热电变换装置以及热电变换装置的制造方法制造方法及图纸

热电变换装置100具备基板10和两个热电元件11、12。基板10具有平坦部6以及凹部5。热电元件11(12)各自的一端与平坦部6相接，另一端在凹部5的底面与热电元件12(11)相接。热电元件11、12分别在凹部5内的空间被架设。热电变换装置100能够使用光刻技术而制造。热电变换装置100能够嵌入于排气再循环装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用塞贝克效应进行热电发电或者利用珀尔帖效应使温度差产生的热电变换装置以及热电变换装置的制造方法。
技术介绍
已知隔着电极交替地配置设计有柱状的p型热电元件和n型热电元件的热电变换装置(所谓的散装型的热电变换装置)。在输入输出到热电变换装置的热量大的情况下，存在起因于热电元件与电极的线膨胀系数差而产生热应力，由于该热应力而热电元件受到损伤的担心。因此，在例如专利文献1(图4)所公开的散装型的热电变换装置中，在连接p型热电元件和n型热电元件的电极中设置有切口，通过电极的挠曲吸收产生的热应力。专利文献1：日本特开平10-321920号公报
技术实现思路
但是，在专利文献1所公开的热电变换装置的情况下，存在以下那样的问题。第一、散装型(bulktype)的热电变换装置需要排列单独地制造的热电元件来制造，所以不适合于大量生产。第二、存在起因于p型热电元件与n型热电元件的线膨胀系数之差，在高温侧(散热侧)、低温侧(吸热侧)的接触点处，线膨胀系数小的一方的热电元件的接触面积变小的担心。此时，在进行例如热电发电的情况下，热不充分地传递到该热电元件，发电效率大幅下降。为了抑制该第二个问题，还考虑将热电元件按压于接触点而保持接触面积，但如果在该状态下使装置动作，则存在热电元件受到损伤的担心。本专利技术是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于提供能够以低成本制造的可靠性高的热电变换装置。为了达到上述目的，本专利技术的第1方式涉及的热电变换装置具有：基板，具有高度相互不同的第1区域以及第2区域；以及热电元件，具有与第1区域相接的高温侧端部以及与第2区域相接的低温侧端部。热电元件具有在第1区域与第2区域之间的空间架设的桥部。在本专利技术的第1方式中，优选为：基板具有平坦部以及凹部，第1区域以及第2区域的一方设置于平坦部，第1区域以及第2区域的另一方设置于凹部的底面。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电元件的高温侧端部以及低温侧端部的一方与具有与该热电元件不同的导电类型的其它热电元件相接，热电元件的高温侧端部以及低温侧端部的另一方与导体相接。在本专利技术的第1方式中，优选为：基板是具有两个硅层、和该两个硅层之间的绝缘体层的绝缘体上硅基板，两个硅层的上表面具有相互不同的结晶方位。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电变换装置在连接于引擎的排气管的高温配管与冷却液流通的低温配管之间设置。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电元件包括p型的热电材料或者n型的热电材料，所述p型的热电材料从包括1)对Mg2Si掺杂Ag而得到的材料、2)对β-FeSi2掺杂Mn或者Al而得到的材料、3)MnSi2、4)FeSb系列材料以及5)PbTe系列材料的群选择，所述n型的热电材料从包括1)对Mg2Si掺杂Al、Sb或者Bi而得到的材料、2)对β-FeSi2掺杂Co、Ni或者B而得到的材料、3)CoSi2、4)CoSb系列材料以及5)PbTe系列材料的群选择。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电元件包含掺杂有Al或者In2O3的ZnO等在高温下稳定的氧化物。在本专利技术的第1方式中，优选为：在热电元件的桥部形成有切口。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电元件的桥部在俯视时蜿蜒地延伸。在本专利技术的第1方式中，优选为：热电元件具有形成于桥部的拐折部，或者桥部具有弯曲形状。另外，本专利技术的第2方式涉及的热电变换装置的制造方法包括：准备基板的工序；对基板进行各向异性蚀刻的工序；使热电材料沉积在基板之上的工序；以及对基板进行各向同性蚀刻而形成凹部，由此在该凹部内的空间架设热电材料的工序。根据本专利技术，通过在第1区域与第2区域之间的空间架设热电元件的桥部，从而在对热电元件施加热应力的情况下，通过该空间内的热电元件的挠曲而吸收热应力。由此，能够特别使施加到热电元件的高温侧端部和低温侧端部的热应力下降。另外，该热电变换装置能够使用生产率高的照相制版(光刻)技术来制造。这样，能够提供能够以低成本制造的可靠性高的热电变换装置。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的1个单元的剖面图。图2是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的1个单元的立体图。图3是示出在受到热应力时热电元件挠曲的情况的、与图1对应的剖面图。图4是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的整体构造的一个例子的立体图。图5是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的制造工序S1～S4的剖面图。图6是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的制造工序S5～S8的剖面图。图7是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的制造工序S9～S12的剖面图。图8是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的制造工序S13～S15的剖面图。图9是示出本专利技术的实施方式2的热电变换装置的1个单元的立体图。图10是示出本专利技术的实施方式3的热电变换装置的一部分的剖面图。图11是示出排气再循环装置的框图。图12是示出装配前的EGR冷却器的立体图。图13是示出装配后的EGR冷却器的立体图。图14是示出图13的EGR冷却器的变形例的立体图。图15是将图14的EGR冷却器以安装于EGR阀的状态示出的立体图。图16是示出本专利技术的实施方式5的热电变换装置的1个单元的立体图。图17是示出本专利技术的实施方式6的热电变换装置的1个单元的剖面图。图18是示出本专利技术的实施方式6的热电变换装置的制造工序S26～S29的剖面图。图19是示出本专利技术的实施方式6的热电变换装置的制造工序S30～S33的剖面图。图20是示出本专利技术的实施方式6的热电变换装置的制造工序S34～S37的剖面图。图21是示出本专利技术的实施方式7的热电变换装置的1个单元的剖面图。符号说明1：金属箔；2：下侧绝缘膜；3：Si层；4：上侧绝缘膜；5：凹部；6：平坦部；10：基板；11、12(21、22)：热电元件；13：电极；30：盖部件；43：贯通孔；45：凹槽；51：Si(110)层；52：氧化膜；53：Si(100)层；54：绝缘膜；62：布线部件；70：引擎；71：吸气管；72：排气管；80：EGR冷却器；90：EGR阀；100：热电变换装置(1个单元)；200：热电变换装置；210：布线；300：热电变换模块。具体实施方式以下，参照附图，说明本专利技术的实施方式的热电变换装置。在各图中，对同一或者同样的结构部分附加相同的符号。另外，表示方向的用语“上”、“下”等是为了方便确定附图中的方向，并不是限定使用装置的设置方向等的用语。另外，在各实施方式中，关于与先前的实施方式重复的说明，省略说明。在本说明书中，将在热电变换装置内使用的热电材料称为热电元件(热电变换元件)。实施方式1.图1、图2分别是示出本专利技术的实施方式1的热电变换装置的1个单元的剖面图、立体图。图1是在图中的箭头的方向(+y方向)观察图2的A-A线处的剖切面的剖面图。以下，将图中的+z方向称为上侧，将-z方向称为下侧。附加符号100而示出的热电变换装置的1个单元具备基板10、设置在基板10之上的两个热电元件11、12、以及分别电连接于两个热电元件11、12的电极13a、13b等。如图1所示，在电极13之上设置盖部件(金属箔)30，而在图2中将其省略。另外，如图2所示，在制造过程中，贯通孔43形成于热电元件11、12，但在图1中将其省略。在基板10中，从下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电变换装置，其特征在于，具有：基板，具有高度相互不同的第1区域以及第2区域；以及热电元件，具有与所述第1区域相接的高温侧端部以及与所述第2区域相接的低温侧端部，所述热电元件具有在所述第1区域与所述第2区域之间的空间架设的桥部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.01 JP 2014-0946921.一种热电变换装置，其特征在于，具有：基板，具有高度相互不同的第1区域以及第2区域；以及热电元件，具有与所述第1区域相接的高温侧端部以及与所述第2区域相接的低温侧端部，所述热电元件具有在所述第1区域与所述第2区域之间的空间架设的桥部。2.根据权利要求1所述的热电变换装置，其特征在于，所述基板具有平坦部以及凹部，所述第1区域以及所述第2区域的一方设置于所述平坦部，所述第1区域以及所述第2区域的另一方设置于所述凹部的底面。3.根据权利要求1或者2所述的热电变换装置，其特征在于，所述热电元件的高温侧端部以及低温侧端部的一方与具有与该热电元件不同的导电类型的其它热电元件相接，所述热电元件的高温侧端部以及低温侧端部的另一方与导体相接。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的热电变换装置，其特征在于，所述基板是具有两个硅层、和在该两个硅层之间的绝缘体层的绝缘体上硅基板，所述两个硅层的上表面具有相互不同的结晶方位。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的热电变换装置，其特征在于，在连接于引擎的排气管的高温配管与冷却液流通的低温配管之间设置有所述热电变换装置。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的热电变...

【专利技术属性】
技术研发人员：山下彰，本並薰，藤原伸夫，时冈秀忠，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP