热电组件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种热电组件及其制作方法。该热电组件含有在第一和第二接触器之间的设置成矩阵的多个Ｐ型和Ｎ型热芯片，这些芯片组成一个串联电路，芯片给出至少三个芯片阵列。在芯片的一侧提供一个第一载体来承载第一接触器并包括第一桥，第一桥把两个相邻第接触器整体连接起来，确定芯片电连接所需的分立对，在芯片的一侧提供第一载体，在另一侧形成多个第二桥，该组件可以有效地避免热应力对器件的损坏。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是用于热交换系统中的、含有串联热电芯片矩阵的。WO97/45882号专利文献公开了一种热电组件，它具有一个热电芯片矩阵，这些芯片被设置在一组第一接触器和一组第二接触器之间，并形成一个串联电路。该电路含有多个线性阵列，每个阵列含一有限数目的P型和N型芯片，这些芯片沿矩阵的列方向被交替地设置并被接合于单个第二接触器相对的表面上。每个线性阵列中的两个相邻的第一接触器被连接到一起形成第一分立对，两个相邻的第二接触器被同样地连接到一起形成第二分立对。这样，单个线性阵列中的芯片被串联起来形成分支电路。分支电路通过第一阵列间桥和第二阵列间桥实现互相间的电连接，第一和第二阵列间桥分别形成于第一和第二接触器的对应侧，并分别延伸跨过相邻线性阵列的第一和第二接触器。这样，线性阵列的一端的芯片被单个阵列中的第一或第二分立对限制在它的一侧，也被延伸跨过两个相邻阵列的第二或第一阵列间桥限制在相反的一侧。通常，在应用热电组件时，一组第一接触器被固定地安装在一个支撑结构上，而一组第二接触器相当轻地接触一个加热或冷却部件。所以，使用过程中在单个芯片上形成的热应力最好在第二接触器的一侧被释放，而不是在被固定安装于支撑结构上的第一接触器的一侧。但是，用于上述现有技术中的第二阵列间桥的存在成为在第二接触器一侧释放热应力的障碍。就是说，芯片的相邻阵列或分支电路被第二阵列间桥限制，彼此独立，使得热应力难以被释放在第二接触器的一侧，所以有时导致在阵列的末端的芯片上发生意外的断裂，这里所指的阵列末端的芯片在相反的一侧沿两个不同的方向受到限制，一个方向是沿着单个阵列的方向，另一个是跨过阵列的方向。本专利技术是针对上述问题而完成的，它的一个基本目的是提供一种改进的热电组件，使它能够成功的减小热应力以提高可靠性。本专利技术提供的热电组件含有多个被设置成矩阵形式的P型和N型热电芯片，这些芯片位于一组第一接触器和一组第二接触器之间，形成一个串联电路，这个电路用来让一个电流流过，从而因芯片上的珀尔帖效应而加热第一和第二接触器的一侧并同时冷却第一和第二接触器的另一侧。芯片的设置是可以给出至少3个芯片阵列，每个阵列具有有限数目的芯片。在芯片的一侧提供一个第一载体，用来承载一组第一接触器并包括了第一桥，所述第一桥把两个相邻的第一接触器整体连接起来以确定每个芯片阵列中的芯片的电连接所需要的第一分立对。所述第一载体还包括至少两个专门为相邻阵列间的电互连而设的阵列间桥。第一载体固定安装在一硬的基片以便将第一分立对限制在该基片上。在芯片的相反一侧，形成多个第二桥，每个第二桥把两个相邻的第二接触器整体连接起来，以给出每个芯片阵列中的两个相邻芯片的电连接所需要的第二分立对。基于这种结构设置，阵列间桥仅形成在芯片的一侧，以实现相邻芯片阵列间的第一接触器的互连，而第二接触器作为第二分立对被分布在芯片的另一侧。所以，作用于芯片上两个相邻阵列互连的边端处的热应力可以充分地被释放在第二接触器的一侧，而且其中的第二分立对彼此完全分离。相应地，本专利技术的一个基本目的是提供一种热电组件，使它能够释放掉在使用过程中芯片上形成的热应力，从而具有一个防断裂的坚固的结构。在本专利技术的一个最佳实施例中，每个芯片阵列都由被沿着矩阵的每一列设置的芯片、第一接触器和第二接触器确定。第一桥是第一竖直桥，每个都把每列中相邻的两个第一接触器整体连接起来，以给出第一分立对。形成阵列间桥，把矩阵最外侧的行中的两个相邻的第一接触器连接起来，以形成相邻芯片阵列间的电连接所需要的水平分立对。第二桥的形式是第二竖直桥，每个都把矩阵中每一列的两个相邻的第二接触器整体连接起来，以给出第二分立对，且使第二分立对沿矩阵的一列的设置相对于沿相邻一列的设置都是统一地交错开。在本专利技术的另一个实施例中，矩阵的一对两个相邻行上设置的芯片、矩阵的两个相应相邻行上的第一接触器、矩阵的两个相应的相邻行上的第二接触器共同确定了每个芯片阵列。第一桥是以第一斜桥的形式存在，每个都把一对两个斜向相对的第一接触器整体连接起来，这两个第一接触器中的一个位于一行上，另一个位于相邻的行，从而给出第一分立对。阵列间桥被提供用来连接一对两个竖直相对的第一接触器，这两个接触器中的一个位于芯片阵列的一行，另一个位于相邻芯片阵列的行上，用于相邻芯片阵列的电连接。第二桥是以第二竖直桥的形式存在，每个都把阵列每列中的两个相邻第二接触器整体连接起来，从而给出沿阵列的列和行对齐的第二分立对。用这种设置，P型和N型芯片可以沿着串联电路的整个长度被交替地设置在多个芯片阵列上，不留下芯片间连接处任何由同类型芯片构成的重复组对，从而在有限的空间内提供了芯片的一种紧密分布，有利于提高热传导效率。本专利技术还提供了制作热电组件的改进了的方法。该方法采用了将被顺序分割成热电芯片的多个P型和N型热电条、承载着一组第一接触器的一个第一载体、以及承载着一组第二接触器的一个第二导电板。第一载体包括组成第一分立对的第一桥，并包括至少两个只用于相邻芯片阵列间的电连接的阵列间桥。第二导电板包括确定第二分立对的第二桥，并包括把第二分立对整体连接起来以使第二分立对在切割之前都保持在第二导电板上的第二横梁。首先，多个P型和N型热电条被沿着阵列的行放置，放置的方式是P型条和N型条交错放置，并沿阵列的列方向隔开一定的距离。然后，热电条被接合到第一接触器的行上以及第二接触器的行上，形成一个一体化结构的预装组件，在此预装组件中，热电条被支撑在第一和第二接触器之间。之后，热电条和第二横梁被同时切割，把热电条分成单个芯片并把第二分立对彼此分开。在此方法中，也可以在把第一载体和第二导电板之间的热电条层叠成一个一体化结构后进行切割，以从层叠结构来获得热电组件，且层叠结构在切割过程中被稳固支撑。作为一种最佳选择，该方法也可以采用以第一导电板形式存在的第一载体，它包括用来在设置第一接触器的一个水平平面内互连第一分立对的第一横梁。每个第一桥和阵列间桥沿一个远离热电条的方向偏离水平平面。由于采用了该第一导电板，可以通过在切割热电条和第二横梁的同时也切割第一横梁，来从第一导电板中获得第一分立对和阵列间桥。这样，仅一次切割就足以将热电条分成芯片并把第二分立对从第二导是板中分离出来，而且把第一分立对从第一导电板中分离出来，如此，通过采用均具有一体化结构的第一和第二导电板，方便了热电组件的生产。此外，采用第二导电板也是有利的，在此第二导电板中，第二横梁被对齐成与阵列的列平行，并被设置成使切割是沿着第二横梁被对齐的线、在第二导电板的整个长度上进行。所以，切割可以沿着垂直于条的长度的几条切割线按同一方向进行，把热电条切割成多个芯片以及第一和第二导电板。上述方法尤其有利于在一条单一连续生产线上顺次生产多个热电组件。出于这一目的，提供了承载着被第一连接板连接的多个第一导电板的第一材料带以及承载着被第二连接板连接的多个第二导电板的第二材料带。热电条被固定在各对第一和第二导电板之间，之后，每个第一和第二导电板的第一和第二横梁连同热电条一起被切掉，制成被第一和第二连接板互连在一起的多个热电模块。然后，第一和第二导电板被切除，以把单个热电组件彼此分开。下面结合附图，对本专利技术的上述和其它目的以及优点作进一步说明。附图说明图1是安装于本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电组件，其中包括： 多个被设置成矩阵形式的Ｐ型和Ｎ型热电芯片（３１，３２），所述热电芯片（３１，３２）位于被设置在所述矩阵中的一组第一接触器（１１，１１１）和一组第二接触器（２１，１２１）之间，形成一个串联电路，所述电路用来让一个电流按有选择的方向流过，从而因所述芯片上的珀尔帖效应而加热第一和第二接触器的一侧并同时冷却第一和第二接触器的另一侧，所述芯片的设置是可以给出至少３个芯片阵列，每个阵列具有有限数目的所述芯片； 用来承载一组第一接触器（１１，１１２）并包括了第一桥（１２，１１２）的一个第一载体（１０，１１０），所述第一桥（１２，１１２）把两个相邻的第一接触器（１１，１１１）整体连接起来以确定每个所述芯片阵列中的所述芯片（３１，３２）的电连接所需要的第一分立对（１３，１１３）； 一刚性电介质基底（１００），其固定安装所述的第一载体（１０，１１０）以使所述的第一分立对（１３，１１３）限制于所述的基底；以及 位于所述第一接触器的相反侧的第二桥（２２，１２２），每个所述第二桥（２２，１２２）把两个相邻的第二接触器整体连接起来，用于每个所述芯片阵列中的两个相邻芯片（３１，３２）的电连接； 其特征在于： 所述第一载体（１０，１１０）包括至少两个专门为相邻阵列间的电互连而设的阵列间桥（１５，１１５），而且被所述第二桥（２２，１２２）所连接的所述第二接触器（２１，１２１）的所述相邻两个确定了在所述第一接触器的相反侧彼此分离的单个第二分立对（２３，１２３）。...

【技术特征摘要】
JP 1998-5-22 141733/98;JP 1998-9-14 260568/98;JP 11.一种热电组件，其中包括多个被设置成矩阵形式的P型和N型热电芯片(31,32)，所述热电芯片(31,32)位于被设置在所述矩阵中的一组第一接触器(11,111)和一组第二接触器(21,121)之间，形成一个串联电路，所述电路用来让一个电流按有选择的方向流过，从而因所述芯片上的珀尔帖效应而加热第一和第二接触器的一侧并同时冷却第一和第二接触器的另一侧，所述芯片的设置是可以给出至少3个芯片阵列，每个阵列具有有限数目的所述芯片；用来承载一组第一接触器(11,112)并包括了第一桥(12,112)的一个第一载体(10,110)，所述第一桥(12,112)把两个相邻的第一接触器(11,111)整体连接起来以确定每个所述芯片阵列中的所述芯片(31,32)的电连接所需要的第一分立对(13,113)；一刚性电介质基底(100)，其固定安装所述的第一载体(10,110)以使所述的第一分立对(13,113)限制于所述的基底；以及位于所述第一接触器的相反侧的第二桥(22,122)，每个所述第二桥(22,122)把两个相邻的第二接触器整体连接起来，用于每个所述芯片阵列中的两个相邻芯片(31,32)的电连接；其特征在于所述第一载体(10,110)包括至少两个专门为相邻阵列间的电互连而设的阵列间桥(15,115)，而且被所述第二桥(22,122)所连接的所述第二接触器(21,121)的所述相邻两个确定了在所述第一接触器的相反侧彼此分离的单个第二分立对(23,123)。2.如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，每个所述芯片阵列都被沿所述阵列的列设置的所述芯片(31,32)、所述第一接触器(11)、所述第二接触器(21)所确定；作为第一竖直桥的所述第一桥(12)中的每一个均把所述矩阵的每一列中的两个相邻第一接触器(11)整体连接在一起，从而给出所述第一分立对(13)，所述阵列间桥(15)把所述矩阵最外侧的行中的两个相邻的第一接触器(11)连接起来，以形成沿所述矩阵的列设置的相邻芯片阵列间的电连接所需要的水平分立对(16)，所述第二桥(22)的形式是第二竖直桥，每个都把所述矩阵中每一列的两个相邻的第二接触器(21)整体连接起来，以给出第二分立对(23)，沿所述矩阵的一列设置的所述第二分立对相对于沿所述矩阵的相邻一列设置的所述第二分立对都是均匀地交错开。3.如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，每个所述芯片阵列是由所述阵列的一对两个相邻行上设置的芯片(31、32)、所述阵列的两个相应相邻行上的所述第一接触器(111)、所述阵列的两个相应的相邻行上的所述第二接触器(121)共同确定的；以第一斜桥的形式存在的所述第一桥(112)中的每个都把一对两个斜向相对的第一接触器(111)整体连接起来，所述两个第一接触器(111)中的一个位于所述阵列的一行上，另一个位于相邻的行上，从而给出第一分立对(113)；所述阵列间桥(115)中的每一个都连接一对两个竖直相对的第一接触器(111)，所述两个接触器(111)中的一个位于芯片阵列的一行，另一个位于相邻芯片阵列的行上，用于相邻芯片阵列的电连接；以第二竖直桥的形式存在的所述第二桥(122)中的每个都把所述阵列的每列中的两个相邻第二接触器(121)整体连接起来，从而给出所述第二分立对(123)，所述第二分立对(123)沿所述阵列的列和行对齐。4.如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，所述第一载体(10,110)被支撑在一个用来安装所述热电组件于一个热交换器件中的绝缘基底(100)上，所述第二接触器(21)被一个用来夹置于所述热电组件和一个加热或冷却部分(150,160)之间的胶体层(140)所覆盖。5.如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，所述第一载体(10)被压模于一个绝缘树脂(100A)上，所述第一接触器暴露于所述树脂基底上，所述塑料基底用来把所述热电组件安装于一个热交换器件上，所述第二接触器(21)被一个用来夹置于所述热电组件和一个加热或冷却部分(160)之间的胶体层(140)所覆盖。6.一种含有由至少两个如权利要求1所述的热电组件组成的一个层叠结构的热电热交换器件，其特征在于，其中每个所述热电组件的第一载体(10)被支撑于一个绝缘基底(40)上，上层热电组件的绝缘基底叠加于下层热电组件的所述第二接触器(21)组上。7.一种含有至少两个如权利要求1所述的热电组件的热电热交换器件，其特征在于如权利要求所述的热电组件，其特征在于，所述热电组件彼此侧向分离并被保持在一对加热和冷却部分(150,160)之间，每个组件的所述第一载体(10)安装于一个所述加热和冷却部分上，且每个组件的各组第二接触器(21)与其它所述加热和冷却部分(150,160)保持热导接合状态。8.如权利要求6或7所述的热电热交换器件，其特征在于，单个热电组件的第一载体(10)被一个由所述第一载体整体形成的延伸桥(18)互连在一起。9.如权利要求8所述的热电热交换器件，其特征在于，所述延伸桥(18)从位于一个所述热电组件的角上第一接触器(11)延伸到位于相邻热组件的角上的第一接触器(11)。10.一种制作热电组件的方法，所述热电组件含有多个被设置成矩阵形式的P型和N型热电芯片(31,32)，所述热电芯片(31,32)位于被设置在所述矩阵中的一组第一接触器(11,111)和一组第二接触器(21,121)之间，形成一个串联电路，所述电路用来让一个电流按有选择的方向流过，从而因所述芯片上的珀尔帖效应而加热或冷却第一和第二接触器的一侧，所述芯片的设置是可以给出至少3个芯片阵列，每个阵列具有有限数目的所述芯片；所述方法采用了被顺序分割成所述热电芯片(31,32)的多个P型和N型热电条(30)；承载着一组所述第一接触器的一个第一载体(10,110)，所述第一载体包括所述第一桥(12,112)，每个所述第一桥(12,112)都把两个相邻的第一接触器(11,111)整体连接起来，以确定每个所述芯片阵列中的所述芯片的电连接所需要的第一分立对(13,113)，所述第一载体(10,110)还包括至少两个只用于相邻芯片阵列间的电连接的阵列间桥(15,115)承载着一组所述第二接触器(21,121)的一个第二导电板(20,1...

【专利技术属性】
技术研发人员：津崎通正，前川展辉，岩本成正，今井顺二，冈田浩明，小松照明，村濑慎也，井上宏之，佐川昌幸，坂井优里，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]