用于光电器件的制冷系统及其制作方法技术方案

本发明专利技术公开的用于光电器件的制冷系统包括制冷装置和多个光电器件，第一至N个制冷模块从上至下依次放置在一起，第一个制冷模块包括第一晶粒阵列和热沉，第一晶粒阵列通过设置于热沉下表面的铜电极阵列，固定设置于热沉的下表面，第一晶粒阵列与热沉一体成型，第一晶粒阵列的分布状态与设置于铜电极阵列的分布状态一致，第二个制冷模块包括第一陶瓷基片、第二晶粒阵列，以此类推，第N个制冷模块包括第N‑1陶瓷基片、第N晶粒阵列、第N陶瓷基片，其中，第N晶粒阵列固定设置于第N‑1陶瓷基片与第N陶瓷基片之间，提高了制冷装置的制冷效果、稳定性及适用性。另外，本发明专利技术还公开了一种制作用于光电器件的制冷装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
用于光电器件的制冷系统及其制作方法
本专利技术涉及量子通信领域，具体涉及一种用于光电器件的制冷系统及其制作方法。
技术介绍
在量子通信领域中，常采用热电制冷器（ThermoElectricCooler,简称TEC）来降低光电器件（比如单光子探测器）工作时的温度，该类器件多为晶体管外形封装形式(TransistorOut-line，简称TO)，所以将该类器件统称为TO光电器件。由于TO光电器件的性能与环境温度有很大的关系，温度越低，性能越好。所以，需要实时探测TO光电器件工作时的温度并根据探测的温度实时对TO光电器件工作时的温度进行调控，当该TO光电器件工作时的温度超过一定的数值时，对TO光电器件进行制冷，以保证TO光电器件维持稳定工作状态。如图1所示，目前通常采用将陶瓷热沉与热电制冷器TEC的陶瓷基片烧结为一体的方式对TO光电器件进行制冷，但该方案存在以下缺陷：（1）制作工艺复杂、产能低，由于加工设备的限制导致良品率差且由于陶瓷介质的导热系数低导致其导热效果不佳，导致对TO光电器件的制冷效果较差；（2）目前市场存在的TO光电器件的规格型号较多，对TO光电器件制冷需要的管夹及热沉的种类就多，导致成本高，适用性不强。所以说，如何提供一种稳定性强、适用性强、制冷效果好的用于光电器件的制冷系统成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种用于光电器件的制冷系统及其制作方法，用以解决现有技术存在的制冷效果差、稳定性差、适用性差的缺陷。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供的用于光电器件的制冷系统包括制冷装置和多个光电器件，其中，所述制冷装置包括N个制冷模块，N为大于2的自然数，第一个制冷模块至第N个制冷模块从上至下依次放置在一起。所述第一个制冷模块包括第一晶粒阵列和热沉，其中，所述第一晶粒阵列通过设置于所述热沉下表面的铜电极阵列，固定设置于所述热沉的下表面。所述第一晶粒阵列与所述热沉一体成型。所述第一晶粒阵列的分布状态与设置于所述铜电极阵列的分布状态一致。第二个制冷模块包括第一陶瓷基片、第二晶粒阵列，其中，所述第二晶粒阵列固定设置于所述第一陶瓷基片的下表面。以此类推，所述第N个制冷模块包括第N-1陶瓷基片、第N晶粒阵列、第N陶瓷基片，其中，所述第N晶粒阵列固定设置于所述第N-1陶瓷基片与所述第N陶瓷基片之间。作为本专利技术一个优选的实施例，所述热沉的内部设置有多个中空且相互对称的加持孔，多个所述光电器件分别放置于多个所述加持孔中并与所述热沉紧密接触，其中，一个加持孔对应一个光电器件。作为本专利技术一个优选的实施例，多个所述加持孔的内表面上均设置有通过线切割方式形成的弹性顶压块，其中，所述弹性顶压块的一端固定设置于对应加持孔的内表面，其中，一个弹性顶压块对应一个加持孔。作为本专利技术一个优选的实施例，还包括多个螺钉，其中，各个所述螺钉通过所述热沉的外表面设置的多个螺纹孔及所述螺纹孔对应的弹性顶压块分别固定对应的光电器件，其中，一个弹性顶压块对应至少一个螺纹孔。作为本专利技术一个优选的实施例，所述热沉的材质为铝。作为本专利技术一个优选的实施例，各个所述制冷模块均为热电制冷器TEC。作为本专利技术一个优选的实施例，各个所述光电器件均为晶体管外形TO光电器件。第二方面，本专利技术实施例提供的用于上述第一方面公开的用于光电器件的制冷系统的制作方法包括以下步骤：S101、按需选择面积大小不同的多个陶瓷基片，根据面积从小到大的顺序对各个所述陶瓷基片进行排序，得到N个陶瓷基片，其中，N个所述陶瓷基片包括第一陶瓷基片、第二陶瓷基片…第N陶瓷基片，N为大于2的自然数；S102、分别在各个所述陶瓷基片表面的区域部分设置铜电极阵列并在各个铜电极阵列各个铜片的表面覆一层锡；S103、选取一个铝块胚料，采用车铣复合加工手段对所述铝块胚料的表面进行加工处理，直至所述铝块胚料表面的光滑度满足预设的要求，得到热沉；S104、在所述热沉的底面的区域部分设置采用PCB制作工艺制作的阵列铜电极阵列并在所述铜电极阵列的表面覆一层锡；S105、通过所述热沉底面的铜电极阵列，将所述热沉与第一晶粒阵列的一端连接在一起；S106、通过所述第一陶瓷基片上表面预设的铜电极阵列，将所述第一晶粒阵列的另一端与所述第一陶瓷基片的上表面连接在一起；S107、通过所述第一陶瓷基片下表面预设的铜电极阵列，将所述第一陶瓷基片下表面与第二晶粒阵列的一端连接在一起；S108、通过所述第二陶瓷基片上表面预设的铜电极阵列，将所述第二该晶粒阵列的另一端与所述第二陶瓷基片的上表面连接在一起；S109、重复步骤S107-S108，直至各个所述陶瓷基片使用完毕，形成一个塔型结构的制冷装置；S1010、利用夹持装置固定所述制冷装置并连同工装一起将所述制冷装置装入焊炉进行锡焊，锡膏层熔化后降温，待焊炉恢复常温，将该塔型结构的制冷装置从工装中卸下；S1011、对该塔型结构的制冷装置焊接电极引线，使用万用表测试该制冷装置的导通性；S1012、将TO光电器件装入热沉中预设的加持孔中并将表面涂有导热胶的温度探测器装入热沉中预设的温控探测孔中后，在常温环境下，在预设的时间段内，水平放置所述制冷装置以固化所述温度探测器表面的导热胶，形成用于TO光电器件的制冷系统。作为本专利技术一个优选的实施例，在步骤S103之后，所述方法还包括：在所述热沉的内部设置多个中空且相互对称的加持孔。作为本专利技术一个优选的实施例，在步骤S103之后，所述方法还包括：在所述热沉的外表面设置多个螺纹孔。作为本专利技术一个优选的实施例，在所述热沉的内部设置多个中空且相互对称的加持孔之后，所述方法还包括：通过分别线切割多个所述加持孔的内表面，形成多个弹性顶压块，其中，各个所述弹性顶压块分别设置于对应的加持孔内且各个所述弹性顶压块的一端分别固定设置于对应加持孔的内表面，其中，一个弹性顶压块对应一个加持孔。本专利技术实施例提供的一种用于光电器件的制冷系统及其制作方法具有以下有益效果：（1）通过将热沉与热电制冷器TEC的晶粒阵列直接连接在一起，使得热沉与热电制冷器TEC的晶粒阵列一体成型，实现了热电制冷器TEC产生的制冷量经铜电极阵列直接传递至热沉，提高了制冷效果；（2）通过设置弹性顶压块，保证了不会产生TO光电器件与热沉产生脱离情况，提高了稳定性；（3）通过采用铝材质热沉，简化了工艺制作流程，降低了成本，易于大规模量产，提高了适用性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有用于光电器件的制冷系统立体结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光电器件的制冷系统，包括制冷装置和多个光电器件，其中，所述制冷装置包括N个制冷模块，N为大于2的自然数，其特征在于：/n第一至第N个制冷模块从上至下依次放置在一起；/n所述第一个制冷模块包括第一晶粒阵列（2）和热沉（1），其中，所述第一晶粒阵列（2）通过设置于所述热沉（1）下表面的铜电极阵列（11），固定设置于所述热沉（1）的下表面；/n所述第一晶粒阵列（2）与所述热沉（1）一体成型；/n所述第一晶粒阵列（2）的分布状态与设置于所述铜电极阵列（11）的分布状态一致；/n第二个制冷模块包括第一陶瓷基片（5）、第二晶粒阵列（7），其中，所述第二晶粒阵列（7）固定设置于所述第一陶瓷基片（5）的下表面；/n以此类推，所述第N个制冷模块包括第N-1陶瓷基片、第N晶粒阵列、第N陶瓷基片，其中，所述第N晶粒阵列固定设置于所述第N-1陶瓷基片与所述第N陶瓷基片之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于光电器件的制冷系统，包括制冷装置和多个光电器件，其中，所述制冷装置包括N个制冷模块，N为大于2的自然数，其特征在于：
第一至第N个制冷模块从上至下依次放置在一起；
所述第一个制冷模块包括第一晶粒阵列（2）和热沉（1），其中，所述第一晶粒阵列（2）通过设置于所述热沉（1）下表面的铜电极阵列（11），固定设置于所述热沉（1）的下表面；
所述第一晶粒阵列（2）与所述热沉（1）一体成型；
所述第一晶粒阵列（2）的分布状态与设置于所述铜电极阵列（11）的分布状态一致；
第二个制冷模块包括第一陶瓷基片（5）、第二晶粒阵列（7），其中，所述第二晶粒阵列（7）固定设置于所述第一陶瓷基片（5）的下表面；
以此类推，所述第N个制冷模块包括第N-1陶瓷基片、第N晶粒阵列、第N陶瓷基片，其中，所述第N晶粒阵列固定设置于所述第N-1陶瓷基片与所述第N陶瓷基片之间。


2.根据权利要求1所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，所述热沉（1）的内部设置有多个中空且相互对称的加持孔（4），多个所述光电器件分别放置于多个所述加持孔（4）中并与所述热沉（1）紧密接触，其中，一个加持孔（4）对应一个光电器件。


3.根据权利要求2所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，多个所述加持孔的内表面上均设置有通过线切割方式形成的弹性顶压块（3），其中，所述弹性顶压块（3）的一端固定设置于对应加持孔（4）的内表面，其中，一个弹性顶压块（3）对应一个加持孔（4）。


4.根据权利要求3所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，还包括多个螺钉，其中，各个所述螺钉通过所述热沉（1）的外表面设置的多个螺纹孔及所述螺纹孔对应的弹性顶压块（3）分别固定对应的光电器件，其中，一个弹性顶压块（3）对应至少一个螺纹孔。


5.根据权利要求1所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，所述热沉（1）的材质为铝。


6.根据权利要求1所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，各个所述制冷模块均为热电制冷器TEC。


7.根据权利要求1所述的一种用于光电器件的制冷系统，其特征在于，各个所述光电器件均为晶体管外形TO光电器件。


8.一种制作如权利要求1-7中任一项所述的一种用于光电器件的制冷系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101、按需选择面积大小不同的多个陶瓷基片，根据面积从小到大的顺序对各个所述陶瓷基片进行排序，得到N个陶瓷基片，其中，N个所述陶瓷基片包括第一陶瓷基片（5）、第二陶瓷基片（6）…第N陶瓷基片，N为大于2的自然数；
S102、分别在各个所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳平，张建，付仁清，金燕，万相奎，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11