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5.1 裝配方式的選擇

       熱電制冷器的安裝方式,主要包括以下四種:


       ● 螺釘夾緊固定
       ● 樹脂膠黏結
       ● 焊接
       ● 軟墊或其他材料聯接


       下面分別進行說明。


       ● 螺釘夾緊固定
       螺釘夾緊固定是一種最常見的安裝方法,它的主要過程是使用螺釘將熱電制冷器夾緊在散熱器和需要被冷卻的物體的一個平面之間。通常在大部分應用條件下,推薦使用這種方法,具體的實施方法如下:
       1.將熱電制冷器需要進行安裝的表面,通過機械車床或者打磨的方法使之平整。為了達到最佳的制冷性能,表面的平整度需要在1 mm/m 以內,單個安裝時保證在與制冷器接觸面在0.03mm以內。
       2. 如果在給定的表面之間需要安裝多組熱電制冷器,這一組制冷器中的所有制冷器的厚度(或高度)都應該相互一致,厚度的最大偏差不能超過0.05 mm 。
       3.夾緊螺釘需要相對于制冷器對稱的排布,從而在整個部件被夾具夾緊時,可以在制冷器上產生均勻的壓力。為了減少在螺釘上的熱損失,需要盡量使用可以滿足機械性能要求的尺寸最小的螺釘,并在鏈接部加絕熱墊。對于大多數情況來說,不銹鋼螺釘M3或者M4即可以滿足要求。除此之外,還可以使用一些非金屬的緊固部件,如尼龍等。在小型的機械部件連接處還可以使用更小尺寸的的螺釘。另外,緊貼每一個螺釘頭部的位置,還應該放置貝氏彈簧墊圈或者開口鎖緊墊圈,使得在系統零件熱膨脹或者收縮時其壓強保持均勻。
       4. 確保清潔制冷器和安裝表面,不會殘留任何毛刺或者灰塵。
       5. 在制冷器的熱端表面涂覆一層0.05--0.08mm左右厚導熱硅脂,并且將熱端面向下放置在散熱器上,然后放在需要的位置。輕輕的壓按制冷器然后來回轉動制冷器,將多余的硅脂擠壓出去。重復多次向下按壓和來回轉動的動作,直到感覺到少量的阻力為止。
       6. 在制冷器的冷端表面涂覆一層與上一步驟中使用的相同的導熱硅脂。要冷卻的物體放置在制冷器上并與冷端接觸。使用如上的步將多余的硅脂擠壓出去。
       7. 為了保證良好的平行度,安裝時需要在安裝表面上保持均勻的壓力。如果施加的壓力非常不平衡,可能會降低器件的性能,甚至可能會損壞熱電制冷器。為了確保均勻施加壓力,應在器件中心部位施加2倍于單條緊固螺釘的力。然后使用可以顯示扭矩的螺絲刀逆時針方向逐一上緊所有的螺釘,并且逐漸增加扭矩,直到所有的螺釘上都獲得適當的扭矩值。一般來說根據不同的應用條件,正常的安裝壓力在2kg/cm2---7 kg/cm2之間不等。
       8. 在所有的部件第一次使用螺釘夾緊安裝的過程中,應有少量多余的導熱硅脂會被擠出。為了保證每個螺釘上都可以保持住適當的扭矩,在至少一個小時后需要重新按照上一步驟確認螺釘的扭矩。
       9. 如果夾緊螺釘過緊可能會引起散熱片或者被冷卻物體表面的翹起變形,特別是如果這些部件是由很薄的材料加工而成的時候。這種變形將會降低器件的熱電性能,并且在大多數情況下,還會破壞整個體系。如果在安裝過程中,將夾緊螺釘適當靠近熱電制冷器或者使用相對較厚的材料可以有效的減小這種彎曲。另外,如果制冷器的熱端或冷端使用小于6 mm的鋁片或者小于3.3 mm的銅片時,要相應的減小螺釘扭矩。


       ● 樹脂膠黏結
       這種安裝方法主要用在一些特定應用條件下,其主要方法是在制冷器的一面或者兩面上都使用一種特殊的高熱導樹脂黏結劑。由于熱電制冷器中陶瓷片、散熱器和被冷卻物體之間的熱膨脹系數都不相同,我們不推薦在較大的制冷器上使用樹脂膠黏結方法。如需要請及時咨詢我們工程師相關的具體操作方法。對于需要在真空的應用條件下使用的熱電制冷器件,除非采取了適當的措施來避免漏氣,一般不推薦使用樹脂膠黏結的方法。


       ● 焊接
       只要保證采取了合理的保護措施避免制冷器過熱,就可以將外表面金屬化的熱電制冷器焊接到熱電部件中。為了避免制冷器受到過分的機械壓力,可以將制冷器的一個表面(通常是熱端面)焊接在一個剛性結構部件內。這里需要注意的一點是,如果將制冷器的熱端面焊接在一個剛性結構中,那其他的元件或者小型電路就必須要焊接在制冷器的冷端面上,這樣元件或者電路就不能與外界結構剛性連接。在焊接過程中,為了避免過熱會對熱電制冷器造成的損害,必須要精確的控制溫度,對于不同的制冷器請咨詢我們的工程師給出焊接溫度上限。由于熱電制冷器的陶瓷片、散熱器和被冷卻物體之間的熱膨脹系數都不相同,我們不推薦在大于15×15 mm2的熱電制冷器上應用焊接的方法。另外在任何需要涉及到冷熱循環的應用條件下,都不推薦適用焊接的方法。


       ● 軟墊或其他材料聯接
       現在已經設計了很多種類的產品用來取代導熱硅脂作為界面材料。其中最常見的是硅基安裝軟墊了。由于最初這些硅基軟墊是用來安裝半導體材料的,所以對于熱電應用來說他們的熱阻會比較大。但是使用這種方法的優點是可以減少生產所需時間和清潔時間,所以這種方法可以廣泛的應用于對器件損害較少的應用條件下。
 


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