CN111219907B - 一种用于直插式多元面阵探测器的tec散热组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件。该探测器工作在太空真空环境，TEC散热组件利用热传导给直插式多元面阵探测器控温。该发明组件包含热电制冷器(TEC)、导热铜片、铟片、金属柔性压框、金属支撑架。本发明利用铟片良好的可塑性、延展性和导热性，联合TEC、导热铜片，经过精心设计，共同组成热阻小、结构紧凑、控温精确的散热组件；特别设计的柔性金属压框，通过自身柔性部位低刚度弹性变形卸载大应力，保护多元面阵探测器不致在压力下变形、失效或破坏。特别适用于真空环境、航天领域、需要精准控温的小空间场合。
Description
技术领域
本发明公开了一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，特别适用于真空环境、航天领域、需要精准控温的小空间场合。工程指导力强。
背景技术
随着科技的发展，光电探测器越来越多地应用在测距、测速、成像等精密电子设备中。光电探测器工作需要合适的自身和环境温度，温度的大范围波动会使噪声变大，导致电性能下降，探测器技术指标不能满足既定要求。当温度超过一定值时可导致探测器寿命降低甚至损坏。多元面阵探测器工作温度范围窄，对热控提出了较高要求，该探测器工作在太空真空环境，利用热传导降温是其散热的主要手段之一。该发明组件包含的热电制冷器(TEC)、导热铜片、铟片、金属柔性压框建立了一个可靠的热量传导路径，热阻小、固定可靠、对多元面阵探测器无额外大应力，整体结构空间利用率高，结构紧凑，特别适用于真空环境、航天领域、需要精准控温的小空间场合。工程实践性强。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种热阻小、结构紧凑、可精确控温的散热组件。
本发明提供一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，包括隔热垫片1、热电制冷器TEC2、铟片3、导热铜片4、金属柔性压框5、金属支撑架6，其特征在于：
隔热垫片1通过螺钉固定在多元面阵探测器8和PCB 7之间，热电制冷器TEC2粘贴在多元面阵探测器8底面中间部位，这样形成的组件通过螺钉安装在金属支撑架6左侧，导热铜片4通过螺钉安装在金属支撑架6左侧面，金属支撑架6与导热铜片4相连的安装面与低温控温面导热安装。铟片3贴在热电制冷器TEC2和导热铜片4之间，热电制冷器TEC2的冷面贴合于多元面阵探测器8底面中间部位，热电制冷器TEC2的热面粘贴铟片。金属柔性压框5从金属支撑架6右侧装入，螺钉紧固过程中产生的压力，使铟片3被压紧变薄，金属柔性压框5产生低刚度的弹性变形，螺钉紧固到位后，隔热垫片1、热电制冷器TEC2、铟片3、导热铜片4、金属柔性压框5与多元面阵探测器8一起被紧固在金属支撑架6上，形成完整的组件。
所述的隔热垫片1厚度不小于2mm,且需保证多元面阵探测器安装到位后，其管脚能够露出PCB背面1～2mm。
所述的热电制冷器TEC 2工作时冷面与热面的温差不小于20℃，功耗约20W。
所述的铟片3常温下热导率约为90W/m·k。
所述的导热铜片4常温下热导率约为380W/m·k。
所述的金属柔性压框5弹性模量为69GPa，比刚度2.6，中间是两个十字交叉臂，其余部位镂空，十字交叉臂断面结构呈长方形，两个十字交叉臂一共有4处柔性设计，分别位于两个交叉臂的两端。柔性部位的断面也是长方形，其面积是非柔性部位的1/3～1/2。
所述的金属支撑架6弹性模量为45GPa，比刚度2.5，其上有多元面阵探测器8、PCB7、导热铜片4、金属柔性压框5的安装螺纹孔。
所述的PCB 7上有多元面阵探测器8插针的安装孔。
该发明的有益特点在于：
1、利用铟片良好的可塑性、延展性和导热性，联合TEC、导热铜片，经过精心设计，共同组成热阻小、结构紧凑、控温精确的散热组件；
2、特别设计的柔性金属压框，通过自身柔性部位低刚度弹性变形卸载大应力，保护多元面阵探测器不致在压力下变形、失效或破坏。
附图说明
图1是用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件剖视图；
图2是用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件爆炸图，其中(1)是爆炸右视图，(2)是爆炸左视图；
图3是用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件装配图，其中(1)是装配右视图，(2)是装配左视图。
具体实施方式
以下结合附图1、2、3对本发明方法的实施实例进行详细的描述。
多元面阵探测器8管脚直插进PCB7预留好的插孔里，为了减小不必要的传导热交换，在多元面阵探测器8和PCB7之间增加隔热垫片1，其厚度不小于2mm,且需保证多元面阵探测器8安装到位后，其管脚能够露出PCB背面1～2mm。PCB7中部镂空，露出多元面阵探测器8底面，镂空尺寸需保证多元面阵探测器1管脚孔的孔边距不小于3mm。将PCB7置于上层，在其镂空部位粘贴TEC2,梳理TEC2电线引出，TEC2冷面直接与多元面阵探测器8底面接触。铟片3贴到TEC2的热面，铟片3具有良好的可塑性和延展性，导热系数大。导热铜片5通过螺钉安装在金属支撑架6上，金属支撑架6中间镂空设计，镂空面积稍大于多元面阵探测器8管脚分布面积。然后将金属支撑架6组件通过螺钉与前述的多元面阵探测器8、PCB7、TEC2、铟片3组件固定为一个整体。从金属支撑架6右侧装入柔性金属压框5，柔性金属压框5中间有两个十字交叉臂，其余部位镂空，十字交叉臂断面呈长方形，两个十字交叉臂一共有4处柔性设计，分别位于两个交叉臂的两端。柔性部位的断面也是长方形，其面积是非柔性部位的1/3～1/2。在柔性金属压框5通过螺钉压紧的过程中，十字交叉臂产生的压紧力传递至导热铜片4、铟片3、TEC2和多元面阵探测器8底面，与多元面阵探测器8底面产生的反作用力保持平衡，这样TEC2、铟片3、导热铜皮4被稳定夹持在中间，形成一个热传导通路，将多元面阵探测器8底面的热量传导至金属支撑架6的低温控温面上。多元面阵探测器8是精密器件，为了防止柔性金属压框5产生的压力太大使多元面阵探测器8产生变形甚至损坏，该散热组件通过铟片3良好的可塑性和延展性，以及柔性金属压框5的柔性部位低刚度弹性变形，将大压力卸载为小压力，保护多元面阵探测器8不在压力下变形、失效或破坏。该散热组件卸载安装大应力、控温精确，热阻小，整体结构紧凑。
Claims (6)
1.一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，包括隔热垫片（1）、热电制冷器TEC（2）、铟片（3）、导热铜片（4）、金属柔性压框（5）、金属支撑架（6），其特征在于：
隔热垫片（1）通过螺钉固定在多元面阵探测器（8）和PCB （7）之间，热电制冷器TEC（2）粘贴在多元面阵探测器（8）底面中间部位，这样形成的组件通过螺钉安装在金属支撑架（6）左侧，导热铜片（4）通过螺钉安装在金属支撑架（6）左侧面，金属支撑架（6）与导热铜片（4）相连的安装面与低温控温面导热安装；铟片（3）贴在热电制冷器TEC（2）和导热铜片（4）之间，热电制冷器TEC（2）的冷面贴合于多元面阵探测器（8）底面中间部位，热电制冷器TEC（2）的热面粘贴铟片；金属柔性压框（5）从金属支撑架（6）右侧装入，螺钉紧固过程中产生的压力，使铟片（3）被压紧变薄，金属柔性压框（5）产生低刚度的弹性变形，螺钉紧固到位后，隔热垫片（1）、热电制冷器TEC（2）、铟片（3）、导热铜片（4）、金属柔性压框（5）与多元面阵探测器（8）一起被紧固在金属支撑架（6）上，形成完整的组件；
所述的金属柔性压框（5）弹性模量为69GPa，比刚度2.6，中间是两个十字交叉臂，其余部位镂空，十字交叉臂断面结构呈长方形，两个十字交叉臂一共有4处柔性设计，分别位于两个交叉臂的两端；柔性部位的断面也是长方形，其面积是非柔性部位的1/3～1/2；
所述的金属支撑架（6）弹性模量为45GPa，比刚度2.5，其上有多元面阵探测器（8）、PCB（7）、导热铜片（4）、金属柔性压框（5）的安装螺纹孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，其特征在于：所述的隔热垫片（1）厚度不小于2mm, 且需保证多元面阵探测器安装到位后，其管脚露出PCB背面1～2mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，其特征在于：所述的热电制冷器TEC（2）工作时的功耗20W，冷面与热面的温差不小于20℃。
4.根据权利要求1所述的一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，其特征在于：所述的铟片（3）常温下热导率为90W/m·k。
5.根据权利要求1所述的一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，其特征在于：所述的导热铜片（4）常温下热导率为380 W/m·k。
6.根据权利要求1所述的一种用于直插式多元面阵探测器的TEC散热组件，其特征在于：所述的PCB（7）上有多元面阵探测器（8）插针的安装孔。
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