热电发电模块及热电发电模块的制造方法技术

提供了一种热电发电模块，其使用热电发电元件，并且例如提高根据半导体组件等的发热的热电发电的效率。该热电发电模块包括：对发热体产生的热进行散热的散热体；布置在散热体的上表面的大致中央部处的热电发电元件；以及热响应体，热响应体被布置在所述散热体的上表面的外周部上，并且其热阻随温度而变化，热电发电元件和热响应体被布置在发热体的下表面上，并且热响应体被形成为使得当发热体具有低温时热响应体的热阻变得大于热电发电元件的热阻，并且当发热体具有高温时热响应体的热阻变得等于或小于热电发电元件的热阻。得等于或小于热电发电元件的热阻。得等于或小于热电发电元件的热阻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电发电模块及热电发电模块的制造方法


[0001]本公开涉及一种热电发电模块和制造热电发电模块的方法。更详细地，本公开涉及一种将由发热体伴随电力消耗产生的热能转换为电能的热电发电模块，以及制造该热电发电模块的方法。

技术介绍

[0002]以往，由于伴随电力消耗的发热，通过将散热器安装于半导体组件，并通过散热器进行利用散热作用的冷却，或者通过安置小型风扇并吹风，对半导体组件进行强制冷却。换句话说，由于电力消耗而由半导体组件产生的热量通过以这种方式散发到空气中而被浪费。
[0003]因此，近年来，考虑到使用热电发电元件(热电发电机：称为“TEG”)通过将热转换为电来重新利用热，这方面已经取得了进步。
[0004]PTL 1公开了一种关于具有优良散热性的陶瓷封装的技术。具体而言，公开了一种陶瓷封装的构造，该陶瓷封装具有平板状的基板主体和前表面侧框架，该基板主体具有前表面和后表面，该前表面侧框架沿着基板主体的外周形状布置在前表面侧，其中，多个热电转换元件跨着第一电极布置在作为陶瓷的基板主体的后表面上并且串联连接，并且安装有发热元件的传热构件在面对多个热电转换元件的位置处布置在基板主体的前表面上。通过这样的构造，向串联连接的热电转换元件供给电力，由此使用能够高效地吸收由发热元件产生的热的热电发电元件。
[0005]PTL 2公开了一种使用作为珀耳帖元件或塞贝克元件驱动的半导体基板的冷却结构，以及一种结合该结构的电子器件。具体地，冷却结构具有多个半导体基板、固定基板和填充物，所述多个半导体基板大致平行地布置并且在一个方向上彼此面对，在所述多个半导体基板之间具有间隙，所述固定基板用于将这些半导体基板固定为大致竖直，所述填充物具有电绝缘特性和导热性并且填充在半导体基板的固定部侧的间隙中，使得半导体基板和固定基板成为一体。该构造使得固定基板安装在热源部的表面上，并且使得热源部被冷却。半导体基板被配置成使得在一个方向上交替布置并且串联连接的p型硅(Si)基板和n型Si基板被驱动，作为珀耳帖元件或塞贝克元件。
[0006]通过实现这种构造，实现了其中来自热源部的热量被传递到半导体基板并被耗散的冷却结构。
[0007][引用列表][0008][专利文献][0009][PTL 1][0010]日本专利公开号2018
‑
133460
[0011][PTL 2][0012]日本专利公开号2008
‑
198928

技术实现思路

[0013]技术问题
[0014]然而，PTL 1中公开的关于陶瓷封装的技术通过使用热电转换元件吸收由发热元件产生的热来进行冷却。在该技术中使用的热电转换元件目前存在在相对于诸如散热器之类的散热体的温度梯度小的情况下热电转换率降低的问题。
[0015]PTL 2中公开的关于冷却结构的技术使用热电转换元件以利用由发热元件产生的热进行热电发电。如上所述，在该技术中使用的热电转换元件目前也存在在作为热电元件使用的诸如半导体基板之类的散热体与热源部之间的温度梯度小的情况下热电转换率降低的问题。
[0016]本专利技术鉴于上述问题而完成，例如，其一个目的在于提供一种能够用于半导体组件的散热、使用了热电发电元件并且热电发电效率得到提高的热电发电模块。
[0017]针对问题的解决方案
[0018]本公开为了解决上述问题而完成，其第一方面为一种热电发电模块，设置有：对发热体产生的热进行散热的散热体；布置在所述散热体的上表面的大致中央部处的热电发电元件；以及热响应体，热响应体被布置在所述散热体的上表面的外周部上，并且其热阻随温度而变化，其中发热体被布置在热电发电元件和热响应体的上表面上。
[0019]另外，在该第一方面中，热响应体可以被形成为使得当所述发热体具有低温时，所述热响应体的热阻变得大于所述热电发电元件的热阻，并且当所述发热体具有高温时，所述热响应体的热阻变得等于或小于所述热电发电元件的热阻。
[0020]另外，在该第一方面中，热响应体可以具有被布置在设置在热电发电元件的外周部处的空腔内的粒状热传导体，和热响应构件，热响应构件具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件可以被构造成当发热体具有低温时保持所述预定空间，并且当发热体具有高温时膨胀并使所述预定空间收缩，通过经由热传导体和热响应构件将发热体热连接到散热体来减小热响应构件的热阻。
[0021]另外，在该第一方面中，热响应体可以具有薄板状热传导体，薄板状热传导体层叠在设置于热电发电元件的外周部处的空腔内，以及热响应构件，热响应构件具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件可以被构造成当发热体具有低温时保持所述预定空间，并且当发热体具有高温时，膨胀并使所述预定空间收缩，通过经由热传导体和热响应构件将发热体热连接到散热体来减小热响应构件的热阻。
[0022]另外，在该第一方面中，所述热响应体可以具有热传导体，其包括具有高线膨胀系数材料和低线膨胀系数材料的双层结构，所述高线膨胀系数材料和低线膨胀系数材料以倾斜方式布置在设置在热电发电元件的外周部处的空腔内，以及热响应构件，具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件可以被构造成当发热体具有低温时保持以倾斜方式布置的状态，并且当发热体具有高温时膨胀，使得热传导体弯曲并直立，通过经由热响应构件和包括双层结构的热传导体将发热体热连接到散热体来改变热响应构件的热阻。
[0023]另外，在这个第一方面中，在设置在散热体的上表面上的空腔内可以布置具有突起部的热电发电元件，并且热响应体可以包括布置在设置在所述突起部的外周部处的空间内的粒状热传导体、层叠在设置在所述突起部的外周部处的空间内的薄板状热传导体、或
者包括具有高线膨胀系数材料和低线膨胀系数材料的双层结构并且以倾斜方式布置在设置在所述突起部的外周部处的空间内的热传导体，以及具有高线膨胀系数并且以留下预定空间的方式被注入的热响应构件，以及热响应构件和热传导体可以被构造成使得，当发热体具有低温时，所述预定空间或状态被保持，并且当发热体具有高温时，热响应构件膨胀以使所述预定空间收缩或弯曲热传导体以使热传导体直立，通过经由热传导体和热响应构件将发热体热连接到散热体来改变热响应构件的热阻。
[0024]另外，在该第一方面中，所述预定空间可以形成在设置在所述热电发电元件的外周部处的所述空腔的周侧面的上端处。
[0025]另外，在该第一方面中，布置在所述空腔内的所述热电发电元件形成为如下倾斜形状：在所述散热体的上表面的大致中央部处具有预定厚度，并且随着从所述大致中央部附近朝向所述外周部的周缘而变薄。
[0026]另外，在该第二方面中，提供了一种制造热电发电模块的方法，所述方法包括：将热电发电元件安装到散热体的步骤；在安装在所述大致中央部处的热电发电元件的外周部处布置用于包围热响应体的构件的步骤；使用用于包围布置在所述外周部处的热响应体的构件，将热响应体安装于所形成的空腔的步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热电发电模块，包括：对发热体产生的热进行散热的散热体；布置在所述散热体的上表面的大致中央部处的热电发电元件；以及热响应体，热响应体被布置在所述散热体的上表面的外周部上，并且其热阻随温度而变化，其中发热体被布置在热电发电元件和热响应体的上表面上。2.根据权利要求1所述的热电发电模块，其中，所述热响应体被形成为使得当所述发热体具有低温时，所述热响应体的热阻变得大于所述热电发电元件的热阻，并且当所述发热体具有高温时，所述热响应体的热阻变得等于或小于所述热电发电元件的热阻。3.根据权利要求2所述的热电发电模块，其中，热响应体具有粒状热传导体，被布置于在热电发电元件的外周部处设置的空腔内，和热响应构件，热响应构件具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件被构造成当发热体具有低温时保持所述预定空间，并且当发热体具有高温时膨胀并使所述预定空间收缩，通过经由热传导体和热响应构件将发热体热连接到散热体来减小热响应构件的热阻。4.根据权利要求2所述的热电发电模块，其中，热响应体具有薄板状热传导体，薄板状热传导体层叠在设置于热电发电元件的外周部处的空腔内，以及热响应构件，热响应构件具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件被构造成当发热体具有低温时保持所述预定空间，并且当发热体具有高温时，膨胀并使所述预定空间收缩，通过经由热传导体和热响应构件将发热体热连接到散热体来减小热响应构件的热阻。5.根据权利要求2所述的热电发电模块，其中，热响应体具有热传导体，包括具有高线膨胀系数材料和低线膨胀系数材料的双层结构，所述高线膨胀系数材料和低线膨胀系数材料以倾斜方式布置在设置在热电发电元件的外周部处的空腔内，以及热响应构件，具有高线膨胀系数，并被注入而在空腔内留下预定空间，以及热响应构件被构造成当发热体具有低温时保持以倾斜方式布置的状态，并且当发热体具有高温时膨胀，使得热传导体弯曲并直立，通过经由热响应构件和包括双层结构的热传导体将发热体热连接到散热体来改变热响应构件的热阻。...

【专利技术属性】
技术研发人员：晴山耕佑，C，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：