TEC科普小课堂丨提升制冷效率:详解半导体制冷器安装技巧与注意事项
欢迎来到TEC科普小课堂!本期小cool将带大家认识并学习半导体制冷器的经典安装方式-螺钉安装。如果你对文章内容有所疑问,或者想要了解更多的TEC知识,欢迎在评论区留言~
01 半导体制冷器安装方式-螺钉安装
在探讨半导体制冷器时,安装方式的选择至关重要。它关乎TEC系统的稳定性和制冷效率。螺钉安装凭借结构稳固、易于维护等优势,在众多应用场景中备受青睐。无论是高精度的医疗设备、还是精密的工业冷水机组等,螺钉安装都能为其提供坚实稳定的支撑平台。下面一起来看螺钉安装的具体步骤和注意事项~
02 安装步骤及注意事项
步骤01 确保所有接触面平整光滑
对半导体制冷片、安装底座和散热器表面进行仔细检查,主要查看是否有杂质、毛刺和灰尘残留,确认做好表面清洁,从而确保接触面的平整和光滑。


注意:肉眼可见的“平整光滑”并非真正的平整光滑。上图是显微镜下两个接触面平整度的示意图。由此看出,宏观下平整光滑的两个平面,经显微镜放大后会出现多个“山峰”,“山谷”和“丘陵”。紧密贴合时,只有山峰处紧密接触,而山谷处的间隙阻碍了热量通过,导致传热不理想。因此在安装过程中,我们需要提升接触面的传热性能:涂抹导热材料这一方式可以很好的解决这个问题。
步骤02 涂抹导热材料
在底座和半导体制冷片的一面薄涂一层导热硅脂(厚度一般为0.05mm或小于该值),提升接触面的传热性能。


注意:在组装过程中,传热界面需要使用特定的导热材料填平上述的山谷间隙,其目的是使用较高导热系数的材料(焊锡材料,导热胶等都是不错的选择)替代间隙中的空气,这样整个接触面就能更好的完成传热。如上图所示,涂抹导热材料后热量传递有了很大的改善。
步骤03 连接半导体制冷片和底座
在底座贴上隔热棉垫后,用手指轻轻按压,使半导体制冷片与底座两两贴合(注意将TEC调整到合适位置再向下按压),同时将多余的硅脂挤压出去。
注意:将TEC正放至合适位置,并保证施加的压力平衡。如果TEC摆放歪斜或压力不平衡,可能会降低器件性能,甚至造成制冷器损坏。
步骤04 再次涂抹导热材料
在散热器和半导体制冷片的另一面薄涂一层导热硅脂(厚度一般为0.05mm或小于该值),同样用于提升接触面的传热性能。

步骤05 连接半导体制冷片和散热器
将散热器覆在半导体制冷片表面,双手轻轻向下按压,使其两两贴合(切勿歪斜),同时将多余的硅脂挤压出去。

步骤06 固定半导体制冷片和散热器
使用螺钉将半导体制冷片和散热器固定在一起。为了保证良好的平行度,安装时需要施加均匀的压力。最好选用数显扭矩扳手,遵循对角优先原则拧紧螺钉。螺钉逐个预上紧后、再按同样顺序逐个拧紧。这样一个完整的半导体制冷器就组装完成了~

注意:螺钉安装位置需与TEC边缘等距,螺钉孔也需相互平行,并与TEC冷热面垂直。如果一侧螺钉过紧,将出现左图所示情形:TEC一侧无法紧贴发热电子器件,或散热器致使其无法达到最佳运行状态,甚至导致TEC基板瓷片损坏。另外,如果夹紧螺钉过紧可能会引起散热片或者被冷却物体表面翘起变形。当部件是由很薄的材料加工而成时,变形弯曲的状况会更明显,而这种变形将会降低器件的热电性能。因此,我们可以通过减小螺钉扭矩/将夹紧螺钉适当靠近半导体制冷器/使用相对较厚的材料这三种方式有效减小此类变形弯曲现象。
通过这节课的学习,相信大家已经具备了独立组装半导体制冷器的能力。如果在组装过程中遇到任何问题,欢迎随时留言交流~