一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及该模块的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及该模块的制备方法，包括：将若干热电臂放置在第一侧模具本体的对应的各个第一凹槽中，并在各热电臂形成的热电臂组件的上层放置第一侧电极片，进行第一侧焊接；将完成第一侧焊接的模块半成品放入第二模具本体中，将已经完成焊接的所述第一侧电极片置于第二模具本体的第二凹槽中，并在模块半成品的上层放置第二侧电极片，进行第二侧焊接；对上述完成第二侧焊接的热电模块半成品进行电极片的分割，得到热电模块成品。本发明专利技术通过将热电臂依次与第一侧电极片和第二侧电极片进行焊接、再按设计要求进行两侧分割，有效保证了焊接的质量且无需真空环境、无需加热，便于快速、高效地制备大面积的热电模块。制备大面积的热电模块。制备大面积的热电模块。

【技术实现步骤摘要】
一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及该模块的制备方法


[0001]本专利技术涉及热电发电
，具体而言，涉及一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及该模块的制备方法。

技术介绍

[0002]方钴矿系热电材料是一种中高温热电材料（最高使用温度可达600℃），为了将热电材料制备成模块以及防止热电材料在高温时扩散，在热电材料SPS烧结时，需要在材料上下表面烧结一层防扩散层材料。烧结完成的热电材料（含防扩散层）经过切割制成一定规格的热电臂，热电臂与金属电极片再经过真空钎焊，制作成可供使用的热电模块。
[0003]方钴矿系热电模块目前主要是通过真空热压钎焊的方法制备，即将热电臂与电极片放入石墨模具，并在热电臂与电极片之间添加钎料，在真空环境下加热，钎料高温熔化，并在一定压力下，热电臂与电极完成焊接。采用这种方法制备热电模块，一方面对热电模块的尺寸有限制，当单个模块尺寸过大时，所需热电臂的数量较多，由于热电臂高度存在差异，热电臂所受压力不同，导致焊接质量不一；另外单个模块尺寸过大，所需加热台尺寸也相应增大，加热台的温度场容易分布不均，影响焊接质量。另一方面，传统的热电模块制备必须在真空焊接炉内进行，这进一步限制了方钴矿系热电模块的规模化生产，提升了模块制备的成本。因此需要一种适合方钴矿热电模块低成本、规模化、安全可靠的焊接模具及制备方法。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提出了一种制备方钴矿热电模块用焊接模具及制备方法，旨在解决现有热电模块的制备成本较高且难以规模化生产的问题。一个方面，本专利技术提出了一种制备方钴矿热电模块用焊接模具，包括：相适配的第一侧模具本体和第二侧模具本体；其中，所述第一侧模具本体上开设有多个第一凹槽，各所述第一凹槽形成阵列式凹槽结构，用以容置待焊接的热电臂组件；所述阵列式凹槽结构的边角处设置有若干第一定位件，用以对待焊接第一侧电极片进行定位；所述第二侧模具本体上开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述阵列式凹槽结构相匹配，用以容置焊接了第一侧电极片的所述热电臂组件；所述第二凹槽的边角处设置有定位组件，用以对待焊接第二侧电极片进行定位。
[0005]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述定位组件包括：若干第二定位件和若干第三定位件；其中，各所述第二定位件设置在所述第二凹槽的第一侧边角处，各所述第三定位件设置在所述第二凹槽的第二侧边角处，且所述第二定位件与所述第三定位件相对于所述第二凹槽的边缘的距离不同。
[0006]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述第二凹槽呈方形结构，所
述第三定位件呈L型；所述第三定位件的两个端面的交接处的内侧朝向所述第二凹槽的第二侧边角处设置；其中，所述第三定位件的一个端面与所述第二凹槽的边缘之间沿所述第二侧电极片的分割方向上具有第一预设间隙；所述第三定位件的另一个端面与所述第二凹槽的边缘之间在与所述第二侧电极片的分割方向相垂直的方向上具有第二预设间隙。
[0007]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述第一定位件的高度大于所述待焊接热电臂组件及所述第一侧电极片伸出所述第一凹槽部分的高度之和；和/或所述第二定位件的高度大于所述第二侧电极片与焊接了第一电极片的所述热电臂组件伸出所述第二凹槽部分的高度之和。
[0008]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述第一凹槽的深度小于所述热电臂组件中每个热电臂的高度；和/或所述第二凹槽的深度小于所述第二侧电极片与经过第一侧焊接后的所述热电臂组件的高度之和。
[0009]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述第一凹槽的深度h1与所述热电臂组件中的单个热电臂的高度h2之间满足2/3h2≤h1≤4/5h
2 ；和/或所述第二凹槽的深度h3与焊接了第一侧电极片的所述热电臂组件的高度h4之间满足2/3h4≤h3≤4/5h4。
[0010]进一步地，上述制备方钴矿热电模块用焊接模具中，所述第一定位件呈L型；和/或所述第二定位件呈L型。
[0011]本专利技术中，通过在第一侧模具本体上开设阵列式凹槽结构，并在该阵列式凹槽结构的边角处设置若干第一定位件以实现对待焊接的第一侧电极片进行定位，通过在第二侧模具本体上开设第二凹槽，并在第二凹槽的边角处设置定位组件，以对待焊接的第二侧电极片进行定位，结构简单，利于实现热电臂组件的整体焊接，且能够保证焊接的精确度。
[0012]另一方面，本专利技术还提出了一种方钴矿热电模块的制备方法，包括：步骤1，将若干P、N热电臂间隔放置在第一侧模具本体的对应的各个第一凹槽中，并在各所述热电臂形成的热电臂组件的上层放置第一侧电极片，进行第一侧焊接形成第一侧模块半成品；步骤2，将所述完成第一侧焊接的模块半成品放入第二侧模具本体中，使所述第一侧模块半成品的第二侧朝向所述第二凹槽的开口端，并在所述第一侧模块半成品的上层放置第二侧电极片，进行第二侧焊接形成第二侧模块半成品；步骤3，对上述完成第二侧焊接的热电模块半成品进行电极片的分割，得到热电模块成品。
[0013]进一步地，上述方钴矿热电模块的制备方法中，所述第一侧焊接和所述第二侧焊接过程中单个焊点的面积S1与单个热电臂的截面积S2之间满足S1≤0.25S2；单个热电臂上的焊点面积S3≥0.5S2。
[0014]进一步地，上述方钴矿热电模块的制备方法中，所述热电臂的厚度h5满足0.1mm≤h5≤0.5mm。
[0015]本专利技术通过将热电臂依次与第一侧电极片和第二侧电极片进行焊接、再按设计要求进行两侧分割，有效保证了焊接的质量且制备的热电模块的尺寸不受限制；其中，电极整体焊接时采用电阻脉冲点焊的方式，相对于传统的钎焊方法，无需真空环境、无需加热、不形成钎焊层，在室温下便可规模化生产；此制备方法对热电材料整体的平面度要求不高，便于快速、高效地制备大面积的热电模块。
附图说明
[0016]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术实施例中第一侧模具本体的俯视图；图2为本专利技术实施例中第一侧模具本体与热电臂及第一侧电极片的结构示意图；图3为本专利技术实施例中焊接了第一侧电极片的热电臂组件的结构示意图；图4为本专利技术实施例中第二侧模具本体的俯视图；图5为本专利技术实施例中第二侧模具本体中与第二侧电极片及第一侧模块半成品的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的方钴矿热电模块的制备方法流程示意图；图7为本专利技术实施例中进行第二侧焊接形成第二侧模块半成品的结构示意图；图8为本专利技术实施例中对第二侧模块半成品进行第一侧分割的结构示意图；图9为本专利技术实施例中对第二侧模块半成品进行第二侧分割形成成品的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备方钴矿热电模块用焊接模具，其特征在于，包括：相适配的第一侧模具本体和第二侧模具本体；其中，所述第一侧模具本体上开设有多个第一凹槽，各所述第一凹槽形成阵列式凹槽结构，用以容置待焊接的热电臂组件；所述阵列式凹槽结构的边角处设置有若干第一定位件，用以对待焊接第一侧电极片进行定位；所述第二侧模具本体上开设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述阵列式凹槽结构相匹配，用以容置焊接了第一侧电极片的所述热电臂组件；所述第二凹槽的边角处设置有定位组件，用以对待焊接第二侧电极片进行定位。2.根据权利要求1所述的制备方钴矿热电模块用焊接模具，其特征在于，所述定位组件包括：若干第二定位件和若干第三定位件；其中，各所述第二定位件设置在所述第二凹槽的第一侧边角处，各所述第三定位件设置在所述第二凹槽的第二侧边角处，且所述第二定位件与所述第三定位件相对于所述第二凹槽的边缘的距离不同。3.根据权利要求2所述的制备方钴矿热电模块用焊接模具，其特征在于，所述第二凹槽呈方形结构，所述第三定位件呈L型；所述第三定位件的两个端面的交接处的内侧朝向所述第二凹槽的第二侧边角处设置；其中，所述第三定位件的一个端面与所述第二凹槽的边缘之间沿所述第二侧电极片的分割方向上具有第一预设间隙；所述第三定位件的另一个端面与所述第二凹槽的边缘之间在与所述第二侧电极片的分割方向相垂直的方向上具有第二预设间隙。4.根据权利要求1所述的制备方钴矿热电模块用焊接模具，其特征在于，所述第一定位件的高度大于所述待焊接热电臂组件及所述第一侧电极片伸出所述第一凹槽部分的高度之和；和/或所述第二定位件的高度大于所述第二侧电极片与焊接了第一电极片的所述热电臂组件伸出所述第二凹槽部分的高度之和。5.根据权利要求1所述的制备方钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹聪帅，房娟，暴丰，陈培培，耿金峰，孟垂舟，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：