热电元件、热电模块以及热电元件的制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够使两端的温差大且热电特性高的热电元件和热电模块。该热电元件是具备一端面和另一端面的柱状的热电元件，具有：包括中心轴的第一部位、和位于第一部位的外侧且具有向中心轴突出的凸部的第二部位，第一部位与第二部位的热传导率不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在半导体等发热体的冷却等中使用的热电元件。
技术介绍
以往，热电元件被作为冷却用或加热用元件而使用。其中利用了通过流过电流而 使热电元件的一个端部发热、另一个端部吸热的珀尔帖效应。热电模块例如通过串联连接 多个热电元件而构成。而且，通过向构成热电模块的这些热电元件通电，一个端面形成发热 部，另一个端面形成冷却部。由此，可将热电模块用作冷却元件或发热元件。 另外，由于加热一个端面并冷却另一个端面，从而在热电元件的两端产生温差，因 此也可以将热电模块作为发电元件而使用。 期待在冷却装置、冰箱、恒温槽、汽车用底座冷却器、光检测元件等的电子冷却元 件、激光二极管、半导体制造装置等的温度调节等广泛领域中，使用利用了该热电元件的热 电模块。 要求利用了这样的热电元件的热电模块具有更高的热电特性，并增大热电元件两 端的温差。因此，提出了通过使用非晶质的元件材料来提高热电特性的方案(专利文献l)。 专利文献1 :特开2003-31860号公报 如专利文献1所公开的那样，使用非晶质的元件材料时，能够使热电特性提高某 一程度。但是，通过使用非晶质的元件材料来提高热电特性也是有限度的。而对热电模块 要求产生更大的温差。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述课题而形成，目的在于提供一种能使两端的温差大且热电特性高 的热电元件以及热电模块。 本专利技术的第一热电元件是一种具备一端面与另一端面的柱状的热电元件，其特征 在于，具有第一部位，其包括中心轴；第二部位，其位于该第一部位的外侧，且具有向所述 中心轴突出的凸部；所述第一部位与所述第二部位具有不同的热传导率。 (专利技术效果) 在本专利技术的热电元件中，由于位于第一部位的侧方且具有与第一部位不同的热传 导率的第二部位具有向所述中心轴突出的凸部，因此能够使流过发热一侧的端部与冷却一 侧的端部之间的热流产生错乱。由此，能够抑制热电元件内的热传导。 因此，根据本专利技术的热电元件，能够提高热电特性。附图说明 图1是表示本专利技术的第1实施方式的热电元件的剖视图。 图2A是表示本专利技术的第2实施方式的热电元件的剖视图。 图2B是放大表示图2A的一部分的放大剖视图。4 图3是表示本专利技术的第3实施方式的热电元件的剖视图。 图4是表示本专利技术的第3实施方式的热电元件的第1变形例的剖视图。 图5是图4所示的热电元件的剖视图。 图6A是表示本专利技术的第4实施方式的热电元件的剖视图。 图6B是图6A所示的实施方式的Y-Y剖视图。 图7A是表示本专利技术的第5实施方式的热电元件的剖视图。 图7B是图7A所示的实施方式的Z_Z剖视图。 图8是表示本专利技术的第6实施方式的热电元件的剖视图。 图9是表示本专利技术的第1实施方式的热电元件的制造方法的剖视图。 图10是图9所示的实施方式的剖视图。 图11是图9所示的实施方式的剖视图。 图12是图9所示的实施方式的剖视图。 图13是图9所示的实施方式的剖视图。 图14是图9所示的实施方式的剖视图。 图15是图9所示的实施方式的剖视图。 图16是图9所示的实施方式的剖视图。 图17A是图9所示的实施方式的剖视图。 图17B是图9所示的实施方式的剖视图。 图18是表示本专利技术的热电模块的实施方式的一例的剖视图。 图中1-热电元件；la_p型热电元件；lb_n型热电元件；3_第一部位；5-第二部 位；7-凸部；9-顶部；ll-周缘部；13_中间部；15_铸模；17_脱模剂；19_第一部分；21-第二部分；23-热电模块；25-电极；27-接合部件；29-基板；31-取出电极；33-第二接合部 件；35-溶液；37-镀层；39-第二镀层。具体实施例方式下面，参照附图详细说明本专利技术的热电元件的各实施方式。 如图l所示，第l实施方式的热电元件l呈柱状，具备一端面(一个端面)与另一 端面(另一个端面)，并且具有中心轴。另外，本实施方式的热电元件l具备包括热电元 件1的中心轴Ll的第一部位3、位于第一部位3的侧方(外侧)并且热传导率比第一部位 3低的第二部位5。而且，第二部位5具有从第一部位3的侧方朝中心轴Ll延伸的凸部7。 由此，本实施方式的热电元件具有如下的特有的作用效果。 热电元件根据珀尔帖效应，通过流过的电流使一个端部发热、另一个端部吸热。因 此，能够在热电元件的一个端部与另一个端部之间产生温差。但是，产生这样的温差时，在 热电元件内，想要降低该温差的热流会从一个端部向另一个端部产生。这样的热流会妨碍 增大一个端部与另一个端部之间的温差。 另一方面，在本实施方式的热电元件l中，热传导率与第一部位3不同的第二部位 5具有上述的凸部7。在热传导率不同的第一部位3与凸部7的边界，从热电元件1的一个 端部流向另一个端部的热流中会产生错乱。因此，能够抑制热电元件内的热传导。 另外，如本实施方式所示，优选第二部位5其热传导率比第一部位3低。由于该凸部7成为抑制流过第一部位3的热流的障壁，因此能够进一步抑制热电元件1内的热传导。 因此，能够提高热电元件1的热电特性。结果，向热电元件1通电时，能够在一个端部与另 一个端部之间产生更大的温差。 为了使第二部位5的热传导率比第一部位3的热传导率低，例如，作为构成第二部 位5的成分，将比构成第一部位3的成分热传导率低的成分作为材料来使用即可。 具备第一部位3与第二部位5的热电元件1的组成能够按照以下方式测定。首先， 按照使凸部7露出的方式切断热电元件1。之后，通过ICP(感应耦合等离子体)发光分析 等化学分析，能够测定第一部位3和第二部位5的组成。或者，也可以利用EPMA(Electron Probe Micro Analysis)法等分析方法来分析、测定热电元件1的剖面。 下面，说明本专利技术的第2实施方式。 如图2A和图2B所示，本实施方式的热电元件1在包括热电元件1的中心轴Ll的 剖面内，凸部7具有顶部9和两个周缘部11。而且，连接热电元件l的一个端部侧的周缘 部lla与顶部9的直线、和连接热电元件1的另一个端部侧的周缘部lib与顶部9的直线 构成的角X是锐角。 换言之，以周缘部lla、顶部9、周缘部llb为顶点的三角形(剖面三角形)的顶部 9处的内角是锐角。另外，在以下说明中也利用该剖面三角形进行了说明，但这只是为了更 容易理解所作的说明。因此，并不意味着凸部7的剖面形状必须为三角形。 凸部7的热流抑制效果依赖于从第一部位3的侧方朝中心轴Ll延伸出的程度。因 此，凸部7为如上述的形状时，能够更有效地抑制热流。 特别是，当第一部位3的热电特性比第二部位5高时，能够在维持第二部位5的热 流抑制效果的同时使第二部位5的体积减小，并能够使第一部位3的体积增大。因此，使第 一部位3的体积增大，能提高热电元件1的热电特性。由此，能够使热电元件1的两端的温 差增大。 另外，为了使第一部位3的体积更大，如本实施方式所示，优选凸部7呈使连接周 缘部lla与周缘部lib的边最短的剖面三角形的形状。 这里，热电元件1的中心轴是指连接热电元件1的一个端面和另一个端面的各自 的中心点的直线。关于中心点，例如当热电元件1为圆柱状时是指圆形的各个端面的中心。 另外，当热电元件1为四棱柱状时，是指四边形的各个端面的对角线的交点。因此，包括热 电元件1的中心轴的剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电元件，是具备一端面和另一端面的柱状的热电元件，其特征在于，具有：第一部位，其包括中心轴；和第二部位，其位于该第一部位的外侧，且具有向所述中心轴突出的凸部；所述第一部位与所述第二部位的热传导率不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-7-25 193214/2007一种热电元件，是具备一端面和另一端面的柱状的热电元件，其特征在于，具有第一部位，其包括中心轴；和第二部位，其位于该第一部位的外侧，且具有向所述中心轴突出的凸部；所述第一部位与所述第二部位的热传导率不同。2. 根据权利要求l所述的热电元件，其特征在于， 所述第二部位的热传导率比所述第一部位低。3. —种热电元件，是具备一端面和另一端面的柱状的热电元件，其特征在于，具有 第一部位，其包括中心轴；禾口第二部位，其位于该第一部位的外侧，且具有向所述中心轴突出的凸部； 所述第一部位含有从Bi、Sb、Se、1以及Br所构成的组中选择的一种以上的元素和Te， 所述第二部位含有从Bi、Sb、Se、1以及Br所构成的组中选择的一种以上的元素和Te， 所述第二部位中包含Te的比率比所述第一部位高。4. 根据权利要求l所述的热电元件，其特征在于， 所述凸部在包括所述中心轴的剖面中具有顶部与两个周缘部，连接所述热电元件的一个端部侧的所述周缘部与所述顶部的直线、与连接所述热电元 件的另一个端部侧的所述周缘部与所述顶部的直线构成的角为锐角。5. 根据权利要求4所述的热电元件，其特征在于，在所述凸部中，所述顶部位于比包括连接所述两个周缘部的直线的中点且垂直于所述 中心轴的平面更靠所述一端侧的位置。6. 根据权利要求5所述的热电元件，其特征在于，在所述凸部中，所述顶部位于比包括所述一端侧的周缘部且垂直于所述中心轴的平面 更靠所述一端侧的位置。7. 根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤江和之，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]