随着国内科技快速发展,“智”造升级背景下,基于热电材料技术的进步和生产工艺、结构设计的持续优化,制冷量更大、热电转换效率更高、成本更低的半导体热电器件满足了更多应用领域的使用需求,产业化规模持续扩大。半导体制冷及精准控温技术,在诸多场景发挥着不可替代的重要作用。

半导体制冷技术是在热电制冷材料基础上发展起来的一门新技术,与传统制冷技术相比具有以下优势:

1、无制冷剂(比如氟利昂),对环境友好;

2、结构紧凑,无机械运动部件,运行平稳无噪声;

3、制冷器件可以自由地做成多种形状, 具有很好适应性;

4、冷热端转换便捷, 只要改变电流方向即可;

5、调节灵活方便,改变电流或电压大小即可调节制冷量;

6、制冷功率可调范围大, 通过串并联的把单个制冷片组合成制冷系统,可灵活地获得更大的制冷功率;

7、制冷器件热惯性非常小, 启动时间短,响应速度快。

因为诸多优势,这一技术被应用于光通信、汽车激光雷达、航空国防等领域的高性能Micro TEC微型热电器件市场。可以预见,在不远的未来,这种新型的固态制冷技术,将会全面取代旧的、含有毒气体、低效率、笨重的制冷方式,为光通信产业、食品冷藏行业、医疗行业等带来新的动力。在给社会带来效益,给生活带美好的同时缓解环境压力,渐渐修复人与自然之间的友好关系。

图中为见炬科技生产的50个尺寸为2.6mm×1.75mm×0.8mm的15对Micro TEC(制冷面2.02mm×1.75mm)(Imax 1.0A)

但限于热电材料的制备和封装工艺的“壁垒”,该技术此前主要由日本、俄罗斯 、美国等外资企业或其在国内设立的子公司掌控。见炬科技突破“卡脖子”技术,成功研发高性能碲化铋材料,并突破封装工艺难点,完全掌握了量产高性能,高一致性的Micro TEC的全链条技术,实现了国产替代。

见炬科技生产的Micro TEC尺寸和米粒大小对比

衡量Micro TEC微型热电器件性能主要技术指标之一,是其最大温差DTmax值。行业内通常对DTmax的定义是:在制定热面温度Th,冷端无热负荷(不吸热),制冷量Qc=0,通电电流I=Imax值时的工况下,测试器件冷、热面温度之差即为DTmax值。

见炬科技生产的Micro TEC性能曲线 ΔTmax(25℃)

由热电半导体制冷的原理可知:DTmax值取决于ZT值。同一测试热面温度下,器件DTmax越高,代表热电半导体材料ZT越高。同时,高DTmax值需要先进的封装工艺制程,才能保证批次产品品质的一致性和稳定性。

而另一项重要指标,就是Micro TEC微型热电器件实际应用服役中的可靠性表现。目前,行业内普遍认可和采纳的标准为:光通信行业Telcordia GR-468 CORE和美军标MIL-STD-883的可靠性标准。Micro TEC必须满足高低温冷热冲击、高低温储存、湿热双85存储、高温带电老化、机械振动等一系列严苛的可靠性验证。

Micro TEC广泛应用于新能源汽车激光雷达中

见炬科技潜心研究纳米晶热电材料,在实现晶粒择优取向的同时,也提高半导体材料的机械强度:最小颗粒切割尺寸达到0.15mm×0.15mm×0.2mm,颗粒规整度优良,边角完好。在器件封装制程方面,见炬科技搭建了国内首条高水平、高精度的Micro TEC器件自动化生产线,从根本上解决了Micro TEC器件的的高精度、高密度封装问题——封装位置精度 ±5μm以内,半导体粒子直立角度 88°- 92 °之间。与行业传统制程工艺相比,器件封装密度提升高达 60%,功耗降低达30%左右,微型器件制冷功率密度达35W/cm2。在应对大规模生产需求的同时,完全可以保持产品的高性能、高质量、高可靠性。经过第三方实验室的多项可靠性测试项目数据表明:见炬科技的产品,完全能够满足光通信器件Telcordia GR-468 CORE标准和美军标MIL-STD-883的可靠性要求。

Micro TEC广泛应用于光模块器件中

见炬科技除了可提供支持常规Box TOSA和TO-CAN激光器封装的标准规格产品之外,还可以快速支持用于特定客户应用的最优化定制器件设计。见炬科技作为国产高性能Micro TEC微型热电器件替代浪潮的开拓者,领导团队上下一心,一起步就跑出加速度:实现当年建设、当年量产。已经交付的高性能、高质量Micro TEC器件,得到了国内知名光模块厂商的高度认可。

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责任编辑：kj005