[发明专利]热电转换装置

说明书

本发明提供在表面均匀地热扩散、能够在不发生因按压而造成的凹凸状的变形的情况下将热电转换元件对的发热端和吸热端隔热、通过以高强度与夹着热电转换芯片的片接合而具有高耐久性的热电转换装置。热电转换装置(1)具有：热电模块层(20)，其中包含橡胶成分(22a)和形成有互相独立的多个空隙的中空填料(22b)的隔热橡胶(22)包围热电转换芯片(21)；夹着热电模块层(20)且为传热性绝缘片的绝缘基底层(10)和绝缘中间层(30)；与绝缘中间层(30)重叠且热传导性比绝缘基底层(10)和绝缘中间层(30)高的热扩散层(40)；与热扩散层(40)重叠且具有热传导性的散热层(50)，相邻的这些层(10,20,30,40,50)彼此的至少一对通过化学键接合。

技术领域

本发明涉及具备具有热电转换芯片和包围该热电转换芯片的隔热橡胶的热电模块层、并表现出珀耳帖效应或塞贝克效应的热电转换装置。

背景技术

已知由n型半导体元件和p型半导体元件构成的热电转换元件对通过在两半导体元件间施加电压，表现出在它们的一端发热、在另一端吸热的珀耳帖效应，或者由于热电转换元件对的一端和另一端的温度差而产生电压的塞贝克效应。特别是，用基板夹着多个热电转换元件对而构成的热电转换芯片利用珀耳帖效应，被用作例如冷库或CPU(中央处理器)冷却器等设备或器具的加热源或冷却源。

作为这样的热电转换芯片的例子，专利文献1中公开了热电转换模块，在作为基板的高分子膜或橡胶片等挠性绝缘膜上，将多个热电转换元件对以电串联的方式连接和排列，在其一端的发热端和另一端的吸热端形成输出端子。该热电转换模块可以弯曲和扭曲，因此它们不仅可以安装在设备或器具的平面上，还可以沿着曲面安装。

作为将如专利文献1的热电转换模块的热电转换芯片用于设备等的曲面的例子，专利文献2公开了沿着汽车用方向盘的环部、将热电转换芯片分割为多个进行安装的例子。该方向盘通过环部被热电转换芯片加热或冷却，在寒冷时或酷暑时，使用者可以握着环部进行操作而不会感到冷或热。由此，具有挠性的热电转换芯片可以用于使用者直接接触的设备等。

热电转换芯片可组装在热电转换装置中，并安装在设备或器具中。以往的热电转换装置60如图7所示，热电转换芯片61以夹在橡胶制的基板侧片64和表面侧片65之间的方式配置。通过将基板侧片64固定至设备基板67，从而将以往的热电转换装置60安装在设备等中。

夹在表面侧片65和设备基板67之间的间隙是空洞66。热电转换元件对61a中，如果在发热端62产生的热向吸热端63传导，则不仅会造成发热和吸热效率的显著降低，还会妨碍半导体元件间的载流子的移动并最终导致损坏。因此，以往的热电转换装置60通过利用空洞66内的空气将热电转换元件对61a的发热端62和吸热端63隔热。如图7示出的白色箭头所示，如果按压空洞66上的表面侧片65，则表面侧片65受到热电转换芯片61支承并朝着空洞66弯曲，所以以往的热电转换装置60的上表面变形为凹凸状。

以往的热电转换装置60在安装到如方向盘的环部的使用者直接接触的器具上的情况下，该凹凸状的变形会给使用者造成因触感不良引起的不适感。此外，由于该凹凸，每当表面侧片65被按压时，应力集中在热电转换芯片61的边缘，则表面侧片65破坏破损，或者热电转换芯片61边缘压坏而损害热电转换功能。此外，橡胶制的表面侧片65因为热传导差，所以由热电转换芯片61产生的热仅保留在表面侧片65中、热电转换芯片61的正上方。因此，不能使热均匀地扩散至表面侧片65的整个表面，造成温度分布不均匀。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-286463号公报

专利文献2：日本专利特开2004-291889号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题