半导体制冷片的超声波钎焊技术

半导体TEC制冷片基于帕尔贴效应制成，是一种具备温差发电与制冷功能的组件。它不仅重量轻、体积小巧，还拥有较高制冷量，在有限空间的制冷场景中表现突出。其工作原理简单来说，就是当直流电通过两种不同半导体材料串联形成的电偶时，电偶两端会分别吸收和释放热量，进而实现制冷效果。

凭借无需维护、无噪音、可在任意位置工作以及抗冲击和抗振动能力强等优势，半导体TEC制冷片应用范围广泛，既涵盖军事领域的雷达、导弹、潜艇等装备，也包括日常生活中的空调、冷热两用箱等家电产品。

不过，半导体制冷片两侧为陶瓷材质，表面存在一定粗糙度。若直接将其与需冷却的工件贴合，空隙会导致冷却速度变慢；而使用导热胶，又面临耐温性能差、抗老化能力弱的问题。因此，在冷却超频芯片这类对制冷效率要求高的场景中，需要特殊处理。

以往常采用磁控溅射铜层后再进行锡基焊料钎焊的方式提升冷却效率，但磁控溅射存在靶材成本高、生产效率低的不足。相比之下，超声钎焊可直接用锡焊料润湿玻璃、陶瓷等材料，成为行业内的优选方案。

超声波技术经过多年的研究与实验，研发出超声波钎焊设备，该设备具备三大显著优势：一是能焊接铝、镍、玻璃、陶瓷等难上锡材料；二是钎焊一致性佳，焊点孔洞缺陷少；三是可有效避免助焊剂造成的环境污染与工件腐蚀得益于超声钎焊可焊接难上锡材料的特性，原本用于储冷和散热的铜材板，可替换为成本更低的铝材板，大幅降低生产成本。其工作原理是利用超声波振动产生的空化作用，破除焊料表面氧化膜，促进焊料与被焊物的界面反应，加快润湿速度。

在钎焊半导体制冷片时，操作流程清晰：先将储冷板、散热板、致冷器件加热到与焊料熔点相近的温度，接着用超声波烙铁头在各安装表面施加超声波并涂上低温焊料，随后将致冷器件热面与散热板安装面、致冷器件冷面与储冷板安装面精准贴合，确保各接触面接触良好后等待冷却，冷却完成即意味着钎焊工序结束。
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