；s2.3：将第一导流片倒入治具内并在水平方向摇动，待多颗第一导流片完全进入
治具孔内，再手工把第二导流片放入对应的治具孔内；s2.4：盖上模具盖子、用压杆压牢，将模具放入温度设定好的烘箱内烘干、按规定时间固化，然后拆下固定模具和固定治具，得到放热面导流片。
16.在烘箱内通过设定的温度和规定时间对固定后的放热面导流片进行烘干，烘干后牢固结合在一起，提高放热面导流片的可靠性；烘干时间到了之后，将固定模具去除，拆下固定治具，得到放热面导流片。
17.作为优选，所述的步骤s3进一步表示为：s3.1：分别在带辅助瓷片的吸热面导流片上和带辅助瓷片的放热面导流片上涂抹一层特殊焊锡；s3.2：将p型半导体元件、n型半导体元件分别放置到吸热面导流片的相应位置，然后盖上带辅助瓷片的放热面导流片，得到半成品导热模块；s3.3：利用专用治具将半成品导热模块夹紧牢固，送到加热设备加热，完成组件焊接工序，然后将这个焊接好的部件放在冷却平台上。
18.利用锡完成焊接工序，由此实现p型半导体元件、n型半导体元件和吸热面导流片、放热面导流片之间的连接。
19.作为优选，所述的步骤s3.3中，将焊接好的部件放在冷却平台上后进行清洗、检查，然后拆除放热面导流片和吸热面导流片上的辅助瓷片，得到热电模块。拆掉辅助瓷片，即完成本发明的热电模块，没有辅助瓷片，热电模块即按实际需要进行不同程度的弯曲，可依据制冷物体的形状而变化，从而与被制冷物体可进行紧密贴合。
20.因此，本发明具有如下有益效果：可按实际需要进行不同程度的弯曲，可依据制冷物体的形状而变化，从而与被制冷物体可进行紧密贴合、热电模块的作用可以更好发挥出来。
附图说明
21.图1为本发明的一种结构示意图；图2为本发明的一种完整回路图；图3为本发明制作方法的步骤流程图；图4为本发明吸热面导流片的俯视结构示意图；图5为本发明放热面导流片的俯视结构示意图；图中：1、p型半导体；2、n型半导体；3、第一导流片；4、第二导流片。
具体实施方式
22.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1所示的实施例中，可以看到一种可弯曲的热电模块，包括吸热面导流片和放热面导流片，所述吸热面导流片包括若干第一导流片3，所述放热面导流片包括若干第一导流片和若干第二导流片4，所述热电模块还包括p型半导体1和n型半导体2，所述p型半导体和n型半导体串联后焊接在放热面导流片和吸热面导流片之间，形成回路，所述回路如图2所示。
23.所述第一导流片和第二导流片均为铜导流片，铜导流片导热性和导电性高，电阻
率低，易于实现热电模块的冷热交变。
24.焊接时，导流片和半导体通过锡焊接在一起，且焊接时导流片与半导体边距需留足够。所述热电模块仅由放热面导流片和吸热面导流片以及p型半导体和n型半导体组成，所述放热面导流片和吸热面导流片上又分别安装有若干第一导流片和第二导流片，因此热电模块可满足客户的特殊场合需求，比如有不规则形状的如弧形、或有弯曲要求、或安装空间受限等使用场合，例如汽车拉手、人体美容仪——尤其针对肩部、额头、脖子等需要弯曲的情况。因没有瓷片、高度可以做到很薄，可以满足扁平空间的需求。因为被控温的物体需制冷或加热，热电模块即需冷热切换，热电模块工作中，吸热面一侧紧贴被控温物体，因放热面一侧设置有散热器、故放热面的温度会得到控制，当切换为加热时、因吸热面一侧没有设置散热器，吸热面的温度就会逐步升高，从而实现热电模块的冷热交变功能。
25.如图3所示的实施例中，可以看到一种可弯曲的热电模块及其制作方法，其操作流程为：第一步：制作吸热面导流片将辅助瓷片放入固定模具内，并在辅助瓷片上面粘贴一层特殊胶带；然后在特殊胶带上放上第一导流片的固定治具，取一定数量的切割好的第一导流片；将第一导流片倒入治具内并在水平方向摇动，使得多颗第一导流片完全进入治具孔内；盖上模具盖子、用压杆压牢，将模具放入温度设定好的烘箱内烘干、按规定时间固化，然后拆下固定模具和固定治具，得到吸热面导流片，所述吸热面导流片的俯视结构如图4所示。
26.所述胶带用于连接辅助瓷片与第一导流片、第二导流片。通过第一导流片、第二导流片与辅助瓷片被胶带固定后，在烘箱内通过设定的温度、时间烘干后牢固结合在一起，从而形成所需要的回路。所述的胶带厚度t范围为0.01mm到0.2mm。所述胶带还具有较高的耐温性和导热性，以免胶带在热电模块制作过程中变形、脱落，可以有效缓冲热变形应力，从而进一步提高热电模块的冷热交变功能。
27.第二步：制作放热面导流片辅助将瓷片放入固定模具内，在其上面粘贴一层特殊胶带；然后在特殊胶带上放上第一导流片和第二导流片的固定治具，取一定数量的切割好的第一导流片和第二导流片；将第一导流片倒入治具内并在水平方向摇动，待多颗第一导流片完全进入治具孔内，再手工把第二导流片放入对应的治具孔内；盖上模具盖子、用压杆压牢，将模具放入温度设定好的烘箱内烘干、按规定时间固化，然后拆下固定模具和固定治具，得到放热面导流片。
28.在烘箱内通过设定的温度和规定时间对固定后的放热面导流片进行烘干，烘干后牢固结合在一起，提高放热面导流片的可靠性；烘干时间到了之后，将固定模具去除，拆下固定治具，得到放热面导流片。
29.第三步：将制作好的吸热面导流片和放热面导流片与p型半导体元件、n型半导体元件进行装配，制作热电模块分别在带辅助瓷片的吸热面导流片上和带辅助瓷片的放热面导流片上涂抹一层特殊焊锡；将p型半导体元件、n型半导体元件分别放置到吸热面导流片的相应位置，然后盖上带辅助瓷片的放热面导流片，得到半成品导热模块；利用专用治具将半成品导热模块夹紧牢固，送到加热设备加热，完成组件焊接工序，然后将这个焊接好的部件放在冷却平台上；然后进行清洗、检查，然后拆除放热面导流片和吸热面导流片上的瓷片，得到热电模块。
拆掉辅助瓷片，即完成本发明的热电模块，没有辅助瓷片，热电模块即按实际需要进行不同程度的弯曲，可依据制冷物体的形状而变化，从而与被制冷物体可进行紧密贴合。
30.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，以上说明并非对本发明作了限制，本发明也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本发明的保护范围。