隨著國內科技快速發展,“智”造升級背景下,基于熱電材料技術的進步和生產工藝、結構設計的持續優化,制冷量更大、熱電轉換效率更高、成本更低的半導體熱電器件滿足了更多應用領域的使用需求,產業化規模持續擴大。半導體制冷及精準控溫技術,在諸多場景發揮著不可替代的重要作用。
半導體制冷技術是在熱電制冷材料基礎上發展起來的一門新技術,與傳統制冷技術相比具有以下優勢:1、無制冷劑(比如氟利昂),對環境友好;2、結構緊湊,無機械運動部件,運行平穩無噪聲;3、制冷器件可以自由地做成多種形狀, 具有很好適應性;4、冷熱端轉換便捷, 只要改變電流方向即可;5、調節靈活方便,改變電流或電壓大小即可調節制冷量;6、制冷功率可調范圍大, 通過串并聯的把單個制冷片組合成制冷系統,可靈活地獲得更大的制冷功率;7、制冷器件熱慣性非常小, 啟動時間短,響應速度快。
因為諸多優勢,這一技術被應用于光通信、汽車激光雷達、航空國防等領域的高性能Micro TEC微型熱電器件市場。可以預見,在不遠的未來,這種新型的固態制冷技術,將會全面取代舊的、含有毒氣體、低效率、笨重的制冷方式,為光通信產業、食品冷藏行業、醫療行業等帶來新的動力。在給社會帶來效益,給生活帶美好的同時緩解環境壓力,漸漸修復人與自然之間的友好關系。
圖中為見炬科技生產的50個尺寸為2.6mm×1.75mm×0.8mm的15對Micro TEC(制冷面2.02mm×1.75mm)(Imax 1.0A)
但限于熱電材料的制備和封裝工藝的“壁壘”,該技術此前主要由日本、俄羅斯 、美國等外資企業或其在國內設立的子公司掌控。見炬科技突破“卡脖子”技術,成功研發高性能碲化鉍材料,并突破封裝工藝難點,完全掌握了量產高性能,高一致性的Micro TEC的全鏈條技術,實現了國產替代。
見炬科技生產的Micro TEC尺寸和米粒大小對比
衡量Micro TEC微型熱電器件性能主要技術指標之一,是其最大溫差DTmax值。行業內通常對DTmax的定義是:在制定熱面溫度Th,冷端無熱負荷(不吸熱),制冷量Qc=0,通電電流I=Imax值時的工況下,測試器件冷、熱面溫度之差即為DTmax值。
見炬科技生產的Micro TEC性能曲線 ΔTmax(25℃)
由熱電半導體制冷的原理可知:DTmax值取決于ZT值。同一測試熱面溫度下,器件DTmax越高,代表熱電半導體材料ZT越高。同時,高DTmax值需要先進的封裝工藝制程,才能保證批次產品品質的一致性和穩定性。
而另一項重要指標,就是Micro TEC微型熱電器件實際應用服役中的可靠性表現。目前,行業內普遍認可和采納的標準為:光通信行業Telcordia GR-468 CORE和美軍標MIL-STD-883的可靠性標準。Micro TEC必須滿足高低溫冷熱沖擊、高低溫儲存、濕熱雙85存儲、高溫帶電老化、機械振動等一系列嚴苛的可靠性驗證。
Micro TEC廣泛應用于新能源汽車激光雷達中
見炬科技潛心研究納米晶熱電材料,在實現晶粒擇優取向的同時,也提高半導體材料的機械強度:最小顆粒切割尺寸達到0.15mm×0.15mm×0.2mm,顆粒規整度優良,邊角完好。在器件封裝制程方面,見炬科技搭建了國內首條高水平、高精度的Micro TEC器件自動化生產線,從根本上解決了Micro TEC器件的的高精度、高密度封裝問題——封裝位置精度 ±5μm以內,半導體粒子直立角度 88°- 92 °之間。與行業傳統制程工藝相比,器件封裝密度提升高達 60%,功耗降低達30%左右,微型器件制冷功率密度達35W/cm^2。在應對大規模生產需求的同時,完全可以保持產品的高性能、高質量、高可靠性。經過第三方實驗室的多項可靠性測試項目數據表明:見炬科技的產品,完全能夠滿足光通信器件Telcordia GR-468 CORE標準和美軍標MIL-STD-883的可靠性要求。
Micro TEC廣泛應用于光模塊器件中
見炬科技除了可提供支持常規Box TOSA和TO-CAN激光器封裝的標準規格產品之外,還可以快速支持用于特定客戶應用的最優化定制器件設計。見炬科技作為國產高性能Micro TEC微型熱電器件替代浪潮的開拓者,領導團隊上下一心,一起步就跑出加速度:實現當年建設、當年量產。已經交付的高性能、高質量Micro TEC器件,得到了國內知名光模塊廠商的高度認可。
