CN110018009A - 一种热电制冷器胶组装的研究装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热电制冷技术领域，具体涉及一种热电制冷器胶组装的研究装置及其方法。所述研究方法包括步骤：准备衬底；在衬底的端面上印刷不同厚度的同款(或者同一厚度但不同种类)银胶；将多个热电制冷器组装于银胶上；将银胶固化；为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取热电制冷器的制冷效率。所述研究装置包括衬底；热电制冷器；设于衬底和热电制冷器之间的银胶；至少两用于为热电制冷器通电的加电探针；采集处理设备，用于采集并处理热电制冷器冷面的温度数据。本发明能实现研究获取使用不同厚度的同款银胶或者同一厚度但不同种类银胶对热电制冷器的制冷效率的影响，结构简单，操作简易。

Description

一种热电制冷器胶组装的研究装置及其方法

技术领域

本发明涉及热电制冷技术领域，具体涉及一种热电制冷器胶组装的研究装置及其方法。

背景技术

半导体制冷器(Thermoelectric cooler)是指利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，又称热电制冷器。用导体连接两块不同的金属,接通直流电,则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。

热电制冷是以温差电现象为基础的制冷方法。电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要外界吸收热量(即表现为制冷)。

在热电制冷器的使用过程中，经常使用银胶将热电制冷器粘接于需要制冷的电子产品上。银胶的散热性能对热电制冷器的冷却性能起到至关重要的作用，散热不好，会导致热电制冷器功耗增大，还有可能导致热电制冷器达不到制冷效率，制冷失效。

其中，同一种类但设置不同厚度的银胶以及不同种类的银胶均对热电制冷器的冷却性能、制冷效率产生影响。

现亟需一种简单、易操作的研究方法研究银胶的种类及其厚度对热电制冷器制冷效率的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种热电制冷器胶组装的研究装置及其方法，克服现有的亟需一种简单、易操作的研究方法研究胶的种类及其厚度对热电制冷器制冷效率的影响的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响，所述研究方法包括步骤：

准备衬底；

在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶；

将多个热电制冷器组装于不同厚度的同款银胶上；

将银胶固化；

为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取不同厚度的同款银胶的制冷效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响，所述研究方法包括步骤：

准备衬底；

在衬底的端面上印刷同一厚度但不同种类的银胶；

将多个热电制冷器组装于同一厚度但不同种类的银胶上；

将银胶固化；

为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取同一厚度但不同种类银胶的制冷效率。

本发明的更进一步优选方案是：所述在衬底的端面上印刷银胶包括步骤：

制作钢网；

使用钢网在衬底的端面上印刷银胶。

本发明的更进一步优选方案是：使用贴片机将多个热电制冷器组装于银胶上。

本发明的更进一步优选方案是：所述将银胶固化包括步骤：

将组装好的热电制冷器和衬底放到烘箱里烘烤，将银胶固化。

本发明的更进一步优选方案是：所述烘箱的温度设置为110～130℃。

本发明的更进一步优选方案是：所述烤箱的烘烤时间设置为0.5～3个小时。

本发明的更进一步优选方案是：所述衬底包括陶瓷。

本发明的更进一步优选方案是：所述陶瓷的材质包括氮化铝、三氧化二铝、氧化硅中的一种或多种。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热电制冷器胶组装的研究装置，应用于上述所述的热电制冷器胶组装的研究方法中，所述研究装置包括：

衬底；

热电制冷器；

设于衬底和热电制冷器之间的银胶；

至少两用于为热电制冷器通电的加电探针；

采集处理设备，用于采集并处理热电制冷器冷面的温度数据。

本发明的有益效果在于，通过在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶或者同一厚度但不同种类的银胶，将多个热电制冷器组装于银胶上，将银胶固化，为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取不同厚度的同款银胶的制冷效率，可以研究获取使用不同厚度的同款银胶或者同一厚度但不同种类的银胶对热电制冷器的制冷效率的影响，热电制冷器胶组装的研究装置及其方法简单，操作简易，应用广泛，对于市面上的银胶，均可通过本发明的研究方法寻找出满足产品制冷需求的适宜的银胶厚度和银胶种类。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的热电制冷器胶组装的研究方法的流程框图；

图2是本发明的热电制冷器胶组装的研究方法的另一实施例的流程框图；

图3是本发明的在衬底端面上印刷不同厚度的同款银胶的流程框图；

图4是本发明的在衬底端面上印刷同一厚度但不同种类银胶的流程框图；

图5是本发明研究中热电制冷器冷面温度变化量随同款银胶厚度变化的曲线图；

图6是本发明研究中使用不同种类银胶下热电制冷器冷面温度变化量随通电电流变化的曲线图；

图7是本发明的热电制冷器胶组装的研究装置的简要结构示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图1和图3所示，本发明提供一种热电制冷器胶组装的研究方法的优选实施例。

一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响。所述研究方法包括步骤：

S11、准备衬底；

S12、在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶；

S13、将多个热电制冷器组装于不同厚度的同款银胶上；

S14、将银胶固化；

S15、为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取不同厚度的同款银胶的制冷效率。

通过在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶，并将多个热电制冷器组装于银胶上，在将银胶固化后，对热电制冷器通电后，获取热电制冷器的冷面的温度数据，便可获取不同厚度的同款银胶的制冷效率，操作简易，应用广泛。热电制冷器通过不同厚度的同款银胶组装于衬底上，银胶的不同厚度对热电制冷器的制冷效率有着不同的影响，可通过本发明的研究方法寻找出满足产品制冷需求的适宜的银胶厚度，提高热电制冷器的工作效率。

其中，热电制冷器具有两面，一面吸热，一面散热。吸热的一面便为上述所述的冷面，透过银胶吸收衬底的热量，散热的一面进行散热，达到制冷的效果。

以及，所述衬底包括陶瓷。具体地，所述陶瓷的材质包括氮化铝、三氧化二铝、氧化硅中的一种或多种。本实施例中的陶瓷材质优选为氮化铝，其导热率较好，有利于后续热电制冷器的制冷的前后对比。

以及，研究过程中，可以设置多个相同的衬底，对应印刷不同厚度的同款银胶，对应安装热电制冷器。或者，设置一个衬底，在衬底的不同位置上印刷不同厚度的同款银胶，在不同厚度的同款银胶上组装热电制冷器。本实施例中优选采用第二种方案。

如图2和图4所示，本发明还提供一种热电制冷器胶组装的研究方法的又一较佳实施例。

一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响，其特征在于，所述研究方法包括步骤：

S21、准备衬底；

S22、在衬底的端面上印刷同一厚度但不同种类的银胶；

S23、将多个热电制冷器组装于同一厚度但不同种类的银胶上；

S24、将银胶固化；

S25、为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取同一厚度但不同种类银胶的制冷效率。

通过在衬底的端面上印刷同一厚度但不同种类的银胶，并将多个热电制冷器组装于银胶上，在将银胶固化后，对热电制冷器通电后，获取热电制冷器的冷面的温度数据，便可获取同一厚度但不同种类银胶的制冷效率，操作简易，应用广泛。热电制冷器通过同一厚度但不同种类的银胶组装于衬底上，不同种类的银胶对热电制冷器的制冷效率有着不同的影响，可通过本发明的研究方法寻找出满足产品制冷需求的适宜的银胶的种类，提高热电制冷器的工作效率。

其中，在步骤S12和步骤S22中，所述在衬底的端面上印刷银胶包括步骤：

制作钢网；

使用钢网在衬底的端面上印刷银胶。

其中，钢网，也就是SMT模板，是一种SMT专用模具，其主要功能是帮助锡膏的沉积；目的是将准确数量的锡膏转移到空PCB上的准确位置。钢网上会设置开孔，银胶通过开孔渗透于衬底上。

具体地，参考图3，在步骤S12中，所述在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶包括步骤：

S121、制作不同厚度的钢网；

S122、使用不同厚度的钢网在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶。

通过制作不同厚度的钢网，可通过钢网在衬底的对应实验位置上印刷银胶，完成后，衬底的端面上的同一厚度的银胶印刷均匀，避免需要同一银胶厚度下由于操作不当产生厚度误差的情况，提高研究的准确性和精确度。

以及，参考图4，在步骤S22中，所述在衬底的端面上印刷同一厚度但不同种类的银胶包括步骤：

S221、制作多个相同厚度的钢网；

S222、使用多个相同厚度的钢网在衬底的端面上印刷不同种类的银胶。

通过相同厚度的钢网印刷银胶，可保证衬底的端面上印刷的不同种类银胶的厚度是一样的，排除厚度的差异对研究造成影响。

进一步地，在步骤S13和步骤S23中，使用贴片机将多个热电制冷器组装于银胶上。当然，在其他实施例中，可手动或者使用机械手等其他设备将热电制冷器组装于银胶上。本实施例中优选采用贴片机，可提高热电制冷器组装的精确度，且组装效率高。

具体地，在步骤S13中，使用贴片机将热电制冷器组装于不同厚度的同款银胶上。

以及，在步骤S23中，使用贴片机将热电制冷器组装于同一厚度但不同种类的银胶上。

在步骤S14和步骤S24中，所述将银胶固化包括步骤：

将组装好的热电制冷器和衬底放到烘箱里烘烤，将银胶固化。

将热电制冷器和衬底进行烘烤，对衬底进行加热，并将银胶固化，将热电制冷器稳固安装于衬底上，便于后续后续热电制冷器的制冷，获取其冷面的温度数据。

其中，所述烘箱的温度设置为110～130℃。优选地，所述烘箱的温度设置为120℃。进一步地，所述烤箱的烘烤时间设置为0.5～3个小时，优选地，所述烤箱的烘烤时间设置为2个小时。使用120℃将银胶烘烤2个小时，可以达到银胶的最好粘接效果和最好的导热率。

如图5所示，图5是在相同的通电电流下，热电制冷器的冷面温度变化量在同款银胶不同厚度的情况下的变化曲线图。

其中，图5中，横坐标表示研究的样品的编号，纵坐标的左侧为热电制冷器的冷面温度变化量，右侧为银胶厚度，此研究是在通电电流为0.8A的情况下进行的，此通电电流可根据实验需要进行调整设置。由图可知，大趋势下，热电制冷器的冷面的温度变化量随着银胶厚度的升高而降低。也就是说，使用同款银胶，随着热电制冷器组装银胶厚度的增加，热电制冷器性能在下降，制冷效率在下降，甚至在银胶厚到一定程度之后，热电制冷器失去了制冷功能。通过本发明的热电制冷器胶组装的研究方法，以简易的操作便可研究得出不同厚度的同款银胶对热电制冷器的制冷效率的影响，寻找出满足产品制冷需求的适宜的银胶厚度，提高热电制冷器的工作效率。

如图6所示，图6为相同的热电制冷器通过A胶和B胶组装于衬底上的温度变化量随着通电电流的变化曲线图。

其中，图6中，横坐标的变化量为通电电流，纵坐标的变化量为热电制冷器冷面的温度变化量。A胶和B胶所采用的厚度是相同的，在热电制冷器的通电电流变化过程中，同一通电电流下，通过A胶组装的热电制冷器的温度变化量要大于通过B胶组装的热电制冷器的温度变化量。其中，A胶的导热率高于B胶的导热率。从研究结果和图中可知，相同的热电制冷器，相同的银胶厚度，相同通电电流下，热电制冷器的制冷效率随着银胶种类的不同而不同，在满足产品制冷需求的前提下，选择导热率高的银胶，会提高热电制冷器的制冷效率。

如图7所示，本发明还提供一种热电制冷器胶组装的研究装置的优选实施例。

所述研究装置应用于上述所述的热电制冷器胶组装的研究方法中，可研究获取使用不同厚度的同款银胶30或者同一厚度但不同种类的银胶30对热电制冷器20的制冷效率的影响。

所述研究装置包括：

衬底10；

热电制冷器20；

设于衬底10和热电制冷器20之间的银胶30；

至少两用于为热电制冷器20通电的加电探针40；

采集处理设备(图未示)，用于采集并处理热电制冷器冷面的温度数据。

通过设置银胶30，热电制冷器20通过银胶30组装于衬底10上，并通过至少两加电探针40给热电制冷器20通电，热电制冷器20通电后工作，采集处理设备采集获取热电制冷器20的冷面的温度数据，并对温度数据进行处理后获得热电制冷器20的制冷效率使用不同厚度的同款银胶30或者同一厚度但不同种类的银胶30组装于衬底10的制冷效率，热电制冷器胶组装的研究装置简单，操作简易，应用广泛，可通过本发明的研究方法寻找出满足产品制冷需求的适宜的银胶30厚度和适宜的银胶30种类。

其中，所述采集处理设备可包括用于采集热电制冷器20冷面的温度的温度传感器(图未示)和与温度传感器连接的处理器(图未示)。温度传感器可以是热电制冷器自带的温度传感器，或者外设的温度传感器。温度传感器将采集的温度数据传输至处理器进行处理。

进一步地，所述研究设备还可包括与处理器连接的显示设备，用于输出显示表征热电制冷器20使用不同厚度的同款银胶30或者同一厚度但不同种类的银胶30组装于衬底10的制冷效率。操作人员可通过显示设备直观获取比较热电制冷器20的制冷效率。

本发明的热电制冷器胶组装的研究方法可应用于需要银胶粘接热电制冷器的电子产品，包括光通信用的产品，获取满足产品制冷需求的适宜的银胶厚度和银胶种类，提高热电制冷器的制冷效率。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响，其特征在于，所述研究方法包括步骤：

准备衬底；

在衬底的端面上印刷不同厚度的同款银胶；

将多个热电制冷器组装于不同厚度的同款银胶上；

将银胶固化；

为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取不同厚度的同款银胶的制冷效率。

2.一种热电制冷器胶组装的研究方法，用于研究银胶对热电制冷器制冷效率的影响，其特征在于，所述研究方法包括步骤：

准备衬底；

在衬底的端面上印刷同一厚度但不同种类的银胶；

将多个热电制冷器组装于同一厚度但不同种类的银胶上；

将银胶固化；

为热电制冷器通电并获取其冷面的温度数据，以获取同一厚度但不同种类银胶的制冷效率。

3.根据权利要求1或2所述的研究方法，其特征在于，所述在衬底的端面上印刷银胶包括步骤：

制作钢网；

使用钢网在衬底的端面上印刷银胶。

4.根据权利要求1或2所述的研究方法，其特征在于，使用贴片机将多个热电制冷器组装于银胶上。

5.根据权利要求1或2所述的研究方法，其特征在于，所述将银胶固化包括步骤：

将组装好的热电制冷器和衬底放到烘箱里烘烤，将银胶固化。

6.根据权利要求5所述的研究方法，其特征在于，所述烘箱的温度设置为110～130℃。

7.根据权利要求5所述的研究方法，其特征在于，所述烤箱的烘烤时间设置为0.5～3个小时。

8.根据权利要求1或2所述的研究方法，其特征在于，所述衬底包括陶瓷。

9.根据权利要求8所述的研究方法，其特征在于，所述陶瓷的材质包括氮化铝、三氧化二铝、氧化硅中的一种或多种。

10.一种热电制冷器胶组装的研究装置，其特征在于，所述研究装置应用于权利要求1-9任一所述的热电制冷器胶组装的研究方法中，所述研究装置包括：

衬底；

热电制冷器；

设于衬底和热电制冷器之间的银胶；

至少两用于为热电制冷器通电的加电探针；

采集处理设备，用于采集并处理热电制冷器冷面的温度数据。