[发明专利]热电元件及具备该热电元件的热电模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电元件及具备热电元件的热电模块，该热电元件由具有珀尔贴效应或塞贝克效应的半导体材料构成。

背景技术

近年来，使用一种设备，其利用使电流相对于包括经由一对电极接合的p型半导体元件和n型半导体元件的热电元件向规定方向流动，从而使热电元件的一个端部发热并且使另一个端部吸热的所谓的珀尔贴效应。

例如，在专利文献1中，为了提供小型且吸热量大的热电模块，公开了一种使p型热电元件及n型热电元件的宽度比下部电极及上部电极的宽度大，并且使p型热电元件及n型热电元件以在电极上的排列方向及与该排列方向垂直的方向上从下部电极及上部电极露出的方式配置的热电模块的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2007－48916号公报(平成19年2月22日公开)

发明内容

然而，在上述现有的热电模块中，具有如下所示的问题点。

即，在上述公报所公开的热电模块中，在p型、n型热电元件与电极接合的接合面，存在电极比p型、n型热电元件小的部分，但是没有提及接合各热电元件与电极的焊料的形状。

因此，在热电元件的第一面侧和第二面侧产生大的温度差，而因高温侧的膨胀和低温侧的收缩导致热电模块整体变形时，根据焊料形状，对于构成模块的多个热电元件(尤其是配置在外侧的热电元件)而言，存在应力集中在热电元件与电极的接合部附近，使热电元件破损的可能。

本发明的课题在于，提供一种热电元件及具备该热电元件的热电模块，即使在热电模块产生温度差而在热点模块产生变形的情况下，也能够避免向半导体元件集中应力，从而防止热电元件的破损。

第一发明的热电元件具备元件部、一对电极和接合部。元件部由具有珀尔贴效应或塞贝克效应的半导体材料形成，具有第一面和与第一面相反侧的第二面。一对电极以使彼此邻接的元件部彼此连接的方式使元件部的第一面与第二面彼此接合，并在与第一、第二面的接合部分比第一、第二面面积小。接合部由焊料形成，具有面接合部和角焊部。面接合部将元件部的第一面或第二面与电极对置的面彼此接合。角焊部形成为，充填构成由第一面或第二面与电极形成的台阶部的电极的侧面与第一面或第二面之间。

在这里，在使电极与由具有所谓的珀尔贴效应的半导体材料形成的元件部的一面(第一面)和其相反侧的面(第二面)彼此接合的热电模块中，与元件部的第一、第二面接合的电极在其接合面比元件部面积小。即，在从与接合面垂直的方向看的俯视时，在接合面以利用元件部覆盖电极的方式进行配置。在该第一、第二面与电极的接合部分，在从电极的侧面和从电极露出的元件部的台阶部的面之间，设有由焊料形成的角焊部。

在这里，角焊是指在利用焊料接合元件部与电极的接合中，从电极露出的焊料的部分。

由此，即使在因元件部的发热面与吸热面之间的温度差导致热电模块整体产生弯曲应力的情况下，利用上述角焊部的形状，也能够避免应力在热电元件附近集中。其结果是，能够防止由应力集中引起的热电元件的破损。

第二发明的热电元件在第一发明的热电元件的基础上，电极具有大致I形的形状。

在这里，作为将彼此邻接的一对元件部彼此连接的电极的形状，采用大致I形的形状。

由此，由于大致I形的形状的中央部分变细，所以能够将彼此邻接的元件部彼此电连接，并且将应力向接合元件部与电极部的接合部的集中抑制在最小限度。

第三发明的热电元件在第一或第二发明的热电元件的基础上，电极的侧面实施有使焊料的润湿性提高的表面处理。

由此，在接合元件部的第一、第二面与电极部时，焊料也铺展润湿到电极部的侧面，从而能够使角焊部成为所需的形状。

第四发明的热电元件在第三发明的热电元件的基础上，表面处理是包括Au、Ag、Sn、Rh、Pd、Ni及焊料镀敷中的任一种的镀敷处理。

由此，能够容易地使电极部的侧面的焊料的润湿性提高。

第五发明的热电元件在第一至第四发明中的任一热电元件的基础上，角焊部以覆盖所述电极的侧面的方式形成。

由此，能够更有效地避免应力在热电元件附近集中，从而防止因应力集中引起的热电元件的破损。

第六发明的热电模块具有第一至第五发明中的任一热电元件、多个所述热电元件规则地排列的基板。

由此，通过在基板上构成配置多个上述热电元件的热电模块，能够得到防止因应力集中引起的热电元件的破坏的上述效果。

第七发明的热电模块在第六发明的热电模块的基础上，热电元件至少配置在模块的外侧。