TWI251461B - Manufacturing method of thermal-electric heat sink and its manufactured products - Google Patents

Description

1251461 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明係涉及一種熱 ’特別是指 結合一 熱電式 【先前 按 的中央 小，但 運作時 導的速 法及時 ，輕則 ，中央 η 孑設備 空氣’ 子元件 旅不佳 天還經 空氣導 舊在高 是無法 另 體之熱 散熱器 技術】 ，電子 處理器 在運作 功率消 度無法 熱傳導 造成電 處理器 前常見 機殼上 另導入 因運作 ，因外 常是維 入電子 溫的機 有效率 一型常 種含有致冷 電式散熱器 電式散熱器赞士 晶片以&鳍G方法及其製成品 製成方法，以^或板式導熱構件 及依此方法製成之 元件的技術 ，更是在不 效能與效率 耗所產生的 獲得相等效 與快速散熱 腦的當機， 的散熱乃形 的散熱裝置 ，並設計成 比機殼内溫 所產生的熱 部的室溫並 持到達35度 設備達到降 殼環境中運 散熱。 被用以移除 曰新月 斷的技 方面卻 熱量， 益，惟 ，在中 重則造 成一重 ，一型 用以將 度較低 。這種 非較機 以上的 溫的預 作，即 異，特別 術創新下 不斷獲得 也就累積 該中央處 央處理哭 成中央處 要課題； 政熱裝置 空氣彳盾環 的外部空 單由風扇 殼内部溫 南還，^ 期有限， 使女裝更 是使用於電腦中 ’後得體積的縮 提昇，然相對因 的越快而使熱傳 1里器的熱能若i w /、、、 產生過熱現象時 理器燒毀。因此 係風扇固定於電 ’移除機内部埶 氣’藉以消散電 進行散熱的效率 度低，甚至在夏 利用這樣的溫度 因為電子設備依 夕個散熱風扇還 電子元 件產生 源的散熱器，

1251461 五、發明說明（2) 包括一底座 散熱片組透 &電子元件 ^些散熱器 散熱速度。 市售另 係利用具有 散熱器，藉 換至散熱端 器，然後利 述該電子式 、下二陶瓷 組成，然表 屬或其他高 成間接熱傳 理想。 【發明内容 本發明 法，其主要 不導電鍍層 有基板之執 ί、、、 片之熱電式 本發明 ’其主要在 及熱傳遞結合於前述 過底座固定於電子元 所產生的熱，再輻射 也可以將風扇配置在 有一型電子式散熱裝 熱交換之欵冷晶片， 由該致冷晶片將電子 表面，再熱傳遞到結 用散熱器或進一步配 散熱裝置之致冷晶片 基碑以及夾層間電性 面之陶瓷基板在熱傳 $熱性材料’再加上 遞運作，致使電子式 ] 之主要目的，是提供 在利用鰭片式或板式 處理與導線定義配置 電半導體元件之散熱 散熱器，其能透過直 之另一目的，是提供 製成一含有致冷晶片 底座一表面的散熱片組； 件表面以作熱傳遞，以吸 到周遭空氣中散去。當然 散熱片上，以提昇散熱片 置，如第一圖所 1亥熱傳導表面疊 70件產生之熱， I於該散熱端表 &風扇來進行散 ’在具體結構上 連結之Ρ —Ν半導 導係數上，係遠 必需透過基板到 散熱裝置之熱傳 示，主要 組前述之 進行熱交 面之散熱 熱；惟前 係利用上 體材料所 不及於金 散熱器形 導效果不 一種熱電式散熱器製成方 導熱構件，在一表面進行 ，用以直接與致冷端結合 端結合，製成含有致冷晶 接式熱交換傳遞熱能。 一種熱電式散熱器製成品 以及導熱構件之散熱器，

1251461 五、發明說明（3) 該致冷晶片之散熱端，一體電性連結裝組有鰭片式或板式 導熱構件，進行直接之熱傳遞，而致冷晶片之另端則結合 一基板，用以結合於電子元件表面進行熱交換運作。 、 根據本發明而提供一種熱電式散熱器製成方法，該方 法步驟包括： 提供一作為表面層之基板，基板結合端面定義配置有 用以電性連結熱電半導體元件之導線； 提供一P —N半導體材料組成之熱電半導體元件，並與 前述基板端面導線為電性結合； 提供一導熱構件，在一端面進行不導電鍍層處理，並 在該不導電鍍層端面進行導線定義配置； 將前述導熱構件定義有導線之端面，直接電性結合於 前述半導體元件，組成熱電式散熱器。 根據本發明前述具體製成方法而製成一種熱電式散熱 器製成品，在一製成之散熱器結構包括： 一熱電半導體元件； 一含有端面導線定義而結合於前述熱電半導體元件一表面 之基板； 一含有不導電處理並導線定義端面之導熱構件，結合 於前述熱電半導體元件另一表面； 藉由前述導熱構件與熱電半導體元件散熱端直接結合 一體，直接進行熱電半導體元件熱交換之熱能傳遞散熱， 相較於習知熱電元件，將具有更佳之散熱效率且製成成本 降低。

1251461 五、發明說明（4) 【實施方式】 本發明之較佳實施例將前述的熱電式散熱器製成方法 . 及其製成品的主要技術内容適當揭示於以下所列舉的一較 佳實施例中，並利用該較佳實施例裝置將本發明之主要技‘ 術内容予以適當實施。 第二〜五圖揭示本發明一較佳實施例熱電式散熱器製 成方法的製成步驟圖。前述熱電式散熱器之具體製成方法 ，至少包括： 提供一基板1，在上表面11端面定義配置有多數導 線41 ，用以在與熱電半導體元件2結合.，並提供熱電半 籲 導體元件2各P—N半導體材料2 1、2 2間之電性結合， 如第一圖所示，用以作為結合熱電半導體元件2之一表面 層。 將一組熱電半導體元件2 ，利用該致冷表面層2 3結 合於前述基板1之一表面層，如第三圖所示，並利用基板 1端面所定義之多數導線41 ，進行熱電半導體元件2之 多數P — N柱狀半導體材料2 1、2 2之電性連結。 提供一導熱構件3，導熱構件3係採用高導熱但不導 電材料製成品；在其它具體實施製成方法中，前述導熱構 · 件3也可以採用高導熱金屬材料製成品，並進一步在用以 與前述熱電半導體元件2結合關係組立之端面3 1 ，進行 不導電鍍層3 3處理，如陽極處理，以獲得導熱但不導電 之端面3 1 ，如第四圖所示。在本發明具體實施例中，導 熱構件3至少含有一端面3 1 ，該端面3 1之表面上，同

第8頁 1251461 五、發明說明（5) 己導線f 2，如第四圖所示，用以在與熱 P—JV半導體材料=耵：熱電半導體元件2之各 將前述導埶構以差間另表面層之電性結合。 直接對應前述=義=有導線42之端面η， 二並:二線”對應= = = = = = 導 步驟= = 之；；ί散熱器製成方法，經各製成 -含有致晶片熱=熱器，如第五圖所示’為 :與電子元件:熱“ =導 層，且直接熱ί。。半導體元件2之散熱表面 此，即獲得一吉^刚述ν熱構件3，以進行熱發散。如 之散埶效率。^ i之熱傳遞與散熱，而有效提高致冷晶片 合於熱電Ϊ導ίί:?製作過程中，將導熱構件3直接結 冷晶片之製作^ ί散熱表面層2 4，相較於習知致 合，再結合導發明不需要透過散熱端基板之結 成本也獲得有；=在製作與使用上均更為便利，且 製成“ΐί::ί;ί製實熱電式散熱器 熱電式散熱器製成品的具體：：式口細說】本發明之前述 ®、.口稱弟一〜五圖是用來說明 1251461 五、發明說明（6) 一較佳具體實施例的本發明熱電式散熱器製成品結構。 第五圖中所揭示之熱電式散熱器結構，包括提供一作 . 為結合熱電半導體元件2之一表面層之基板1;一組熱電 半導體元件2;—作為結合熱電半導體元件2之另一表面 層之散熱構件3所組成；其中 該一基板1 ，主要在用以作為結合熱電半導體元件2 之一表面層，如第二圖所示，該基板1係採用不具導電性 但可導熱之材料製成品，在第二圖所揭示之一具體實施例 結構中5基板1由陶兗基板採用為最佳。基板1可以直接 成型為一平面板片形狀，如此便提供了上、下二個表面1 籲 1、1 2 ，在上表面1 1界定為結合表面層，並在該上表 面1 1端面定義有多數各導線4 1 ，用以作為與熱電半導 體元件2結合，以及熱電半導體元件2各P — N半導體材料 2 1、2 2間之電性結合。 " 一組熱電半導體元件2 ，係由多數個P — N柱狀半導體 材料2 1 .、2 2排列組成即俗稱之致冷晶片，主要在利用 前述P — N柱狀半導體材料2 1、2 2之接合部會吸熱效果 ，在通以電流之條件下，會將熱由一表面端傳遞到另一表 面端，以達到熱交換處理。在一具體實施例中，前述熱電 _ 半導體元件2含有一致冷表面端23 ，在本發明一具體實 施例製成方法中，係用以對應前述基板1結合之表面端； 以及另含有一散熱表面端24。 一導熱構件3，在本發明一具體實施例結構中，該導 熱構件3係採用高導熱但不導電材料製成品；在其它具體

第10頁 1251461 五 發明說明（7) 實施例結構中，如第 — 、， 用高導熱金屬材料掣:所二、’刖述導熱構件3也可以採 導體元件2結合關係％二：：：步在用以與前述熱電半 前述導熱構件3 中’可以直接成型為 構體，如第四圖所示 平板式結構體，如此 元件2結合之端面3 置有多數導線4 2 ， 3處理，如暢極處理、，1，進行不導電鍍層3 以獲付v熱但不導電之端面3 1 。 二在第=圖所揭示之具體實施例結構 ~具有端面3 1與散熱鰭片3 2之么士 ，，或直接成型為-具有±、下端面： ，便提供一個用以與前述熱電半導體 j二在該端面3 1之表面上，定義配 電半導體元件2姓人〇弟四圖所示，用以在端面3 1與埶 Ρ—Ν半導體材料]並提供前述熱電半導體元件2之各 根據本發明前述瓿f f間另表面層之電性結合。 式散熱器製成品，相^=散熱器製成方法所製成之熱電 用，具*更佳之散熱n f冷晶片與散熱器之結合使 體元件2之散熱表面岸f熱橼件3直接與熱電半導 層2 4之熱，直接透以：：：得將熱交換於散熱表面 需再作致冷晶片與散埶J二、2件3進打熱傳導運作，且不 本發明所提供的來進行間接式熱傳遞。 務須確實瞭解此處所熱器製成方法及其製成品， 度限制本發明的；施D用來解釋而非用來過 例與申言青，均視A * ί利圍，未在此處所述的Α它〜 解，政 視為在本發明的範圍内。在士介& 男、施 雖然已經討論了太安敲+ ^ 亦矛力須確實睁 式，但執行大部份類似功能的這此 __ ， 二貝施結

第11頁 品的特定實施方；熱電式散熱器製成方法及4: 1251461

第12頁 1251461 圖式簡單說明 【圖式之簡要說明】 第一圖係習知致冷晶片與散熱器之結合結構示意圖。 第二圖係本發明製法其一之基板製作結構圖。 第三圖係本發明製法其二之基板與熱電半導體元件結 合製作結構圖。 第四圖係本發明製法其三之散熱構件製作結構圖。 第五圖係本發明製法其四之散熱構件與熱電半導體元 件結合完成結構圖。 1 一基板 3 一散熱構件 1 2 —下表面 2 3 —致冷表面端 3 1 —端面 3 3 —不導電鍍層 2 —熱電半導體元件 1 1 —上表面 21、22 — P—N半導體材料 2 4 —散熱表面端 3 2 —散熱鰭片 4 1、4 2 —導線

第13頁

Claims (1)

1251461 六、申請專利範圍 1 、一種熱電式散熱器製成方法，該方法包括： 提供一作為表面層之基板，在基板結合端面定義有導 ， 線； 將一組熱電半導體元件，利用一表面端結合於前述基 板之一表面層，並由基板端面定義之多數導線，進行熱電 半導體元件之多數P — N柱狀半導體材料之電性連結； 提供一作為前述熱電半導體元件另一表面層之導熱構 件，在前述導熱構件之一端面，定義配置導線； 將前述導熱構件定義有導線之端面，直接對應結合於 熱電半導體元件之另一表面層，並由導熱構件端面定義之 鲁 多數導線，進行熱電半導體元件之多數P — N柱狀半導體材 料之電性連結，組成熱電式散熱器。 - 2、如申請專利範圍第1項所述的熱電式散熱器製成 方法，其中該基板係為一可導熱材料製成品。 3 、如申請專利範圍第1項所述的熱電式散熱器製成 方法，其中該基板係結合於前述熱電半導體元件之致冷表 面端。 4、如申請專利範圍第1項所述的熱電式散熱器製成 方法，其中該導熱構件係結合於前述熱電半導體元件之散 籲 熱表面端。 5 、如申請專利範圍第1項所述的熱電式散熱器製成 方法，其中該導熱構件係為一可導熱但不導電材料製成品 6 、如申請專利範圍第1項所述的熱電式散熱器製成

第14頁