CN104851856B - 一种半导体散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体制冷片应用领域利用半导体制冷片的制冷效应进行散热的装置。本发明提供一种半导体散热器，是在中间基板的隔热台上安装半导体制冷片，在制冷片的两端安装散热片，使半导体散热器具有良好的机械强度，具备优良的密封、隔尘、隔热性能。这种半导体散热器包括：以硬质绝缘隔热材料制做的基板、用硬质绝缘隔热耐高温材料制做一个中空的耐高温隔热台、半导体制冷片、导热连接基座、固定限压螺杆、限压锁定螺帽、散热片。本发明的半导体散热器易于安装在各类设备上，使各类电子设备机箱内部实现清洁的、无尘的散热，高效延长电子设备的无故障工作年限。

Description

一种半导体散热器
技术领域
本发明涉及一种半导体制冷片应用领域的、利用半导体制冷片的制冷效应进行散热的装置。
背景技术
现在流行的半导体散热器，因为其结构和设计原理，都存在不同程度的冷热端隔热不好、不利于隔尘、不易于安装使用的缺陷。在很多电子设备中，由于使用了多风扇等散热器件，使得设备内部随着散热风而进入了大量的灰尘，如不及时进行清理，容易导致设备出现风道堵塞、温度升高、电路短路等等问题，进而导致高故障率，造成或烧毁设备或突然停机等多种故障或事故，而事实上，风扇等附属器件本身也可以视为故障源之一，并且这些装有风扇的电子设备在散热的同时还发出较大的噪音，对许多需要无噪音的工作、影音等等环境造成不良影响。
发明内容
为了弥补和克服上述缺点，本发明提供一种半导体散热器，可以有效的解决上述问题。这种半导体散热器的结构，使半导体散热器具有良好的机械强度，具备优良的密封、隔尘、隔热性能，易于安装、隔音，消除了以往散热器的缺陷。本发明的半导体散热器易于安装在各类设备上，在实现各类电子设备机箱的完全封闭、无灰尘进入的同时，将设备内的热量移出设备，使设备内部实现清洁的、无尘的散热，极大地减少了设备的故障源，有效地降低了设备的故障率，高效延长电子设备的无故障工作年限。
这种半导体散热器包括：以硬质绝缘隔热材料制做的基板、用硬质绝缘隔热耐高温材料制做一个中空的耐高温隔热台、半导体制冷片、导热连接基座、固定限压螺杆、限压锁定螺帽、散热片。
附图说明
在所附图中：
图1：一种半导体散热器正视图；
图2：图1的俯视图；
图3：图1的右视图；
图4：基板总成示意图；
图5：图4的平视图；
图6：图5的右视图；
图7：开孔的基板；
图8：隔热台及安装的半导体制冷片；
图9：镶嵌式隔热台剖视图；
图10：单层隔热台剖视图，涉及另一个实施例；
图11：有上层镶嵌片的隔热台俯视图；
图12：隔热台2俯视图；
图13：正面镶嵌活片3b未镶上的隔热台平视图；
图14：镶上了正面镶嵌活片3b的隔热台平视图；
图15：图1中的热端导热连接基座；
图16：有导热平面的导热台柱与导热板组合形成的导热连接基座8；
图17：图16的俯视图；
图18：图16的右视图；
图19：导热连接基座与中间基板的安装位置示意图；
图20：一种半导体散热器的核心总成正视图；
图21：在底板上打通风孔、通风槽的散热片；
图22：图21的俯视图；
图23：图21的右视图；
图24：在图20上安装带风扇的热管散热片，涉及另一个实施例；
图25：一种半导体散热器的由有导热平面的导热台柱与导热板组合的导热连接基座，涉及另一实施例；
图26：图25的俯视图；
图27：一种半导体散热器的由有导热平面的导热台柱与导热板组合的导热连接基座，涉及另一实施例；
图28：图27的俯视图；
图29：一种半导体散热器的由有导热平面的导热台柱与导热板组合的导热连接基座，涉及另一实施例；
图30：图29的底视图；
图31：图29的右视图；
图32：图29的俯视图；
图33：一种半导体散热器的由有导热平面的导热台柱与导热板组合的导热连接基座，涉及另一实施例；
图34：图33的底视图；
图35：图33的右视图；
图36：图33的俯视图；
图37：一种半导体散热器的由有导热平面的导热台柱与导热板组合的导热连接基座，涉及另一实施例；
图38：图37的底视图；
图39：图37的右视图；
图40：图37的俯视图；
图41：在图33上安装了热管散热片。
具体实施方式
现就所附图以非限制性举例的形式说明本发明的一个实施例，在详细的描述中较清楚地显示本发明的一些特性和优点。
以硬质绝缘隔热材料制做基板1，然后在基板1上做一个与半导体制冷片4的边长相同的开孔，如图7。
在开孔处安装用硬质绝缘隔热耐高温材料制做的一个中空的隔热台2，隔热台2中间开孔的边长也要与半导体制冷片4的边长相同，如图12。
在隔热台2上安装用硬质绝缘隔热耐高温材料制做的半导体制冷片4的镶嵌片3，镶嵌片3的开孔边要嵌入半导体制冷片4冷、热面瓷片的夹缝中，如图9。镶嵌片3的一边要开镶嵌口，做一片镶嵌活片3b，如图11，由镶嵌片3a与镶嵌活片3b组成镶嵌片3，图中的3b就是镶嵌活片，本图为说明结构，把下层隔热台进行了拆分，即2a，下层隔热台2实际是一整体，如图12。镶嵌活片3b的作用是把半导体制冷片4锁定在隔热台上，同时镶嵌活片3b要留出半导体制冷片4的电源线5的引出槽缝，镶嵌活片3b可以用沉头自攻螺丝和耐高温强力胶固定在隔热台2上。图13中下方的3b就是待安装的镶嵌活片。
整个基板的装顺序是：先把隔热台2安装在基板1上，再把一边开有镶嵌口的镶嵌片3a安装在隔热台2上，如图11、图13，然后把半导体制冷片4沿镶嵌片3a的镶嵌口推入镶嵌片3a内，再镶上镶嵌活片3b，就完成了整个基板总成的安装，最后需要用耐高温强力胶把所有的缝隙都封住。图5的基板总成结构能对半导体制冷片4的冷、热面进行彻底隔离；同时由于半导体制冷片4的热面瓷片突出镶嵌片3的上平面，对保持半导体制冷片与散热部件的紧密结合十分有利。
在图10所示的另一实施例中，本发明制做了一种单层隔热台。图10单层隔热台没有镶嵌片3，半导体制冷片是直接镶嵌入单层隔热台内壁的。图10的隔热台安装完毕半导体制冷片后也需要用耐高温强力胶把所有缝隙都封住。在使用图10隔热台的基板1上安装导热连接基座6、8，安装顺序是先安装图19中的导热连接基座8，再安装半导体制冷片4，调整图20中的拉紧螺帽17使半导体制冷片4的热面刚好凸出于图10隔热台的上端平面，便于与导热连接基座6的良好接触，锁紧导热连接基座8的上限压锁定螺帽18和下限压锁定螺帽20，然后用耐高温强力胶密封缝隙，再安装导热连接基座6。
本发明制做的基板总成，以硬质绝缘隔热材料制做基板1，使用硬质绝缘隔热耐高温材料制做隔热台2和镶嵌片3，加强了半导体制冷片4的冷、热面之间的热隔离，增大了半导体制冷片4的有效隔热空间，易于安装、密封，隔热、防尘。
基板总成安装完毕后，需要在基板总成上安装半导体制冷片4的散热部件，首先是要安装图1中的导热连接基座6、8。
由于半导体制冷片4安装在位于基板1上的隔热台2、镶嵌片3上，有一面的导热连接基座需要穿过基板1插进隔热台2里紧贴半导体制冷片4的导热柱。
图16中导热连接基座8的形状，是有导热平面的导热柱与导热平板的组合体。导热连接基座8上凸起的导热台柱要与半导体制冷片散热面紧贴。
如图25至图41的另外5个实施例中，由有导热平面的导热柱与导热板组合的导热连接基座有多种方式，适用于安装各种散热片。在图25、图27中，a是导热台拄，b既是用于安装图1中的定位支撑限压螺杆14、19和图1中的限压锁定螺帽13、20与基板1固定的导热台柱底板，也是用于连接散热片的导热平板。图29中， c是用于安装图1中的定位支撑限压螺杆14、19和图1中的限压锁定螺帽13、20的与基板1固定的导热柱底板，中间的竖直立柱a是导热柱，用于穿过基板1插进隔热台2内紧贴半导体制冷片散热面，两侧与导热柱组合的导热平板b1、b2用于连接散热片。导热连接基座可以是整体成型的，导热效率会更好。
如图41所示的另一实施例中，在图33的导热连接基座上安装了热管散热片d。
以导热柱和导热平板组合的导热连接基座，配合图5基板总成的结构，起到了彻底隔离一种半导体散热器冷、热两端热辐射的作用，既提高了制冷、散热效率，也为全封闭隔尘机箱内的散热提供了条件。
图19是导热连接基座6、8与中间的图5所示基板总成的安装位置示意图，把导热连接基座6、8安装到图5所示基板总成上，就构成了本发明的半导体散热器的核心总成，如图20。安装顺序是：把导热连接基座6的一面与半导体制冷片4的热面瓷片平合，在导热连接基座6的上面安放一块弹性材料制作的垫片10，用压板11盖住垫片10，然后用U型螺栓12压住压板11，固定在基板1上；在完成了图21中热端导热连接基座6的压紧后，把热端导热连接基座6两端的定位支撑限压螺杆14装上，然后拉紧图20中的拉紧螺帽16，再锁紧上限压锁定螺帽13和下限压锁定螺帽15，把导热连接基座8的导热台柱从基板1下方插进隔热台2中，使导热柱的导热平面紧贴半导体制冷片的冷面，拉紧冷端导热连接基座8两端与中间基板的定位支撑限压螺杆19上的拉紧螺帽17，然后锁紧上限压锁定螺帽18和下限压锁定螺帽20。
由于半导体制冷片的机械性能脆弱，用作定位、支撑限压的螺杆14、19和螺帽16、17以及限压锁定螺帽13、15、18、20是必不可少的。在图20的和图1中，其两端导热连接基座6、8相对于基板1是左右、上下对称的，且两端导热连接基座6、8对半导体制冷片4的压力要保持平衡，所以图1和图20中配用的定位支撑限压螺杆14、19各为4根，每根定位支撑限压螺杆配用上、下共2颗限压锁定螺帽。
在图1中，所有穿过中间基板1的螺杆、螺帽，都使用高强度耐温塑胶螺杆、螺帽。使用金属螺杆、螺帽，一定要在穿过基板1的对面的螺帽上加装隔热帽。
在图20上安装散热片7、9，就构成图1的一种半导体散热器总成。在图20的导热连接基座8上安装散热片9，可以用如图1中U型压紧螺栓21兼作定位支撑限压螺杆19并配用限压锁定螺帽18、20，图1中22是压板。图1中使用弹性材料制作的垫片10，对导热连接基座6与半导体制冷片4的热面之间的热膨胀进行压力补偿，使导热连接基座6与半导体制冷片4的热面保持良好的接触。如果用于制冷，图1中冷端的压板22上方也要加垫弹性材料制做的垫片。
如图24所示的另一实施例中，在图20的一种半导体散热器的核心总成上安装了带风扇的热管散热片e。
图1是安装了在底板上打有通风孔、通风槽的散热片7、9的一种半导体散热器。
在底板上打有通风孔、通风槽的散热片如图21、图22、图23。
在散热片底板上打通风孔、通风槽，增加了散热片本身的散热面积和散热空气流量，改善了散热片的散热性能。
在图20的热端导热连接基座上安装无风扇的散热片，就是一种无风扇半导体散热器，例如图1所示。
由于无风扇半导体散热器是在图20一种半导体散热器的核心总成上加装了无风扇散热片，所以无风扇半导体散热器不仅本身无噪音，还具备易于安装、密封、隔尘、隔音的性能。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所作的任何改动，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半导体散热器,包括以硬质绝缘隔热材料制做的基板、用硬质绝缘隔热耐高温材料制做的一个中空耐高温隔热台、半导体制冷片、导热连接基座、定位支撑限压螺杆、限压锁定螺帽、散热片，其特征在于所述用硬质绝缘隔热耐高温材料制做的一个中空隔热台安装在硬质绝缘隔热材料制成的基板上，所述半导体制冷片镶嵌在所述中空隔热台上，所述导热连接基座通过所述定位支撑限压螺杆、限压锁定螺帽与所述基板连接。
2.根据权利要求1的一种半导体散热器，其特征在于，在一块作为基板的硬质绝缘隔热材料上开孔，并在孔的周围用硬质绝缘隔热耐高温材料制做一个中空的隔热台。
3.根据权利要求2的一种半导体散热器，其特征在于，隔热台由两层硬质绝缘隔热耐高温材料制做，隔热台中间方孔的边长与半导体制冷片边长相等，隔热台上层的硬质绝缘隔热耐高温材料镶嵌半导体制冷片。
4.根据权利要求2的一种半导体散热器，其特征在于，隔热台由单层硬质绝缘隔热耐高温材料制做，隔热台中间方孔的边长与半导体制冷片边长相等，半导体制冷片直接镶嵌入方孔中。
5.根据权利要求1的一种半导体散热器，其特征在于，半导体制冷片的导热连接基座，是一个有导热平面的导热台柱与导热板的组合体，导热板的一面与导热台柱连接,导热台柱***位于基板开口处的隔热台内部，导热台柱的导热平面紧贴安装在位于基板开口处隔热台上的半导体制冷片散热面，导热板连接散热片。
6.根据权利要求1的一种半导体散热器，其特征在于，有分别把冷、热两端的导热连接基座与中间基板固定的定位支撑限压螺杆，在定位支撑限压螺杆上的导热连接基座与中间基板之间，有对导热连接基座与半导体制冷片之间压力进行限定的限压锁定螺帽。
7.根据权利要求1的一种半导体散热器，其特征在于，在热端导热连接基座上安装无风扇的散热片。
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