[發明專利]熱電轉換器件以及熱電轉換模塊

有效

• 申請號: 201780017851.9
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN108780836B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 齋藤唯;中村嘉宏;前島聰
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/08;H01L35/16
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

本申請的熱電轉換器件(1)具有柱狀的熱電部件(1?1)和形成在熱電部件(1?1)的周圍的絕緣體(1?2)，其中，在熱電部件(1?1)與絕緣體(1?2)之間封入有顆粒(1?3)。

技術領域

本發明涉及熱電轉換器件以及熱電轉換模塊。

背景技術

對于熱電轉換模塊使用利用了塞貝克效應或珀耳帖效應的熱電轉換器件。就該熱電轉換器件來說，由于能夠在結構簡單并且操作容易的情況下維持穩定的特性，因此近年來其利用在廣泛范圍備受注目。特別是，可以列舉出利用于回收垃圾處理場的廢熱、冷卻激光二極管等。

此外，專利文獻1公開了用于如上所述的利用了珀耳帖效應的冷卻用途的熱電轉換模塊。就專利文獻1所述的熱電轉換模塊來說，如圖6所示公開了通過隔著接合電極50-1和焊料等接合帶有p型特性的p型熱電轉換器件50-p與帶有n型特性的n型熱電轉換器件50-n而使pn器件對以多個串聯的方式排列而成的構成。取出端子60-1和60-1’分別與串聯配置的兩端的接合電極50-1連接。另外，接合電極50-1從外側被作為一對配線基板的高溫側陶瓷基板50-2H和低溫側陶瓷基板50-2C夾著。

此時，通過從取出端子60-1和60-1’流通電流，能夠以使高溫側陶瓷基板50-2H為高溫并且低溫側陶瓷基板50-2C為低溫這樣的方式施加溫度差。通過使該低溫側陶瓷基板50-2C的基板側與冷卻對象物接觸，將熱電轉換模塊利用于冷卻。

就p型熱電轉換器件50-p和n型熱電轉換器件50-n的材料來說，使用在其利用溫度區域中由作為物質固有常量的塞貝克系數α、電阻率ρ和導熱率K所示的性能指數Z(＝α2/ρK)大的材料。特別是，就利用了珀耳帖效應的熱電轉換模塊來說，通常利用BiTe系材料作為熱電部件。

另外，由于BiTe系材料為脆性材料，因此已知如圖7那樣對熱電部件70-1的周圍將由玻璃等絕緣材料形成的絕緣體70-2形成于周圍來增加機械強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2011/118341號

專利文獻2：國際公開第2009/142240號

發明內容

發明所要解決的問題

然而，合金或化合物不會直接形成在由BiTe系材料制成的熱電部件70-1與絕緣體70-2的界面，必定會形成間隙70-5。此外，在BiTe系材料形成電極70-4時，預先進入使BiTe材料的表面化學粗糙化的蝕刻工序，此時間隙70-5會進一步變寬。就所形成的間隙70-5來說，根據位置沿上下方向貫通的部位也很多，在通過鍍覆法形成電極70-4時鍍液侵入間隙70-5，結果導致電極70-4在上下方向短路，存在與預想的熱電性能相比明顯降低這樣的問題。

就本發明來說，其目的在于：提供解決上述問題的沒有性能劣化的高性能熱電轉換器件以及熱電轉換模塊。

用于解決問題的手段

本發明的一個方案的熱電轉換器件具有柱狀的熱電部件和形成在上述熱電部件的周圍的絕緣體，其中，在上述熱電部件與上述絕緣體之間封入有顆粒。

另外，還可以具有連續地形成在上述熱電部件的端面和上述絕緣體的端面的金屬層。

此外，上述顆粒的莫氏硬度可以比上述絕緣體的莫氏硬度硬。

另外，上述顆粒可以由碳化硅、金剛石、氧化鋁、二氧化硅、氧化鈦中的任一種或它們中的兩種以上的材料制成。

此外，上述顆粒的表面可以是經防水處理的。

另外，上述顆粒的直徑可以比上述絕緣體的厚度小。

此外，上述顆粒的直徑可以為1μm以上。