RU81379U1 - THERMOELECTRIC COOLING MODULE - Google Patents
THERMOELECTRIC COOLING MODULE Download PDFInfo
- Publication number
- RU81379U1 RU81379U1 RU2008142839/22U RU2008142839U RU81379U1 RU 81379 U1 RU81379 U1 RU 81379U1 RU 2008142839/22 U RU2008142839/22 U RU 2008142839/22U RU 2008142839 U RU2008142839 U RU 2008142839U RU 81379 U1 RU81379 U1 RU 81379U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- layer
- compound
- contact
- module
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 41
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- -1 for example Polymers 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000010512 thermal transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области термоэлектрического приборостроения. Термоэлектрический охлаждающий модуль содержит полупроводниковые ветви n- и р-типов проводимости, присоединенные коммутационными шинами к охлаждающей и теплоотводящей теплообменным пластинам. Каждая из коммутационных шин, расположенных по крайней мере на одной из теплообменных пластин, присоединена к ней посредством теплоконтактного соединения и адгезионного слоя. Теплоконтактное соединение выполнено в виде слоя упругого клеевого компаунда. Адгезионный слой расположен между коммутационной шиной и слоем компаунда. Теплоконтактные соединения снабжены дополнительным адгезионным слоем толщиной 2-10 мкм, расположенным между, по крайней мере, одной теплообменной пластиной и слоем компаунда. Такое конструктивное выполнение позволит повысить надежность работы модуля. 1 табл., 3 ил.The utility model relates to the field of thermoelectric instrumentation. The thermoelectric cooling module contains semiconductor branches of n- and p-types of conductivity connected by switching buses to the cooling and heat-removing heat exchanger plates. Each of the patch bars located on at least one of the heat exchanger plates is connected to it by means of a heat-contact connection and an adhesive layer. The heat-contact connection is made in the form of a layer of elastic adhesive compound. The adhesive layer is located between the patch bus and the compound layer. Heat-contact compounds are provided with an additional adhesive layer with a thickness of 2-10 μm, located between at least one heat transfer plate and the compound layer. Such a constructive implementation will improve the reliability of the module. 1 tablet, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к термоэлектрическим приборам и может быть использована в термоэлектрических охлаждающих модулях, применяемых в радиоэлектронике, медицине и устройствах, которые эксплуатируются преимущественно в условиях многократного термоциклирования (нагрев-охлаждение).The utility model relates to thermoelectric devices and can be used in thermoelectric cooling modules used in radio electronics, medicine, and devices that are operated primarily under conditions of multiple thermal cycling (heating-cooling).
Известен термоэлектрический охлаждающий модуль (см. РФ №6470, 16.04.199), содержащий охлаждающую и теплоотводящую теплообменные пластины и размещенные между ними термоэлементы, каждый из которых включает полупроводниковые ветви пир типа проводимости. Ветви соединены между собой посредством коммутационных шин, соединенных с теплообменными пластинами, причем, по крайней мере к одной из них, предпочтительно, к охлаждающей пластине, шины присоединены с помощью теплоконтактного соединения, выполненного в виде слоя упругого клеевого компаунда. Толщина этого слоя составляет 10-50 мкм и выполнен он из вещества на силиконовой основе, например из силиконовой резины.Known thermoelectric cooling module (see RF No. 6470, 04/16/1999), containing cooling and heat-removing heat transfer plates and thermocouples placed between them, each of which includes semiconductor branches of a conductivity-type feast. The branches are interconnected by means of patch bars connected to heat transfer plates, and, at least to one of them, preferably to a cooling plate, the busbars are connected by means of a heat-contact connection made in the form of a layer of elastic adhesive compound. The thickness of this layer is 10-50 microns and it is made of a substance based on silicone, for example, silicone rubber.
Недостатком известного модуля является использование для теплоконтактного соединения узкого круга материалов, ограниченного клеевыми упругими материалами, обладающими низкой теплопроводностью. При прохождении теплового потока через такие материалы возникают паразитные перепады температур, особенно при значительной их толщине, поэтому толщина слоя теплоконтактного соединения не может превышать 50 мкм. Увеличение толщины слоя свыше 50 мкм приводит к неоправданно высоким паразитным перепадам температуры на слое практически без улучшения его прочностных характеристик. Присоединение коммутационных шин к теплообменным пластинам слоем теплоконтактного соединения менее 50 мкм сопряжено с выполнением ряда дорогостоящих технологических операций, что приводит к высокой стоимости модуля. Кроме того, тонкий слой теплоконтактного соединения плохо снимает механические напряжения.A disadvantage of the known module is the use for heat-contacting a narrow circle of materials limited by adhesive elastic materials having low thermal conductivity. When the heat flux passes through such materials, parasitic temperature differences occur, especially with a significant thickness, so the thickness of the layer of the heat-contact compound cannot exceed 50 microns. An increase in the layer thickness above 50 μm leads to unreasonably high parasitic temperature drops on the layer with practically no improvement in its strength characteristics. The connection of patch bars to heat exchanger plates with a layer of a heat-contact connection of less than 50 μm is associated with a number of expensive technological operations, which leads to a high cost of the module. In addition, a thin layer of heat-contact compound poorly relieves mechanical stress.
В патенте RU 2117362 С1, 10.08.1998, раскрыт термоэлектрический охлаждающий модуль, эксплуатируемый преимущественно в условиях многократного термоциклирования. Известный модуль содержит полупроводниковые ветви n- и р-типов проводимости, соединенные In the patent RU 2117362 C1, 08/10/1998, a thermoelectric cooling module is disclosed, which is operated mainly under conditions of multiple thermal cycling. The known module contains semiconductor branches of n- and p-types of conductivity, connected
коммутационными шинами с теплообменными пластинами, при этом, согласно формуле изобретения, шины соединены с пластинами посредством так называемого «теплоконтактного соединения». «Теплоконтактные соединения» выполняют в виде клеевого компаунда. Известный термоэлектрический охлаждающий модуль обладает недостаточной степенью надежности и стабильности при работе при повышенных температурах ввиду использования одного и того же по составу клеевого компаунда к двум разнородным по своим теплофизическим свойствам материалам: коммутационной шине и теплообменной пластине. В результате снижения предела прочности связи компаунда с конструкционными элементами модуля при повышении температуры до 120°С более чем в 1,8-2 раза по сравнению с этим же параметром при комнатной температуре и существенной разницы в коэффициентах теплового расширения, возникающие механические напряжения в условиях смены тепловой нагрузки приводят к отслаиванию коммутационных шин, что отрицательно сказывается на надежности работы устройства.switching buses with heat exchanger plates, wherein, according to the claims, the tires are connected to the plates by the so-called “heat-contact connection”. "Heat-contact compounds" are performed in the form of an adhesive compound. The well-known thermoelectric cooling module does not have a sufficient degree of reliability and stability when operating at elevated temperatures due to the use of the same adhesive compound in two materials that are heterogeneous in terms of their thermophysical properties: patch bus and heat transfer plate. As a result of reducing the bond strength of the compound with the structural elements of the module when the temperature rises to 120 ° C by more than 1.8-2 times compared with the same parameter at room temperature and a significant difference in the coefficients of thermal expansion, mechanical stresses arising under conditions of change thermal loads lead to peeling of the busbars, which negatively affects the reliability of the device.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является теплоэлектрический охлаждающий модуль, включающем полупроводниковые ветви n- и р-типов проводимости, присоединенные коммутационными шинами к охлаждающей и теплоотводящей теплообменным пластинам, причем, каждая из коммутационных шин, расположенных, по крайней мере, на одной из теплообменных пластин, присоединена к ней посредством теплоконтактного соединения, выполненного в виде слоя упругого клеевого компаунда и адгезионного слоя, расположенного между коммутационной шиной и слоем компаунда (RU 51288 U1, 27.01.2006).The closest analogue of the claimed invention is a thermoelectric cooling module, including semiconductor branches of n- and p-types of conductivity, connected by switching buses to the cooling and heat-removing heat exchanger plates, each of the switching buses located at least on one of the heat exchanger plates, attached to it by means of a heat-contact connection made in the form of a layer of elastic adhesive compound and an adhesive layer located between the communication bus and a compound layer (RU 51288 U1, 01/27/2006).
В данной конструкции частично решается задача повышения надежности работы модуля путем исключения отслаивания теплоконтактного соединения от коммутационных шин при возникающих механических напряжениях в условиях смены тепловой нагрузки. Однако, в условиях многократного термоциклирования при повышении температуры до 120°С°, за счет разницы коэффициентов теплового расширения материалов, из которых выполнены теплообменные пластины и коммутационные шины, происходит отслаивание коммутационных шин, что уменьшает надежность и ресурс работы модуля.This design partially solves the problem of increasing the reliability of the module by eliminating the peeling of the heat-contact connection from the switching bus under the occurring mechanical stresses under conditions of changing heat load. However, under conditions of repeated thermal cycling with increasing temperature to 120 ° C °, due to the difference in the thermal expansion coefficients of the materials of which the heat-exchange plates and patch buses are made, the patch bus peels off, which reduces the reliability and life of the module.
В основу заявленной полезной модели поставлена задача разработки такого термоэлектрического охлаждающего модуля, который позволил бы повысить надежность устройства путем увеличения среднего времени работы при эксплуатации модуля при высоких температурах в условиях многократного термоциклирования и так называемых тепловых ударов.The claimed utility model is based on the task of developing such a thermoelectric cooling module, which would improve the reliability of the device by increasing the average operating time during operation of the module at high temperatures under conditions of multiple thermal cycling and the so-called thermal shock.
Поставленная задача решается тем, что в термоэлектрическом охлаждающем модуле, включающем полупроводниковые ветви n- и р-типов проводимости, присоединенные коммутационными шинами к охлаждающей и теплоотводящей теплообменным пластинам, причем, каждая из коммутационных шин, расположенных, по крайней мере, на одной из теплообменных пластин, присоединена к ней посредством теплоконтактного соединения, выполненного в виде слоя упругого клеевого компаунда и адгезионного слоя, расположенного между коммутационной шиной и слоем компаунда, согласно полезной модели теплоконтактные соединения снабжены дополнительным адгезионным слоем толщиной 2-10 мкм, расположенным между по крайней мере одной теплообменной пластиной и слоем компаунда.The problem is solved in that in a thermoelectric cooling module, including semiconductor branches of n- and p-types of conductivity, connected by switching buses to the cooling and heat-removing heat transfer plates, each of the switching buses located at least on one of the heat transfer plates is connected to it by means of a heat-contact connection made in the form of a layer of elastic adhesive compound and an adhesive layer located between the patch bus and the compound layer, asno utility model teplokontaktnye compound provided with an additional adhesive layer of 2-10 microns thickness, disposed between at least one heat exchanger plate and a layer compound.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен общий вид термоэлектрического охлаждающего модуля, вид сбоку;Figure 1 shows a General view of a thermoelectric cooling module, side view;
на фиг.2 - вариант выполнения теплоконтактного соединения в виде сплошного слоя;figure 2 is an embodiment of a heat-contact connection in the form of a continuous layer;
на фиг.3 - вариант выполнения теплoконтактного соединения в виде отдельных участков;figure 3 is an embodiment of a heat-contact connection in the form of separate sections;
Термоэлектрический охлаждающий модуль содержит охлаждающую и теплоотводящую теплообменные пластины 1 и 2 (фиг 1) соответственно, которые выполнены, например, в виде прямоугольных листов, расположенных одна под другой параллельно друг относительно друга. Между теплообменными пластинами 1 и 2 расположены термоэлементы 3, каждый из которых включает полупроводниковую ветвь 4 n-типа проводимости, выполненную, например, из сплавов на основе висмута, селена и теллура: и полупроводниковую ветвь 5 р-типа проводимости, выполненную, например, из сплавов на основе висмута, сурьмы и теллура. Полупроводниковые ветви 4, 5 соединены между собой коммутационными шинами 6, изготовленными из материалов с низким электрическим сопротивлением, The thermoelectric cooling module comprises a cooling and heat-removing heat exchange plates 1 and 2 (FIG. 1), respectively, which are made, for example, in the form of rectangular sheets arranged one under the other parallel to each other. Between the heat exchange plates 1 and 2, thermocouples 3 are located, each of which includes a n-type semiconductor branch 4 made, for example, of alloys based on bismuth, selenium and tellurium: and a p-type semiconductor branch 5, made, for example, of alloys based on bismuth, antimony and tellurium. The semiconductor branches 4, 5 are interconnected by switching buses 6 made of materials with low electrical resistance,
например из меди и алюминия. Коммутационные шины 6 соединены с теплообменными пластинами I и 2, причем по меньшей мере с одной из них они соединены посредством теплоконтактного соединения 7, которое выполнено из упругого клеевого, теплопроводящего материала. Предпочтительно использовать теплoконтактное соединенно 7 для присоединения коммутационных шин 6 к охлаждающей теплообменной пластине 1, размешенной на охлаждаемом объекте. Это вызвано тем, что при термоциклировании наибольшее изменение температур, а следовательно, и наибольшие термометрические напряжения возникают именно в теплоконтактном соединении 7, расположенном на охлаждающей теплообменной пластине 1. В то же время теплоконтактное соединение 7, расположенное на теплопроводящей пластине 2, работает в процессе термо-циклирования при незначительных изменениях температуры, поскольку для теплоотвода с них, как правило, используются дополнительные специальные теплообменники, например, радиаторы, вентиляторы или жидкостные теплообменники (на чертежах не показаны), которые обеспечивают относительную стабилизацию температуры теплоотводящей пластины 2. Теплоконтактное соединение 7 изготавливается из упругих клеевых высокотеплопроводных материалов, например, компаунда на силиконовой или акриловой основе с мелкодисперсными наполнителями из высокотеплопроводиых материалов. В качестве такого материала может быть использован «Эластосил 137-182. Экспериментально установлено, что оптимальная толщина теплоконтактного соединения 7 может находится в пределах 10-70 мкм. Теплоконтактное соединение 7 может быть выполнено в виде отдельных участков, каждый из которых соединяет соответствующую коммутационную шину 6, например, с охлаждающей теплообменноц пластиной 1. Площадь поверхности каждого участка, соприкасающейся с каждой коммутационной шиной 6, должна быть не менее площади контактной поверхности этой коммутационной шины. Присоединение отдельных участков к теплообменной пластине 2 осуществляется с использованием соответствующих трафаретов с дозированным нанесением материала теплоконтактного соединения 7 до его отверждения. Это позволяет обеспечить экономию материала, из которого изготавливаются теплоконтактные соединения 7, что наряду с возможностью минимализации толщины этих соединений приводит к снижению стоимости модуля. Теплоконтактное соединение 7 могут быть for example, copper and aluminum. Switching buses 6 are connected to heat exchange plates I and 2, and at least to one of them they are connected by means of a heat-contact connection 7, which is made of an elastic adhesive, heat-conducting material. It is preferable to use heat-contact coupled 7 to connect the patch bus 6 to the cooling heat exchanger plate 1, placed on the cooled object. This is due to the fact that during thermal cycling, the greatest temperature change, and consequently the greatest thermometric stresses, occurs precisely in the heat-contact compound 7 located on the cooling heat-exchange plate 1. At the same time, the heat-contact compound 7 located on the heat-conducting plate 2 works in the process of thermo-cycling. -cycling with insignificant changes in temperature, because for heat removal from them, as a rule, additional special heat exchangers are used, for example, radiators, valves tori or liquid heat exchangers (not shown in the drawings), which provide relative stabilization of the temperature of the heat-removing plate 2. The heat-contact compound 7 is made of elastic adhesive highly conductive materials, for example, a compound based on silicone or acrylic with finely dispersed fillers from highly conductive materials. As such material can be used "Elastosil 137-182. It was experimentally established that the optimal thickness of the heat-contact compound 7 can be in the range of 10-70 microns. The heat-contact connection 7 can be made in the form of separate sections, each of which connects the corresponding switching bus 6, for example, with a cooling heat exchanger plate 1. The surface area of each section in contact with each switching bus 6 must be not less than the contact surface of this switching bus . The connection of individual sections to the heat transfer plate 2 is carried out using appropriate stencils with dosed application of the material of the heat-contact compound 7 until it is cured. This allows you to save material from which heat-contact compounds 7 are made, which, along with the ability to minimize the thickness of these compounds, reduces the cost of the module. Thermal contact 7 can be
коммутационных шин 6, находящихся на теплообменной пластине 2. Благодаря такому выполнению теплопроводного соединения удастся существенно упростить технологию присоединения теплообменных пластин 1 и 2, поскольку не требуется применения трафаретов.connection buses 6 located on the heat exchange plate 2. Thanks to such a heat-conducting connection, it will be possible to significantly simplify the technology of connecting the heat exchange plates 1 and 2, since stencils are not required.
Для исключения отслаивания коммутационных шин 6 от теплоконтактного соединения 7 на шины наносят дгезионный слой 8. В качестве материала, обладающего высокими адгезионными свойствами к материалу шин, может быть использован «Подслой-11» или «Катализатор 68». Поскольку теплопроводность адгезионного слоя мала, толщину адгезионного слоя 8 следует уменьшить, что возможно путем разбавления «Подслоя-11» в нефрасе (нефрас С2 80/120 БР-2, ТУ 38.401-67-108-92) до концентрации 20-40% или использовать раствор «Катализатора 68» в нефрасе концентрацией 2-4%. Теплопроводную пластину 1 или 2 предпочтительно выполнять из керамики или из алюминия или его сплавов, покрытых слоем окисла алюминия, в связи с высокой теплопроводностью этих материалов. Однако, данные материалы имеют пористость 2-4%. При нанесении непосредственно на пластины 1 или 2 слоя компаунда, в процессе термоциклирования или при нагреве в слое компаунда возникают механические напряжения из-за существенного различия коэффициентов теплового расширения материалов пластин, коммутационных шин, компаунда. Механические напряжения ведут к отслоению слоя компаунда. Для исключения отслаивания пластин и обеспечения достаточного сцепления компаунда с пластиной 1 или 2 между слоем компаунда и теплообменной пластиной 1 или 2 (предпочтительно теплообменной охлаждающей пластиной) наносят адгезионный слой 9 толщиной 2-10 мкм из материала, обладающего высокой адгезией материалу пластин. В качестве материала адгезионного слоя 9 предпочтительно использовать «Подслоя-11» или «Катализатор 68». Адгезионный слой наносят толщиной 2-10 мкм, что обусловлено необходимостью обеспечения хорошей адгезии между пластиной и теплоконтактым соединением при одновременном уменьшении тепловых потерь. Как показали испытания, при выполнении адгезионного слоя менее 2 мкм существенно снижается термоциклическая выносливость модулей, а при увеличении его толщины - увеличиваются теплопотери на адгезионном слое.To avoid peeling of the busbars 6 from the heat-contact compound 7, a adhesion layer 8 is applied to the busbars. As a material having high adhesive properties to the busbar material, “Sublayer 11” or “Catalyst 68” can be used. Since the thermal conductivity of the adhesive layer is small, the thickness of the adhesive layer 8 should be reduced, which is possible by diluting the “Sublayer-11” in nefras (Nefras C2 80/120 BR-2, TU 38.401-67-108-92) to a concentration of 20-40% or use a solution of "Catalyst 68" in nephras concentration of 2-4%. The heat-conducting plate 1 or 2 is preferably made of ceramic or of aluminum or its alloys coated with a layer of aluminum oxide, due to the high thermal conductivity of these materials. However, these materials have a porosity of 2-4%. When a 1 or 2 layer of a compound is applied directly to the plates, during thermal cycling or when heated in the compound layer, mechanical stresses arise due to a significant difference in the thermal expansion coefficients of the plate materials, busbars, and compounds. Mechanical stresses lead to delamination of the compound layer. To prevent peeling of the plates and ensuring sufficient adhesion of the compound to the plate 1 or 2 between the layer of the compound and the heat transfer plate 1 or 2 (preferably a heat transfer cooling plate), an adhesive layer 9 is applied with a thickness of 2-10 μm from a material having high adhesion to the material of the plates. As the material of the adhesive layer 9, it is preferable to use "Sublayer-11" or "Catalyst 68". The adhesive layer is applied with a thickness of 2-10 μm, which is due to the need to ensure good adhesion between the plate and the heat-contact compound while reducing heat loss. As tests have shown, when the adhesive layer is less than 2 microns, the thermal cyclic endurance of the modules is significantly reduced, and with an increase in its thickness, heat losses on the adhesive layer increase.
Приведенные ниже в таблице сведения подтверждают обеспечение надежности работы модуля в указанным пределах адгезионного слоя между теплообменной The information in the table below confirms the reliability of the module in the specified limits of the adhesive layer between the heat exchange
пластиной и теплоконтактным соединением.plate and heat-contact connection.
При эксплуатации термоэлектрического охлаждающего модуля внешнюю поверхность его охлаждающей теплообменной пластины 1 состыковывают с охлаждаемым объектом (на чертежах не показан). При этом к внешней поверхности противоположной теплоотводящей пластины 2 обычно пристыковывают теплосъемное устройство (на чертежах не показано). Источник постоянного тока (на чертежах не показан) присоединяют к концевым коммутационным шинам 10 модуля и пропускают через полупроводниковые ветви 4, 5 постоянный ток. Вследствие эффекта Пельтье на спаях ветвей 4, 5 и коммутационных шин 6, расположенных на пластине 1, происходит поглощение тепловой энергии и соответствующее постепенное охлаждение до требуемой температуры охлаждаемого объекта. На спаях ветвей 4, 5 и коммутационных шин 6, расположенных на пластине 2, при этом происходит выделение тепловой энергии, которая затем отводится с внешней поверхности пластины 2. В процессе охлаждения из-за явления теплового расширения изменяются размеры пластин и шин, что ведет к возникновению термомеханические напряжений в теплопереходях модуля, которые компенсируются упругим высокотеплопроводящим материалом теплоконтактного соединения 7. После выхода на требуемый температурный режим объекта, выдерживают требуемое время и затем изменяют полярность электропитания модуля. Происходит нагрев охлаждающей теплообменной пластины 1 и расположенных на ней теплоконтактных соединений 7 модуля и возникающие при этом термомеханические напряжения в сопрягаемых узлах модуля вновь компенсируются упругим материалом теплоконтактных соединений 7. За счет наличия адгезионных слоев 8, 9 между коммутационными шинами 6, теплообменными пластинами 1, 2 и теплоконтактным соединением 7 исключается теплообменными пластинами 1, 2 и теплоконтактным соединением 7 исключается отслаивание пластин 1, 2 и коммутационных шин 6, что повышает надежность работы модуля.When operating a thermoelectric cooling module, the outer surface of its cooling heat exchange plate 1 is docked with a cooled object (not shown in the drawings). In this case, a heat-removing device (not shown) is usually docked to the outer surface of the opposite heat sink plate 2. A direct current source (not shown in the drawings) is connected to the terminal switching buses 10 of the module and direct current is passed through the semiconductor branches 4, 5. Due to the Peltier effect on the junctions of the branches 4, 5 and switching buses 6 located on the plate 1, the absorption of thermal energy and the corresponding gradual cooling to the desired temperature of the cooled object. On the junctions of branches 4, 5 and switching buses 6 located on the plate 2, the heat energy is released, which is then removed from the outer surface of the plate 2. During cooling, the dimensions of the plates and tires change due to the phenomenon of thermal expansion, which leads to the occurrence of thermomechanical stresses in the thermal transitions of the module, which are compensated by the elastic highly heat-conducting material of the heat-contact compound 7. After reaching the desired temperature regime of the object, they withstand the required time and then change The polarity of the power supply of the module is revealed. The cooling heat-transfer plate 1 and the heat-contact joints 7 of the module located on it are heated and the resulting thermomechanical stresses in the mating nodes of the module are again compensated by the elastic material of the heat-contact compounds 7. Due to the presence of adhesive layers 8, 9 between the connection bars 6, heat-exchange plates 1, 2 and the heat-contact connection 7 eliminates the heat exchanger plates 1, 2 and the heat-contact connection 7 eliminates the peeling of the plates 1, 2 and busbars 6, which increases reliability of the module.
При проведении сравнительных испытаний, в которых при термоциклировании перепад температур на модуле достигал 65°С, известные модули выдержали не более 600 тсрмоциклов (нагрев - охлаждение) после чего их характеристики (например, внутреннее сопротивление, паразитные перепады температур и др.) выходили за требуемые пределы 5%. В то же время при испытаниях в аналогичных условиях заявленного модуля с двумя адгезионными слоями и компаундом, он выдержал более 40000 термоциклов. Характеристики при этом остались в допустимых пределах. Заявленный модуль также лучше переносит ударные и вибрационные нагрузки, благодаря упругим свойствам материала теплоконтактных соединений.When conducting comparative tests in which, during thermal cycling, the temperature difference on the module reached 65 ° C, the known modules withstood no more than 600 tsrmocycles (heating - cooling), after which their characteristics (for example, internal resistance, stray temperature drops, etc.) went beyond the required limits of 5%. At the same time, when testing under similar conditions the claimed module with two adhesive layers and a compound, it withstood more than 40,000 thermal cycles. The characteristics remained within acceptable limits. The claimed module also better tolerates shock and vibration loads, due to the elastic properties of the material of the heat-contact compounds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142839/22U RU81379U1 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | THERMOELECTRIC COOLING MODULE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142839/22U RU81379U1 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | THERMOELECTRIC COOLING MODULE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU81379U1 true RU81379U1 (en) | 2009-03-10 |
Family
ID=40529232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008142839/22U RU81379U1 (en) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | THERMOELECTRIC COOLING MODULE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU81379U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3544068A1 (en) | 2018-03-21 | 2019-09-25 | RMT Limited | Method of production of thermoelectric micro-coolers |
-
2008
- 2008-10-29 RU RU2008142839/22U patent/RU81379U1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3544068A1 (en) | 2018-03-21 | 2019-09-25 | RMT Limited | Method of production of thermoelectric micro-coolers |
US10991870B2 (en) | 2018-03-21 | 2021-04-27 | Rmt Limited | Method of production of thermoelectric micro-coolers (variants) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6410971B1 (en) | Thermoelectric module with thin film substrates | |
US20050121065A1 (en) | Thermoelectric module with directly bonded heat exchanger | |
US20080308140A1 (en) | Thermo-Electric Cooling Device | |
US10634396B2 (en) | Thermoelectric heating/cooling devices including resistive heaters | |
KR102111604B1 (en) | Device using thermoelectric moudule | |
JP4622577B2 (en) | Cascade module for thermoelectric conversion | |
US20120305043A1 (en) | Thermoelectric devices with reduction of interfacial losses | |
CN101471337A (en) | Light source die set with good radiating performance | |
US20120060889A1 (en) | Thermoelectric modules and assemblies with stress reducing structure | |
RU81379U1 (en) | THERMOELECTRIC COOLING MODULE | |
AU2018220031A1 (en) | Thermoelectric device | |
KR102510123B1 (en) | Thermoelectric element | |
CN103794581A (en) | Thermoelectricity radiating device | |
RU85756U1 (en) | THERMOELECTRIC COOLING DEVICE | |
RU51288U1 (en) | THERMOELECTRIC COOLING MODULE | |
KR102456680B1 (en) | Thermoelectric element | |
RU209979U1 (en) | THERMOELECTRIC MODULE | |
KR102334189B1 (en) | Heat conversion device | |
RU2364803C2 (en) | Thermoelectric module | |
KR102697874B1 (en) | Heat conversion device | |
JP2016524438A (en) | Thermoelectric device | |
CN216213539U (en) | Multilayer thermoelectric semiconductor module with special connection mode | |
US11683984B2 (en) | Heat conversion device | |
Sakamoto et al. | Development of high-power large-sized peltier module | |
KR102581613B1 (en) | Thermoelectric element |