柔性珀尔帖器件和温度调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种柔性珀尔帖器件，在该柔性珀尔帖器件中，珀尔帖元件和传热对象之间的热交换性能可得到提高，结合有上述珀尔帖元件的柔性散热片可以折叠且无需担心珀尔帖元件从柔性散热片脱离。柔性珀尔帖器件(10)包括：柔性散热片(12)，该散热片(12)由包含导热性填料的导热性橡胶制成，其具有设置在其一个表面侧上的至少一个珀尔帖元件(14)一个表面侧；以及半导体元件(14a)、(14b)，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(14)；利用上述加热侧和/或上述冷却侧表面上的活性基团以及上述散热片(12)表面上的活性基团之间的直接共价键合而将构成珀尔帖元件(14)的各半导体元件(14a)、(14b)的冷却侧和/或加热侧与散热片(12)整体性地结合为一体；或者利用介于其间的分子结合层将它们间接地结合为一体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柔性珀尔帖器件和温度调节装置
本专利技术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。专利技术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
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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专利技术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/mK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。专利技术效果根据本专利技术的上述柔性珀尔帖器件，能提高珀尔帖元件和导热对象之间的传热性能。当具有柔性的散热片被弯曲时，各半导体元件和散热片之间发生分离的问题得到解决。根据使用上述柔性珀尔帖器件的本专利技术的温度调节装置，上述柔性珀尔帖器件能够弯曲，且能以顺应温度调节对象的弯曲表面的方式进行安装，并能避免组成上述珀尔帖元件的各半导体元件和上述散热片之间的分离。因为上述散热片的传热性能得到提高，所以能平稳地调节上述温度调节对象的温度。附图的简要说明图1是示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的一实施方式的立体图。图2是示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的一实施方式的局部剖视图。图3是示出安装有本专利技术的温度调节装置的一实施方式的方向盘的主视图。图4是示出安装有本专利技术的温度调节装置的一实施方式的方向盘的局部剖视图。图5是示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的另一实施方式的局部剖视图。图6是示出安装有本专利技术的温度调节装置的另一实施方式的方向盘的局部剖视图。图7是示出在凹凸面上安装有本专利技术的柔性珀尔帖器件的另一实施方式的局部剖视图。图8是示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的另一实施方式的局部剖视图。图9是示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的主视图和剖视图，本专利技术的柔性珀尔帖器件被用于测定结合于珀尔帖元件14的加热侧的散热片12的温度的随时间变化。图10是示出未应用本专利技术的珀尔帖器件的剖视图，该未应用本专利技术的珀尔帖器件被用于测定结合于珀尔帖元件14的加热侧的不含导热性填料的片材18的温度的随时间变化。图11是示出结合于珀尔帖元件14的加热侧的散热片12或不含导热性填料的片材18的温度的随时间变化的测定结果的图。图12是示出未应用本专利技术的珀尔帖器件的剖视图，该未应用本专利技术的珀尔帖器件被用于测定结合于珀尔帖元件14的加热侧的三层结构体22的温度的随时间变化。图13是示出结合于珀尔帖元件14的加热侧的三层结构体22的温度的随时间变化的测定结果的图。具体实施方式在下文中，将详细解释实施本专利技术的实施方式，但本专利技术的范围不限于这些实施方式。图1中示出本专利技术的柔性珀尔帖器件的一实施方式。在图1示出的柔性珀尔帖器件10中，多个珀尔帖元件14彼此以间隔规定的距离的方式设置在散热片12的一个表面侧。散热片12由包含导热性填料的导热性橡胶形成，且具有柔性。在导热性橡胶中，在橡胶成分中含有导热性填料。作为上述导热性填料，可例举氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)、金刚石、炭、富勒烯和碳石墨，或者它们中的任意两种以上的组合。散热性填料的含量优选为50～95重量％(更优选65～90重量％)。橡胶成分由至少包含橡胶材料的橡胶组合物形成。作为上述橡胶材料，可例举硅橡胶、乙烯丙烯二烯共聚物橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶和氟橡胶。在这些橡胶材料中，从提高柔性、胶粘性和顺应性的观点考虑，优选使用硅橡胶，从降低气体透过性和提高防水性的观点考虑，优选使用EPDM。橡胶材料的硅橡胶的主要成分可以是过氧化物交联型硅橡胶、加成交联型硅橡胶和缩合交联型硅橡胶、或由上述硅橡胶和烯烃类橡胶构成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性珀尔帖器件，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表面侧上，所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，各个所述半导体元件具有加热侧和冷却侧，且组成所述珀尔帖元件；所述加热侧和所述冷却侧的至少一方与所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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.09 JP 2015-0032921.一种柔性珀尔帖器件，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表面侧上，所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，各个所述半导体元件具有加热侧和冷却侧，且组成所述珀尔帖元件；所述加热侧和所述冷却侧的至少一方与所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。2.一种温度调节装置，包括权利要求1所述的柔性珀尔帖器件，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。3.如权利要求2所述的温度调节装置，其特征在于，多个所述珀尔帖元件以间隔规定的距离的方式设置在所述散热片的一个表面侧上。4.如权利要求3所述的温度调节装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木和久，安部浩一，渡边延由，丰岛周平，
申请(专利权)人：株式会社朝日精细橡胶研究所，
类型：发明
国别省市：日本,JP