[发明专利]一种高电压密集型温差电致冷器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高电压密集型温差电致冷器及其制备方法。本发明属于温差电技术领域。高电压密集型温差电致冷器，中间为N型温差电元件、P型温差电元件，两侧为镀金陶瓷板，温差电元件设有引线；温差电元件端面有1μm～4μm镍层；温差电元件单位密集度0.29对/mm以上，温差电元件间距为0.3‑0.6mm。高电压密集型温差电致冷器的制备方法：冷热面镀金陶瓷板将紫铜烧结在陶瓷基板表面，镀镍、镀金；温差电元件采用激光切割，温差电元件采用化学镀镍工艺在端面形成镍层；将N、P型温差电元件焊接形成陶瓷片组件；利用一体化焊接模具安装在一起，焊接成致冷器，焊接引线。本发明具有工艺可靠，成品率高，产品密集型、体积小、致冷功率高，环境适应性优异等优点。

技术领域

本发明属于温差电技术领域，特别是涉及一种高电压密集型温差电致冷器及其制备方法。

背景技术

目前，市场上常见的温差电致冷器多为低电压、高电流器件，常规尺寸为15mm×15mm(31对)、23mm×23mm(71对)、30mm×30mm(127对)、40mm×40mm(127对)和55mm×55mm(127对)。该类器件工作时电流通常≥2A，因此需要的功率较大，仅仅适合地面商用或者不存在功耗问题的地面军用领域，尤其不适合对功率要求严格的空间应用领域。

目前，致冷器已经在空间获得了广泛的应用，特别是在星敏感器、低温黑体、红外CCD、环路热管、激光测距仪等单机和分系统上的应用得到了长足的进步和发展。随着空间探索计划的构建，未来几年将有大量卫星、飞船、目标飞行器和空间站等陆续进入宇宙执行任务，届时，作为光、机、电等单机控温配套的致冷器将获得极其广泛的应用，并开辟极其广阔的市场。但从目前致冷器的技术水平和应用市场来看，空间在轨运行的致冷器均是低压大电流器件，其电压≤12V，电流≥2A。而恰恰致冷器这一特点是造成其空间应用的推广及其普及化的最大瓶颈，空间应用的系统、单机、部件、元器件等首要的是低功耗，不允许功耗浪费特别是大量功耗浪费在供电回路中，空间应用最为普遍的母线电压为28V，因此这也是目前所有空间应用的系统、单机、部件、元器件等不断地开发、研究高电压、低电流器件的根本原因，通过升压减流这种方式保证功耗同时减小了线路功率损耗，不仅提高了供电系统可靠性而且存在大幅度降低了线路功率损耗等技术问题。。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高电压密集型温差电致冷器及其制备方法。

为满足空间更高的要求、使致冷器谱系化，必须研制高电压、低电流的致冷器。因此，本专利引入一种全新的一种高电压密集型温差电致冷器致冷器及其制备方法，该致冷器可以有效的解决致冷器空间应用的难题，有效地降低使用电流，从而大幅度的减小线路功率损耗，为卫星、飞船、目标飞行器等节约可观的能源，延长使用寿命，而且该致冷器是以28V母线电压为基准设计模块化产品，同时该致冷器具备良好的宽幅度电压适应性，适用于5V～45V直流供电的单机产品配套使用，能够满足绝大多数卫星系统、单机的配套。

本发明致冷器由镀金陶瓷板、温差电元件、导线构成，通过N、P型温差电元件与冷热面镀金陶瓷板单独合模技术实现分体式焊接，再通过通有保护气的红外再流焊接炉将焊接由N、P型温差电元件的致冷器半成品集成，焊接导线后致冷成品完成，通过各种老化筛选试验后可将致冷器提交空间应用。该致冷器是以28V母线电压为基准设计模块化产品，同时该致冷器具备良好的宽幅度电压适应性，适用于5V～45V直流供电的单机产品配套使用，实现绝大多数空间配套电源的全覆盖。

本发明高电压密集型温差电致冷器的制备采用如下技术路径：

材料制备→元件制备→N\P型组件焊接→致冷器红外再流焊接→电老化→温度循环→致冷器成品。