專利名稱：熱電組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱電組件，其利用伴隨對由熱電元件及電極構(gòu)成的串聯(lián)電路通電而產(chǎn)生的珀耳帖效應(yīng)，將熱量從一個基板向另一基板傳導(dǎo)，尤其涉及一種防止因預(yù)備焊料 引起的基板彎曲所導(dǎo)致的熱電元件損傷的熱電組件。
背景技術(shù)：
使用熱電組件作為各種設(shè)備的溫度調(diào)整裝置。圖18是示出通常的熱電組件的結(jié) 構(gòu)的圖。熱電組件9具備互相對置的兩個基板11、21 ；在各基板11、21的對置面lla、21a 上形成的多個電極12、22 ；多個P型熱電元件31及N型熱電元件32 (以下，簡稱為“熱電元 件31、32”)，以一端經(jīng)由電極12與一個基板11的對置面Ila接合，另一端經(jīng)由電極22與另 一基板21的對置面21a接合的方式配置于各基板11、21的對置面lla、21a ；在各基板11、 21的背面llb、21b形成的金屬化層13、23 ；隔著金屬化層13、23形成在各基板11、21的背 面llb、21b的預(yù)備焊料層14、24。多個電極12、22和多個熱電元件31、32以電極12、熱電 元件31、電極22、熱電元件32、電極12…這樣的循環(huán)順次連接而構(gòu)成串聯(lián)回路。在一個基 板的對置面、在此在基板11的對置面Ila形成有作為串聯(lián)電路終端的終端電極41，在該終 端電極41上連接有未圖示的電流供給用的導(dǎo)線或柱狀的導(dǎo)電體。若經(jīng)由導(dǎo)線或柱狀的導(dǎo)電體向串聯(lián)電路供給電流，則由于珀耳帖效應(yīng)，在基板11 與基板21之間產(chǎn)生一個方向的熱傳導(dǎo)。此時，在一個基板上產(chǎn)生吸熱作用，在另一基板上 產(chǎn)生散熱作用。若使通電方向相反，則產(chǎn)生相反方向的熱傳導(dǎo)，吸熱作用與散熱作用顛倒。 在此，基板11為吸熱側(cè)，基板21為散熱側(cè)。電極12、22由金屬例如鍍銅等形成，熱電元件31、32由Bi-Te系合金形成。電極 12,22與熱電元件31、32通過AuSn接合焊料接合?；?1、21由絕緣性的陶器、主要由Al2O3(氧化鋁)或AlN(氮化鋁)形成。Al2O3 的熱膨脹系數(shù)為6. 7 X 10-6/°C, AlN的熱膨脹系數(shù)為4. 5X10_6/°C。另一方面，預(yù)備焊料層 14,24為Sn-Ag-Cu系焊料。Sn-Ag-Cu系焊料的熱膨脹系數(shù)為21. 5X 10_6/°C。如此，基板 11、21的熱膨脹系數(shù)與預(yù)備焊料層14、24的熱膨脹系數(shù)存在三倍以上的差值。因此，若在金 屬化層13、23上涂覆預(yù)備焊料層14、24后，基板11、21與預(yù)備焊料層14、24的溫度同時降 低，則與基板11、21相比，預(yù)備焊料層14、24這一方更加收縮，由于預(yù)備焊料層14、24，而使 背面llb、21b被拉伸，因此在基板11、21的背面llb、21b側(cè)作用有要彎曲的力。于是，熱電 元件31、32由于被該力拉伸而可能損傷。這樣，對熱電組件自身的性能帶來不良影響。理論 上，若基板11、21與預(yù)備焊料層14、24各自的材料為熱膨脹系數(shù)接近的材料，則能夠降低因 熱膨脹系數(shù)的差值引起的基板11、21的彎曲，其結(jié)果是，能夠消除熱電元件31、32的損傷， 但是在現(xiàn)狀中，基板11、21與預(yù)備焊料層14、24很難使用上述材料以外的材料。作為防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷的技術(shù)，例如有專利文獻1的發(fā) 明。在專利文獻1的發(fā)明中，在四邊形形狀的基板的四個角產(chǎn)生的彎曲力最大，通過使熱電 元件不配置在基板的對置面中的四個角來防止熱電元件的損傷。如此，在專利文獻1中公開有致力于熱電元件相對于基板的配置的技術(shù)。此外，雖然與防止由形成有預(yù)備焊料層的基板彎曲引起的熱電元件的損傷的技術(shù) 無關(guān)，但是在專利文獻2中也公開有熱電元件相對于基板的配置。在本發(fā)明中，將熱電元件 配置成在基板的對置面的中心區(qū)域形成疏狀態(tài)，在外周區(qū)域形成密狀態(tài)，由此使基板上的 溫度分布均等。另外，作為防止因基板彎曲引起的熱電元件的損傷的技術(shù)，在專利文獻1的發(fā)明 以外還有專利文獻3的發(fā)明。在熱電組件中兩個對置的基板的尺寸不同。在兩個基板的尺 寸不同的熱電組件中，在從大的基板中的對置面延長的區(qū)域形成有輸入及輸出端子。輸入 及輸出端子與 由電極及熱電元件形成的電路連接。在專利文獻3的發(fā)明中，通過將在大的 基板的背面形成的金屬化層與小的基板的金屬化層形成形同的形狀來防止熱電元件的損 傷。若涂覆預(yù)備焊料的金屬化層小，則預(yù)備焊料的區(qū)域變小，基板的彎曲也變小。另外，作為防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷的技術(shù)，在專利文獻1以外 還有專利文獻4的發(fā)明。在專利文獻4的發(fā)明中，通過將在基板的背面形成的金屬化層分 割形成來防止熱電元件的損傷。若將涂覆預(yù)備焊料的金屬化層分割，則預(yù)備焊料也被分割， 從而作用在基板上的彎曲力分散。專利文獻1 日本特開2004-172216號公報；專利文獻2 日本特開平11-307826號公報；專利文獻1 日本特開2007-67231號公報；專利文獻1 日本特開2005-79210號公報。

發(fā)明內(nèi)容
在專利文獻1的發(fā)明中，在基板的對置面的四個角不配置熱電元件。若為這樣的 結(jié)構(gòu)，則由于在基板的對置面的外周部配置的熱電元件變少，熱電組件整體的剛性降低。另 夕卜，專利文獻3的發(fā)明雖然能夠適用于兩個基板的尺寸不同的熱電組件，但是不能夠適用 于兩個基板尺寸相同的熱電組件。另外，如專利文獻4的發(fā)明所示，若分割金屬化層，則在 預(yù)備焊料的涂覆時容易產(chǎn)生各預(yù)備焊料的不均衡。于是，在形成有厚的預(yù)備焊料的部分彎 曲變大，熱電元件可能損傷。如此，利用專利文獻1、3、4的發(fā)明，產(chǎn)生對應(yīng)其特征的新的問 題。因此，優(yōu)選利用與專利文獻1、3、4的發(fā)明不同的方法來防止因基板的彎曲引起的熱電 元件的損傷的技術(shù)。進而，如圖19所示，在專利文獻1、3的發(fā)明中，基板11、12以在對置面lla、21a的 中央c配置的熱電元件31c、32c為基點而彎曲。并且，由于越遠離中央c，彎曲的位移量X 及力F越大，因此在基板11、21的外周配置的熱電元件31、32損傷的可能性變高。S卩，可以 說不能夠消除熱電元件損傷這樣的問題。本發(fā)明鑒于上述實際情況而提出，其解決的課題為，通過降低在基板的外周產(chǎn)生 的彎曲的位移量及力來防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方面提供一種熱電組件，其具備互相對置的 兩個基板；在各基板的對置面形成的多個電極；多個熱電元件，以一端經(jīng)由電極與一個基 板的對置面接合，另一端經(jīng)由電極與另一基板的對置面接合的方式配置在各基板的對置面 上，其中，由所述多個電極與所述多個熱電元件形成串聯(lián)電路，通過在該串聯(lián)電路流過電流，將熱量從一個基板向另一基板傳導(dǎo)，所述熱電組件的特征在于，
所述多個熱電元件以密狀態(tài)配置在所述基板的對置面中除了中央?yún)^(qū)域以外的區(qū) 域。在本發(fā)明的第一方面中，熱電元件不配置在基板的對置面中的中央?yún)^(qū)域，而以密 狀態(tài)配置在除了中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域、即包圍中央?yún)^(qū)域的周邊區(qū)域或外周區(qū)域。在對置面 的中央配置有熱電元件的情況與在對置面的除了中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域配置有熱電元件的 情況進行比較，后者的作為彎曲基點的熱電元件比前者更位于外周側(cè)，即，彎曲的基點與基 板的外周的距離變短。彎曲的基點與基板的外周的距離越短，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的 位移量及力越小。另外，通過將熱電元件密配置，使因基板的彎曲而產(chǎn)生的拉伸每一個熱電 元件的力變小。并且，能夠防止熱電組件自身的剛性降低。本發(fā)明的第二方面在第一方面的基礎(chǔ)上，其特征在于，所述中央?yún)^(qū)域的面積為一 個熱電元件相對于所述基板的對置面的設(shè)置面積的四倍以上。在本發(fā)明的第二方面中，以熱電元件的設(shè)置面積的四倍以上這樣的條件定義對置 面的中央?yún)^(qū)域。本發(fā)明的第三方面在第一方面的基礎(chǔ)上，其特征在于，在所述中央?yún)^(qū)域形成有加 強構(gòu)件。在本發(fā)明的第三方面中，在基板的對置面的中央?yún)^(qū)域形成有加強構(gòu)件。由于加強 構(gòu)件以克服基板的彎曲的方式起作用，因此在基板上難以產(chǎn)生彎曲。作為加強構(gòu)件，適合采 用對熱電組件的性能不帶來影響的硬的構(gòu)件。本發(fā)明的第四方面在第一方面的基礎(chǔ)上，其特征在于，與所述多個熱電元件中的 任一個連接的電極延伸到所述中央?yún)^(qū)域。在本發(fā)明的第四方面中，在周邊區(qū)域形成的電極構(gòu)件延伸到基板的對置面的中央 區(qū)域。由于電極以克服基板的彎曲的方式起作用，因此在基板上難以產(chǎn)生彎曲。另外，電極 不延伸到中央?yún)^(qū)域時，熱電組件的熱分布可能產(chǎn)生略微的不均衡，但是在電極延伸到中央 區(qū)域時，由于從中央?yún)^(qū)域也向基板傳導(dǎo)熱量，因此熱電組件的熱分布不會產(chǎn)生不均衡。本發(fā)明的第五方面在第一方面的基礎(chǔ)上，其特征在于，以在各基板的背面?zhèn)刃纬?預(yù)備焊料層前后的所述串聯(lián)電路的電阻值的變化量為形成所述預(yù)備焊料層前的所述串聯(lián) 電路的電阻值的1.0%以下的方式配置所述多個熱電元件。在各基板的背面?zhèn)刃纬深A(yù)備焊料層前后，由電極與熱電元件構(gòu)成的串聯(lián)電路的電 阻值變化。將該電阻值的變化量相對于形成預(yù)備焊料層前的串聯(lián)電路的電阻值的比例稱為 電阻變化率。在第五發(fā)明中，以該電阻變化率為1. 0%以下的方式配置多個熱電元件。若熱 電元件損傷，則該損傷部分成為電阻，電路的電阻值增加。相反，若防止熱電元件的損傷，則 電阻值不增加。若預(yù)備焊料前后的電阻變化率到達左右則能夠允許。由于根據(jù)熱電元 件的配置，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的變化量及力變化，因此在本發(fā)明的第五方面中，其條 件為，在預(yù)備焊料前后的電阻變化率為以下的程度時，在對置面的除了中央?yún)^(qū)域以外的 區(qū)域配置熱電元件。為了解決上述課題，本發(fā)明的第六方面提供一種熱電組件，其具備互相對置的 兩個基板；在各基板的對置面形成的多個電極；多個熱電元件，以一端經(jīng)由電極與一個基 板的對置面接合，另一端經(jīng)由電極與另一基板的對置面接合的方式配置在各基板的對置面上；預(yù)備焊料層，其形成于各基板的背面，其中，由所述多個電極與所述多個熱電元件形成 串聯(lián)電路，通過在該串聯(lián)電路流過電流，將熱量從一個基板向另一基板傳導(dǎo)，所述熱電組件 的特征在于，在各基板的背面與預(yù)備焊料層之間形成金屬化層，以各基板的背面?zhèn)刃纬深A(yù)備焊料層前后的所述串聯(lián)電路電阻值的變化量為形成 所述預(yù)備焊料層前的所述串聯(lián)電路電阻值的1.0%以下的程度，使所述電極比所述金屬化層厚。在本發(fā)明的第六方面中，以電阻變化率為1.0 %以下的程度，使基板的對置面形成 的電極比在基板的背面形成的金屬化層厚。由于電極以克服彎曲的方式起作用，因此電極 越厚，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量及力越小。在本發(fā)明的第六方面中，以比金屬化層 的厚度厚的條件定義電極的厚度。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由于熱電元件配置在基板的對置面中除了中央?yún)^(qū)域以外 的區(qū)域，因此彎曲的基點與基板的外周的距離變短，其結(jié)果是，在基板的外周產(chǎn)生的位移量 及力變小。另外，通過將熱電元件密配置，使因基板的彎曲產(chǎn)生的拉伸每一個熱電元件的力 變小。通過這樣的作用，能夠防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。并且，本發(fā)明的第一方面通過在熱電組件的外周密配置熱電元件，熱電元件的截 面慣性矩變大，形成抗機械外力強的結(jié)構(gòu)，因此能夠減少由熱電組件與封裝等接合時的外 力引起的熱電元件的破損。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，由于電極的厚度，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量及 力變小。通過這樣的作用，能夠防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。


圖1示出第一實施方式的熱電組件的基本結(jié)構(gòu)。圖2示出第一實施方式的熱電組件的作用。圖3(a)示出比較1中的實施例1的配置，圖3 (b) (d)示出比較1中的比較例 1 3的配置。圖4示出比較1中的各例的條件。圖5(a)、(b)示出比較2中的實施例2、3的配置，圖5(c)、(d)示出比較2中的比 較例4、5的配置。圖6示出比較2中的各例的條件。圖7(a)、(b)示出比較3中實施例4、5的配置，圖7(c)、(d)示出比較3中的比較 例6、7的配置。圖8示出比較例1中各例的條件。圖9示出圖2所示的實施例1的另一方式。圖10示出圖2所示的實施例1的另一方式。圖11示出第二實施方式的熱電組件的基本的結(jié)構(gòu)。圖12示出比較4中的配置。圖13示出比較4中的各例的條件。
圖14示出比較5中的配置。圖15示出比較5中的各例的條件。圖16示出比較6中的配置。 圖17示出比較6中的各例的條件。圖18示出通常的熱電組件的基本結(jié)構(gòu)。圖19示出通常的熱電組件的作用。符號說明1、2熱電組件11、21 基板12、22 電極13、23金屬化層14、24預(yù)備焊料層3IP型熱電元件32N型熱電元件
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。第一實施方式圖1示出第一實施方式的熱電組件的基本結(jié)構(gòu)。圖1所示的熱電組件1與圖18所示的現(xiàn)有的熱電組件9的結(jié)構(gòu)部件相同，各結(jié)構(gòu) 部件的連接關(guān)系也相同。不同點為熱電元件31、32或電極12、22相對于基板11、21的對置 面lla、21a的配置。因此，在圖1所示的熱電組件1的各結(jié)構(gòu)部件中的與圖18所示的熱 電組件9的結(jié)構(gòu)部件相同的部件上附加相同的符號，并省略關(guān)于結(jié)構(gòu)部件和連接關(guān)系的說明。各熱電元件31、32配置在基板11、21的對置面lla、21a中的除了中央?yún)^(qū)域11c、 21c的區(qū)域lld、21d。在熱電組件1中，各熱電元件31、32的個數(shù)與相同尺寸的現(xiàn)有的熱電 組件9相同。由于熱電組件9的熱電元件31、32均等地配置在對置面lla、21a的整個區(qū)域， 因此與熱電組件9中的熱電元件31、32之間的間隔相比，本實施方式的熱電組件1中的熱 電元件31、32之間的間隔窄。即，熱電元件31、32以密狀態(tài)配置于區(qū)域lld、21d?；?1、 21為四邊形形狀，熱電元件31、32也在對置面lla、21a的緣及四個角配置。也可以在對置面lla、21a的中央?yún)^(qū)域llc、21c配置加強構(gòu)件15、25。加強構(gòu)件15、 25既可以是由與電極12、22相同材料形成的虛擬電極，也可以由其它的材料形成。由于加 強構(gòu)件15、25以克服基板11、21的彎曲的方式起作用，因此通過在中央?yún)^(qū)域llc、22c存在 有加強構(gòu)件15、25，起到使基板11、21上不易產(chǎn)生彎曲的效果。作為加強構(gòu)件，適合采用對 熱電組件1的性能不帶來影響的硬的構(gòu)件。另外，代替加強構(gòu)件15、25，也可以使在中央?yún)^(qū)域llc、22c的周邊配置的電極12、 22的一部分延伸到中央?yún)^(qū)域llc、22c。由于電極12、22以克服基板11、21的彎曲的方式起 作用，因此，通過電極12、22延伸到中央?yún)^(qū)域llc、22c，起到在基板11、21上難以產(chǎn)生彎曲的 效果。另外，電極12、22不延伸到中央?yún)^(qū)域llc、22c時，熱電組件1的熱分布可能產(chǎn)生略微的不均衡，但是電極12、22延伸到中央?yún)^(qū)域llc、22c時，由于與其它的區(qū)域lld、21d同樣， 在中央?yún)^(qū)域llc、22c也傳導(dǎo)熱量，因此熱電組件1的熱分布不會產(chǎn)生不均衡。因此，起到能 夠使熱分布更加均衡的效果。如圖2中所示，在第一實施方式中，基板11、21以在對置面lla、21a的區(qū)域lid、 21d的內(nèi)周配置的熱電元件31、32為基點而彎曲。若將圖19所示那樣在對置面lla、21a的中央c配置有熱電元件31、32的情況與如 2所示那樣在對置面lla、21a的除了中央?yún)^(qū)域llc、21c的區(qū)域lld、21d配置熱電元件31、 32的情況進行比較，后者作為彎曲的基點的熱電元件31、32比前者更位于外周側(cè)，即，彎曲 的基點與基板11、21的外周的距離變短。彎曲的基點與基板11、21的外周的距離越短，在 基板11、21的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量X及力F越小。另外，通過將熱電元件31、32密配 置，使因基板11、21的彎曲而產(chǎn)生的拉伸每一個熱電元件31、32的力變小。 接下來，將本實施方式的幾個結(jié)構(gòu)例與其它的結(jié)構(gòu)例進行比較，對本實施方式的 有效性進行研究。有效性可以通過預(yù)備焊料后的熱電元件31、32的損傷程度進行判斷，預(yù) 備焊料后的熱電元件31、32的損傷程度通過計測電阻變化率可以知道。在此，將電阻變化 率如下定義，形成預(yù)備焊料層14、24前后，由電極12、22與熱電元件31、32構(gòu)成的串聯(lián)電路 的電阻值變化。將預(yù)備焊料前后的電阻值的變化量相對于形成預(yù)備焊料層14、24前的串聯(lián) 電路的電阻值的比例稱為電阻變化率。以下，利用圖3 圖8對具體的比較1 3進行研究。在各比較中，使基板11、21 和熱電元件31、32的條件、即基板11、21的材料及尺寸和熱電元件31、32的尺寸及對數(shù)等 相同，僅改變熱電元件31、32的配置。并且，在基板11、21的背面llb、21b形成有預(yù)備焊料 層(Sn96. 5Ag3. OCuO. 5 熔點217°C，30 μ m左右)。本發(fā)明者們在各比較中將電阻變化率為 1.0%這樣的值設(shè)定為合格基準值，若在其以下，則判定為熱電元件31、32的損傷程度小。[比較1]圖3(a)示出比較1中的實施例1的配置，圖3 (b) (d)示出比較1中的比較例 1 3的配置。圖3示出從吸熱側(cè)的基板11側(cè)觀察到的熱電元件31、32和電極22相對于 散熱側(cè)的基板21的位置的狀態(tài)。如圖3(a)所示，基板的寬度為W，長度為L。另外，雖未圖 示，基板11中的與基板21的對置面21a相對置的面為對置面11a，與基板21的中央?yún)^(qū)域 21c對置的區(qū)域為中央?yún)^(qū)域11c。對于圖5、7、9、10、12、14、16也同樣。圖4示出比較1中各例的條件。如其所示，在比較1中，將在W4. 76mmXL3. 72mm 的基板上配置有20對0. 32mm見方、長度為0. 38mm的熱電元件的四個熱電元件進行比較。 此外，在此所說的“對數(shù)”是指將在一個電極12上接合的P型熱電元件31和N型熱電元件 32算為一對而計算出的總數(shù)。如圖3(a)所示，在實施例1中，在對置面lla、21a中的除了中央?yún)^(qū)域llc、21c的 區(qū)域的lld、21d配置有熱電元件31、32。在圖4中將該配置稱為“中部空出”。并且，在實 施例1中，在中央?yún)^(qū)域llc、21c配置有虛擬電極。如圖3(b)所示，在比較例1中，在對置面 lla、21a的整個區(qū)域等間隔地配置有熱電元件31、32。在圖4中將該配置稱為“等間隔”。 如圖3(c)所示，在比較例2中，在對置面lla、21a的除了外周區(qū)域的區(qū)域配置有熱電元件 31、32。在圖4中將該配置稱為“中部集中”。如圖3(d)所示，在比較例3中，在對置面11a、 21a的四個角密配置熱電元件31、32，在其它區(qū)域稀疏地配置熱電元件31、32。在圖4中將該配置稱為“角密、中疏”。將圖4所示的實施例1及比較例1至3的電阻變化率進行比較可知，實施例1的 電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變化率1.0% 以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例1至3的電阻變 化率的平均值、最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%，因此，可以判定為熱電元 件31、32的損傷程度大。此外，比較例3在對置面lla、21a的中央?yún)^(qū)域配置有熱電元件31、32這一點與實施例1 一致。認為比較例3不滿足合格基準是由于未配置熱電元件31、32的中央?yún)^(qū)域過于 窄的緣故。因此，推測出中央?yún)^(qū)域需要某種程度的寬度。[比較2]圖5 (a)示出比較2中的實施例2、3的配置，圖5(b)示出比較2中的比較例4、5的 配置。圖6示出比較2中各例的條件。如其所示，在比較2中，將在W4. 42mmXL5. 66mm的 基板上配置有29對0. 45mm見方、長度為0. 38mm的熱電元件的四個熱電元件進行比較。如圖5(a)所示，在實施例2、3中，在對置面lla、21a中的除了中央?yún)^(qū)域llc、21c 的區(qū)域的lld、21d配置有熱電元件31、32。在圖6中將該配置稱為“中部空出”。并且，在 實施例2、3中，在中央?yún)^(qū)域llc、21c配置虛擬電極。如圖5(b)所示，在比較例4、5中，在對 置面lla、21a的除了四個角的整個區(qū)域等間隔地配置熱電元件31、32。在圖6中將該配置 稱為“角部空出”。將圖6所示的實施例2、3及比較例4、5的電阻變化率進行比較可知，實施例2、3的 電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變化率1. 0% 以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例4、5的電阻變化 率的平均值、最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%，因此，可以判定為熱電元件 31、32的損傷程度大。此外，實施例2、3中，使對置面lla、21a的中央?yún)^(qū)域llc、21c為一個熱電元件的設(shè) 置面積的約五個的量。[比較3]圖7(a)、(b)示出比較3中的實施例4、5的配置，圖7(c)、(d)示出比較3中的比較 例6、7的配置。圖8示出比較3中各例的條件。如其所示，在比較3中，將在W3. ImmX L2. 5mm 的基板上配置10對0. 27mm見方、長度為0. 38mm的熱電元件的四個熱電元件進行比較。如圖7(a)、(b)所示，在實施例4、5中，在對置面lla、21a中的除了中央?yún)^(qū)域11c、 21c的區(qū)域的lld、21d配置有熱電元件31、32。在圖8中將該配置稱為“中部空出”。并且， 在實施例4、5中，在中央?yún)^(qū)域llc、21c配置虛擬電極。如圖7(c)所示，在比較例6中，在對 置面lla、21a的整個區(qū)域等間隔地配置熱電元件31、32。在圖8中將該配置稱為“等間隔”。 如圖7(d)所示，在比較例7中，在對置面lla、21a的除了四個角的整個區(qū)域等間隔地配置 熱電元件31、32。在圖8中將該配置稱為“角部空出”。將圖8所示的實施例4、5及比較例6、7的電阻變化率進行比較可知，實施例4、5的 電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變化率1. 0% 以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例6的電阻變化率的 平均值、最大值、最小值都超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度大。另外，雖然比較例7的電阻變化率的平均值、最小值在作為合格 基準值的電阻變化率1.0%以下，但是，最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%， 因此，雖然比比較例6強，但是仍可以判定為熱電元件31、32的損傷程度大。
此外，實施例4中，使對置面lla、21a的中央?yún)^(qū)域llc、21c為一個熱電元件的設(shè)置 面積的約四個的量。因此，若中央?yún)^(qū)域llc、21c的面積為熱電元件31、32的設(shè)置面積的四 倍以上，則可以推測出能夠抑制預(yù)備焊料引起的熱電元件31、32的損傷。圖9、圖10示出圖3所示的實施例1的另一方式。在圖9所示的實施例6中，配置 有與中央?yún)^(qū)域llc、21c—體化的虛擬電極。在圖10所示的實施例7中，在中央?yún)^(qū)域11c、 21c的周邊區(qū)域配置的電極12、22延伸到中央?yún)^(qū)域llc、21c。由于實施例6、7的熱電元件 31、32的配置與實施例1的熱電元件31、32的配置相同，因此可以推測為電阻變化率與實施 例1相同程度或在實施例1以下。根據(jù)第一實施方式，由于在基板的對置面中的除了中央?yún)^(qū)域的區(qū)域配置熱電元 件，因此彎曲的基點與基板的外周的距離變短，其結(jié)果是，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移 量及力變小。并且，通過將熱電元件密配置，由基板的彎曲產(chǎn)生的拉伸每一個熱電元件的力 變小。通過這樣的作用，能夠防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。并且，第一實施方式中，通過在熱電組件的外周密配置熱電元件，熱電元件的截面 慣性矩變大，形成抗機械外力強的結(jié)構(gòu)，因此能夠減少因熱電組件與封裝等接合時的外力 引起的熱電元件的破損。第二實施方式圖11示出第二實施方式的熱電組件的基本結(jié)構(gòu)。圖11所示的熱電組件2與圖18所示的現(xiàn)有的熱電組件9的大多結(jié)構(gòu)部件相同， 各結(jié)構(gòu)部件的連接關(guān)系及配置也相同。不同點為電極與金屬化層的厚度差。因此，在圖11 所示的熱電組件2的各結(jié)構(gòu)部件中的與圖18所示的熱電組件9的結(jié)構(gòu)部件相同的部件上 附加相同的符號，并省略關(guān)于結(jié)構(gòu)部件和連接關(guān)系的說明。圖11所示的熱電組件2中，各電極12、22的厚度形成為比金屬化層13、23的厚度
厚。其厚度差的程度是電阻變化率為以下的程度。接下來，將本實施方式的幾個結(jié)構(gòu)例與其它結(jié)構(gòu)例進行比較，對本實施方式的有 效性進行研究。有效性的判斷與第一實施方式相同，通過計測電阻變化率來進行。以下，利用圖12 圖17，對具體的比較4 6進行研究。在各比較中，使基板11、 21和熱電元件31、32的條件、即基板11、21的材料及尺寸和熱電元件31、32的尺寸及對數(shù) 等相同，僅改變電極12、22和金屬化層13、23的厚度。但是，在各例中，電極12、22的厚度 與金屬化層13、23的厚度的和統(tǒng)一為40μπι，在該和中改變各自的厚度。另外，由鍍銅形 成電極12、22和金屬化層13、23。并且，在基板11、21的背面llb、21b形成有預(yù)備焊料層 (Sn96. 5Ag3. OCuO. 5 熔點217 ，30μπι左右)。本發(fā)明者們在各比較中將電阻變化率為 1.0%這樣的值設(shè)定為合格基準值，若在其以下，則判定為熱電元件31、32的損傷程度小。[比較4]圖12示出比較4中的配置。圖12示出從吸熱側(cè)的基板11側(cè)觀察到的熱電元件 31、32與電極22相對于散熱側(cè)的基板21的位置的狀態(tài)。圖13示出比較4中各例的條件。 如其所示，在比較4中，將在W4. 76mm X L3. 72mm的基板上配置有20對0. 32mm見方、長度為0.38mm的熱電元件的四個熱電元件進行比較。如圖13所示，在比較例8中，電極12、22的厚度與金屬化層13、23的厚度相同。與 此相對，在實施例6至8中，以實施例8、7、6的順序，電極12、22的厚度比金屬化層13、23
的厚度厚。將圖13所示的實施例6至8及比較例8的電阻變化率進行比較可知，實施例6至 8的電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變化率
1.0%以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例8的電阻變 化率的平均值、最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%，因此，可以判定為熱電元 件31、32的損傷程度大。[比較5]圖14示出比較5中的配置。圖15示出比較5中的各例的條件。如其所示，在比 較6中，將在W2. 8mmX L2. 6mm的基板上配置有10對0. 32mm見方、長度為0. 38mm的熱電元 件的四個熱電元件進行比較。如圖15所示，在比較例9中，電極12、22的厚度與金屬化層13、23的厚度相同。與 此相對，在實施例9至11中，以實施例11、10、9的順序，電極12、22的厚度比金屬化層13、 23的厚度厚。將圖15所示的實施例9至11及比較例9的電阻變化率進行比較可知，實施例9 至11的電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變化 率1. 0%以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例9的電阻 變化率的平均值、最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1.0%，因此，可以判定為熱電 元件31、32的損傷程度大。[比較6]圖16示出比較6中的配置。圖17示出比較6中各例的條件。如其所示，在比較 6中，將在W3. 2mmX L2. 5mm的基板上配置有12對0. 27mm見方、長度為0. 38mm的熱電元件 的四個熱電元件進行比較。如圖17所示，在比較例10中，電極12、22的厚度與金屬化層13、23的厚度相同。 與此相對，在實施例12至14中，以實施例14、13、12的順序，電極12、22的厚度比金屬化層 13、23的厚度厚。將圖17所示的實施例12至14及比較例10的電阻變化率進行比較可知，實施例 12至14的電阻變化率的平均值、最大值、最小值中的任一個都在作為合格基準值的電阻變 化率1. 0%以下，因此，可以判定為熱電元件31、32的損傷程度小。與此相對，比較例10的 電阻變化率的平均值、最大值超過作為合格基準值的電阻變化率1. 0%，因此，可以判定為 熱電元件31、32的損傷程度大。根據(jù)第二實施方式，由于電極的厚度，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量及力變 小。通過這樣的作用，能夠防止因基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。此外，也可以將第一實施方式與第二實施方式組合。即，可以在基板的對置面的除 了中央?yún)^(qū)域的區(qū)域經(jīng)由電極配置熱電元件，進一步使各電極的厚度比金屬化層厚。
權(quán)利要求
一種熱電組件，其具備互相對置的兩個基板；在各基板的對置面形成的多個電極；多個熱電元件，以一端經(jīng)由電極與一個基板的對置面接合，另一端經(jīng)由電極與另一基板的對置面接合的方式配置在各基板的對置面上，其中，由所述多個電極與所述多個熱電元件形成串聯(lián)電路，通過在該串聯(lián)電路流過電流，將熱量從一個基板向另一基板傳導(dǎo)，所述熱電組件的特征在于，所述多個熱電元件以密狀態(tài)配置在所述基板的對置面中除了中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電組件，其特征在于，所述中央?yún)^(qū)域的面積為一個熱電元件相對于所述基板的對置面的設(shè)置面積的四倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電組件，其特征在于， 在所述中央?yún)^(qū)域形成有加強構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電組件，其特征在于，與所述多個熱電元件中的任一個連接的電極延伸到所述中央?yún)^(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電組件，其特征在于，以在各基板的背面?zhèn)刃纬深A(yù)備焊料層前后的所述串聯(lián)電路電阻值的變化量為形成所 述預(yù)備焊料層前的所述串聯(lián)電路電阻值的1.0%以下的方式配置所述多個熱電元件。
6.一種熱電組件，其具備互相對置的兩個基板；在各基板的對置面形成的多個電極； 多個熱電元件，以一端經(jīng)由電極與一個基板的對置面接合，另一端經(jīng)由電極與另一基板的 對置面接合的方式配置在各基板的對置面上；預(yù)備焊料層，其形成于各基板的背面，其中， 由所述多個電極與所述多個熱電元件形成串聯(lián)電路，通過在該串聯(lián)電路流過電流，將熱量 從一個基板向另一基板傳導(dǎo)，所述熱電組件的特征在于，在各基板的背面與預(yù)備焊料層之間形成金屬化層，以各基板的背面?zhèn)刃纬深A(yù)備焊料層前后的所述串聯(lián)電路電阻值的變化量為形成所述 預(yù)備焊料層前的所述串聯(lián)電路電阻值的1.0%以下的程度，使所述電極比所述金屬化層厚。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱電組件。熱電元件不配置在基板的對置面中的中央?yún)^(qū)域，而以密狀態(tài)配置在除了中央?yún)^(qū)域的區(qū)域、即包圍中央?yún)^(qū)域的周邊區(qū)域或外周區(qū)域。在對置面的中央配置有熱電元件的情況與在對置面的除了中央?yún)^(qū)域的區(qū)域配置有熱電元件的情況進行比較，與前者相比，后者成為彎曲的基點的熱電元件位于更靠外周側(cè)，即，彎曲的基點與基板的外周的距離變短。彎曲的基點與基板的外周的距離越短，在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量及力越小。并且，通過將熱電元件密配置，使由基板的彎曲而產(chǎn)生的拉伸每一個熱電元件的力變小。如此，通過降低在基板的外周產(chǎn)生的彎曲的位移量及力來防止基板的彎曲引起的熱電元件的損傷。
文檔編號H01L35/32GK101868867SQ20088011716
公開日2010年10月20日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者小西明夫 申請人:Kelk株式會社