專利名稱:散熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng)，尤其是一種制冷芯片的熱端導(dǎo)流片與熱端散熱器的外壁直接結(jié)合的散熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前半導(dǎo)體制冷散熱系統(tǒng)的熱端無(wú)論何種散熱器(如鋁型材散熱器、熱管散熱器、單態(tài)工質(zhì)循環(huán)散熱器等)均采用半導(dǎo)體制冷芯片的熱端與散熱器傳熱平面直接貼合方式。
如圖1所示，為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖，包括熱端鋁型材散熱器91(也可以是熱管散熱器、單態(tài)工質(zhì)循環(huán)散熱器等)，半導(dǎo)體制冷芯片8，通過(guò)熱端基板81與熱端鋁型材散熱器91相貼合，通過(guò)冷端基板82，與冷端換熱器92相貼合，制冷芯片8兩側(cè)的導(dǎo)流片83、84與基板81、82相接觸，導(dǎo)流片84、85之間為半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子85，熱端鋁型材散熱器91和冷端換熱器92之間還有泡沫隔熱材6，最后利用螺釘7將的拉緊力將半導(dǎo)體制冷芯片8的熱端基板81與熱端鋁型材散熱器91的傳熱平面貼緊以減少兩者之間在熱量傳遞過(guò)程中形成的接觸熱阻，螺釘7外包裹有絕熱套70。
如圖2所示，為現(xiàn)有的熱端鋁型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括鋁基座910，鋁基座910上為鋁翅片911。如圖3所示，為現(xiàn)有的冷端換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖4所示，為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的另一側(cè)剖視圖，包括熱端熱管散熱器90，半導(dǎo)體制冷芯片8通過(guò)熱端基板81與熱端熱管散熱器90相貼合，通過(guò)冷端基板82與冷端換熱器92相貼合，制冷芯片8兩側(cè)的導(dǎo)流片83、84與基板81、82相接觸，導(dǎo)流片84、85之間為半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子85，熱端熱管散熱器90和冷端換熱器92之間還有泡沫隔熱材6，最后利用螺釘7將的拉緊力將半導(dǎo)體制冷芯片8的熱端基板81與熱端熱管散熱器90的蒸發(fā)腔900貼緊以減少兩者之間在熱量傳遞過(guò)程中形成的接觸熱阻，螺釘7外包裹有絕熱套70。蒸發(fā)腔900內(nèi)填充有工質(zhì)901。
如圖5所示，為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的再一側(cè)剖視圖，該散熱系統(tǒng)與上述散熱系統(tǒng)的區(qū)別僅在于，熱端基板81與熱端散熱器92的換熱腔920相貼合，換熱腔920內(nèi)填充有單態(tài)工質(zhì)921。
其工作原理為通電后，半導(dǎo)體制冷芯片8熱端產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱端基板81和熱端散熱器90、91、92接觸，傳遞給散熱器90、91、92，散熱器90、91、92將熱量借助于實(shí)體導(dǎo)熱金屬傳導(dǎo)、散熱器內(nèi)工質(zhì)的蒸發(fā)與冷凝傳導(dǎo)或散熱器的單態(tài)工質(zhì)傳導(dǎo)，將傳導(dǎo)到散熱器90、91、92的熱量再與大氣進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)散熱。半導(dǎo)體制冷芯片8的熱端基板81一旦完成散熱，利用peltier(珀?duì)栙N)效應(yīng)在半導(dǎo)體制冷芯片8冷端基板82則有冷量產(chǎn)生，通過(guò)和半導(dǎo)體制冷芯片8冷端基板81連接的冷端換熱器92，實(shí)現(xiàn)冷量的導(dǎo)出。此類制冷系統(tǒng)中半導(dǎo)體制冷芯片8熱端基板81的熱量、冷端基板82的冷量傳導(dǎo)均采用平面貼合熱傳導(dǎo)方式，所以，還需有制冷系統(tǒng)連接螺釘7及防止熱短路的隔熱泡沫、絕熱套等。
此類制冷系統(tǒng)由于采用面-面接觸的平面貼合方式進(jìn)行熱量傳遞，因此，必須借助外部的夾緊力，較簡(jiǎn)單的方案為靠螺釘?shù)睦o力進(jìn)行平面貼合。雖然安裝簡(jiǎn)單，但是當(dāng)熱端基板81和熱端散熱器90、91、92貼合表面的平面度出現(xiàn)正、負(fù)同向加工誤差(如兩平面同時(shí)凹或凸)時(shí)，影響兩平面的貼合，近而影響熱量傳遞，導(dǎo)致制冷系統(tǒng)產(chǎn)冷量減少；另外，因靠夾緊力貼合，夾緊力相對(duì)大些對(duì)貼合有利(至少應(yīng)滿足貼合力要求)；而另一方面，由于半導(dǎo)體制冷芯片工作時(shí)，芯片本身會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，為吸收該應(yīng)力導(dǎo)致的熱應(yīng)變，則需夾緊力越小越好，從而發(fā)生矛盾。并且在制冷系統(tǒng)安裝過(guò)程中，安裝螺釘使半導(dǎo)體制冷芯片熱冷端與熱端散熱器、冷端換熱器貼合裝配過(guò)程中易產(chǎn)生貼合面方向的剪切力，而半導(dǎo)體制冷芯片承受正方向壓力能力較強(qiáng)，承受剪切力較弱，易遭成制冷片受損傷，影響制冷系統(tǒng)制冷性能及使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有散熱系統(tǒng)的缺陷，提供一種散熱系統(tǒng)，從而確保半導(dǎo)體制冷芯片熱、冷端與熱端散熱器、冷端換熱器的充分貼合，以進(jìn)一步減少半導(dǎo)體制冷芯片熱端熱量傳遞過(guò)程中的熱阻，提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量及轉(zhuǎn)換效率，并且減小裝配制冷系統(tǒng)時(shí)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片內(nèi)部造成的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種散熱系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷芯片，該半導(dǎo)體制冷芯片包括熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片，熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片之間具有半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子；冷端基板，與所述冷端導(dǎo)流片相連接；熱端散熱器，與所述熱端導(dǎo)流片相貼合，用于散熱；冷端換熱器，與所述冷端基板相貼合；螺釘，穿設(shè)與所述熱端散熱器和冷端換熱器。
所述熱端散熱器通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層與所述熱端導(dǎo)流片相貼合。所述螺釘外包設(shè)有絕熱套。所述半導(dǎo)體制冷芯片周圍，熱端散熱器和冷端換熱器之間具有隔熱材料。所述隔熱材料為泡沫隔熱材料。所述熱端散熱器為鋁型材散熱器。所述熱端散熱器為熱管散熱器。所述熱端導(dǎo)流片與所述熱管散熱器的蒸發(fā)腔通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層相貼合。所述熱端散熱器包括一個(gè)換熱腔，所述換熱腔內(nèi)填充有單態(tài)工質(zhì)，所述熱端導(dǎo)流片與所述換熱腔通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層相貼合。
因此，本發(fā)明的散熱系統(tǒng)，由于熱端導(dǎo)流片與熱端散熱器的外壁直接結(jié)合，減少了半導(dǎo)體制冷芯片熱端熱量傳遞過(guò)程中的熱阻，提高了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量及轉(zhuǎn)換效率，并且減小裝配制冷系統(tǒng)時(shí)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片內(nèi)部造成的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
圖1所示為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖；圖2為現(xiàn)有的熱端鋁型材散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有的冷端換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的另一側(cè)剖視圖；圖5為現(xiàn)有的散熱系統(tǒng)的再一側(cè)剖視圖；圖6為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的再一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式如圖6所示，為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，包括半導(dǎo)體制冷芯片1，該半導(dǎo)體制冷芯片1包括熱端導(dǎo)流片11和冷端導(dǎo)流片12，熱端導(dǎo)流片11和冷端導(dǎo)流片12之間具有半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子10，冷端基板片13，與冷端導(dǎo)流片11相貼合；還包括熱端散熱器21，本實(shí)施例為鋁型材散熱器，散熱器的鋁基座2 11與熱端導(dǎo)流片11通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層15相貼合，用于散熱；冷端換熱器3，與冷端基板13相連接；螺釘4，穿設(shè)與熱端散熱器21和冷端換熱器3，螺釘4外包設(shè)有絕熱套40，半導(dǎo)體制冷芯片1周圍，熱端散熱器21和冷端換熱器3之間具有泡沫隔熱材料5。
如圖7所示，為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)示意圖，包括半導(dǎo)體制冷芯片1，該半導(dǎo)體制冷芯片1包括熱端導(dǎo)流片11和冷端導(dǎo)流片12，熱端導(dǎo)流片11和冷端導(dǎo)流片12之間具有半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子10，冷端基板13，與冷端導(dǎo)流片11相貼合；還包括熱端散熱器22，本實(shí)施例為熱管散熱器，散熱器的蒸發(fā)腔221與熱端導(dǎo)流片11通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層15相貼合，用于散熱，蒸發(fā)腔221內(nèi)具有工質(zhì)222；冷端換熱器3，與冷端基板13相連接；螺釘4，穿設(shè)與熱端散熱器22和冷端換熱器3，螺釘4外包設(shè)有絕熱套40，半導(dǎo)體制冷芯片1周圍，熱端散熱器22和冷端換熱器3之間具有泡沫隔熱材料5。
如圖8所示，為本發(fā)明散熱系統(tǒng)的再一結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例與上一實(shí)施例的區(qū)別僅在于，熱端散熱器23具有換熱腔231，換熱腔231內(nèi)填充有單態(tài)工質(zhì)232，熱端導(dǎo)流片11與換熱腔231通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層15相貼合。
本發(fā)明的工作原理如下通電后，半導(dǎo)體制冷芯片1中的半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子10產(chǎn)生的熱量通過(guò)熱端導(dǎo)流片11和絕緣導(dǎo)熱層15直接傳導(dǎo)至熱端散熱器21、22、23的導(dǎo)熱平面，再由熱端散熱器21、22、23將熱量導(dǎo)出并完成與空氣之間的對(duì)流換熱，達(dá)到半導(dǎo)體制冷芯片1熱端的散熱效果。由于半導(dǎo)體制冷芯片1的熱端導(dǎo)流片11直接與熱端散熱器21、22、23的鋁基座211或蒸發(fā)腔221或換熱腔231導(dǎo)熱平面相連接，去除掉了原制冷系統(tǒng)中半導(dǎo)體制冷芯片的熱端基板，減少了一個(gè)熱端基板傳導(dǎo)熱阻。
另外將原制冷系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷芯片熱端基板與散熱器表面靠夾緊力貼合方式，改為現(xiàn)在的導(dǎo)電粒子(含導(dǎo)流片)直接與熱端散熱器表面一體化結(jié)合，從而減少了貼合造成的接觸熱阻(該熱阻對(duì)熱量傳導(dǎo)影響最大)，并實(shí)現(xiàn)無(wú)夾緊力情況下半導(dǎo)體制冷芯片熱端與散熱器表面的緊密結(jié)合，徹底解決了原制冷系統(tǒng)中存在的貼合夾緊力與熱應(yīng)力之間無(wú)法解決的矛盾，而且在散熱器表面平面度加工存在一定公差的情況下可確保熱端粒子與熱端散熱器表面的可靠結(jié)合。冷端換熱器與半導(dǎo)體制冷芯片冷端的連接可通過(guò)高導(dǎo)熱膠連為一體，使得在制冷系統(tǒng)裝配過(guò)程中對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片不會(huì)造成任何損傷。此時(shí)由于連接螺釘不再起到拉緊力的作用，故可以改為彈性連接結(jié)構(gòu)，從而吸收掉半導(dǎo)體制冷芯片在工作狀態(tài)下的熱應(yīng)力形變，使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)更為可靠。
本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)不改變半導(dǎo)體制冷芯片粒子連接結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，去除掉半導(dǎo)體制冷芯片的熱端基板，將半導(dǎo)體制冷芯片中的導(dǎo)電粒子(含導(dǎo)流片)通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層直接與熱端散熱器的原接觸平面結(jié)合到一起，構(gòu)成半導(dǎo)體制冷芯片與熱端散熱器一體化結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明的散熱系統(tǒng)，由于熱端導(dǎo)流片與熱端散熱器的外壁直接結(jié)合，減少了半導(dǎo)體制冷芯片熱端熱量傳遞過(guò)程中的熱阻，提高了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量及轉(zhuǎn)換效率，并且減小裝配制冷系統(tǒng)時(shí)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片內(nèi)部造成的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種散熱系統(tǒng)，其特征在于包括半導(dǎo)體制冷芯片，該半導(dǎo)體制冷芯片包括熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片，熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片之間具有半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子；冷端基板，與所述冷端導(dǎo)流片相連接；熱端散熱器，與所述熱端導(dǎo)流片相貼合，用于散熱；冷端換熱器，與所述冷端基板相貼合；螺釘，穿設(shè)與所述熱端散熱器和冷端換熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱端散熱器通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層與所述熱端導(dǎo)流片相貼合。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述螺釘外包設(shè)有絕熱套。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述半導(dǎo)體制冷芯片周圍，熱端散熱器和冷端換熱器之間具有隔熱材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述隔熱材料為泡沫隔熱材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱端散熱器為鋁型材散熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱端散熱器為熱管散熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱端導(dǎo)流片與所述熱管散熱器的蒸發(fā)腔通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層相貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3、4或5所述的散熱系統(tǒng)，其特征在于所述熱端散熱器包括一個(gè)換熱腔，所述換熱腔內(nèi)填充有單態(tài)工質(zhì)，所述熱端導(dǎo)流片與所述換熱腔通過(guò)絕緣導(dǎo)熱層相貼合。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種散熱系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷芯片，該半導(dǎo)體制冷芯片包括熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片，熱端導(dǎo)流片和冷端導(dǎo)流片之間具有半導(dǎo)體導(dǎo)電粒子；冷端基板，與所述冷端導(dǎo)流片相連接；熱端散熱器，與所述熱端導(dǎo)流片相貼合，用于散熱；冷端換熱器，與所述冷端基板相貼合；螺釘，穿設(shè)與所述熱端散熱器和冷端換熱器。因此，本發(fā)明的散熱系統(tǒng)，由于熱端導(dǎo)流片與熱端散熱器的外壁直接結(jié)合，減少了半導(dǎo)體制冷芯片熱端熱量傳遞過(guò)程中的熱阻，提高了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的產(chǎn)冷量及轉(zhuǎn)換效率，并且減小裝配制冷系統(tǒng)時(shí)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片內(nèi)部造成的損傷，提高系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。
文檔編號(hào)H01L23/34GK1996631SQ200610169642
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月26日
發(fā)明者石桂菊 申請(qǐng)人:石桂菊導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan