[發(fā)明專利]熱電元件及具備該熱電元件的熱電模塊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280066552.1
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN104040742B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 近內(nèi)三沖;小西明夫
• 申請（專利權(quán)）人: 科理克株式會社
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱電元件及具備熱電元件的熱電模塊，該熱電元件由具有珀爾貼效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。

背景技術(shù)

近年來，使用一種設(shè)備，其利用使電流相對于包括經(jīng)由一對電極接合的p型半導(dǎo)體元件和n型半導(dǎo)體元件的熱電元件向規(guī)定方向流動，從而使熱電元件的一個端部發(fā)熱并且使另一個端部吸熱的所謂的珀爾貼效應(yīng)。

例如，在專利文獻(xiàn)1中，為了提供小型且吸熱量大的熱電模塊，公開了一種使p型熱電元件及n型熱電元件的寬度比下部電極及上部電極的寬度大，并且使p型熱電元件及n型熱電元件以在電極上的排列方向及與該排列方向垂直的方向上從下部電極及上部電極露出的方式配置的熱電模塊的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：(日本)特開2007－48916號公報(平成19年2月22日公開)

發(fā)明內(nèi)容

然而，在上述現(xiàn)有的熱電模塊中，具有如下所示的問題點。

即，在上述公報所公開的熱電模塊中，在p型、n型熱電元件與電極接合的接合面，存在電極比p型、n型熱電元件小的部分，但是沒有提及接合各熱電元件與電極的焊料的形狀。

因此，在熱電元件的第一面?zhèn)群偷诙鎮(zhèn)犬a(chǎn)生大的溫度差，而因高溫側(cè)的膨脹和低溫側(cè)的收縮導(dǎo)致熱電模塊整體變形時，根據(jù)焊料形狀，對于構(gòu)成模塊的多個熱電元件(尤其是配置在外側(cè)的熱電元件)而言，存在應(yīng)力集中在熱電元件與電極的接合部附近，使熱電元件破損的可能。

本發(fā)明的課題在于，提供一種熱電元件及具備該熱電元件的熱電模塊，即使在熱電模塊產(chǎn)生溫度差而在熱點模塊產(chǎn)生變形的情況下，也能夠避免向半導(dǎo)體元件集中應(yīng)力，從而防止熱電元件的破損。

第一發(fā)明的熱電元件具備元件部、一對電極和接合部。元件部由具有珀爾貼效應(yīng)或塞貝克效應(yīng)的半導(dǎo)體材料形成，具有第一面和與第一面相反側(cè)的第二面。一對電極以使彼此鄰接的元件部彼此連接的方式使元件部的第一面與第二面彼此接合，并在與第一、第二面的接合部分比第一、第二面面積小。接合部由焊料形成，具有面接合部和角焊部。面接合部將元件部的第一面或第二面與電極對置的面彼此接合。角焊部形成為，充填構(gòu)成由第一面或第二面與電極形成的臺階部的電極的側(cè)面與第一面或第二面之間。

在這里，在使電極與由具有所謂的珀爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體材料形成的元件部的一面(第一面)和其相反側(cè)的面(第二面)彼此接合的熱電模塊中，與元件部的第一、第二面接合的電極在其接合面比元件部面積小。即，在從與接合面垂直的方向看的俯視時，在接合面以利用元件部覆蓋電極的方式進(jìn)行配置。在該第一、第二面與電極的接合部分，在從電極的側(cè)面和從電極露出的元件部的臺階部的面之間，設(shè)有由焊料形成的角焊部。

在這里，角焊是指在利用焊料接合元件部與電極的接合中，從電極露出的焊料的部分。

由此，即使在因元件部的發(fā)熱面與吸熱面之間的溫度差導(dǎo)致熱電模塊整體產(chǎn)生彎曲應(yīng)力的情況下，利用上述角焊部的形狀，也能夠避免應(yīng)力在熱電元件附近集中。其結(jié)果是，能夠防止由應(yīng)力集中引起的熱電元件的破損。

第二發(fā)明的熱電元件在第一發(fā)明的熱電元件的基礎(chǔ)上，電極具有大致I形的形狀。

在這里，作為將彼此鄰接的一對元件部彼此連接的電極的形狀，采用大致I形的形狀。

由此，由于大致I形的形狀的中央部分變細(xì)，所以能夠?qū)⒈舜肃徑拥脑勘舜穗娺B接，并且將應(yīng)力向接合元件部與電極部的接合部的集中抑制在最小限度。

第三發(fā)明的熱電元件在第一或第二發(fā)明的熱電元件的基礎(chǔ)上，電極的側(cè)面實施有使焊料的潤濕性提高的表面處理。

由此，在接合元件部的第一、第二面與電極部時，焊料也鋪展?jié)櫇竦诫姌O部的側(cè)面，從而能夠使角焊部成為所需的形狀。

第四發(fā)明的熱電元件在第三發(fā)明的熱電元件的基礎(chǔ)上，表面處理是包括Au、Ag、Sn、Rh、Pd、Ni及焊料鍍敷中的任一種的鍍敷處理。

由此，能夠容易地使電極部的側(cè)面的焊料的潤濕性提高。

第五發(fā)明的熱電元件在第一至第四發(fā)明中的任一熱電元件的基礎(chǔ)上，角焊部以覆蓋所述電極的側(cè)面的方式形成。

由此，能夠更有效地避免應(yīng)力在熱電元件附近集中，從而防止因應(yīng)力集中引起的熱電元件的破損。

第六發(fā)明的熱電模塊具有第一至第五發(fā)明中的任一熱電元件、多個所述熱電元件規(guī)則地排列的基板。

由此，通過在基板上構(gòu)成配置多個上述熱電元件的熱電模塊，能夠得到防止因應(yīng)力集中引起的熱電元件的破壞的上述效果。

第七發(fā)明的熱電模塊在第六發(fā)明的熱電模塊的基礎(chǔ)上，熱電元件至少配置在模塊的外側(cè)。