TEC封胶是什么?这4大功能5大场景你必须了解!

发布于: 2025-07-23 15:15

一、TEC封胶在TEC模块中的作用

封胶处理是指在电子元件或模块表面施加一层密封材料(封胶),以提供保护和增强性能的一种工艺。它直接关系到半导体制冷模块的稳定性、寿命和可靠性。下面是封胶处理在TEC模块中的四大作用:

1.隔绝水汽和腐蚀性气体

半导体制冷片工作时,如果冷端温度低于露点温度,会导致空气中的水汽结成水滴。当水汽或腐蚀性气体(如潮湿环境中的盐分、工业废气)进入TEC内部,会导致半导体材料劣化、铜电极腐蚀,严重时还可能造成短路(下图绿色即为腐蚀部分),影响制冷效率和使用寿命。通过封胶处理,在半导体制冷片四周形成密封层,阻断了外部水汽和气体侵入。既能防止短路,又能延长使用寿命。

2.稳定内部结构

TEC模块内部半导体颗粒通过铜电极串联。由于半导体颗粒材质较脆,在安装、使用过程中受到振动、冲击或外力挤压容易碎裂。封胶处理起到了缓冲和加固的作用,在受到外力冲击时防止内部元件断裂或脱层。

 

3.避免冷热交换影响效率

半导体制冷片的工作原理是冷端吸热、热端散热。如果未使用封胶材料进行密封,空气会在冷热端之间形成对流,造成热量“短路”回流,降低整体制冷效率。通过封胶处理可以阻断无效热交换,让热量按照指定路径传递,提升TEC的制冷性能。

 

4.绝缘保护

半导体制冷片的铜电极焊盘焊接导线后,如果不加保护地裸露在外部环境中,时间长了可能会因受潮、积尘等问题发生电路异常。因此,我们需要使用封胶材料对半导体制冷片进行隔绝保护。尤其在高温高湿环境下,能够确保电路稳定运行。

 

二、封胶在TEC模块中的使用局限

尽管封胶能帮助提升半导体制冷片的可靠性,并延长其使用寿命,但它的应用也会带来一定的性能损耗和成本上升等问题。

 

1.性能DTmax下降

封胶后,TEC的关键性能指标DTmax(最大温差)通常会有所下降。使用高品质封胶材料时一般降低 3~5℃;使用低品质封胶材料时一般降低5~8℃。为了减少性能损耗,在以下几类场景中可以考虑不进行封胶处理:

① 干燥洁净的室内环境

② 短期测试或临时使用产品

③ 冷端温度始终高于露点(无结露风险)的TEC

④ 对性能要求较高且无振动、腐蚀风险的光通讯设施

 

2.生产成本增加

封胶工序的引入不仅增加了密封胶的采购成本,还提高了人工成本和设备投入。为确保产品质量,还需要增加品质检验和绝缘测试环节,进一步提升了检测成本。此外,封胶固化过程中所需的托盘、货架、烘箱等配套设备也带来了额外的成本投入。

 

3.生产周期延长

由于增加了封胶工序,产品的整体生产流转时间也随之延长。如果选用环氧胶对半导体制冷片进行封胶,其完全自然固化通常需要24小时,这将在一定程度上拉长了生产周期,影响了产品的交付效率。

 

三、TEC封胶典型应用场景

综上可知,为了减少性能损耗,保障产品准时交付,部分场景下可以不对TEC进行封胶处理。但在以下几类应用场景中,封胶起到了不可或缺的作用:

 

1.潮湿或高湿度环境

包括厨房小冰箱、实验室恒温箱、户外监控设备、海边电器柜等场景。空气中水汽含量高时冷端易结露,为防止水分渗入导致内部受潮,必须通过封胶处理提升TEC模组的防潮性能。

 

2.存在腐蚀性物质的环境

包括工业冷却(如化工设备、电镀槽降温)、医疗设备(接触消毒水)、海边电器设施等场景。这类场景中下的TEC模组可能会暴露于酸碱气体或液体环境中,存在化学腐蚀风险。通过封胶处理有效隔离腐蚀性介质,提升模组的防护性能,延长使用寿命。

 

3.需要长期稳定运行的设备

包括激光器冷却系统、半导体检测仪器、医用PCR仪、热电发电装置(TEG)等设备。这类设备对TEC的寿命和可靠性要求较高,封胶处理可增强内部结构的稳定性,减缓材料老化,从而延长使用寿命,减少维护频率。

 

4.有振动或冲击的场景

包括车载制冷系统(如座椅控温、车载冰箱、冷热杯托)、电动汽车电池温控系统、便携式胰岛素检测仪等设备。这类设备在使用过程中容易受到振动影响,通过封胶固定内部结构,能有效提升抗震性能,防止元件损坏。

 

5.冷端温度低于露点的场景

当TEC冷端温度低于环境露点(如将电子元件冷却至0℃以下)时,空气中的水汽渗入TEC模块内部,可能会导致短路或电气故障。在这一低温环境下,封胶处理是保障TEC稳定运行、防止受潮损坏的必要防护措施。

 

本期我们重点学习了封胶处理在TEC模块中的主要作用、使用局限以及它的典型应用场景,下期将继续为大家介绍常见的封胶材料以及它们之间的性能差异。关注我们,下期再见!

 

 

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