[发明专利]一种非等距排布的热电模块

说明书

本发明公开了一种非等距排布的热电模块，包括上下基板、位于上下基板之间的热电组件以及导流片，上基板包括排布热电组件的上组件区，下基板包括排布热电组件的下组件区和导线引出区，上组件区和下组件区内的各半导体元件呈非等距排布，本发明热电模块的半导体元件采用非等距排布设计，可根据需要在具有较大高温工作形变区域或具有较大焊接剪切应力区域提高致冷容量，提升该区域吸收热应力能力，消除形变，延长相应部件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及到一种热电模块，尤其涉及到一种能延长热电致冷模块寿命、降低使用成本的非等距排布的热电致冷模块。

背景技术

目前常用热电致冷器模块如图1所示，一般都是由上下基板、导流片和半导体元件组成，其工作原理是利用帕尔帖效应，在通电以后，基板上、下表面分别致冷和放热，使用时将需要冷却的器件贴于热电致冷模块的冷面，即可实现对器件的致冷功能，致冷模块的半导体元件布置是依据温度的均匀性而采用等距排布，且采用长方形导流片，如图3和图4所示，半导体元件排布的横向间距L1是相等的，纵向间距L2也是均布的，同时，半导体元件的电流回路大部分也是与基板的纵向方向即电源输入和输出方向是一致，如图2所示的电流流向，这种常规思维设计容易、生产加工方便，但在产品实际运行中，通过对寿命失效现象的分析以及进一步验证，发现这种常规设计过于理想化，对热电致冷模块的使用寿命有所限制。

发明内容

本发明主要解决现有热电致冷模块采用等距半导体元件布置及长方形导流片设计、造成模块使用寿命有所限制的技术问题；提供了一种能延长热电致冷模块寿命、降低使用成本的非等距排布的热电致冷模块。

为了解决上述存在的技术问题，本发明主要是采用下述技术方案：

本发明的一种非等距排布的热电模块，包括上基板和下基板、位于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的热电组件以及与半导体元件焊接且固设于基板内侧表面的导流片，所述半导体元件相互串联形成单回路工作电路，所述上基板和下基板均呈长方形且下基板面积大于上基板面积，上基板包括排布热电组件的上组件区，下基板包括排布热电组件的下组件区和导线引出区，所述上组件区与下组件区对应，上组件区和下组件区内的各半导体元件呈非等距排布，半导体元件采用非等距排布设计，可根据需要在具有较大高温工作形变区域或具有较大焊接剪切应力区域提高致冷容量，提升该区域吸收热应力能力，消除形变，延长相应部件的使用寿命。

作为优选，位于所述上组件区内并沿上基板长度方向排布的半导体元件，其横向间距以上基板表面中线为基线向左右端部逐次递增，其纵向间距以上基板下边缘向上逐次递增，上组件区半导体元件排布呈下部密集上部稀疏及中部密集两侧稀疏的结构，位于所述下组件区内并沿下基板长度方向排布的半导体元件，其横向间距以下基板表面中线为基线向左右端部逐次递增，其纵向间距以下边缘向上逐次递增，下组件区半导体元件排布呈下部密集上部稀疏及中部密集两侧稀疏的结构，在热电模块中部具有较大形变的中间区域排布较多的半导体元件，提高中间区域吸收热应力的能力，可有效抵制基板自身形变，而基板下部区域由于设有检测元件和导线引出区，也容易产生高温形变，提升该处半导体元件的排布密度，也有助于提高该区域致冷能力，抵制基板自身形变，延长了热电模块的使用寿命。

作为优选，所述半导体元件排布的横向间距递增系数为1.05，纵向间距递增系数为1.03。

作为优选，所述上组件区内排布的导流片呈长方形且其两端部呈弧形，所述下组件区排布的导流片呈长方形且其两端部呈弧形，弧形结构的导流片端部可有效吸收或分解半导体元件在工作中产生的热应力，提高半导体元件的可靠性和使用寿命。

作为优选，所述导流片两端部呈半圆弧状，可减少导流片与半导体元件焊接时的剪切应力。