CN104104854A - 带制冷器的ccd相机 - Google Patents

Abstract

一种带制冷器的CCD相机，其壳体由上盖和底座组成；其散热装置由半导体制冷器、热沉板、波纹管和散热器组成；散热器上端面设置有凸台，凸台套接在底座上；热沉板上端面与半导体制冷器下端面连接；波纹管将热沉板和凸台裸露段套接在内；上盖侧壁上设置有阀芯安装槽和环形槽；阀芯安装槽的底部设置有通气孔；阀芯安装槽内设置有阀芯。本发明的有益技术效果是：改善了真空阀的结构，使器件外形更加规整，体积也更小，同时也对真空阀本身起到了较好的保护作用；另外，本发明还使得散热装置的制冷效果得到了提升，保证了装置性能。

Description

带制冷器的CCD相机

技术领域

    本发明涉及一种半导体制冷技术和真空封装技术，尤其涉及一种带制冷器的CCD相机。

背景技术

为了保证CCD相机的成像质量，现有技术中普遍采用真空封装技术来封装CCD相机，所涉及到的问题是：现有技术在对CCD相机进行真空封装时，都要在CCD相机的壳体上设置真空阀，真空阀的长度较大并在壳体表面凸起，不仅十分占用空间，而且容易与外部结构发生碰撞、干涉，不利于CCD相机体积的小型化，同时，现有的真空阀结构较为复杂，操作不便。

另外，随着技术的发展，CCD相机的功能越来越强大，随之而来的是CCD器件上也集成了越来越多的功能电路，导致CCD器件工作时的发热量也越来越多，如何有效提高装置散热能力也已成为影响CCD器件性能的重要技术问题。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种带制冷器的CCD相机，包括壳体、CCD器件、散热装置和真空阀，其创新在于：所述壳体由上盖和底座组成，上盖和底座拼接在一起形成安装腔，上盖和底座的连接处气密；

所述底座下端面设置有散热器安装孔，散热器安装孔的直径小于安装腔直径；所述散热装置由半导体制冷器、热沉板、波纹管和散热器组成；所述散热器上端面向上隆起形成一凸台，所述凸台套接在散热器安装孔内，凸台在安装腔内的凸出部形成裸露段，散热器上凸台以外的区域暴露在安装腔外；凸台上端面与热沉板下端面接触；热沉板上端面与半导体制冷器下端面连接；所述波纹管将热沉板和裸露段套接在内，波纹管上端内壁与热沉板的侧壁焊接固定，波纹管下端内壁与凸台的侧壁焊接固定，波纹管处于预拉伸状态；所述波纹管采用低导热率的材料制作；

所述上盖的侧壁上设置有阀芯安装槽和环形槽；所述环形槽的内径大于阀芯安装槽，阀芯安装槽和环形槽同心设置；阀芯安装槽的底部设置有通气孔，通气孔连通安装腔与外环境；通气孔和阀芯安装槽的交界处形成台阶面二；所述阀芯安装槽和环形槽之间的结构体形成一环形结构体，环形结构体端面形成密封面一，环形结构体的外壁上设置有螺纹；

所述阀芯安装槽内设置有一阀芯；所述阀芯的外壁上设置有外螺纹，阀芯的内端面上设置有台阶面一，阀芯的外端面上设置有内凹的螺纹孔，螺纹孔的螺纹螺旋方向与外螺纹的螺旋方向相反，阀芯通过外螺纹与阀芯安装槽螺纹连接；台阶面一和台阶面二之间设置有密封圈；所述阀芯形成真空阀。

前述方案同时解决了两个问题，即改善真空封装结构和提高制冷效果；

针对改善真空封装结构，本发明的方案是这样发挥作用的：在本发明中，阀芯采用隐埋式设置方式设置于壳体上，在壳体表面无明显凸出，有效的缩小了器件体积，而且对阀芯起到了很好的保护，同时，基于本发明阀芯的真空阀，其抽真空操作十分简单（具体的抽真空操作后文还将介绍）。

针对提高制冷效果，本发明的方案是这样发挥作用的：现有技术中，CCD相机的壳体一般为整体结构，壳体的一端设置有光窗，壳体的另一端为开口结构，为了便于对内部器件进行安装操作，壳体上开口处的直径几乎与壳体内径相同，器件安装好后，由散热器来将开口部封闭；前述结构存在的问题是：为了使散热器与半导体制冷器全面接触以及对开口部形成良好的封闭，散热器的尺寸一般都比半导体制冷器大，导致散热器端面仅能被半导体制冷器部分覆盖，未被半导体制冷器覆盖的区域与壳体内部空间直接接触，器件工作时，传递到散热器上的热量，就会通过未被半导体制冷器覆盖的区域辐射至壳体内部空间中，从而使得装置制冷效果降低；在本技术中，为了解决前述问题，发明人采用了如下手段：首先，通过在壳体上设置散热器安装孔来缩小壳体上开口部的直径，从而避免散热器端面与壳体内部大面积接触，同时，将壳体设置为上盖和底座两部分，解决了内部操作不便的问题，在前述两点改进的基础上，本技术进一步地采用波纹管来将热沉板和裸露段套接，以使散热器与安装腔相互隔离，避免了散热器上的热量向安装腔辐射的问题，另外，波纹管具备一定的弹性，利用波纹管的弹力可以使热沉板与凸台紧贴在一起保持良好接触。

优选地，所述波纹管采用不锈钢材料制作。不锈钢的导热率为0.039W/(m·k)，可以在散热器与安装腔之间形成较好的热阻。

优选地，所述底座的底面上设置有过线孔，CCD器件和散热装置的导线从过线孔中通过，过线孔和导线之间的缝隙采用玻璃绝缘子熔封。现有技术中，一般通过塑胶插接件来将导线引出，塑胶插接件同时也起到封闭过线孔的作用，但用于塑胶插接件含有有机材料，在真空条件下有机材料会释放较多的气体，对于一些高真空度要求的CCD相机，有机材料放气会导致安装腔内真空度下降，并且气体颗粒会附着在光窗上，影响成像效果；采用前述改进后，由玻璃焊料形成的密封结构牢固稳定，且玻璃的放气量较少，绝热性也更好。

为了便于在封装过程中对各种器件进行准确定位，本发明还提出了如下优选结构方式，所述半导体制冷器的下部设置有过渡支撑板，半导体制冷器的中部设置有基准板，过渡支撑板和基准板之间通过第一绝热柱连接，基准板和CCD器件之间通过第二绝热柱连接。

为了对阀芯起到进一步的保护效果，本发明还作了如下改进：所述环形槽内插接有一阀帽，所述阀帽将阀芯覆盖。

本发明的有益技术效果是：改善了真空阀的结构，使器件外形更加规整，体积也更小，同时也对真空阀本身起到了较好的保护作用；另外，本发明还使得散热装置的制冷效果得到了提升，保证了装置性能。

附图说明

图1、本发明的结构示意图；

图2、阀芯位置处的结构放大图；

图3、抽气阀结构示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：上盖1、底座2、半导体制冷器3、热沉板4、波纹管5、散热器6、阀芯7、过渡支撑板8、基准板9、阀帽10、螺纹孔11、通气孔12、密封圈13、环形槽14、套筒15、牵引杆16、密封环17、导气管18、光窗A、CCD器件中的CCD芯片B、CCD器件中的电路板C。

具体实施方式

一种带制冷器的CCD相机，包括壳体、CCD器件、散热装置和真空阀，其创新在于：所述壳体由上盖1和底座2组成，上盖1和底座2拼接在一起形成安装腔，上盖1和底座2的连接处气密；所述底座2下端面设置有散热器安装孔，散热器安装孔的直径小于安装腔直径；所述散热装置由半导体制冷器3、热沉板4、波纹管5和散热器6组成；所述散热器6上端面向上隆起形成一凸台，所述凸台套接在散热器安装孔内，凸台在安装腔内的凸出部形成裸露段，散热器6上凸台以外的区域暴露在安装腔外；凸台上端面与热沉板4下端面接触；热沉板4上端面与半导体制冷器3下端面连接；所述波纹管5将热沉板4和裸露段套接在内，波纹管5上端内壁与热沉板4的侧壁焊接固定，波纹管5下端内壁与凸台的侧壁焊接固定，波纹管5处于预拉伸状态；所述波纹管5采用低导热率的材料制作；

所述上盖1的侧壁上设置有阀芯安装槽和环形槽；所述环形槽的内径大于阀芯安装槽，阀芯安装槽和环形槽同心设置；阀芯安装槽的底部设置有通气孔，通气孔连通安装腔与外环境；通气孔和阀芯安装槽的交界处形成台阶面二；所述阀芯安装槽和环形槽之间的结构体形成一环形结构体，环形结构体端面形成密封面一，环形结构体的外壁上设置有螺纹；

所述阀芯安装槽内设置有一阀芯7；所述阀芯7的外壁上设置有外螺纹，阀芯7的内端面上设置有台阶面一，阀芯7的外端面上设置有内凹的螺纹孔，螺纹孔的螺纹螺旋方向与外螺纹的螺旋方向相反，阀芯7通过外螺纹与阀芯安装槽螺纹连接；台阶面一和台阶面二之间设置有密封圈；所述阀芯7形成真空阀。

进一步地，所述波纹管5采用不锈钢材料制作。

进一步地，所述底座2的底面上设置有过线孔，CCD器件和散热装置的导线从过线孔中通过，过线孔和导线之间的缝隙采用玻璃绝缘子熔封。

进一步地，所述半导体制冷器3的下部设置有过渡支撑板8，半导体制冷器3的中部设置有基准板9，过渡支撑板8和基准板9之间通过第一绝热柱连接，基准板9和CCD器件之间通过第二绝热柱连接。

进一步地，所述环形槽内插接有一阀帽，所述阀帽将阀芯7覆盖。

前文述及了，采用本发明的阀芯7时，可以使抽真空操作得到简化，具体来说是这样实现的：与本发明的阀芯7配套使用的抽气阀的结构由套筒15和牵引杆16组成；所述套筒15的一端设置有牵引杆安装孔，套筒15的另一端内壁上设置有连接螺纹，连接螺纹与环形结构体外壁上的螺纹匹配；所述牵引杆16插接在牵引杆安装孔内，牵引杆16外端位于套筒15外，牵引杆16与套筒15的接触部气密，牵引杆16能与套筒15相对滑动；套筒15内壁上连接螺纹的内侧设置有密封环17，密封环17与密封面一匹配；牵引杆16内端表面设置有螺纹，牵引杆16上的螺纹与阀芯7上的螺纹孔匹配；套筒15中部通过管道与抽气装置连接。具体操作时，将套筒15上设置有密封环17的那一端插接到环形槽内，然后将牵引杆16向内伸，待牵引杆16与阀芯7接触后，旋动牵引杆16，使牵引杆16端部的螺纹与阀芯7上的螺纹孔互相啮合，由于阀芯7上的螺纹孔与其外螺纹反向，这时，阀芯7就从阀芯安装槽内旋出，壳体内外互相连通，启动抽气装置，将壳体内部逐渐抽真空（气体通过导气管被向外排出），待真空度达到要求后，反向旋转牵引杆16，使牵引杆16从螺纹孔内脱出，同时也就使得阀芯7向阀芯安装槽底部旋进，操作完毕后，关闭抽气装置。

Claims (5)

1.一种带制冷器的CCD相机，包括壳体、CCD器件、散热装置和真空阀，其特征在于：所述壳体由上盖（1）和底座（2）组成，上盖（1）和底座（2）拼接在一起形成安装腔，上盖（1）和底座（2）的连接处气密；

所述底座（2）下端面设置有散热器安装孔，散热器安装孔的直径小于安装腔直径；所述散热装置由半导体制冷器（3）、热沉板（4）、波纹管（5）和散热器（6）组成；所述散热器（6）上端面向上隆起形成一凸台，所述凸台套接在散热器安装孔内，凸台在安装腔内的凸出部形成裸露段，散热器（6）上凸台以外的区域暴露在安装腔外；凸台上端面与热沉板（4）下端面接触；热沉板（4）上端面与半导体制冷器（3）下端面连接；所述波纹管（5）将热沉板（4）和裸露段套接在内，波纹管（5）上端内壁与热沉板（4）的侧壁焊接固定，波纹管（5）下端内壁与凸台的侧壁焊接固定，波纹管（5）处于预拉伸状态；所述波纹管（5）采用低导热率的材料制作；

所述上盖（1）的侧壁上设置有阀芯安装槽和环形槽；所述环形槽的内径大于阀芯安装槽，阀芯安装槽和环形槽同心设置；阀芯安装槽的底部设置有通气孔，通气孔连通安装腔与外环境；通气孔和阀芯安装槽的交界处形成台阶面二；所述阀芯安装槽和环形槽之间的结构体形成一环形结构体，环形结构体端面形成密封面一，环形结构体的外壁上设置有螺纹；

所述阀芯安装槽内设置有一阀芯（7）；所述阀芯（7）的外壁上设置有外螺纹，阀芯（7）的内端面上设置有台阶面一，阀芯（7）的外端面上设置有内凹的螺纹孔，螺纹孔的螺纹螺旋方向与外螺纹的螺旋方向相反，阀芯（7）通过外螺纹与阀芯安装槽螺纹连接；台阶面一和台阶面二之间设置有密封圈；所述阀芯（7）形成真空阀。

2.根据权利要求1所述的带制冷器的CCD相机，其特征在于：所述波纹管（5）采用不锈钢材料制作。

3.根据权利要求1所述的带制冷器的CCD相机，其特征在于：所述底座（2）的底面上设置有过线孔，CCD器件和散热装置的导线从过线孔中通过，过线孔和导线之间的缝隙采用玻璃绝缘子熔封。

4.根据权利要求1所述的带制冷器的CCD相机，其特征在于：所述半导体制冷器（3）的下部设置有过渡支撑板（8），半导体制冷器（3）的中部设置有基准板（9），过渡支撑板（8）和基准板（9）之间通过第一绝热柱连接，基准板（9）和CCD器件之间通过第二绝热柱连接。

5.根据权利要求1所述的带制冷器的CCD相机，其特征在于：所述环形槽内插接有一阀帽，所述阀帽将阀芯（7）覆盖。