[發明專利]熱電器件及其制造方法、控制系統及電子設備

無效

• 申請號: 201010164009.8
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN101867010A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 矢澤和明;石田佑一
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/34;G05D23/19
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

技術領域

本發明涉及具有熱電元件的熱電器件、制造熱電器件的制造方法、用于控制熱電器件的控制系統及電子設備。

背景技術

熱電器件(其中采用用作珀耳帖冷卻器件的熱電元件)包括：一對絕緣板；多個p型熱電元件；多個n型熱電元件；以及電極，用于連接p型熱電元件和n型熱電元件。p型熱電元件和n型熱電元件交替布置以彼此間隔開并設置在成對的絕緣板之間。更具體地，p型熱電元件和n型熱電元件被焊接到形成在成對絕緣板的相對表面上的電極，并串聯連接。當電流從外部供應到p型和n型熱電元件時，一個絕緣板變成吸熱的板，另一絕緣板變成根據電流流動的方向耗散熱量的板(例如，見日本未審查專利申請公開No.2003-174202的[0022]到[0025]段和圖1)。

發明內容

在日本未審查專利申請公開No.2003-174202中描述的熱電器件中，p型和n型熱電元件被焊接到電極。因此，在p型和n型熱電元件與電極之間的界面處的電阻可以增加。此外，p型熱電元件和n型熱電元件布置為彼此間隔開，因此難以使熱電器件具有較高的熱密度并減小熱電器件的尺寸。

此外，當制造如上所述的熱電器件時，通常進行構圖以在絕緣層上形成電極，p型和n型熱電元件分別布置(選出并設置)在這些電極上。當采用此制造方法時，需要高精度地挑出并設置p型和n型熱電元件，導致差的生產率和較高的成本。

此外，用于制造尺寸小的熱電器件的方法可以采用利用薄膜涂覆技術形成p型和n型熱電元件的方法。然而，難以獲得溫度差異(ΔT＞20℃)，該溫度差異被認為可實現足夠的熱電轉換效率。另一方面，形成厚度足以實現足夠的熱電轉換效率的膜花費非常長的時間，導致較高的制造成本。

期望提供尺寸小且具有堅固結構的熱電器件，并減小熱電元件之間的接觸電阻，且具有較高的熱密度。還期望提供一種用于控制該熱電器件的控制系統以及設置有該熱電器件的電子設備。

還期望提供一種用于制造熱電器件的制造方法。該方法保持低的制造成本，可以進行批量生產，并允許以較大的靈活性選擇熱電器件的尺寸。

根據本發明實施例的熱電器件包括：多行熱電元件，每行包括沿第一方向交替布置的多個p型熱電元件和多個n型熱電元件，每個n型熱電元件具有結區域，該結區域電連接到與該n型熱電元件相鄰的一個p型熱電元件；第一絕緣體；以及第二絕緣體。

每個第一絕緣體布置在相應的一個p型熱電元件和與該p型熱電元件相鄰的一個n型熱電元件之間。

多行熱電元件沿與第一方向垂直的第二方向布置并彼此連接。

第二絕緣體布置在多行熱電元件之間使得多行熱電元件的p型熱電元件和n型熱電元件串聯電連接。

根據本發明的此實施例，p型熱電元件可以在結區域處直接連接到n型熱電元件。由此，減小了p型熱電元件與n型熱電元件之間的接觸電阻，并且熱電器件具有較高的熱密度。此外，p型熱電元件通過第一絕緣體在除結區域之外的區域處與n型熱電元件絕緣。因此，與p型熱電元件和n型熱電元件布置為彼此間隔開以使p型熱電元件與n型熱電元件電絕緣的情況相比，獲得了較高的絕緣特性并實現了小且堅固的結構。

根據用于制造本發明另一實施例的熱電器件的制造方法，第一層疊體如下獲得：通過沿第一方向交替堆疊多個p型熱電元件和多個n型熱電元件，以及將每個第一絕緣體布置在相應的一個p型熱電元件與鄰近該p型熱電元件的一個n型熱電元件之間使得p型熱電元件和n型熱電元件在結區域處彼此電連接。

根據該制造方法，接合體通過如下獲得：通過對第一層疊體進行加壓同時加熱，將第一層疊體的p型和n型熱電元件彼此連接。

根據該制造方法，多行熱電元件通過切割接合體獲得，每行熱電元件由彼此相連的p型熱電元件和n型熱電元件構成。

根據該制造方法，第二層疊體如下獲得：通過堆疊多行熱電元件以及將第二絕緣體布置在多行熱電元件之間使得多行熱電元件的p型熱電元件和n型熱電元件串聯電連接。

根據該制造方法，第二層疊體的堆疊的多行熱電元件通過對第二層疊體進行加壓并同時加熱而彼此連接。

根據本發明的此實施例，熱電器件主要利用簡單的工藝例如堆疊和切割熱電元件和絕緣體來制造，因此與采用膜沉積工藝制造熱電器件的情況相比制造成本保持為較低。根據本發明的此實施例，此外，通過適當選擇將被堆疊的熱電元件的數目和將被堆疊的熱電元件的行數，允許以較大的靈活性來選擇熱電器件的尺寸。因此，易于獲得適于熱源尺寸的熱電器件。