CN211739545U - 半导体制冷装置及种植容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体制冷装置及种植容器，该种植容器包括金属容器主体和设置在金属容器主体内壁的半导体制冷装置，该半导体制冷装置包括设置在散热板和冷却板之间的半导体制冷芯片、控制单元和树脂封装体，树脂封装体封装半导体制冷芯片和控制单元；控制单元与半导体制冷芯片电连接，并控制半导体制冷芯片的供电电路的通断；散热板包括贯穿设置有散热陶瓷体的第一绝缘基板；冷却板包括贯穿设置有冷却陶瓷体的第二绝缘基板；半导体制冷芯片的发热面与散热陶瓷体至少部分重叠，半导体制冷芯片的冷却面与冷却陶瓷体至少部分重叠。本实用新型的半导体制冷装置具有集成度高、便于小型化的优点，并能够向种植容器内自动补水。

Description

半导体制冷装置及种植容器

技术领域

本实用新型涉及一种半导体制冷装置及具有该半导体制冷装置的种植容器，该半导体制冷装置能够向该种植容器内的土壤补充水分。

背景技术

现有半导体制冷片通常包括夹持在两块陶瓷片之间的制冷芯片，该制冷芯片具有许多阵列设置的N型半导体和P型半导体颗粒，N型半导体和P型半导体之间以铜、铝或其他金属导体相连接而成一完整线路。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，以实现制冷的目的。

利用半导体制冷片冷凝空气中的水气而产生液态水，可达向例如花盆的种植容器内自动补水之目的。例如，中国专利文献CN108401716A公开了一种养植盆，包括内盆体、外盆体、第一温差环套、第二温差环套、温度传感器和控制器；其中，内盆体位于外盆体内，内盆体与外盆体联通，第一温差环套和第二温差环套均为半导体冷凝片制成，第一温差环套包括位于外层的第一吸热端和位于内层的第一放热端，第一放热端与内盆体的外壁接触，第二温差环套包括位于内层的第二吸热端和位于外层的第二放热端，第二放热端与外盆体的内层壁面接触，温度传感器安装在内盆体的内层壁上，温度传感器连接控制器，控制器基于温度感应器的检测信号控制第一温差环套和第二温差环套的通电开关。由半导体冷凝片制成的温差片能在控制器的控制下自动开启，冷凝空气中的水气而向养植盆内自动补水。

现有技术中，控制器和半导体制冷片是分立设置的，需要分别安装，且不利于产品的小型化。例如在应用于前述养植盆时，控制器需要尽量避免接触水分，而半导体制冷片则需要安装在富含水分的盆体内，二者之间只能通过导线电连接，导致该养植盆整体结构及制造流程的复杂化。

发明内容

本实用新型的第一目的是提供一种高集成度、便于模块化安装和小型化的半导体制冷装置。

本实用新型的第二目的是提供一种利用前述半导体制冷装置来自动补水的种植容器。

为了实现上述的第一目的，本实用新型的第一方面提供了一种半导体制冷装置，其包括：

半导体制冷芯片，该半导体制冷芯片的发热面与散热板连接，冷却面与冷却板连接；散热板和/或冷却板的内侧表面具有与半导体制冷芯片电连接的导电线路；

树脂封装体，形成在散热板和冷却板之间，并封装半导体制冷芯片；

控制单元，与半导体制冷芯片电连接，并控制半导体制冷芯片的供电电路的通断；

其中，控制单元设置在散热板和冷却板之间，并封装在树脂封装体内；

并且其中，散热板具有第一绝缘基板，第一绝缘基板内贯穿设置有散热陶瓷体，第一绝缘基板的外侧表面具有与散热陶瓷体连接的散热金属层；冷却板具有第二绝缘基板，第二绝缘基板内贯穿设置有冷却陶瓷体；半导体制冷芯片的发热面与散热陶瓷体至少部分重叠，半导体制冷芯片的冷却面与冷却陶瓷体至少部分重叠。

上述技术方案中，半导体制冷芯片和控制单元共同封装在散热板和冷却板之间的树脂封装体内，使得该半导体制冷装置具有高集成度、便于模块化安装和小型化的优点。特别地，控制单元封装在树脂封装体内，能够很好地解决控制单元的防水问题。

根据本实用新型的一种具体实施方式，散热板的内侧表面具有与半导体制冷芯片电连接的导电线路；散热板外侧表面的散热金属层完全覆盖散热陶瓷体，以增大散热板的散热面积。

根据本实用新型的另一具体实施方式，冷却陶瓷体的内侧表面形成有连接金属层，连接金属层与半导体制冷芯片的冷却面连接，冷却陶瓷体的外侧表面则裸露于第二绝缘基板。

优选地，前述半导体制冷装置还包括检测单元，该检测单元至少部分地露出于树脂封装体，以检测外部环境参数(例如湿度、温度、水位高度等)；检测单元与控制单元信号连接，控制单元基于检测单元的检测信号而控制半导体制冷芯片的供电电路的通断。

优选地，前述半导体制冷装置具有用于接收外部电力供应的第一电源接口和用于向外输出电力的第二电源接口，第一电源接口和第二电源接口设置在散热板和冷却板之间，并露出于树脂封装体。由此，多个半导体制冷装置的相应电源接口之间可以通过具有电源接头的导电线或电连接器电连接，以利用同一供电电源同时向多个半导体制冷装置供电。

作为本实用新型的一种更优选实施方式，第一电源接口和第二电源接口分别设置在半导体制冷装置的相对两端。

为了实现上述的第二目的，本实用新型的第二方面提供了一种种植容器，其包括金属容器主体，金属容器主体的内壁设置有前述半导体制冷装置，形成在散热板外侧表面的散热金属层与金属容器主体的内壁焊接连接。

上述技术方案中，半导体制冷装置设置在金属容器主体的内壁，冷却板冷凝空气中的水气而产生液态水，以实现向容器主体内的自动补水；形成在散热板外侧表面的散热金属层与金属容器主体的内壁焊接连接，金属容器主体可以作为半导体制冷装置的散热器，从而无需为半导体散热装置额外配置散热器。

作为前述种植容器的一种优选实施方式，半导体制冷装置具有用于接收外部电力供应的第一电源接口和用于向外输出电力的第二电源接口，第一电源接口和第二电源接口设置在散热板和冷却板之间，并露出于树脂封装体；第一电源接口和第二电源接口分别设置在半导体制冷装置的相对两端，且金属容器主体对应于第一电源接口和第二电源接口的位置具有插接避让孔/槽。由此，多个半导体制冷装置的相应电源接口之间可以通过具有电源接头的导电线或电连接器电连接，以利用同一供电电源同时向多个半导体制冷装置供电。

作为前述种植容器的另一优选实施方式，该半导体制冷装置还包括检测单元，该检测单元从树脂封装体向金属容器主体的底部延伸，用于检测种植容器内的土壤湿度或水位高度；其中，检测单元与控制单元信号连接，控制单元基于检测单元的检测信号而控制半导体制冷芯片的供电电路的通断。

作为前述种植容器的再一优选实施方式，金属容器主体内还具有导流部件，导流部件设置在冷却板的下方，将冷却板外侧表面产生的冷凝水导流至种植区域。

为了更清楚地说明本实用新型的目的、技术方案和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型半导体制冷装置优选实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型半导体制冷装置优选实施例的分解结构示意图；

图3是本实用新型半导体制冷装置优选实施例的剖面结构示意图；

图4是本实用新型种植容器优选实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

半导体制冷装置实施例

请参阅图1至3，本实用新型优选实施例的半导体制冷装置20包括设置在冷却板21和散热板22之间的半导体制冷芯片23，散热板22的内侧表面与半导体制冷芯片23的发热面连接，冷却板21的内侧表面与半导体制冷芯片23的制冷面连接。

具体地，散热板22具有例如FR-4基板的绝缘基板221，绝缘基板221内贯穿设置有与其厚度相同的散热陶瓷体222，绝缘基板221的外侧表面具有完全覆盖散热陶瓷体222及绝缘基板221的散热金属层224，绝缘基板221的内侧表面具有图案化金属层223，且图案化金属层223同样形成在散热陶瓷体222的内侧表面。为清楚起见，图2中仅示意性地描述了图案化金属层223具有的导电线路2231。

冷却板21具有例如FR-4基板的绝缘基板211，绝缘基板211内贯穿设置有与其厚度相同的冷却陶瓷体212，绝缘基板211的内侧表面具有覆盖冷却陶瓷体212的连接金属层213，冷却陶瓷体212的外侧表面则裸露于第二绝缘基板211。其中，金属连接层213可以仅仅形成在冷却陶瓷体212的内侧表面，也可以完全覆盖绝缘基板211的内侧表面。半导体制冷芯片23的冷却面与金属连接层213焊接连接，半导体制冷芯片23的发热面与散热陶瓷体222内侧表面上的图案化金属层223焊接连接，并电性连接至导电线路2231。

继续参阅图2，控制单元(MCU)26、电路元件27、电源插口241及电源插口242设置在冷却板21和散热板22之间，散热板22内侧表面的导电线路2231与控制单元(MCU)26、电路元件27、电源插口241及电源插口242电连接。电路元件27例如为电阻、电容等无源器件；电源插口241用于接收外部电力供应，电源插口241则用于向外输出电力，二者分别设置在半导体制冷装置20的相对两端。冷却板21对应于导电接口24的位置具有凹陷部214，以使得电源插口241可容纳在散热板22和冷却板21之间。

冷却板21和散热板22之间形成有树脂封装体(图中未示出)，半导体制冷芯片23、控制单元(MCU)26和电路元件27封装在该树脂封装体内，导电接口24则部分露出于该树脂封装体。

半导体制冷装置20还包括检测单元25，其一端焊接在散热板21的内侧表面，并与控制单元26信号连接，控制单元26基于检测单元25的检测信号而控制半导体制冷芯片23的供电电路的通断。检测单元25部分地露出于树脂封装体，以检测外部环境参数，例如环境温度、湿度、水位高度等。例如当环境温度高于预定值、湿度低于预定值或水位高度低于预定值时，控制单元26控制半导体制冷芯片23的供电电路导通，反之则切断半导体制冷芯片23的供电电路。

如图3所示，半导体制冷芯片23的发热面与散热陶瓷体222至少部分重叠，半导体制冷芯片23的冷却面与冷却陶瓷体212至少部分重叠，以减少连接界面的热阻。虽然本实用新型的优选实施例中，半导体制冷芯片23与散热陶瓷体222和冷却陶瓷体212是一一对应的关系，但是，在其他一些实施例中，半导体制冷芯片的发热面和冷却面也可以分别连接多个散热陶瓷体和多个冷却陶瓷体，在其他另一些实施例中，每个散热陶瓷体和每个冷却陶瓷体可以连接多个半导体制冷芯片。

在本实用新型半导体制冷装置的其他实施例中，可以在冷却板的内侧表面形成导电线路，或者在冷却板和散热板的内侧表面均形成导电线路；冷却板的外侧表面可以设置有覆盖冷却陶瓷体的冷却金属层，该冷却金属层的表面优选具有防腐涂层；控制单元可以配置为间断性地控制半导体制冷芯片的供电电路自动导通(例如控制半导体制冷芯片每天工作预定时间)，此种情形下也可以不设置检测单元。

种植容器实施例

图4是本实用新型种植容器优选实施例的整体结构示意图，该种植容器例如是用于栽花的花盆，虽然图4的金属容器主体10为大致矩形，但本实用新型并不以此为限。请参阅4，种植容器包括金属材质的容器主体10和设置在容器主体10内壁上的半导体制冷装置20。其中，半导体制冷装置20的散热板22与容器主体10的内壁焊接连接(即散热金属层224与容器主体10的内壁焊接连接)。金属容器主体10对应于电源接口241和电源接口242的位置均具有插接避让孔11。

检测单元25从树脂封装体向金属容器主体10的底部延伸，用于检测种植容器内的土壤湿度或水位高度。当土壤湿度低于预定值或水位高度低于预定值时，控制单元26控制半导体制冷芯片23的供电电路导通，反之则切断半导体制冷芯片23的供电电路。金属容器主体10内还设有导流部件12，导流部件12位于冷却板21的下方，用于将冷却板21的外侧表面上产生的冷凝水导流至种植区域(金属容器主体10的大致中央区域)。其中，导流部件12优选可枢转地连接到金属容器主体10的内壁，从而能够在展开位置(如图4所示)和收拢位置之间转动。

虽然以上通过优选实施例描绘了本实用新型，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本实用新型的发明范围内，凡依照本实用新型所作的同等改进，应为本实用新型的保护范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种半导体制冷装置，包括：

半导体制冷芯片，所述半导体制冷芯片的发热面与散热板连接，冷却面与冷却板连接；所述散热板和/或所述冷却板的内侧表面具有与所述半导体制冷芯片电连接的导电线路；

树脂封装体，形成在所述散热板和所述冷却板之间，并封装所述半导体制冷芯片；

其特征在于：

控制单元，与所述半导体制冷芯片电连接，并控制所述半导体制冷芯片的供电电路的通断；

其中，所述控制单元设置在所述散热板和所述冷却板之间，并封装在所述树脂封装体内；

并且其中，所述散热板具有第一绝缘基板，所述第一绝缘基板内贯穿设置有散热陶瓷体，所述第一绝缘基板的外侧表面具有与所述散热陶瓷体连接的散热金属层；所述冷却板具有第二绝缘基板，所述第二绝缘基板内贯穿设置有冷却陶瓷体；所述半导体制冷芯片的发热面与所述散热陶瓷体至少部分重叠，所述半导体制冷芯片的冷却面与所述冷却陶瓷体至少部分重叠。

2.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述散热板的内侧表面具有所述导电线路，所述散热金属层完全覆盖所述散热陶瓷体。

3.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述冷却陶瓷体的内侧表面形成有连接金属层，所述连接金属层与所述半导体制冷芯片的冷却面连接，所述冷却陶瓷体的外侧表面则裸露于所述第二绝缘基板。

4.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：检测单元，至少部分地露出于所述树脂封装体，以检测外部环境参数；所述检测单元与所述控制单元信号连接，所述控制单元基于所述检测单元的检测信号而控制所述半导体制冷芯片的供电电路的通断。

5.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述半导体制冷装置具有用于接收外部电力供应的第一电源接口和用于向外输出电力的第二电源接口，所述第一电源接口和所述第二电源接口设置在所述散热板和所述冷却板之间，并露出于所述树脂封装体。

6.根据权利要求5所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述第一电源接口和所述第二电源接口分别设置在所述半导体制冷装置的相对两端。

7.一种种植容器，包括金属容器主体，其特征在于：所述金属容器主体的内壁设置有根据权利要求1至3任一项所述的半导体制冷装置，且所述半导体制冷装置的所述散热金属层与所述金属容器主体的内壁焊接连接。

8.根据权利要求7所述的种植容器，其特征在于：所述半导体制冷装置具有用于接收外部电力供应的第一电源接口和用于向外输出电力的第二电源接口，所述第一电源接口和所述第二电源接口设置在所述散热板和所述冷却板之间，并露出于所述树脂封装体；所述第一电源接口和所述第二电源接口分别设置在所述半导体制冷装置的相对两端，且所述金属容器主体对应于所述第一电源接口和所述第二电源接口的位置具有插接避让孔/槽。

9.根据权利要求7所述的种植容器，其特征在于：所述半导体制冷装置还包括检测单元，所述检测单元从所述树脂封装体向所述金属容器主体的底部延伸，用于检测所述种植容器内的土壤湿度或水位高度；其中，所述检测单元与所述控制单元信号连接，所述控制单元基于所述检测单元的检测信号而控制所述半导体制冷芯片的供电电路的通断。

10.根据权利要求7所述的种植容器，其特征在于：所述金属容器主体内还设有导流部件，所述导流部件位于所述冷却板的下方，用于将所述冷却板的外侧表面上产生的冷凝水导流至种植区域。

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