[发明专利]热电器件及其制造方法、控制系统及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及具有热电元件的热电器件、制造热电器件的制造方法、用于控制热电器件的控制系统及电子设备。

背景技术

热电器件(其中采用用作珀耳帖冷却器件的热电元件)包括：一对绝缘板；多个p型热电元件；多个n型热电元件；以及电极，用于连接p型热电元件和n型热电元件。p型热电元件和n型热电元件交替布置以彼此间隔开并设置在成对的绝缘板之间。更具体地，p型热电元件和n型热电元件被焊接到形成在成对绝缘板的相对表面上的电极，并串联连接。当电流从外部供应到p型和n型热电元件时，一个绝缘板变成吸热的板，另一绝缘板变成根据电流流动的方向耗散热量的板(例如，见日本未审查专利申请公开No.2003-174202的[0022]到[0025]段和图1)。

发明内容

在日本未审查专利申请公开No.2003-174202中描述的热电器件中，p型和n型热电元件被焊接到电极。因此，在p型和n型热电元件与电极之间的界面处的电阻可以增加。此外，p型热电元件和n型热电元件布置为彼此间隔开，因此难以使热电器件具有较高的热密度并减小热电器件的尺寸。

此外，当制造如上所述的热电器件时，通常进行构图以在绝缘层上形成电极，p型和n型热电元件分别布置(选出并设置)在这些电极上。当采用此制造方法时，需要高精度地挑出并设置p型和n型热电元件，导致差的生产率和较高的成本。

此外，用于制造尺寸小的热电器件的方法可以采用利用薄膜涂覆技术形成p型和n型热电元件的方法。然而，难以获得温度差异(ΔT＞20℃)，该温度差异被认为可实现足够的热电转换效率。另一方面，形成厚度足以实现足够的热电转换效率的膜花费非常长的时间，导致较高的制造成本。

期望提供尺寸小且具有坚固结构的热电器件，并减小热电元件之间的接触电阻，且具有较高的热密度。还期望提供一种用于控制该热电器件的控制系统以及设置有该热电器件的电子设备。

还期望提供一种用于制造热电器件的制造方法。该方法保持低的制造成本，可以进行批量生产，并允许以较大的灵活性选择热电器件的尺寸。

根据本发明实施例的热电器件包括：多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个p型热电元件；第一绝缘体；以及第二绝缘体。

每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个n型热电元件之间。

多行热电元件沿与第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接。

第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。

根据本发明的此实施例，p型热电元件可以在结区域处直接连接到n型热电元件。由此，减小了p型热电元件与n型热电元件之间的接触电阻，并且热电器件具有较高的热密度。此外，p型热电元件通过第一绝缘体在除结区域之外的区域处与n型热电元件绝缘。因此，与p型热电元件和n型热电元件布置为彼此间隔开以使p型热电元件与n型热电元件电绝缘的情况相比，获得了较高的绝缘特性并实现了小且坚固的结构。

根据用于制造本发明另一实施例的热电器件的制造方法，第一层叠体如下获得：通过沿第一方向交替堆叠多个p型热电元件和多个n型热电元件，以及将每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件与邻近该p型热电元件的一个n型热电元件之间使得p型热电元件和n型热电元件在结区域处彼此电连接。

根据该制造方法，接合体通过如下获得：通过对第一层叠体进行加压同时加热，将第一层叠体的p型和n型热电元件彼此连接。

根据该制造方法，多行热电元件通过切割接合体获得，每行热电元件由彼此相连的p型热电元件和n型热电元件构成。

根据该制造方法，第二层叠体如下获得：通过堆叠多行热电元件以及将第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。

根据该制造方法，第二层叠体的堆叠的多行热电元件通过对第二层叠体进行加压并同时加热而彼此连接。

根据本发明的此实施例，热电器件主要利用简单的工艺例如堆叠和切割热电元件和绝缘体来制造，因此与采用膜沉积工艺制造热电器件的情况相比制造成本保持为较低。根据本发明的此实施例，此外，通过适当选择将被堆叠的热电元件的数目和将被堆叠的热电元件的行数，允许以较大的灵活性来选择热电器件的尺寸。因此，易于获得适于热源尺寸的热电器件。