热电转换模块及热电转换模块的制造方法技术

本发明专利技术的热电转换模块(10)通过多个热电转换元件(11)经由配设于热电转换元件(11)的一端侧的第一电极部(25)及配设于另一端侧的第二电极部(35)电连接而成，其中，在热电转换元件(11)的一端侧配设有第一绝缘电路基板(20)，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层(21)，至少一个面由氧化铝构成；及第一电极部(25)，形成于该第一绝缘层(21)的一个面且由Ag的烧成体构成，在第一电极部(25)与第一绝缘层(21)的界面存在玻璃成分，第一电极部(25)中，在至少配置有热电转换元件(11)的区域，第一电极部(25)的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。

Thermoelectric conversion module and manufacturing method of thermoelectric conversion module

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电转换模块及热电转换模块的制造方法
本专利技术涉及一种热电转换模块及热电转换模块的制造方法，该热电转换模块通过多个热电转换元件电连接而成。本申请主张基于2017年6月29日在日本申请的专利申请2017-127539号及2018年6月26日在日本申请的专利申请2018-121097号的优先权，并将其内容援用于此。
技术介绍
热电转换元件是能够通过塞贝克效应(SeebeckEffect)或者珀耳帖效应(PeltierEffect)相互转换热能与电能的电子元件。塞贝克效应是若在热电转换元件的两端产生温度差则产生电动势的现象，将热能转换为电能。通过塞贝克效应产生的电动势根据热电转换元件的特性确定。近年来，正在积极开发利用该效应的热电发电。珀耳帖效应是若在热电转换元件的两端形成电极等而在电极之间产生电位差，则在热电转换元件的两端产生温度差的现象，将电能转换为热能。具有这种效应的元件特别称为珀耳帖元件，用于精密仪器或小型冰箱等的冷却和温度控制。作为利用上述热电转换元件的热电转换模块，例如，提出有交替串联连接n型热电转换元件与p型热电转换元件的结构的热电转换模块。这种热电转换模块中，设为如下结构，即，在多个热电转换元件的一端侧及另一端侧分别配置传热板，通过配设于该传热板的电极部串联连接热电转换元件彼此。另外，作为上述传热板，有时使用具备绝缘层及电极部的绝缘电路基板。并且，通过在配设于热电转换元件的一端侧的传热板与配设于热电转换元件的另一端侧的传热板之间产生温度差，能够通过塞贝克效应产生电能。或者，通过对热电转换元件流通电流，能够通过珀耳帖效应在配设于热电转换元件的一端侧的传热板与配设于热电转换元件的另一端侧的传热板之间产生温度差。在此，在上述热电转换模块中，为了提高热电转换效率，需要将与热电转换元件连接的电极部的电阻抑制为较低。因此，以往在接合热电转换元件与电极部时，使用导电性尤其优异的Ag浆料等。并且，有时还由Ag浆料形成电极部本身，并与热电转换元件接合。然而，Ag浆料的烧成体的气孔比较多，因此无法将电阻抑制为充分低。并且，在350℃以上的中温区使用热电转换模块时，Ag浆料的烧成体中缓慢进行烧结，烧成体的组织发生变化，有可能由于存在于气孔内的气体而导致热电转换元件发生变质。为了使Ag浆料的烧成体致密化来减少气孔，可考虑加热至银的熔点(960℃)以上来进行液相烧结，但在这种高温条件下接合时，热电转换元件有可能由于热而劣化。因此，例如，专利文献1中，提出有利用熔点低于银的银焊料来构成电极部并接合热电转换元件的方法。并且，专利文献2中，为了抑制气孔中的气体引起的热电转换元件的劣化，提出有在接合层的整个外周面涂布玻璃溶液并在空气中进行干燥，由此形成致密被膜的方法。专利文献1：日本特开2013-197265号公报专利文献2：日本特开2012-231025号公报在此，专利文献1中记载的方法中，使用熔点低于银的银焊料，但所使用的银焊料的熔点例如优选为750～800℃，以使银焊料在热电转换模块的工作温度下也不会熔融(参考专利文献1的0023段)。在这种比较高的温度条件下接合热电转换元件时，由于接合时的热，热电转换元件的特性仍然有可能劣化。并且，专利文献2中记载的方法中，使用银浆料以500～800℃进行接合，但该情况下，有可能由于接合时的热而导致热电转换元件劣化。
技术实现思路
本专利技术是鉴于前述情况而完成的，其目的在于提供一种热电转换模块及热电转换模块的制造方法，该热电转换模块的电极部的电阻低且接合时的热电转换元件的劣化得到抑制，热电转换效率优异。为了解决上述课题，本专利技术的热电转换模块具有多个热电转换元件、配设于这些热电转换元件的一端侧的第一电极部及配设于另一端侧的第二电极部，所述热电转换模块通过多个所述热电转换元件经由所述第一电极部及所述第二电极部电连接而成，所述热电转换模块的特征在于，在所述热电转换元件的一端侧配设有第一绝缘电路基板，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第一电极部，形成于该第一绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，在所述第一电极部与所述第一绝缘层的界面存在玻璃成分，所述第一电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第一电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。根据本专利技术的热电转换模块，在所述热电转换元件的一端侧配设有第一绝缘电路基板，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第一电极部，形成于该第一绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，所述第一电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第一电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％，因此第一电极部形成为致密且较厚，能够降低电阻。并且，气孔较少，因此能够抑制气孔的气体引起的热电转换元件的劣化。而且，第一电极部设为Ag浆料的烧成体，因此能够将接合温度(烧成温度)设为比较低的温度条件，能够抑制接合时的热电转换元件的劣化。并且，第一电极部本身由Ag构成，因此即使在500～800℃左右的工作温度下也不会熔融，能够稳定地工作。并且，第一绝缘层中形成有第一电极部的面(一个面)由氧化铝构成，在所述第一电极部与所述第一绝缘层的界面存在玻璃成分，因此通过玻璃成分与氧化铝进行反应，第一电极部与第一绝缘层被牢固地接合，接合可靠性优异。在此，在本专利技术的热电转换模块中，优选在层叠方向上，所述第一电极部从所述第一绝缘层侧由含玻璃区域及不含玻璃区域构成，将所述含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Tg，并将所述不含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Ta时，Ta/(Ta+Tg)超过0且0.5以下。该情况下，所述第一电极部设为层叠有含玻璃区域和不含玻璃区域的结构，将所述含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Tg，并将所述不含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Ta时，Ta/(Ta+Tg)被限制在0.5以下，因此能够抑制在含玻璃区域与不含玻璃区域的界面产生剥离。并且，由于设为Ta/(Ta+Tg)超过0，因此在与所述热电转换元件的接合面不存在玻璃成分，能够提高所述热电转换元件与所述第一电极部的接合性。并且，在本专利技术的热电转换模块中，可以设为如下结构，即，在所述热电转换元件的另一端侧配设有第二绝缘电路基板，该第二绝缘电路基板具备：第二绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第二电极部，形成于该第二绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，在所述第二电极部与所述第二绝缘层的界面存在玻璃成分，所述第二电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第二电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。该情况下，在所述热电转换元件的另一端侧配设有第二绝缘电路基板，该第二绝缘电路基板具备：第二绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第二电极部，形成于该第二绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，关于该第二绝缘电路基板的所述第二电极部，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第二电极部的厚度也设为30μm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电转换模块，其具有多个热电转换元件、配设于这些热电转换元件的一端侧的第一电极部及配设于另一端侧的第二电极部，所述热电转换模块通过多个所述热电转换元件经由所述第一电极部及所述第二电极部电连接而成，所述热电转换模块的特征在于，/n在所述热电转换元件的一端侧配设有第一绝缘电路基板，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第一电极部，形成于该第一绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，/n在所述第一电极部与所述第一绝缘层的界面存在玻璃成分，/n所述第一电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第一电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170629 JP 2017-127539;20180626 JP 2018-1210971.一种热电转换模块，其具有多个热电转换元件、配设于这些热电转换元件的一端侧的第一电极部及配设于另一端侧的第二电极部，所述热电转换模块通过多个所述热电转换元件经由所述第一电极部及所述第二电极部电连接而成，所述热电转换模块的特征在于，
在所述热电转换元件的一端侧配设有第一绝缘电路基板，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第一电极部，形成于该第一绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，
在所述第一电极部与所述第一绝缘层的界面存在玻璃成分，
所述第一电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第一电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。


2.根据权利要求1所述的热电转换模块，其特征在于，
在层叠方向上，所述第一电极部从所述第一绝缘层侧由含玻璃区域及不含玻璃区域构成，将所述含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Tg，并将所述不含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Ta时，Ta/(Ta+Tg)超过0且0.5以下。


3.根据权利要求1或2所述的热电转换模块，其特征在于，
在所述热电转换元件的另一端侧配设有第二绝缘电路基板，该第二绝缘电路基板具备：第二绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第二电极部，形成于该第二绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，
在所述第二电极部与所述第二绝缘层的界面存在玻璃成分，
所述第二电极部中，在至少配置有所述热电转换元件的区域，所述第二电极部的厚度设为30μm以上，且气孔率设为小于10％。


4.根据权利要求3所述的热电转换模块，其特征在于，
在层叠方向上，所述第二电极部从所述第二绝缘层侧由含玻璃区域及不含玻璃区域构成，将所述含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Tg，并将所述不含玻璃区域的层叠方向的厚度设为Ta时，Ta/(Ta+Tg)超过0且0.5以下。


5.一种热电转换模块的制造方法，所述热电转换模块具有多个热电转换元件、配设于这些热电转换元件的一端侧的第一电极部及配设于另一端侧的第二电极部，所述热电转换模块通过多个所述热电转换元件经由所述第一电极部及所述第二电极部电连接而成，所述热电转换模块的制造方法的特征在于，
所述热电转换模块中，在所述热电转换元件的一端侧配设有第一绝缘电路基板，该第一绝缘电路基板具备：第一绝缘层，至少一个面由氧化铝构成；及所述第一电极部，形成于该第一绝缘层的一个面且由Ag的烧成体构成，
所述热电转换模块的制造方法具有：
Ag浆料涂布工序，在所述第一绝缘层的一个面以30μm以上的厚度涂布包含Ag的Ag浆料；
烧成工序，对所述Ag浆料进行烧成来形成第一电极部；
层叠工序，在所述热电转换元件的一端侧经由所述第一电极部层叠所述第一绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：新井皓也，驹崎雅人，黑光祥郎，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP