[发明专利]柔性珀尔帖器件和温度调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及在具有柔性的散热板上设置有多个珀尔帖元件的珀尔帖器件、以及利用通过施加电压引起的珀尔帖元件的发热现象和冷却现象的温度调节装置。

发明背景

在加热和冷却装置中，使用在陶瓷基板的一个表面侧将P型半导体元件和N型半导体元件串联连接而成的珀尔帖元件作为加热源或冷却源。这样的现有传统的珀尔帖元件缺乏柔性。下述专利文献1公开了一种热电转换器，其包括多个珀尔帖元件、电绝缘片、热转换片和管，在多个上述珀尔帖元件中，通过真空沉积法、溅射法等形成的薄膜状的P型半导体元件和N型半导体元件串联连接；上述电绝缘片具有柔性且由例如聚酰亚胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘性树脂形成，在上述电绝缘片的一个表面侧隔着规定的距离设置有多个珀尔帖元件，上述电绝缘片弯曲成波形以使得各珀尔帖元件位于其斜面上；所述热转换片设有电绝缘片；所述管插入由上述波形的电绝缘片形成的三角形空间中，并进行热转换。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利申请公开号：2014-146640A

发明内容

本发明所要解决的技术问题

根据专利文献1中记载的热电转换装置，具有柔性的电绝缘片可弯曲成波形，上述电绝缘片由例如聚酰亚胺树脂等绝缘树脂形成，且在其上设有薄膜状的珀尔帖元件。不幸的是，例如聚酰亚胺树脂等的绝缘性树脂具有较差的传热特性，且会降低珀尔帖元件和进行热转换的管之间的热转换特性。此外，电绝缘片和珀尔帖元件之间的结合力不足。当通过将电绝缘片弯曲成波形而使珀尔帖元件弯曲时，由于施加于珀尔帖元件的应力而可能会使得电绝缘片和珀尔帖元件之间分离。根据专利文献1中公开的热电转换器，珀尔帖元件位于被弯曲成波形的电绝缘片的斜面上，以避免在电绝缘片弯曲时珀尔帖元件也发生弯曲。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种柔性珀尔帖器件和温度调节装置，上述珀尔帖器件可提高珀尔帖元件和传热对象之间的放热转换特性，结合有珀尔帖元件的柔性散热片可以弯曲且无需担心珀尔帖元件和柔性散热片之间的分离。

解决技术问题的方法

为了达到上述的目的而开发的本发明的柔性珀尔帖器件包括：一个或多个珀尔帖元件，所述一个或多个珀尔帖元件设置在散热片的一个表面侧上，上述散热片由包含导热性填料的导热性橡胶制成、且具有柔性；以及半导体元件，各个上述半导体元件具有加热侧和冷却侧，且组成上述珀尔帖元件；上述加热侧和上述冷却侧的至少一方与上述散热片利用存在于各表面上的活性基团通过直接共价键合而一体地结合，和/或介以分子粘合剂的间接共价键合而一体地结合。

为了达到上述目的而开发的温度调节装置包括上述柔性珀尔帖器件，该柔性珀尔帖器件能以顺应温度调节对象的弯曲表面的方式进行安装。

关于上述珀尔帖元件之间的距离，当上述距离过短时，所述珀尔帖器件的柔性倾向于降低。当距离过长时，倾向于难于进行温度的调节。优选的距离是上述珀尔帖元件的边长的1～10倍(更优选是其2～5倍)。优选的是安装于所述温度调节对象上的上述柔性珀尔帖器件的上述散热片可被软化。

当上述导热性橡胶是含有金属氧化物和/或金属氮化物作为导热性填料的硅橡胶，且上述散热片的导热率为1W/m K以上时，可以提高上述珀尔帖器件和所述温度调节对象之间的热转换特性。

当上述散热片的厚度过于薄时，其处理倾向于变得困难。当散热片的厚度过厚时，其导热性倾向于降低。上述散热片的厚度优选为0.01～10mm(更优选0.05～2mm)。上述散热片可具有柔性和强度。

当上述散热片通过分子粘合剂处理而结合于各个上述半导体元件的上述冷却侧和上述加热侧这两侧，其中各个上述半导体元件组成珀尔帖元件，上述柔性珀尔帖器件的上述冷却侧或上述加热侧的任一侧表面可以顺应上述温度调节对象的弯曲表面的方式进行安装。此外，当上述温度调节对象具有凹凸表面时，具有柔性的上述散热片能顺应上述凹凸表面并贴附在其上，因此可提高上述热转换特性。

在上述温度调节装置中，优选上述珀尔帖元件和上述散热片通过对其表面中的至少一方实施干式处理和分子粘合剂处理中的至少一种，并通过由此形成的共价键进行结合和一体化，且上述干式处理是选自电晕处理、等离子体处理和紫外线处理中的至少一种。

发明效果