CN113809224A - 半导体制冷片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半导体制冷片及其制作方法。方法包括：提供半导体制冷组件，半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，位于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间的半导体层，半导体层包括多个电偶对，多个电偶对串联连接，且电偶对与导线电连接，半导体制冷组件设置有第一绝缘导热层的一侧为冷端，半导体制冷组件设置有第二绝缘导热层的一侧为热端；形成封装结构，令封装结构覆盖半导体制冷组件的侧壁，并与第一绝缘导热层构成第一凹槽，令导线贯穿封装结构，并延伸至封装结构的外侧，以获得半导体制冷片。由此，获得的半导体制冷片可承受1000PSI以上的压力。
Description
技术领域
本发明涉及制冷装置技术领域，具体地，涉及半导体制冷片及其制作方法。
背景技术
半导体制冷片是通过珀耳帖效应达到制冷目的一种新型的制冷器。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，实现制冷。半导体制冷片具有冷藏、降温、恒温等功能，并能实现温度逐点控制，且具有体积小、无机械传动部件、无噪声、冷热转换快、可靠性高、寿命长、无环境污染、可小型化、微型化、致冷加热可互易等优点。
然而，目前的半导体制冷片及其制作方法仍有待改进。
发明内容
本发明是基于发明人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：
发明人发现，目前的半导体制冷片存在抗过载能力较差的问题。具体的，目前的半导体制冷片通常由陶瓷片30和夹在两片陶瓷片30之间的半导体晶粒40构成(参考图4)，且多采用703或704白色硅橡胶60对半导体制冷片的四周进行密封保护(参考图5)，半导体制冷片在实际装配及使用时，为有效发挥制冷效果，需将半导体制冷片用螺丝及夹具固定在散热器上，由于陶瓷片和半导体晶粒均较脆易碎，在装配时稍有受力不均匀，很容易导致陶瓷片及半导体晶粒碎裂，导致产品失效，影响产品良率及制冷效果。此外，发明人发现，上述密封方式中的硅胶的完全凝固时间在12小时以上，导致产品生产周期较长，并且上述硅胶较软，易损坏，对半导体晶体的保护作用较差。
本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
在本发明的一方面，本发明提出了一种制作半导体制冷片的方法。所述方法包括：提供半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于所述第一绝缘导热层和所述第二绝缘导热层之间的半导体层，所述半导体层包括多个电偶对，多个所述电偶对串联连接，且所述电偶对与导线电连接，所述半导体制冷组件设置有所述第一绝缘导热层的一侧为冷端，所述半导体制冷组件设置有所述第二绝缘导热层的一侧为热端；形成封装结构，令所述封装结构覆盖所述半导体制冷组件的侧壁，并与所述第一绝缘导热层构成第一凹槽，以及令所述导线贯穿所述封装结构，并延伸至所述封装结构的外侧，以获得所述半导体制冷片。由此，利用简单的方法即可有效提高半导体制冷片的抗过载能力，使得半导体制冷片可承受1000PSI以上的压力，在装配过程中，可显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种半导体制冷片。所述半导体制冷片包括：半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于所述第一绝缘导热层和所述第二绝缘导热层之间的半导体层，所述半导体层包括多个电偶对，多个所述电偶对串联连接，且所述电偶对与导线电连接，所述半导体制冷组件设置有所述第一绝缘导热层的一侧为冷端，所述半导体制冷组件设置有所述第二绝缘导热层的一侧为热端；和封装结构，所述封装结构覆盖所述半导体制冷组件的侧壁，并与所述第一绝缘导热层构成第一凹槽，所述导线贯穿所述封装结构，并延伸至所述封装结构的外侧。由此，该封装结构可实现对半导体制冷组件的密封保护，并且有效提高了半导体制冷片的抗过载能力，使得半导体制冷片可承受1000PSI以上的压力，在装配过程中，可显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例的半导体制冷片的结构示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的半导体制冷片的截面示意图；
图3显示了根据本发明另一个实施例的半导体制冷片的截面示意图；
图4显示了传统半导体制冷片的部分结构示意图；
图5显示了传统半导体制冷片的结构示意图；
图6显示了根据本发明一个实施例的制作半导体制冷片的方法的流程示意图；
图7显示了根据本发明一个实施例的半导体制冷片的截面示意图；
图8显示了根据本发明另一个实施例的半导体制冷片的截面示意图。
附图标记说明：
100：第一绝缘导热层；200：第二绝缘导热层；300：半导体层；400：封装结构；10：第一凹槽；20：第二凹槽；30：陶瓷片；40：半导体晶粒；50：导线；60：硅橡胶。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一方面，本发明提出了一种制作半导体制冷片的方法。根据本发明的实施例，参考图6，该方法包括：
S100：提供半导体制冷组件
根据本发明的实施例，在该步骤中，提供半导体制冷组件。根据本发明的实施例，半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间的半导体层，半导体层包括多个电偶对，多个电偶对串联连接，半导体制冷组件设置有第一绝缘导热层的一侧为冷端，半导体制冷组件设置有第二绝缘导热层的一侧为热端。并且，电偶对与导线电连接，在使用时，可通过导线向半导体制冷组件施加直流电流。本领域技术人员能够理解的是，半导体层的多个电偶对可以是通过绝缘导热层内部烧结上去的铜导流片实现串联连接的，导线与最外侧的铜导流片(即最靠近绝缘导热层边缘的铜导流片)连接，以实现电偶对与导线的电连接，也即是说，电偶对实现串联连接的方式及电偶对与导线电连接的方式可采用常规半导体制冷片中的连接方式。
关于半导体制冷组件的制作过程不受特别限制，本领域技术人员可以根据半导体制冷片的常用制作工序进行设计，此处不再赘述。
关于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层的具体构成材料不受特别限制，例如，第一绝缘导热层和第二绝缘导热层可以分别独立的包括陶瓷片、玻璃片、氮化铝片和具有氧化膜的铝片的至少之一。
S200：形成封装结构，以获得半导体制冷片
根据本发明的实施例，在该步骤中，形成封装结构，以获得半导体制冷片(参考图1)。根据本发明的实施例，令形成的封装结构覆盖半导体制冷组件的侧壁，并与第一绝缘导热层构成第一凹槽，即封装结构与半导体制冷组件的冷端面构成第一凹槽，以及令导线贯穿封装结构，并延伸至封装结构的外侧(参考图1，也即是说，与电偶对电连接的导线穿过封装结构，暴露在封装结构的外侧，以便外部控制电路通过导线向半导体制冷片施加直流电流)。由此，在装配时，封装结构高出第一绝缘导热层的部分与夹具相接触，夹具的压力主要施加在封装结构上，而非半导体制冷组件上，由此，可有效提高半导体制冷片的抗过载能力，显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。封装结构与第一绝缘导热层构成第一凹槽，即第一绝缘导热层的至少一部分是暴露在外的，由此，可以保证半导体制冷片的制冷效果。
根据本发明的实施例，封装结构可以是通过注塑并冷却固化形成的。具体的，首先，将半导体制冷组件放入模具中。随后，将用于形成封装结构的材料加热至熔化状态，调整注塑温度和压力，将熔化的材料注入模具中，注塑完成后进行冷却固化，以形成封装结构。
根据本发明的实施例，形成封装结构的材料包括聚酰胺热熔胶、聚烯烃热熔胶和反应型聚氨酯热熔胶的至少之一。上述材料具有绝缘、耐温、抗冲击、减振、防潮、防水、防尘、耐化学腐蚀等优点，且上述材料的耐温范围较广(-40℃～150℃)，且具有低温柔韧性，还具有抗高温蠕变性，并能将第一绝缘导热层和第二绝缘导热层牢固地粘合起来，使得形成的封装结构具有优良的性能，使得半导体制冷片可适用于各种恶劣的生产环境和使用环境。并且上述材料可在低温低压条件下进行注塑，且固化时间较短，工艺简单，且可显著缩短生产周期，并且通过注塑形成的封装结构较为坚硬不易损坏，提高对半导体制冷组件的保护作用，并且上述材料适用于对电子产品(即前面描述的半导体制冷组件)进行封装，不会对电子产品造成内部损伤。
根据本发明的实施例，注塑过程中使用的模具具有预定形状的型腔，将半导体制冷组件放入模具的型腔之后，半导体制冷组件占用型腔的一部分，在型腔的剩余部分中注入上述封装材料，以形成封装结构，型腔用于注入封装材料的部分的形状与封装结构的形状相匹配，以获得覆盖半导体制冷组件侧壁，并与第一绝缘导热层构成第一凹槽的封装结构。
根据本发明的实施例，还可以调整型腔的形状和大小，令封装结构与第二绝缘导热层也构成凹槽(即第二凹槽)。由此，可进一步提高半导体制冷片的抗过载能力。
根据本发明的实施例，注塑过程中使用的模具可以采用铝模具，一方面，铝模具的成本较低，另一方面，相较于钢模具，前面描述的封装材料对铝模具的粘结力更小，因此，较易脱模。
根据本发明的实施例，注塑过程中的压力可以为2-40bar，如2bar、5bar、8bar、10bar、12bar、15bar、18bar、20bar、22bar、25bar、28bar、30bar、32bar、35bar、38bar、40bar，注塑过程中的温度可以为150-240℃，如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃。由此，在注塑过程中，可以使封装材料处于熔化状态，并使得封装材料保持良好的性能。
根据本发明的实施例，冷却固化的时间可以为10-50s。由此，可显著缩短生产周期。
根据本发明的实施例，参考图2，形成的封装结构400的壁厚(如图中所示出的d)可以为0.2-1mm，如0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm。发明人发现，若封装结构的壁厚过厚(如大于1mm)，则会降低半导体制冷片的制冷效果，若封装结构的壁厚过薄(如小于0.2mm)，则不利于显著提高半导体制冷片的抗过载能力。本发明通过将封装结构的壁厚设置在上述范围，可以显著提高半导体制冷片的抗过载能力，同时使得半导体制冷片具有良好的制冷效果。
根据本发明的实施例，参考图2，封装结构400仅与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，第一凹槽10的深度(如图中所示出的h)满足0＜h≤1mm，优选的，第一凹槽的深度为0.2-1mm，如0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm。由此，可以显著提高半导体制冷片的抗过载能力，同时使得半导体制冷片具有良好的制冷效果，且第一凹槽具有合适的深度，在制作封装结构的过程中，便于第一凹槽成型。发明人发现，若第一凹槽的深度过大(如大于1mm)，则半导体制冷片与夹具的距离过大，会降低半导体制冷片的制冷效果，因此，令第一凹槽的深度不超过1mm，在提高半导体制冷片抗过载能力的同时，还可以保证半导体制冷片具有较好的制冷效果。
根据本发明的实施例，参考图3，封装结构400与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，同时封装结构400与第二绝缘导热层200构成第二凹槽20，第一凹槽10和第二凹槽20的深度可以分别独立的为0.2-1mm。由此，可进一步提高半导体制冷片的抗过载能力，且半导体制冷组件的冷端面与夹具之间具有合适的距离，且半导体制冷组件的热端面与散热器之间具有合适的距离，可以使半导体制冷片具有良好的制冷效果。
关于第一凹槽和第二凹槽的开口面积不受特别限制，例如，第一凹槽10的开口面积小于第一绝缘导热层100的面积(参考图7)，或者，第一凹槽10的开口面积与第一绝缘导热层100的面积一致(参考图1和图2)。第二凹槽20的开口面积小于第二绝缘导热层200的开口面积(参考图8)，或者，第二凹槽20的开口面积与第二绝缘导热层200的开口面积一致(参考图3)。优选，第一凹槽的开口面积与第一绝缘导热层的面积一致，第二凹槽的开口面积与第二绝缘导热层的面积一致。由此，在提高半导体制冷片的抗过载能力的同时，可以使半导体制冷片具有良好的制冷效果。
综上，利用简单的方法即可有效提高半导体制冷片的抗过载能力，使得半导体制冷片可承受1000PSI以上的压力，在装配过程中，可显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种半导体制冷片。根据本发明的实施例，该半导体制冷片可以是利用前面描述的方法制作的，由此，该半导体制冷片具有与前面描述的方法制作的半导体制冷片相同的特征以及优点，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，参考图1和图2，该半导体制冷片包括：半导体制冷组件和封装结构400，其中，半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层100和第二绝缘导热层200，以及位于第一绝缘导热层100和第二绝缘导热层200之间的半导体层300(参考图2)，半导体层300包括多个电偶对(图中未示出)，多个电偶对串联连接，电偶对与导线50电连接，半导体制冷组件设置有第一绝缘导热层100的一侧为冷端，半导体制冷组件设置有第二绝缘导热层200的一侧为热端，封装结构400覆盖半导体制冷组件的侧壁，并与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，导线50贯穿封装结构400并延伸至封装结构400的外侧(参考图1，也即是说，与电偶对电连接的导线穿过封装结构，暴露在封装结构的外侧，以便外部控制电路通过导线向半导体制冷片施加直流电流)。由此，该封装结构可实现对半导体制冷组件的密封保护，并且有效提高了半导体制冷片的抗过载能力，使得半导体制冷片可承受1000PSI以上的压力，在装配过程中，可显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。
根据本发明的实施例，封装结构400覆盖半导体制冷组件的侧壁，可实现对半导体制冷组件的密封保护，封装结构400与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，具体的，封装结构400覆盖半导体制冷组件的部分向第一绝缘导热层100一侧延伸，封装结构400高出第一绝缘导热层100的部分与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10(参考图1和图2)，也即是说，封装结构与半导体制冷组件的冷端面构成第一凹槽。由于在装配时半导体制冷片的冷端为主要受力端，因此，令封装结构与半导体制冷组件的冷端面构成第一凹槽，在装配时，夹具与封装结构高出第一绝缘导热层的部分相接触，使得夹具的压力主要施加在封装结构上，而非半导体制冷组件上，由此，可有效提高半导体制冷片的抗过载能力，显著降低半导体制冷片碎裂的风险，使得半导体制冷片具有较高的产品良率以及良好的制冷效果。封装结构与第一绝缘导热层构成第一凹槽，即第一绝缘导热层的至少一部分是暴露在外的，由此，可以保证半导体制冷片的制冷效果。
根据本发明的实施例，该半导体制冷片可承受的压力在1000PSI以上。而传统半导体制冷片的承受压力超过500PSI就会造成半导体制冷片损坏。由此，本发明的半导体制冷片可承受的压力相较于传统的半导体制冷片显著提高，即使压力过大或者受力不均匀，仍可以对绝缘导热层及内部的半导体层起到较好的保护作用，显著降低了半导体制冷片在装配时碎裂的风险，提高半导体制冷片的使用良率及制冷效果。
根据本发明的实施例，参考图3，在封装结构400与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10的基础上，封装结构400进一步与第二绝缘导热层200构成第二凹槽20，具体的，封装结构400覆盖半导体制冷组件的部分向第二绝缘导热层200一侧延伸，封装结构400高出第二绝缘导热层200的部分与第二绝缘导热层200构成第二凹槽20，也即是说，封装结构进一步与半导体制冷组件的热端面构成第二凹槽。由此，在装配时，封装结构高出第一绝缘导热层的部分与夹具相接触，封装结构高出第二绝缘导热层的部分与散热器相接触，可进一步提高半导体制冷片的抗过载能力。
根据本发明的实施例，参考图2，封装结构400的壁厚(如图中所示出的d)可以为0.2-1mm。由此，可以显著提高半导体制冷片的抗过载能力，同时使得半导体制冷片具有良好的制冷效果。
根据本发明的实施例，参考图2，封装结构400仅与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，第一凹槽10的深度(如图中所示出的h)满足0＜h≤1mm，优选的，第一凹槽的深度为0.2-1mm。由此，可以显著提高半导体制冷片的抗过载能力，同时使得半导体制冷片具有良好的制冷效果，且第一凹槽具有合适的深度，在制作封装结构的过程中，便于第一凹槽成型。发明人发现，若第一凹槽的深度过大(如大于1mm)，则半导体制冷片与夹具的距离过大，会降低半导体制冷片的制冷效果，因此，令第一凹槽的深度不超过1mm，在提高半导体制冷片抗过载能力的同时，还可以保证半导体制冷片具有较好的制冷效果。需要说明的是，第一凹槽的深度h与封装结构的壁厚d(参考图2)可以相等，也可以不相等，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。
根据本发明的实施例，参考图3，封装结构400与第一绝缘导热层100构成第一凹槽10，同时封装结构400与第二绝缘导热层200构成第二凹槽20，第一凹槽10和第二凹槽20的深度可以分别独立的为0.2-1mm。由此，可进一步提高半导体制冷片的抗过载能力，且半导体制冷组件的冷端面与夹具之间具有合适的距离，且半导体制冷组件的热端面与散热器之间具有合适的距离，可以使半导体制冷片具有良好的制冷效果。需要说明的是，第二凹槽的深度H(如图8所示)可以与第一凹槽的深度h相等，也可以不相等，第二凹槽的深度与封装结构的壁厚d可以相等，也可以不相等，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。
关于第一凹槽和第二凹槽的开口形状不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行设计。例如，根据本发明的实施例，第一凹槽10和第二凹槽20的开口形状可以分别独立的包括四边形、圆形和椭圆形的至少之一。
关于第一凹槽和第二凹槽的开口面积也不受特别限制，例如，第一凹槽10的开口面积小于第一绝缘导热层100的面积(参考图7)，或者，第一凹槽10的开口面积与第一绝缘导热层100的面积一致(参考图1和图2)。第二凹槽20的开口面积小于第二绝缘导热层200的开口面积(参考图8)，或者，第二凹槽20的开口面积与第二绝缘导热层200的开口面积一致(参考图3)。优选，第一凹槽的开口面积与第一绝缘导热层的面积一致，第二凹槽的开口面积与第二绝缘导热层的面积一致。由此，在提高半导体制冷片的抗过载能力的同时，可以使半导体制冷片具有良好的制冷效果。
需要说明的是，当第一凹槽10的开口面积小于第一绝缘导热层100的面积时，即封装结构400覆盖第一绝缘导热层100上表面(如图7中所示出的“上”侧)的一部分，封装结构400覆盖第一绝缘导热层100上表面的部分的厚度，即为第一凹槽10的深度h，该部分的厚度h可以与封装结构400覆盖半导体制冷组件侧壁部分的厚度d相等，也可以不相等(参考图7)。类似的，当第二凹槽20的开口面积小于第二绝缘导热层200的面积时，即封装结构400覆盖第二绝缘导热层200下表面(如图8中所示出的“下”侧)的一部分，封装结构400覆盖第二绝缘导热层200下表面的部分的厚度，即为第二凹槽20的深度H，该部分的厚度H可以与封装结构400覆盖半导体制冷组件侧壁部分的厚度d相等，也可以不相等(参考图8)。
根据本发明的实施例，封装结构与绝缘导热层构成凹槽，还可以提高应用端产品装配厚度的一致性。本领域技术人员所熟知的是，在装配时，需要在半导体制冷片的冷端和热端涂覆导热硅脂，以保证产品的导热性能，且导热硅脂的涂覆多为手动涂覆，传统半导体制冷片在涂覆导热硅脂时很容易产生厚度不均匀现象，影响导热性能。本发明的半导体制冷片由于具有一定深度的凹槽，在涂覆导热硅脂时，只需将凹槽填满即可，有效提高涂覆效率及产品的导热性。
关于形成封装结构的具体材料不受特别限制，只要可对半导体制冷组件起到保护作用，且易于成型，形成前面描述的结构即可。例如，根据本发明的实施例，形成封装结构400的材料可以包括聚酰胺热熔胶、聚烯烃热熔胶和反应型聚氨酯热熔胶的至少之一。上述材料具有绝缘、耐温、抗冲击、减振、防潮、防水、防尘、耐化学腐蚀等优点，且上述材料的耐温范围较广(-40℃～150℃)，且具有低温柔韧性，还具有抗高温蠕变性，并能将第一绝缘导热层和第二绝缘导热层牢固地粘合起来，使得形成的封装结构具有优良的性能，使得半导体制冷片可适用于各种恶劣的生产环境和使用环境，并且上述材料适用于对电子产品(即前面描述的半导体制冷组件)进行封装，不会对电子产品造成内部损伤。
根据本发明的实施例，封装结构400可以是利用注塑并冷却固化形成的。上述形成封装结构的材料可在低温低压条件下进行注塑，且固化时间较短(在10-50s)，工艺简单，且可显著缩短生产周期，并且通过注塑形成的封装结构较为坚硬不易损坏，提高对半导体制冷组件的保护作用。
关于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层的具体构成材料不受特别限制，例如，第一绝缘导热层100和第二绝缘导热层200可以分别独立的包括陶瓷片、玻璃片、氮化铝片和具有氧化膜的铝片的至少之一。
根据本发明的实施例，半导体层300包括多个电偶对，每个电偶对包括P型半导体晶粒和N型半导体晶粒，且多个电偶对串联连接，在给电偶对施加直流电流后，半导体制冷片可实现制冷效果。关于半导体晶粒的排布方式和电偶对实现串联连接的方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据传统半导体制冷片进行设计，此处不再赘述。
下面通过具体的实施例对本发明的方案进行说明，需要说明的是，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
该半导体制冷片包括半导体制冷组件和封装结构，半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间的半导体层，半导体制冷组件设置有第一绝缘导热层的一侧为冷端，设置有第二绝缘导热层的一侧为热端，封装结构覆盖半导体制冷组件的侧壁，并与第一绝缘导热层构成第一凹槽，同时与第二绝缘导热层构成第二凹槽。
第一绝缘导热层和第二绝缘导热层均为陶瓷片，第一凹槽的开口面积与第一绝缘导热层的面积一致，第二凹槽的开口面积与第二绝缘导热层的面积一致。
封装结构由聚酰胺热熔胶形成，封装结构的壁厚为0.2mm，第一凹槽和第二凹槽的深度均为0.2mm。
半导体制冷片的制作过程：
(1)将半导体制冷组件放入铝模具中。
(2)将熔化的聚酰胺热熔胶注入铝模具中，注塑的温度为150℃，注塑的压力为2bar。
(3)注塑完成后停止加热，自然冷却固化，固化时间为10s。
(4)打开模具，取出封装好的半导体制冷片。
实施例2
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例1基本相同，所不同的是，封装结构的壁厚为0.8mm，第一凹槽和第二凹槽的深度均为0.6mm，注塑的温度为240℃，注塑的压力为40bar，固化时间为50s。
实施例3
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例1基本相同，所不同的是，封装结构的壁厚为1mm，第一凹槽和第二凹槽的深度均为1mm。
实施例4
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例1基本相同，所不同的是，封装结构仅与第一绝缘导热层构成第一凹槽，第一凹槽的深度为0.2mm。
实施例5
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例4基本相同，所不同的是，第一凹槽的深度为0.1mm。
实施例6
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例1基本相同，所不同的是，封装结构由聚烯烃热熔胶形成，注塑的温度为180℃。
实施例7
本实施例的半导体制冷片的结构和制作过程与实施例1基本相同，所不同的是，封装结构由反应型聚氨酯热熔胶形成，注塑的温度为180℃。
对比例1
该半导体制冷片包括半导体制冷组件和封胶，半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于第一绝缘导热层和第二绝缘导热层之间的半导体层，半导体制冷组件设置有第一绝缘导热层的一侧为冷端，设置有第二绝缘导热层的一侧为热端，封胶采用704白色硅橡胶，并设置在半导体制冷组件的四周。
性能测试
1、分别对实施例1-7和对比例1的半导体制冷片进行抗过载测试，具体的，分别从每个实施例中选取10个样品(如实施例1中选取10个样品，实施例2中选取10个样品，实施例3中选取10个样品，实施例4中选取10个样品，实施例5中选取10个样品，实施例6中选取10个样品，实施例7中选取10个样品)，从对比例1中选取10个样品，分别对上述各样品进行抗过载测试，测试结果如表1所示。测试标准：SJ-T10135-2010
各实施例和对比例的样品“可承受的最大压力值”为每个示例中10个样品可承受最大压力的平均值。
实施例1-7和对比例1中的半导体制冷组件均选用同一型号的制冷组件。
2、分别从每个实施例中重新选取10个制备好的样品，分别对上述各样品施加500PSI的压力，计算各实施例和对比例样品的使用良率，测试结果如表1所示。
3、分别测试实施例1-7和对比例1的半导体制冷片的制冷量，测试过程中施加的电流为3A，测试结果如表1所示。
表1
需要说明的是，“可承受的最大压力”是指半导体制冷片产生裂纹的临界压力。“在500PSI压力下的使用良率”是指在10个样品中，经500PSI压力后，未出现裂纹的样品数占样品总数的百分比。
由表1可知，相较于传统的半导体制冷片(即对比例1)，本发明的半导体制冷片(即实施例1-7)的抗过载能力显著提升，可承受的最大压力在1000PSI以上，产品使用良率显著提升，且具有良好的制冷效果。
相较于封装结构仅与半导体制冷组件的冷端面构成凹槽的半导体制冷片而言，封装结构分别与半导体制冷组件的冷端面和热端面构成凹槽的半导体制冷片的抗过载能力更高(实施例1-3和实施例4相比)。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。另外，需要说明的是，本说明书中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (17)
1.一种制作半导体制冷片的方法，其特征在于，包括：
提供半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于所述第一绝缘导热层和所述第二绝缘导热层之间的半导体层，所述半导体层包括多个电偶对，多个所述电偶对串联连接，且所述电偶对与导线电连接，所述半导体制冷组件设置有所述第一绝缘导热层的一侧为冷端，所述半导体制冷组件设置有所述第二绝缘导热层的一侧为热端；
形成封装结构，令所述封装结构覆盖所述半导体制冷组件的侧壁，并与所述第一绝缘导热层构成第一凹槽，以及令所述导线贯穿所述封装结构，并延伸至所述封装结构的外侧，以获得所述半导体制冷片。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
令所述封装结构与所述第二绝缘导热层构成第二凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述封装结构是通过注塑并冷却固化形成的。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述注塑过程中的压力为2-40bar，所述注塑过程中的温度为150-240℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷却固化的时间为10-50s。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，形成的所述封装结构的壁厚为0.2-1mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽的深度为0.2-1mm。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度分别独立的为0.2-1mm。
9.一种半导体制冷片，其特征在于，包括：
半导体制冷组件，所述半导体制冷组件包括相对设置的第一绝缘导热层和第二绝缘导热层，以及位于所述第一绝缘导热层和所述第二绝缘导热层之间的半导体层，所述半导体层包括多个电偶对，多个所述电偶对串联连接，且所述电偶对与导线电连接，所述半导体制冷组件设置有所述第一绝缘导热层的一侧为冷端，所述半导体制冷组件设置有所述第二绝缘导热层的一侧为热端；和
封装结构，所述封装结构覆盖所述半导体制冷组件的侧壁，并与所述第一绝缘导热层构成第一凹槽，所述导线贯穿所述封装结构，并延伸至所述封装结构的外侧。
10.根据权利要求9所述的半导体制冷片，其特征在于，所述封装结构进一步与所述第二绝缘导热层构成第二凹槽。
11.根据权利要求9或10所述的半导体制冷片，其特征在于，所述封装结构的壁厚为0.2-1mm。
12.根据权利要求9所述的半导体制冷片，其特征在于，所述第一凹槽的深度为0.2-1mm。
13.根据权利要求10所述的半导体制冷片，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度分别独立的为0.2-1mm。
14.根据权利要求9或10所述的半导体制冷片，其特征在于，所述凹槽的开口形状包括四边形、圆形和椭圆形的至少之一。
15.根据权利要求9所述的半导体制冷片，其特征在于，所述第一凹槽的开口面积与所述第一绝缘导热层的面积一致。
16.根据权利要求10所述的半导体制冷片，其特征在于，所述第二凹槽的开口面积与所述第二绝缘导热层的面积一致。
17.根据权利要求9所述的半导体制冷片，其特征在于，形成所述封装结构的材料包括聚酰胺热熔胶、聚烯烃热熔胶和反应型聚氨酯热熔胶的至少之一；
任选的，所述第一绝缘导热层和所述第二绝缘导热层分别独立的包括陶瓷片、玻璃片、氮化铝片和具有氧化膜的铝片的至少之一。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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