專(zhuān)利名稱：具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與致冷芯片有關(guān)，特別有關(guān)一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的溫度傳導(dǎo)
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)空調(diào)裝置需要使用冷媒，然而，冷媒在制造與回收上會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，因此已出現(xiàn)利用熱電致冷芯片(Thermoelectric Cooling Chip)取代使用冷媒的空調(diào)機(jī)的想法?！0003]由于熱電致冷芯片(以下簡(jiǎn)稱致冷芯片)具有體積小、無(wú)噪音、不使用冷媒、無(wú)公害環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，故已有不少熱電致冷芯片的應(yīng)用實(shí)例，不少業(yè)內(nèi)人士積極研發(fā)利用熱電致冷芯片與冷循環(huán)器原理制作可用以取代冷媒的空調(diào)機(jī)，其主要包含有熱電致冷芯片、冷循環(huán)器、熱散循環(huán)設(shè)備及溫控器，由熱電致冷芯片產(chǎn)生冷，再通過(guò)冷導(dǎo)板經(jīng)由冷循環(huán)器傳輸至鰭片將冷儲(chǔ)存，再以溫控器設(shè)定所需的溫度，通過(guò)風(fēng)扇將鰭片儲(chǔ)存的冷吹送，致冷芯片產(chǎn)生的熱則由散熱循環(huán)設(shè)備予以冷卻排除，借以達(dá)到所設(shè)定的冷度。以上描述了以熱電致冷芯片取代傳統(tǒng)空調(diào)機(jī)，并利用壓縮機(jī)及冷凝器等達(dá)到致冷效果，但是，其熱電致冷芯片的致冷和散熱效果不佳，主要原因在于熱電致冷芯片的表面大多由陶瓷構(gòu)成，由于陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)過(guò)低，使得熱電致冷芯片產(chǎn)生的熱無(wú)法通過(guò)陶瓷而快速地傳導(dǎo)至其它散熱體，致使該熱電致冷芯片的溫度無(wú)法降低至所要求的溫度，使空調(diào)裝置的排冷或排熱都無(wú)法達(dá)到所要求的溫度。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，該交換裝置能夠提升冷熱交換裝置的致冷(熱)效果。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，該交換裝置包括具有冷端面及熱端面的致冷芯片、第一傳導(dǎo)模塊及第二傳導(dǎo)模塊，致冷芯片包括第一氮化鋁層及第二氮化鋁層、第一金屬薄膜及第二金屬薄膜、第一銅箔層及第二銅箔層、以及交互排列的多數(shù)個(gè)P型半導(dǎo)體及多數(shù)個(gè)N型半導(dǎo)體，第一金屬薄膜披覆在第一氮化鋁層上，第二金屬薄膜披覆在第二氮化鋁層上，第一銅箔層形成在第一金屬薄膜上，第二銅箔層形成在第二金屬薄膜上，P型半導(dǎo)體及N型半導(dǎo)體固定在第一銅箔層及第二銅箔層之間，其中，第一氮化鋁層及第二氮化鋁層對(duì)應(yīng)位于P型半導(dǎo)體及N型半導(dǎo)體的相對(duì)偵h第一傳導(dǎo)模塊包含貼接在致冷芯片的冷端面上的第一基座、固定在第一基座的兩個(gè)以上第一鰭片、及裝置在第一鰭片上的第一風(fēng)扇；第二傳導(dǎo)模塊包含貼接在致冷芯片的熱端面上的第二基座、固定在第二基座的兩個(gè)以上超導(dǎo)管、套接在超導(dǎo)管上的兩個(gè)以上第二鰭片、及裝置在第二鰭片上的第二風(fēng)扇。進(jìn)一步地，所述致冷芯片還包括第一焊錫層及第二焊錫層，該第一焊錫層涂布在所述第一銅箔層上，該第二焊錫層涂布在所述第二銅箔層上，所述P型半導(dǎo)體及所述N型半導(dǎo)體結(jié)合在該第一焊錫層及該第二焊錫層上。進(jìn)一步地，所述第一金屬薄膜及所述第二金屬薄膜分別為鈦薄膜。進(jìn)一步地,該交換裝置還包括相互罩合的前導(dǎo)風(fēng)罩及后導(dǎo)風(fēng)罩,該前導(dǎo)風(fēng)罩具有對(duì)應(yīng)所述第一風(fēng)扇的前入風(fēng)口及對(duì)應(yīng)所述第一鰭片的前出風(fēng)口，該后導(dǎo)風(fēng)罩具有對(duì)應(yīng)所述第二風(fēng)扇的后入風(fēng)口及對(duì)應(yīng)所述第二鰭片的后出風(fēng)口。進(jìn)一步地，該交換裝置還包括上支撐座及下支撐座，該上支撐座框罩所述第一傳導(dǎo)模塊以使該第一傳導(dǎo)模塊固定在所述前導(dǎo)風(fēng)罩上，該下支撐座框罩所述第二傳導(dǎo)模塊以使該第二傳導(dǎo)模塊固定在所述后導(dǎo)風(fēng)罩上。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的致冷芯片以氮化鋁層板取代現(xiàn)有的陶瓷板，由于氮化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，本實(shí)用新型的致冷芯片可將冷(熱)快速 地傳導(dǎo)至其它傳導(dǎo)物體上，以持續(xù)降低致冷芯片的溫度，并達(dá)到所需的致冷溫度，但是，因氮化鋁的密度高，致使銅箔無(wú)法直接成形在氮化鋁層上，因此，本實(shí)用新型先在氮化鋁的表面形成金屬薄膜(如鈦薄膜)，再將銅箔形成在金屬薄膜上，據(jù)此完成具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片；此外，相較于現(xiàn)有的需使用大電量的壓縮機(jī)等組件的空調(diào)裝置，本實(shí)用新型的冷熱交換裝置僅需提供小量的電力(供致冷芯片及風(fēng)扇)即可運(yùn)作，可節(jié)省大量的能源及電費(fèi)，更符合環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)性。

圖I為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置的立體示意圖；圖2為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置的立體分解示意圖；圖3為本實(shí)用新型的致冷芯片的組合剖視示意圖；圖4為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置應(yīng)用實(shí)施的立體分解示意圖；圖5為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置應(yīng)用實(shí)施的立體示意圖；圖6為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置應(yīng)用實(shí)施時(shí)的使用示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I冷熱交換裝置 10致冷芯片11冷端面12熱端面Ila第一氮化鋁層IIb第二氮化鋁層12a第一金屬薄膜12b第二金屬薄膜13a第一銅箔層 13b第二銅箔層14a第一焊錫層 14b第二焊錫層15a P型半導(dǎo)體 15b N型半導(dǎo)體20第一傳導(dǎo)模塊 21第一基座22第一鰭片23第一風(fēng)扇30第二傳導(dǎo)模塊 31第二基座32超導(dǎo)管33第二鰭片34第二風(fēng)扇40前導(dǎo)風(fēng)罩41前入風(fēng)42前出風(fēng)口50后導(dǎo)風(fēng)罩51后入風(fēng)口[0033]52后出風(fēng)60上支撐座70下支撐座13la第一銅箔導(dǎo)體131b第二銅箔導(dǎo)體
具體實(shí)施方式
有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，將配合附圖說(shuō)明如下，然而所附附圖僅作為說(shuō)明用途，并非用于局限本實(shí)用新型。請(qǐng)參照?qǐng)DI及圖2，分別為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置的立體示意圖及立體分解示意圖；本實(shí)用新型的冷熱交換裝置I包括具有冷端面11及熱端面12的致冷芯片10、第一傳導(dǎo)模塊20、及第二傳導(dǎo)模塊30。在本實(shí)施例中，該冷熱交換裝置I包括兩片致冷芯片10及相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)第一傳導(dǎo)模塊20及第二傳導(dǎo)模塊30,實(shí)際實(shí)施時(shí),該致冷芯片10、第一 傳導(dǎo)模塊20及第二傳導(dǎo)模塊30的數(shù)量并不限制，可視實(shí)際需求而調(diào)整。該第一傳導(dǎo)模塊20包含貼接在該致冷芯片10的冷端面11上的第一基座21、固定在該第一基座21的兩個(gè)以上第一鰭片22、及裝置在該第一鰭片22上的第一風(fēng)扇23。該第二傳導(dǎo)模塊30包含貼接在該致冷芯片10的熱端面12上的第二基座31、固定在該第二基座31的兩個(gè)以上超導(dǎo)管32、套接在該超導(dǎo)管32上的兩個(gè)以上第二鰭片33、及裝置在該第二鰭片33上的第二風(fēng)扇34。該致冷芯片10的結(jié)構(gòu)及其制法更詳細(xì)的說(shuō)明如下。請(qǐng)參照?qǐng)D3，為本實(shí)用新型的致冷芯片的組合剖視示意圖；該致冷芯片10包括第一氮化鋁層Ila及第二氮化鋁層lib、第一金屬薄膜12a及第二金屬薄膜12b、第一銅箔層13a及第二銅箔層13b、第一焊錫層14a及第二焊錫層14b、多數(shù)個(gè)P型半導(dǎo)體15a及多數(shù)個(gè)N型半導(dǎo)體15b。該第一氮化鋁層Ila及第二氮化鋁層llb(Aluminium nitride, AlN)是一種陶瓷絕緣體，其導(dǎo)熱系數(shù)大約在180 240W/M. K，由于氮化鋁的純度高、粒徑小、分布均勻，且具有良好的射出成型性能，故相較于一般陶瓷具有較高的傳熱能力。該第一金屬薄膜12a披覆在該第一氮化鋁層Ila上，該第二金屬薄膜12b披覆在該第二氮化鋁層Ilb上。較佳地，該第一金屬薄膜12a及該第二金屬薄膜12b可分別為鈦薄膜，借由該第一金屬薄膜12a及該第二金屬薄膜12b的設(shè)置,可利于將該第一銅箔層13a及第二銅箔層13b分別形成在密度高的第一金屬薄膜12a及第二金屬薄膜12b上。該第一銅箔層13a形成在該第一金屬薄膜12a上,該第二銅箔層13b形成在該第二金屬薄膜12b上。實(shí)際實(shí)施時(shí)，該第一銅箔層13a包含兩個(gè)以上間隔排列的第一銅箔導(dǎo)體131a，該第二銅箔層13b包含兩個(gè)以上間隔排列的第二銅箔導(dǎo)體131b，且該第一銅箔導(dǎo)體131a及第二銅箔導(dǎo)體131b呈交錯(cuò)設(shè)置。另外，交互排列的多數(shù)個(gè)P型半導(dǎo)體15a及多數(shù)個(gè)N型半導(dǎo)體15b固定在該第一銅箔層13a及該第二銅箔層13b (第一焊錫層14a及第二焊錫層14b)之間。借由將該第一焊錫層14a涂布在該第一銅箔層13a上，該第二焊錫層14b涂布在該第二銅箔層13b上，待熔融該第一焊錫層14a及該第二焊錫層14b后，該P(yáng)型半導(dǎo)體15a及N型半導(dǎo)體15b即結(jié)合在該第一焊錫層14a及該第二焊錫層14b上。據(jù)此，該第一氮化鋁層Ila及該第二氮化鋁層Ilb對(duì)應(yīng)位于該P(yáng)型半導(dǎo)體15a及該N型半導(dǎo)體15b的相對(duì)側(cè)，以作為導(dǎo)接面而貼接其它傳熱體。請(qǐng)另參照?qǐng)D4及圖5，分別為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置應(yīng)用實(shí)施的立體分解示意圖及立體示意圖。本實(shí)用新型的冷熱交換裝置I實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可包括前后相互罩合的前導(dǎo)風(fēng)罩40及后導(dǎo)風(fēng)罩50、及上下相互抵接的上支撐座60及下支撐座70。該前導(dǎo)風(fēng)罩40具有對(duì)應(yīng)該第一風(fēng)扇23的前入風(fēng)口 41及對(duì)應(yīng)該第一鰭片22的前出風(fēng)口 42。該后導(dǎo)風(fēng)罩50具有對(duì)應(yīng)該第二風(fēng)扇34的后入風(fēng)口 51及對(duì)應(yīng)該第二鰭片33的后出風(fēng)口 52。此外，該上支撐座60框罩第一傳導(dǎo)模塊20以使第一傳導(dǎo)模塊20固定在該前導(dǎo)風(fēng)罩40上，該下支撐座70框罩第二傳導(dǎo)模塊30以使第二傳導(dǎo)模塊30固定在該后導(dǎo)風(fēng)罩50上。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D6，為本實(shí)用新型的冷熱交換裝置應(yīng)用實(shí)施時(shí)的使用示意圖。本實(shí)用新型的冷熱交換裝置可應(yīng)用在冷暖機(jī)、冰淇淋機(jī)、冷凍柜或汽車(chē)?yán)錃獾仍O(shè)備上，實(shí)際實(shí)施時(shí)不以此為限。本實(shí)施例的冷熱交換裝置用在冷藏柜上。使用時(shí)，該第一傳導(dǎo)模塊20的第一基座21貼接該致冷芯片10的冷端面11而帶走該致冷芯片10的冷，并傳導(dǎo)至該第一鰭片22 ;同時(shí)，夕卜部冷空氣自該前入風(fēng)口 41流入該第一傳導(dǎo)模塊20內(nèi)，經(jīng)由該第一風(fēng)扇23的引導(dǎo)而流入該第一鰭片22,再將該第一鰭片22的冷帶走而流入該前出風(fēng)口 42 ;據(jù)此,持續(xù)地帶走該第一傳導(dǎo)模塊20的冷(致冷效果)，并利用第一風(fēng)扇23吹送到前出風(fēng)口 42以流入冷藏柜的內(nèi)部，可使該冷藏柜的內(nèi)部達(dá)到所要求的冷度。另一方面，該第二傳導(dǎo)模塊30的第二基座31貼接該致冷芯片10的熱端面12而帶走該致冷芯片10的熱，并傳導(dǎo)至該超導(dǎo)管32，經(jīng)由該超導(dǎo)管32的傳導(dǎo)而將熱快速地傳導(dǎo)至該第二鰭片33，同時(shí)，外部冷空氣自該后入風(fēng)口 51流入該第二傳導(dǎo)模30內(nèi)，經(jīng)由該第二風(fēng)扇34的引導(dǎo)而流入該第二鰭片33，該第二風(fēng)扇34產(chǎn)生的強(qiáng)制氣流可迅速地帶走該第二鰭片33的熱，并自該后出風(fēng)口 52流出；據(jù)此，持續(xù)地帶走該第二傳導(dǎo)模塊30的熱(散熱效果)，以使該致冷芯片10可持續(xù)地產(chǎn)生致冷效果，繼而達(dá)到冷藏柜的內(nèi)部達(dá)到所要求的冷度。值得一提的是，該冷熱交換裝置I可依使用需求而串連兩個(gè)以上致冷芯片10、第一傳導(dǎo)模塊20及第二傳導(dǎo)模塊30，以達(dá)到更佳的致冷(或致熱)效果。以上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的具體說(shuō)明，并非用以局限本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，其它任何等效變換均應(yīng)屬于本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍。
權(quán)利要求1.一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，其特征在于，該交換裝置包括 具有冷端面及熱端面的致冷芯片，包括 第一氮化鋁層及第二氮化鋁層； 第一金屬薄膜及第二金屬薄膜，該第一金屬薄膜披覆在該第一氮化鋁層上，該第二金屬薄膜披覆在該第二氮化鋁層上； 第一銅箔層及第二銅箔層，該第一銅箔層形成在該第一金屬薄膜上，該第二銅箔層形成在該第二金屬薄膜上；以及 多數(shù)個(gè)P型半導(dǎo)體及多數(shù)個(gè)N型半導(dǎo)體，交互排列且固定在該第一銅箔層及該第二銅箔層之間，其中，該第一氮化鋁層及該第二氮化鋁層對(duì)應(yīng)位于該P(yáng)型半導(dǎo)體及該N型半導(dǎo)體的相對(duì)側(cè)； 第一傳導(dǎo)模塊，包含貼接在該致冷芯片的冷端面上的第一基座、固定在該第一基座的兩個(gè)以上第一鰭片、及裝置在該第一鰭片上的第一風(fēng)扇；以及 第二傳導(dǎo)模塊，包含貼接在該致冷芯片的熱端面上的第二基座、固定在該第二基座的兩個(gè)以上超導(dǎo)管、套接在該超導(dǎo)管上的兩個(gè)以上第二鰭片、及裝置在該第二鰭片上的第二風(fēng)扇。
2.如權(quán)利要求I所述的具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，其特征在于，所述致冷芯片還包括第一焊錫層及第二焊錫層，該第一焊錫層涂布在所述第一銅箔層上，該第二焊錫層涂布在所述第二銅箔層上，所述P型半導(dǎo)體及所述N型半導(dǎo)體結(jié)合在該第一焊錫層及該第二焊錫層上。
3.如權(quán)利要求I所述的具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，其特征在于，所述第一金屬薄膜及所述第二金屬薄膜分別為鈦薄膜。
4.如權(quán)利要求I所述的具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，其特征在于，該交換裝置還包括相互罩合的前導(dǎo)風(fēng)罩及后導(dǎo)風(fēng)罩，該前導(dǎo)風(fēng)罩具有對(duì)應(yīng)所述第一風(fēng)扇的前入風(fēng)口及對(duì)應(yīng)所述第一鰭片的前出風(fēng)口，該后導(dǎo)風(fēng)罩具有對(duì)應(yīng)所述第二風(fēng)扇的后入風(fēng)口及對(duì)應(yīng)所述第二鰭片的后出風(fēng)口。
5.如權(quán)利要求4所述的具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，其特征在于，該交換裝置還包括上支撐座及下支撐座，該上支撐座框罩所述第一傳導(dǎo)模塊以使該第一傳導(dǎo)模塊固定在所述前導(dǎo)風(fēng)罩上，該下支撐座框罩所述第二傳導(dǎo)模塊以使該第二傳導(dǎo)模塊固定在所述后導(dǎo)風(fēng)罩上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)致冷芯片的冷熱交換裝置，包括致冷芯片、第一傳導(dǎo)模塊及第二傳導(dǎo)模塊，致冷芯片包括氮化鋁層、披覆在氮化鋁層上的金屬薄膜、形成在金屬薄膜上的銅箔層、以及固定在銅箔層的P型半導(dǎo)體及N型半導(dǎo)體，第一傳導(dǎo)模塊包含貼接在致冷芯片的冷端面上的第一基座、固定在第一基座的第一鰭片、及裝置在第一鰭片上的第一風(fēng)扇，第二傳導(dǎo)模塊包含貼接在致冷芯片的熱端面上的第二基座、固定在第二基座的超導(dǎo)管、套接在超導(dǎo)管上的第二鰭片、及裝置在第二鰭片上的第二風(fēng)扇，借此提升冷熱交換裝置的致冷(熱)效果。
文檔編號(hào)F25B21/04GK202562127SQ201220175260
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者林義民 申請(qǐng)人:林義民