[发明专利]热电组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电组件，其利用伴随对由热电元件及电极构成的串联电路通电而产生的珀耳帖效应，将热量从一个基板向另一基板传导，尤其涉及一种防止因预备焊料引起的基板弯曲所导致的热电元件损伤的热电组件。

背景技术

使用热电组件作为各种设备的温度调整装置。图18是示出通常的热电组件的结构的图。热电组件9具备：互相对置的两个基板11、21；在各基板11、21的对置面11a、21a上形成的多个电极12、22；多个P型热电元件31及N型热电元件32(以下，简称为“热电元件31、32”)，以一端经由电极12与一个基板11的对置面11a接合，另一端经由电极22与另一基板21的对置面21a接合的方式配置于各基板11、21的对置面11a、21a；在各基板11、21的背面11b、21b形成的金属化层13、23；隔着金属化层13、23形成在各基板11、21的背面11b、21b的预备焊料层14、24。多个电极12、22和多个热电元件31、32以电极12、热电元件31、电极22、热电元件32、电极12…这样的循环顺次连接而构成串联回路。在一个基板的对置面、在此在基板11的对置面11a形成有作为串联电路终端的终端电极41，在该终端电极41上连接有未图示的电流供给用的导线或柱状的导电体。

若经由导线或柱状的导电体向串联电路供给电流，则由于珀耳帖效应，在基板11与基板21之间产生一个方向的热传导。此时，在一个基板上产生吸热作用，在另一基板上产生散热作用。若使通电方向相反，则产生相反方向的热传导，吸热作用与散热作用颠倒。在此，基板11为吸热侧，基板21为散热侧。

电极12、22由金属例如镀铜等形成，热电元件31、32由Bi-Te系合金形成。电极12、22与热电元件31、32通过AuSn接合焊料接合。

基板11、21由绝缘性的陶器、主要由Al₂O₃(氧化铝)或AlN(氮化铝)形成。Al₂O₃的热膨胀系数为6.7×10^-6/℃，AlN的热膨胀系数为4.5×10^-6/℃。另一方面，预备焊料层14、24为Sn-Ag-Cu系焊料。Sn-Ag-Cu系焊料的热膨胀系数为21.5×10^-6/℃。如此，基板11、21的热膨胀系数与预备焊料层14、24的热膨胀系数存在三倍以上的差值。因此，若在金属化层13、23上涂覆预备焊料层14、24后，基板11、21与预备焊料层14、24的温度同时降低，则与基板11、21相比，预备焊料层14、24这一方更加收缩，由于预备焊料层14、24，而使背面11b、21b被拉伸，因此在基板11、21的背面11b、21b侧作用有要弯曲的力。于是，热电元件31、32由于被该力拉伸而可能损伤。这样，对热电组件自身的性能带来不良影响。理论上，若基板11、21与预备焊料层14、24各自的材料为热膨胀系数接近的材料，则能够降低因热膨胀系数的差值引起的基板11、21的弯曲，其结果是，能够消除热电元件31、32的损伤，但是在现状中，基板11、21与预备焊料层14、24很难使用上述材料以外的材料。

作为防止因基板的弯曲引起的热电元件的损伤的技术，例如有专利文献1的发明。在专利文献1的发明中，在四边形形状的基板的四个角产生的弯曲力最大，通过使热电元件不配置在基板的对置面中的四个角来防止热电元件的损伤。如此，在专利文献1中公开有致力于热电元件相对于基板的配置的技术。

此外，虽然与防止由形成有预备焊料层的基板弯曲引起的热电元件的损伤的技术无关，但是在专利文献2中也公开有热电元件相对于基板的配置。在本发明中，将热电元件配置成在基板的对置面的中心区域形成疏状态，在外周区域形成密状态，由此使基板上的温度分布均等。

另外，作为防止因基板弯曲引起的热电元件的损伤的技术，在专利文献1的发明以外还有专利文献3的发明。在热电组件中两个对置的基板的尺寸不同。在两个基板的尺寸不同的热电组件中，在从大的基板中的对置面延长的区域形成有输入及输出端子。输入及输出端子与由电极及热电元件形成的电路连接。在专利文献3的发明中，通过将在大的基板的背面形成的金属化层与小的基板的金属化层形成形同的形状来防止热电元件的损伤。若涂覆预备焊料的金属化层小，则预备焊料的区域变小，基板的弯曲也变小。