專利名稱：熱電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱電模塊。更具體而言，涉及例如空調(diào)機(jī)、冷暖兩用庫(kù)、半導(dǎo)體制造裝置、光檢測(cè)裝置、激光二極管等的溫度調(diào)節(jié)中所使用的熱電模塊。
背景技術(shù)：
作為以往的熱電模塊，例如有專利文獻(xiàn)1中記載的熱電模塊。描述了為了防止?jié)穸纫鸬膼夯?，在元件的外面涂敷了密封材料的熱電模塊和在襯底間的元件配設(shè)部的外周填充了密封材料的熱電模塊。特開2000-286460號(hào)公報(bào)
所述的以往的熱電模塊因?yàn)榫哂忻芊獠牧希阅蜐裥阅鼙容^優(yōu)異，但是要求性能的進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的熱電模塊具有第一襯底；與該第一襯底隔開規(guī)定距離而配置的第二襯底；在所述第一襯底和所述第二襯底之間的空間排列的多個(gè)P型熱電元件；在所述空間排列的多個(gè)N型熱電元件；分別在所述空間中與所述多個(gè)P型熱電元件的一個(gè)以及所述多個(gè)N型熱電元件的一個(gè)連接，且電串聯(lián)所述多個(gè)P型熱電元件和所述多個(gè)N型熱電元件的多個(gè)電極；和配置在所述空間的周邊部的密封材料，所述多個(gè)電極具有配置在所述空間的周邊部一側(cè)的第一電極，該第一電極在與所述P型熱電元件的連接部和與所述N型熱電元件的連接部之間的部位具有向從所述空間的周邊部遠(yuǎn)離的方向凹陷的凹部。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，其特征在于所述密封材料
至少其一部分存在于所述凹部的內(nèi)側(cè)。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，其特征在于所述第一電極
3在與所述P型熱電元件的連接部和與所述N型熱電元件的連接部之間的部位具有向從所述空間的周邊部遠(yuǎn)離的方向突出的凸部。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，其特征在于所述第一襯底和所述第二襯底是多邊形，所述第一電極配置為其縱向在所述多邊形之中與所接近的一邊相平行。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，其特征在于所述第一電極在所述空間的周邊部一側(cè)的所述外緣是曲線。
本發(fā)明的熱電模塊具有第一襯底；與該第一襯底隔開規(guī)定距離而配置
的第二襯底;在第一襯底和第二襯底之間的空間排列的多個(gè)P型熱電元件；
在空間排列的多個(gè)N型熱電元件；分別在空間中與多個(gè)P型熱電元件的一
個(gè)以及多個(gè)N型熱電元件的一個(gè)連接，且電串聯(lián)多個(gè)P型熱電元件和多個(gè)N型熱電元件的多個(gè)電極；和配置在空間的周邊部的密封材料，多個(gè)電極
具有配置在空間的周邊部一側(cè)的第一電極，第一電極在與p型熱電元件的
連接部和與N型熱電元件的連接部之間的部位具有向從空間的周邊部遠(yuǎn)
離的方向凹陷的凹部，從而配置在空間的周邊部一側(cè)的第一電極具有所述凹部，所以能抑制第一電極露出在密封材料之外。由此，具有提高熱電模塊的耐濕性能的效果。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)密封材料至少其一部分存在于凹部的內(nèi)側(cè)時(shí)，密封材料與襯底的接合面積增加，所以密封性進(jìn)一步
提咼°
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝浑姌O在與p型熱電元
件的連接部和與N型熱電元件的連接部之間的部位具有向從空間的周邊
部遠(yuǎn)離的方向突出的凸部時(shí)，能抑制第一電極的面積減少，所以能抑制電極的剛性下降。據(jù)此，能以高水平維持熱電模塊全體的剛性。
此外，本發(fā)明的熱電模塊在所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝灰r底和第二襯底是多邊形，第一電極配置為其縱向在多邊形之中與所接近的一邊相平行時(shí)，第一電極難以在整周上從密封材料向外部露出，所以熱電模塊的耐濕性能和絕緣性能進(jìn)一步提高。
此外，本發(fā)明的熱電模塊，在所述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝浑姌O在空間的周邊部一側(cè)的外緣是曲線時(shí)，在熱電模塊的使用時(shí)，以襯底的一方成為高溫、另一方成為低溫的方式產(chǎn)生溫度變化而使襯底變形，所以對(duì)第一電極作用 從襯底剝離的應(yīng)力，但是能緩和該應(yīng)力，所以第一電極的耐久性提高，其 結(jié)果，熱電模塊的耐久性提高。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的熱電模塊的立體圖。
圖2是表示在圖1所示的熱電模塊中去除了密封材料的狀態(tài)的立體圖。
圖3是表示圖1所示的熱電模塊中的電極的排列狀態(tài)的俯視圖。 圖4是基于圖1的A-A線的橫截面圖。
圖5是表示圖1所示的熱電模塊中的電極的排列狀態(tài)的俯視圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的熱電模塊中的電極的排列狀態(tài)的俯視圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的熱電模塊中的電極的排列狀態(tài)的俯視圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例4的熱電模塊中的電極的排列狀態(tài)的俯視圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的熱電模塊的其它例子中的電極的排列 狀態(tài)的俯視圖。 符號(hào)的說明
ll一第一襯底；lla—周邊部；13—第二襯底；15—P型熱電元件；17
一N型熱電元件；19—電極；19a、 19b、 19c、 19d—第一電極；21—密封 材料；23—凹部；27—凸部。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，說明本發(fā)明實(shí)施例的熱電模塊。 <實(shí)施例1>
圖1 圖5表示本發(fā)明實(shí)施例1的熱電模塊。
如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的熱電模塊具有對(duì)置配置的一對(duì)襯底
11、 13 (第一襯底11、第二襯底13);在一對(duì)襯底11、 13的對(duì)置面之間的空間中所排列的多個(gè)P型熱電元件15和多個(gè)N型熱電元件17;和為了
電串聯(lián)P型熱電元件15與N型熱電元件17而在一對(duì)襯底11、 13的對(duì)置 面分別排列的多個(gè)電極19。該熱電模塊在一對(duì)襯底11、 13之間的空間的 周邊部配置了密封材料21。據(jù)此，在一對(duì)襯底ll、 13之間存在的空間成 為由密封材料21包圍而密封的狀態(tài)，所以會(huì)提高熱電模塊的耐濕性能。
如圖3和圖4所示，多個(gè)電極19中沿著襯底11 (13)的周邊部所配 置的第一電極19a，在襯底11的周邊部lla—側(cè)的外緣的一部分具有向從 第一襯底11的周邊部11a遠(yuǎn)離的方向凹陷的凹部23。該凹部23位于P型 熱電元件15的連接部分與N型熱電元件17的連接部分之間，并且位于第 一襯底11的周邊部lla—側(cè)。通過在第一電極19a的一部分形成凹部23， 能抑制第一電極19a從密封材料21向外部露出，所以能抑制第一電極19a 的惡化。其結(jié)果，熱電模塊的耐濕性能進(jìn)一步提高，并且絕緣性能也提高。
優(yōu)選構(gòu)成設(shè)置在第一電極19a上的凹部23的外緣的一部分由曲線構(gòu) 成。在熱電模塊的使用時(shí)，第一襯底11和第二襯底13的一方成為高溫， 另一方成為低溫。通過如此產(chǎn)生溫度變化，第一襯底11變形，所以對(duì)第 一電極19a作用從第一襯底11剝離的應(yīng)力。通過如本實(shí)施例的第一電極 19a那樣形成外緣由曲線構(gòu)成的凹部23，能緩和所述應(yīng)力，所以會(huì)提高第 一電極19a的耐久性，其結(jié)果，熱電模塊的耐久性提高。
這時(shí)，優(yōu)選構(gòu)成設(shè)置在第一電極19a上的凹部23的外緣的一部分(曲 線部)由圓弧狀的曲線構(gòu)成，而會(huì)容易緩和應(yīng)力。作為其它形狀，也可以 是橢圓弧狀的曲線等。
此外，如圖9所示，在第一襯底ll的角部，應(yīng)力容易變大，所以優(yōu) 選形成為構(gòu)成第一襯底ll的角部的第一電極19a的凹部23的曲線部的尺 寸或深度比構(gòu)成第一襯底11的其它部位的第一電極19a的凹部23的曲線 部更大或更深。這時(shí)，能緩和在第一襯底ll的角部所產(chǎn)生的更大的應(yīng)力。
此外，構(gòu)成第一電極19a的凹部23的曲線部在一個(gè)第一電極19a中 可以是多個(gè)。這時(shí)，凹部23成為波形等的形狀。
優(yōu)選第一電極19a的兩端部的外緣也由圓弧狀的曲線構(gòu)成。這時(shí)，在 第一電極19a的兩端部也能緩和應(yīng)力。
此外，如圖3和圖4所示，優(yōu)選密封材料21進(jìn)入凹部23。據(jù)此，密
6封材料21與第一襯底11的接合面積增加，所以密封性進(jìn)一步提高。
如圖5所示，當(dāng)?shù)谝灰r底11的對(duì)置面是四邊形等多邊形時(shí)，沿著第
一襯底11的周邊部lla所配置的第一電極19a將其縱向與接近對(duì)置面的一 邊相平行地配置。據(jù)此，第一電極19a在整周上難以從密封材料21向外 部露出，所以熱電模塊的耐濕性能和絕緣性能進(jìn)一步提高。此外，與電極 19的縱向全部在相同方向上配置時(shí)相比，能減小由彎曲位置引起的第一襯 底11的強(qiáng)度差，所以襯底的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
在圖3 圖5所示的實(shí)施例1中，沿著第一襯底11的周邊部lla配置 的第一電極19a只在第一襯底11的周邊部11a—側(cè)形成凹部23，與第一 襯底11的周邊部lla—側(cè)相反一側(cè)的外緣是直線狀，但是也可以是后面 描述的圖6所示的形態(tài)。
<實(shí)施例2>
圖6表示本發(fā)明實(shí)施例2的熱電模塊。另外，在本實(shí)施例中，只說明 與所述實(shí)施例l不同的點(diǎn)，關(guān)于同樣的構(gòu)成要素，使用相同的參照符號(hào)， 省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施例的熱電模塊中，沿著第一襯底11的周邊部lla所配置的 第一電極19b，除了在第一襯底11的周邊部lla—側(cè)的外緣的一部分具有 向從第一襯底ll的周邊部lla遠(yuǎn)離的方向凹陷的凹部25之外，位于與第 一襯底11的周邊部lla相反一側(cè)的外緣的一部分具有向從第一襯底11的 周邊部11a遠(yuǎn)離的方向突出的凸部27。該凸部27位于P型熱電元件15的 連接部分與N型熱電元件17的連接部分之間。據(jù)此，與圖3和圖4所示 的實(shí)施例l相比，能抑制第一電極19b的面積減少，所以能抑制電極的剛 性下降。據(jù)此，能以高水平維持熱電模塊整體的剛性。
這時(shí)，優(yōu)選構(gòu)成設(shè)置在第一電極1%上的凸部25的外緣的一部分(曲 線部)由圓弧狀的曲線構(gòu)成，而會(huì)容易緩和應(yīng)力。作為其它形狀，也可以 是橢圓弧狀的曲線等。
此外，在第一襯底11的角部，應(yīng)力容易增大，所以優(yōu)選形成為構(gòu)成 第一襯底11的角部的第一電極1%的凸部27的曲線部的尺寸或突出的長(zhǎng) 度比構(gòu)成第一襯底ll的其它部位的第一電極19b的凸部27的更大或更長(zhǎng)。 這時(shí)，能緩和在第一襯底11的角部所產(chǎn)生的更大的應(yīng)力。
7此外，構(gòu)成第一電極19b的凸部27的曲線部在一個(gè)第一電極19b中
可以是多個(gè)。
而且，優(yōu)選第一電極19b的兩端部的外緣也由圓弧狀的曲線構(gòu)成。這 時(shí)，在第一電極19b的兩端部也能緩和應(yīng)力。 <實(shí)施例3>
圖7表示本發(fā)明實(shí)施例3的熱電模塊。另外，在本實(shí)施例中，只說明 與所述實(shí)施例l不同的點(diǎn)，關(guān)于同樣的構(gòu)成要素，使用相同的參照符號(hào)， 省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施例的熱電模塊中，沿著第一襯底11的周邊部lla所配置的 第一電極19c在P型熱電元件15的連接部分與N型熱電元件17的連接部 分之間的外緣具有向內(nèi)側(cè)凹陷的2個(gè)凹部29、 31。這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，能抑制 第一電極19c從密封材料21向外部露出，所以能抑制第一電極19c的惡 化。此外，如圖7所示，以覆蓋沿著第一襯底11的周邊部lla所配置的 第一電極19c的外緣整體的方式來配置密封材料21時(shí)，通過具有2個(gè)凹 部29、 31，密封材料21和第一襯底11的接合面積進(jìn)一步增大，所以密封 性進(jìn)一步提高。
此時(shí)，優(yōu)選設(shè)置在第一電極19c上的彼此對(duì)置的凹部29、 31由圓弧 狀的曲線構(gòu)成，而容易緩和應(yīng)力。作為其它形狀，也可以是橢圓弧狀的曲 線等。
此外，在第一襯底11的角部，應(yīng)力容易增大，所以優(yōu)選形成為第一 襯底11的角部的第一電極19c的凹部29、 31的尺寸或深度比第一襯底11 的其它部位的第一電極19c的凹部29、 31更大或更深。此時(shí)，能緩和在 第一襯底11的角部所產(chǎn)生的更大的應(yīng)力。
此外，第一電極19c的一對(duì)凹部29、 31在一個(gè)第一電極19c中可以 是多對(duì)。
而且，優(yōu)選第一電極19c的兩端部的外緣也由圓弧狀的曲線構(gòu)成。這 時(shí)，在第一電極19c的兩端部也能緩和應(yīng)力。 <實(shí)施例4>
圖8表示本發(fā)明實(shí)施例4的熱電模塊。另外，在本實(shí)施例中，只說明 與所述實(shí)施例l不同的點(diǎn)，關(guān)于同樣的構(gòu)成要素，使用相同的參照符號(hào)，省略重復(fù)的說明。
在本實(shí)施例的熱電模塊中，沿著第一襯底11的周邊部lla所配置的 第一電極19d，在P型熱電元件15的連接部分與N型熱電元件17的連接 部分之間的外緣具有向內(nèi)側(cè)凹陷的兩個(gè)凹部29、 31。這些第一電極19d 的一部分配置為凹部29與襯底的周邊部lla相對(duì)置，其它的第一電極19d 配置為縱向的端部與和第一襯底ll的周邊部ll相鄰的周邊部llb相對(duì)置。 在這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，密封材料21進(jìn)入縱向的端部與第一襯底11的周邊部lib 對(duì)置配置的第一電極19d的凹部29、 31，從而取得固定效果。據(jù)此，密封 材料21與襯底11的接合強(qiáng)度提高，耐濕性能進(jìn)一步提高。
密封材料21也可以填充在一對(duì)襯底11、 13之間的整體中，但是因?yàn)?以下的理由，優(yōu)選只在第一襯底11和第二襯底13的周邊部配置。即在一 對(duì)襯底ll、 13之間具有配置密封材料21的填充部和此外的空隙部，所以 能減小由于形成填充部而引起的對(duì)熱電模塊的冷卻散熱特性的影響。例如 在一對(duì)襯底ll、 13之間的整體，如果填充了密封材料21，雖能提高熱電 模塊的耐濕性能等，但是冷卻散熱特性會(huì)下降。在熱電模塊中，襯底ll、 13的一方成為發(fā)熱側(cè)，另一方成為吸熱側(cè)(冷卻側(cè))，所以如果在多個(gè)熱 電元件之間的全部填充了樹脂材料，就會(huì)通過所填充的樹脂材料，在第一 襯底11與第二襯底13之間傳遞熱量，而使制冷和發(fā)熱特性下降。另一方 面，當(dāng)只在第一襯底ll的周邊部lla配置密封材料21時(shí)，能抑制第一襯 底11和第二襯底13之間的熱量傳遞，而能減小對(duì)冷卻散熱特性的影響。
作為密封材料21，例如，能使用硅樹脂、環(huán)氧樹脂等，但是并不局限 于此。作為第一襯底11和第二襯底13，也可以使用氧化鋁等陶瓷襯底， 但是通過使用環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂襯底等的襯底，襯底變得容易變形， 所以能提高電極的緊貼強(qiáng)度。
另外，在本實(shí)施例中，說明了第一襯底ll的第一電極19a 19d的形 狀及配置，但是，關(guān)于另一方的第二襯底13，優(yōu)選與第一襯底11同樣地 配置第一電極19a 19d。此外，在所述各實(shí)施例中，以熱電元件的截面為 圓形時(shí)為例進(jìn)行說明，但是熱電元件的截面形狀也可以是圓形以外的例如 多邊形等?？墒?，如所述各實(shí)施例那樣，當(dāng)外緣的一部分是由曲線構(gòu)成的 凹部時(shí)，優(yōu)選沿著該凹部容易配置的圓形的截面。據(jù)此，熱電元件難以從
9電極伸出。
此外，所述各實(shí)施例的熱電模塊可作為發(fā)電單元搭載在發(fā)電裝置中、 或者作為溫度調(diào)節(jié)單元搭載在溫度調(diào)節(jié)裝置中。作為溫度調(diào)節(jié)裝置，例如 可列舉將熱電模塊作為冷卻單元來使用的冷卻裝置、將熱電模塊作為加熱 單元來使用的加熱裝置等。
權(quán)利要求
1. 一種熱電模塊，具有第一襯底；第二襯底，其與該第一襯底隔開規(guī)定距離而配置；多個(gè)P型熱電元件，排列在所述第一襯底和所述第二襯底之間的空間；多個(gè)N型熱電元件，排列在所述空間；多個(gè)電極，分別在所述空間中與所述多個(gè)P型熱電元件的一個(gè)以及所述多個(gè)N型熱電元件的一個(gè)連接，且電串聯(lián)所述多個(gè)P型熱電元件和所述多個(gè)N型熱電元件；和密封材料，其配置在所述空間的周邊部，所述多個(gè)電極具有配置在所述空間的周邊部一側(cè)的第一電極，該第一電極，在與所述P型熱電元件的連接部和與所述N型熱電元件的連接部之間的部位，具有向從所述空間的周邊部遠(yuǎn)離的方向凹陷的凹部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱電模塊，其特征在于所述密封材料至少其一部分存在于所述凹部的內(nèi)側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱電模塊，其特征在于所述第一電極，在與所述P型熱電元件的連接部和與所述N型熱電元件的連接部之間的部位，具有向從所述空間的周邊部遠(yuǎn)離的方向突出的凸 部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱電模塊，其特征在于 所述第一襯底和所述第二襯底是多邊形，所述第一電極，配置為其縱向在所述多邊形之中與所接近的一邊相平行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱電模塊，其特征在于 所述第一電極在所述空間的周邊部一側(cè)的所述外緣是曲線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可進(jìn)一步提高耐濕性能的熱電模塊。其具有對(duì)置配置的一對(duì)襯底(11)、(13)(第一襯底(11)、第二襯底(13))；在一對(duì)襯底(11)、(13)的對(duì)置面之間的空間中所排列的多個(gè)P型熱電元件(15)和多個(gè)N型熱電元件(17)；和為了電串聯(lián)P型熱電元件(15)和N型熱電元件(17)而在一對(duì)襯底(11)、(13)的對(duì)置面上分別排列的多個(gè)電極(19)。該熱電模塊在一對(duì)襯底(11)、(13)之間的周邊部(11a)配置了密封材料(21)。多個(gè)電極(19)之中沿著襯底(11)、(13)之間的周邊部所配置的第一電極(19a)位于P型熱電元件(15)的連接部分與N型熱電元件(17)的連接部分之間，并且，位于第一襯底(11)的周邊部(11a)一側(cè)的外緣的一部分具有向從第一襯底(11)的周邊部(11a)遠(yuǎn)離的方向凹陷的凹部(23)。
文檔編號(hào)H01L35/02GK101499467SQ200910009740
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者德永浩治, 田島健一 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社