JP6206075B2 - 熱電モジュール - Google Patents
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Description
前記半導体素子を外部に電気的接続する一対の電極とを備える熱電モジュールであって、前記一対の電極が、それぞれ前記一対の基板のうちの一方の基板の対向面側に垂設されるポスト電極からなり、それぞれ平面視で他方の基板の投影面内に配設されていることを特徴とする。
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の熱電モジュールの実施の形態を詳説する。
本発明の熱電モジュール1は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば前記実施形態では、上基板3とポスト電極6bとの間を空隙としたが、上基板3とポスト電極6bとの間に断熱材を有するようにしてもよい。このことにより、上基板3とポスト電極6bとの間の熱伝導性が小さくなるので、熱電モジュール1のゼーベック効果又はペルチェ効果が向上する。また、上基板3とポスト電極6bとの間に断熱材を有することによりポスト電極6bが支持され、ポスト電極6bの強度を高めることができる。前記断熱材としては、特に限定されず、例えばアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等のセラミックやセラミックファイバーモールド等を用いることができる。なお、当該熱電モジュール1では、熱伝導の面から好ましくはないが、上基板3とポスト電極6bとが接していてもよい。
次に、適宜図面を参照しつつ本発明の熱電ユニットの実施の形態を詳説する。
図1に示す熱電モジュール1を用い、ポスト電極6bに後述する測定方法で用いる外部の電気回路を接続し、下記の条件でペルチェ効果を発現した場合の最大吸熱量と、ゼーベック効果を発現した場合の発電電圧とを測定した。なお、図1(a)において、紙面上下方向をY軸方向と呼び、このY軸に直行する左右方向をX軸方向と呼ぶ(後述する図5及び図6において同じ)。また、基板の材料はセラミックであるアルミナを用いた。
(1)下基板2の大きさは、X方向長さを5mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(2)上基板3の大きさは、X方向長さを5mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(3)配設した半導体素子5の数を18個とした。
図5に示す熱電モジュール11を用い、電極16に後述する測定方法で用いる外部の電気回路を接続し、下記の条件で、ペルチェ効果を発現した場合の最大吸熱量と、ゼーベック効果を発現した場合の発電電圧とを測定した。つまり、比較例1は、実施例1と異なり、上基板13の大きさを下基板12よりも小さくし、電極16が平面視で上基板13の投影面外に配設されている。また、ポスト電極を設けずに、一対の膜状の電極16に後述の測定方法で用いる外部の電気回路に接続した。また、基板の材料はセラミックであるアルミナを用いた。
(1)下基板12の大きさは、X方向長さを5mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(2)上基板13の大きさは、X方向長さを4mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(3)配設した半導体素子15の数を16個とした。
図6に示す熱電モジュール21を用い、電極26に後述する測定方法で用いる外部の電気回路を接続し、下記の条件で、ペルチェ効果を発現した場合の最大吸熱量と、ゼーベック効果を発現した場合の発電電圧とを測定した。つまり、比較例2は、実施例1と異なり、ポスト電極を設けずに、下基板22と上基板23との間の空間において一対の膜状の電極26に後述の測定方法で用いる外部の電気回路に接続した。また、基板の材料はセラミックであるアルミナを用いた。
(1)下基板22の大きさは、X方向長さを5mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(2)上基板23の大きさは、X方向長さを5mmとし、Y方向長さを4mmとした。
(3)配設した半導体素子25の数を18個とした。
比較例1の熱電モジュール1の電極16をポスト電極とし、他の構成は比較例1と同様にした。また、基板の材料はセラミックであるアルミナを用いた。
ここでいう基板間距離とは、一対のセラミックスからなるアルミナ基板が対向する面の間の距離をさす。
実施例の熱電モジュールは、比較例1及び3の熱電モジュールに比べ最大吸熱量比率及び発電電圧比率に優れた。また、実施例の熱電モジュールは、比較例2のように外部の電気回路の端子との接続が困難になることもなく、端子との接続性に優れた。
2、32 下基板
3、33 上基板
4 配線電極
5、35 半導体素子
5a、35a P型半導体素子
5b、35b N型半導体素子
6、36 電極部
6a、36a 膜電極
6b、36b ポスト電極
7 熱電ユニット
8 電気回路部
9 端子
11、21 熱電モジュール
12、22 下基板
13、23 上基板
14、24 配線電極
15、25 半導体素子
15a、25a P型半導体素子
15b、25b N型半導体素子
16、26 電極
Claims (5)
- 対向配設される一対の基板と、
前記一対の基板の対向面に形成される複数の配線と、
対向する前記複数の配線間に架設され、電気的に直列接続される複数の半導体素子と、
前記半導体素子を外部に電気的接続する一対の電極と
を備える熱電モジュールであって、
前記一対の電極が、それぞれ前記一対の基板のうちの一方の基板の対向面側に垂設されるポスト電極からなり、それぞれ平面視で他方の基板の投影面内に配設され、前記ポスト電極の側面にリード線が接続されている又はワイヤーボンドされていることを特徴とする熱電モジュール。 - 前記一対のポスト電極が、前記一対の基板のいずれかの端辺に沿って配設される請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記一対の基板が平面視で略同一の大きさで、かつ前記一対の基板における一方の基板の略全体と他方の基板の略全体とが重畳している請求項1又は請求項2に記載の熱電モジュール。
- 前記ポスト電極が前記他方の基板と離間して配設されている請求項1、請求項2又は請求項3に記載の熱電モジュール。
- 前記ポスト電極と前記他方の基板との間に断熱材を有している請求項1、請求項2又は請求項3に記載の熱電モジュール。
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