可减少变形量的制冷机用冷盘的制作方法

1.本实用新型涉及杜瓦封装技术领域，特别涉及一种可减少变形量的制冷机用冷盘。

背景技术：

2.相较于传统芯片，一些特殊芯片需在低温下工作使用，需与制冷机配合使用，比如红外制冷探测器用的芯片，其被封装在杜瓦内，杜瓦与制冷机配合耦合连接，由杜瓦为芯片提供真空绝热的工作环境；制冷机则为探测器芯片正常工作提供低温环境，芯片在封装之后需搭载在制冷机冷指头部，由冷盘连接冷指与芯片，冷盘底部与冷指气缸中的低温氮气接触，常见的冷盘材料其热导率较低，在制冷机开机后冷指底部的温度会快速下降，但其顶端仍是常温，形成热应力，导致形变。由于红外探测器等在使用时需要频繁地开关机，经历制冷机反复开关机后，冷盘发生频繁形变，这会造成其与上端连接件分离脱落，使得所用设备的开关可靠性降低。为解决本技术问题，申请号为cn202010256511.5、公布号为 cn111551262a的中国实用新型专利，其名称为用于制冷探测器的冷盘公开了一种冷盘结构，将冷盘板体制成方形板，并且至少其中一个边部设计有缺槽，所述缺槽自对应的边部向所述冷指部件安装区所在侧凹陷，本实用新型提供的冷盘，通过采用方形冷盘板体并且对冷盘板体的边部进行一定程度地掏空处理，通过冷盘的角部增加对探测器芯片应力应变的约束效果，采用上述结构，由于冷盘经历温差，因此其本身易变形，无法有效改善芯片的变形，因此，提高开关稳定性的作用有限。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有技术中连接冷指与芯片的冷盘易变形，使得芯片易变形脱落造成设备开关可靠性降低的不足，提供一种可减少变形量的制冷机用冷盘。
4.本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
5.一种可减少变形量的制冷机用冷盘，包括冷盘本体，在冷盘的一表面上设置有环状的凹槽，导热环的大小和形状与凹槽的大小和形状相适应，导热环填满凹槽，在所述凹槽内固定设置有导热环，导热环的导热系数大于冷盘的导热系数；
6.所述的冷盘为圆盘、矩形盘、菱形盘、椭圆盘、正多边形或边部内凹的正多边形；
7.在冷盘的设置有导热环的表面相对的另一表面设置柱状突起，突起的中心线与冷盘的中心线同线设置；
8.所述的突起的截面呈圆形、矩形、菱形、椭圆、正多边形或边部内凹的正多边形；
9.所述的突起的横截面形状与冷盘的设置有导热环的表面的形状近似；
10.所述的导热环的上表面与所述的冷盘的表面平齐，所述导热环通过焊接固定在所述的凹槽内；
11.所述冷盘的中心线与所述导热环的环中心线同线；
12.所述的导热环为铜圆环，所述的冷盘为圆盘，其材质为因瓦合金，所述突起为圆柱
形，所述冷盘的直径为13.7mm、厚度为0.5-1mm，导热环内径大于等于8.5mm小于等于9.6mm，外径小于等于12.4mm大于等于11.3mm，厚度为大于等于0.1mm小于等于0.3mm；或者所述冷盘直径为13.7mm，厚度为0.5mm，导热环外径为12.4mm，内径为9.6mm,厚度为 0.3mm；
13.所述的导热环的环形与所述冷盘的盘形近似。
14.本实用新型具有以下有益效果：
15.采用本实用新型的冷盘结构，在冷盘本体的一表面设置凹槽，在凹槽内设置有导热系数大于冷盘的导热环，且通过焊接固定连接在冷盘上，因此，当冷盘受到低温冲击时，导热环会拉着冷盘，减少其变形量。
附图说明
16.图1是本实用新型冷盘实施例结构主视图示意图；
17.图2为图1的后视图示意图；
18.图3为图1的侧视图示意图。
19.附图标记说明，
20.1、突起；2冷盘本体；3、导热环；4、内环；5、外环；6、凹槽。
具体实施方式
21.以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制。
22.本实用新型可减少变形量的制冷机用冷盘，包括冷盘本体2，冷盘本体5的一表面设置有用于和冷指连接的柱状突起1，突起的中心线与冷盘本体的中心线同线，突起的形状可采用任何与冷指形状相匹配的形状，一般采用圆柱形，冷盘本体的与设置有突起1的表面相对的另一表面为平面，为叙述方便设置有突起的表面称为表面一，与表面一相对的另一表面称为表面二，在表面二上同心设置有环形的凹槽6，在环形的凹槽6内填充设置有用于提高冷盘导热能力的导热环3，注意导热环的环宽要与凹槽的槽宽相当，使导热环填满凹槽，导热环3焊接或通过导热胶粘接固定设置在凹槽内，导热环的上表面最好与表面二位于同一平面，该导热环材质的导热系数大于冷盘材质的导热系数，导热环的位置和大小要使得导热环和冷盘在受到低温冲击时热胀冷缩达到一致，从而使二者间的应力一致，一般导热环设置在位于与突起的外圆周的投影外的位置，据冷盘的大小和厚度来匹配导热环的位置和尺寸。导热环的位置、大小除去与冷盘的尺寸相关外，还与导热环的材质有关，需控制冷盘的变形量有关，因此，需据具体的情况而设计。一般采用铜环作为导热环，最好铜环的尺寸和冷盘的尺寸如下，冷盘本体的厚度与导热环的厚度比值为0.3，冷环的宽度占盘本体宽度与长度之和/或者直径的18-21％，导热环的内环位于突起外表面的投影之内或二者重合。实际中，由于使用空间的限制冷盘的厚度实际变化范围很小，一般冷盘厚度为0.5-1毫米，其大小受杜瓦空间限制，尺寸比较单一，当冷盘为圆盘时，直径为13.7mm，冷盘的形状可以是任何形状的，可以是圆盘的，也可以是方形盘的，多边形盘，椭圆形盘、菱形盘、正多边形或边部内凹的正多边形，但冷盘主体的表面二是平面的。导热环最好采用如下尺寸，铜环内径大于等于8.5mm小于等于9.6mm，外径小于等于12.4mm大于等于11.3mm，厚度为大于等
于0.1mm小于等于0.3mm。导热环最好采用与冷盘的外形相近似的结构，比如，冷盘采用方形盘，则导热环为方形环，导热环为菱形盘，则导热环为菱形环，这样导热环与冷盘有随形性。同样，突起的横截面最好与冷盘的上表面形状近似。导热环环形与冷盘的表面形状近似、突起横截面与冷盘的表面形状近似的好在于在相同的条件下可以减少泠盘的变形。
23.实施例1，冷盘直径为13.7mm，厚度为0.5mm，采用铜环作为导热环，其外径为 12.4mm，内径为9.6mm,厚度为0.3mm。通过有限元模拟计算，设置有铜环的冷盘的形变量与不设置铜环的形变量对比如下表1，可看出，冷盘上端面平均形变量明显降低，取得了意想不到的技术效果。
24.表1：加有导热环的冷盘与无导热环的冷盘的形变量对比：
[0025][0026]
从上述表1可知，采用本实用新型结构的冷盘，通过使用热导率较高的导热环与冷盘结合可显著降低整个冷盘在低温冲击下的形变量。本实用新型的方法方法和结构均简单，效果可靠，取得了意想不到的技术效果。本实用新型的冷盘结构在经历低温冲击后具有较低的形变量，增加了其使用寿命，提高了开关的可靠性能。

技术特征：

1.一种可减少变形量的制冷机用冷盘，包括冷盘本体，其特征在于：在冷盘的一表面上设置有环状的凹槽，导热环的大小和形状与凹槽的大小和形状相适应，导热环填满凹槽，在所述凹槽内固定设置有导热环，导热环的导热系数大于冷盘的导热系数。2.如权利要求1所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的冷盘为圆盘、矩形盘、菱形盘、椭圆盘、除去正四边形和菱形的正多边形或边部内凹的正多边形。3.如权利要求1所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：在冷盘的设置有导热环的表面相对的另一表面设置柱状突起，突起的中心线与冷盘的中心线同线设置。4.如权利要求3所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的突起的截面呈圆形、矩形、菱形、椭圆、除去矩形和菱形的正多边形或边部内凹的正多边形。5.如权利要求3所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的突起的横截面形状与冷盘的设置有导热环的表面的形状近似。6.如权利要求1所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的导热环的上表面与所述的冷盘的表面平齐，所述导热环通过焊接固定在所述的凹槽内。7.如权利要求1所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述冷盘的中心线与所述导热环的中心线同线。8.如权利要求3所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的导热环为铜圆环，所述的冷盘为圆盘，其材质为因瓦合金，所述突起为圆柱形，所述冷盘的直径为13.7mm、厚度为0.5-1mm，导热环内径大于等于8.5mm小于等于9.6mm，外径小于等于12.4mm大于等于11.3mm，厚度为大于等于0.1mm小于等于0.3mm；或者所述冷盘直径为13.7mm，厚度为0.5mm，导热环外径为12.4mm，内径为9.6mm,厚度为0.3mm。9.如权利要求3所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的突起在冷盘上的投影位于导热环的内环范围内或与导热环的内环的范围重合。10.如权利要求1所述的一种可减少变形量的制冷机用冷盘，其特征在于：所述的导热环的环形与所述冷盘的盘形近似。

技术总结

本实用新型的目的是针对现有技术中连接冷指与芯片的冷盘易变形，使得芯片易变形脱落造成设备开关可靠性降低的不足，提供一种可减少变形量的制冷机用冷盘及降低冷盘变形的方法，本实用新型降低冷盘变形的方法为，在冷盘上设置比冷盘导热系数高的环状件，当冷盘受到低温冲击时，通过环状件的小变形量阻挡冷盘的变形从而降低冷盘的变形量，采用本实用新型的方法，在冷盘上设置导热系数大于冷盘导热系数高的环状件，当冷盘受到低温冲击时，由于环状件的导热快于冷盘，导热环会拉着冷盘减少冷盘的变形量，因此，可以使冷盘的变形量减少。可以使冷盘的变形量减少。可以使冷盘的变形量减少。