JPS6076179A - 熱電変換装置 - Google Patents
熱電変換装置Info
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- JPS6076179A JPS6076179A JP58183725A JP18372583A JPS6076179A JP S6076179 A JPS6076179 A JP S6076179A JP 58183725 A JP58183725 A JP 58183725A JP 18372583 A JP18372583 A JP 18372583A JP S6076179 A JPS6076179 A JP S6076179A
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- JP
- Japan
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- heat
- metal plate
- insulating film
- metallic plate
- conversion device
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は多数の熱電変換用の半導体素子を有した熱雷変
換装置に関する。
換装置に関する。
熱雷変換用のＮ型半導体素子とＰ型半導体装置とを電気
的に直列に接続してなる熱雷変換素子を更に電気的に直
列に接続して所望の吸熱・発熱作用又は電力を得るよう
にした熱雷変換装置においては、これら多数の熱電変換
素子をしっかりと保持して固定する保持部材、１−なわ
ち保持板を必要とする。このような保持板としては、従
来では例えばアルミナの焼結体からなるセラミック板が
用いられている。ところでこの保持板では、それ自体に
よって熱雷変換素子と他の取付部材との間の電気的絶縁
を行い得るが、その熱伝導率が０．２ないし０．３Ｗ／
ｃｍ・℃程度の低い値であるため、所定の機械的強度が
得られるようにすると吸熱、放熱を効果的に行うことが
困難であり、加えて比較的もろい故に、熱歪により割れ
が生じたりするため、急冷、急加熱されるようなものに
は使用し難く、それ程満足し得るものではない。
的に直列に接続してなる熱雷変換素子を更に電気的に直
列に接続して所望の吸熱・発熱作用又は電力を得るよう
にした熱雷変換装置においては、これら多数の熱電変換
素子をしっかりと保持して固定する保持部材、１−なわ
ち保持板を必要とする。このような保持板としては、従
来では例えばアルミナの焼結体からなるセラミック板が
用いられている。ところでこの保持板では、それ自体に
よって熱雷変換素子と他の取付部材との間の電気的絶縁
を行い得るが、その熱伝導率が０．２ないし０．３Ｗ／
ｃｍ・℃程度の低い値であるため、所定の機械的強度が
得られるようにすると吸熱、放熱を効果的に行うことが
困難であり、加えて比較的もろい故に、熱歪により割れ
が生じたりするため、急冷、急加熱されるようなものに
は使用し難く、それ程満足し得るものではない。
本発明は前記諸点に鑑みなされたものであり、その目的
と覆るところは、吸熱、放熱を効果的に行い得ると共に
同時に他の部材との電気的絶縁を達成し得、熱源、放熱
源への取り付ｔ−１を容易に行い得、加えて機械的な強
度をも十分に得られ熱歪による割れ等が生じない熱雷変
換装置を提供することにある。
と覆るところは、吸熱、放熱を効果的に行い得ると共に
同時に他の部材との電気的絶縁を達成し得、熱源、放熱
源への取り付ｔ−１を容易に行い得、加えて機械的な強
度をも十分に得られ熱歪による割れ等が生じない熱雷変
換装置を提供することにある。
本発明ににれば前記目的は、高熱伝導率を有すると共に
所望の機械的強度を有する金属板と、この金属板の一方
の面を電気的に絶縁すべく、この金属板の一方の面に接
着されており、比較的高熱伝導率を有する絶縁膜ど、互
いに分離されてこの絶縁膜に接着された多数の電極箔と
から夫々がなる一対の吸熱・放熱板の間に、多数の熱雷
変換用の半導体素子の夫々が、互いに対面する前記電極
箔の夫々に一端面で接着されて配置されてなる熱雷変換
装置により達成される。
所望の機械的強度を有する金属板と、この金属板の一方
の面を電気的に絶縁すべく、この金属板の一方の面に接
着されており、比較的高熱伝導率を有する絶縁膜ど、互
いに分離されてこの絶縁膜に接着された多数の電極箔と
から夫々がなる一対の吸熱・放熱板の間に、多数の熱雷
変換用の半導体素子の夫々が、互いに対面する前記電極
箔の夫々に一端面で接着されて配置されてなる熱雷変換
装置により達成される。
本発明による熱電変換装置では、金属板が実質的に保持
板として機能Ｊる故に、熱抵抗を小さくし１ｑ、吸熱、
放熱効果を満足し得る程度に得ることかできる。その上
金属板であるため、比較的延性に優れ、よって熱歪等に
よって割れが生じる等の事故をなりシ１７、加えて絶縁
膜の可撓性と相俟って種々の形状に変形し得る結果、平
板状、角柱状、円筒状、球状等の種々の形状の熱雷変換
装置を提供し得る。
板として機能Ｊる故に、熱抵抗を小さくし１ｑ、吸熱、
放熱効果を満足し得る程度に得ることかできる。その上
金属板であるため、比較的延性に優れ、よって熱歪等に
よって割れが生じる等の事故をなりシ１７、加えて絶縁
膜の可撓性と相俟って種々の形状に変形し得る結果、平
板状、角柱状、円筒状、球状等の種々の形状の熱雷変換
装置を提供し得る。
本発明の金属板としては、鉄、好ましくは、アルミニウ
ム、銅又はこれらの合金等を用いることができ、軽量化
を翳する場合にはアルミニウム又はこれの合金が好まし
い。また金属板の厚みは、熱時定数、機械的強度の観点
から種々の値を採用し得、好ましい具体例ではこの１ｇ
さは、０．５１ＩＩｌ〜２ｍｌ０であり、吸熱、放熱特
性を向上さμるべく、絶縁膜が形成される面と反対の面
に多数の吸熱フィン、放熱フィンを一体的又は別体で設
番ノでもよく、このようにフィンを設けると金属板の機
械的強度が増し、薄い金属板でも具体化し得ると同時に
実質的な熱時定数を小ｉくしｍ、好ましい特性を得るこ
とかできる。
ム、銅又はこれらの合金等を用いることができ、軽量化
を翳する場合にはアルミニウム又はこれの合金が好まし
い。また金属板の厚みは、熱時定数、機械的強度の観点
から種々の値を採用し得、好ましい具体例ではこの１ｇ
さは、０．５１ＩＩｌ〜２ｍｌ０であり、吸熱、放熱特
性を向上さμるべく、絶縁膜が形成される面と反対の面
に多数の吸熱フィン、放熱フィンを一体的又は別体で設
番ノでもよく、このようにフィンを設けると金属板の機
械的強度が増し、薄い金属板でも具体化し得ると同時に
実質的な熱時定数を小ｉくしｍ、好ましい特性を得るこ
とかできる。
本発明の熱電変換装置にｔｊＧノる絶縁膜どしては、好
ましくは耐熱性に優れたポリイミド樹脂、特に好ましく
はデュポン社製のケブトン（商品名）がよい。この絶縁
膜すなわちフィルムは熱伝尋性の観点からできるだけ薄
く形成するのがよいが、一つの具体例では約２０μｍ程
度の値とされる。前記クブトンの熱伝導率は０．２４
ｘｌＯＷ／ｃｍ・℃程度であり、厚みが２０μｍ程度の
場合にはこの程度の熱伝導率でも十分に初ＪＩＪの目的
を達成し得る。
ましくは耐熱性に優れたポリイミド樹脂、特に好ましく
はデュポン社製のケブトン（商品名）がよい。この絶縁
膜すなわちフィルムは熱伝尋性の観点からできるだけ薄
く形成するのがよいが、一つの具体例では約２０μｍ程
度の値とされる。前記クブトンの熱伝導率は０．２４
ｘｌＯＷ／ｃｍ・℃程度であり、厚みが２０μｍ程度の
場合にはこの程度の熱伝導率でも十分に初ＪＩＪの目的
を達成し得る。
尚、耐熱性を有している他の樹脂をも使用し得、必要に
応じて高熱伝導性のフィラー材を樹脂に混入して耐熱性
に加えて高熱伝導性を得るにうにしｔ’ Ｇ Ｊ、く、
フィラー材としては例えばアルミナ等を用いることがで
きる。このような絶縁膜を金属板に接着する場合、耐熱
性のエポ４ニジ樹脂からなる接着剤を用いて行うとよい
。この接着剤には、絶縁膜と同様に、熱伝導を良くする
ためにアルミナ等のフィラー祠を混入してもよく、これ
により１ｘｌＯＷ／ｃｍ・℃程度の熱伝導率を得ること
ができる。一つの好ましい具体例では接着剤層の厚みは
４０μｍ程度である。
応じて高熱伝導性のフィラー材を樹脂に混入して耐熱性
に加えて高熱伝導性を得るにうにしｔ’ Ｇ Ｊ、く、
フィラー材としては例えばアルミナ等を用いることがで
きる。このような絶縁膜を金属板に接着する場合、耐熱
性のエポ４ニジ樹脂からなる接着剤を用いて行うとよい
。この接着剤には、絶縁膜と同様に、熱伝導を良くする
ためにアルミナ等のフィラー祠を混入してもよく、これ
により１ｘｌＯＷ／ｃｍ・℃程度の熱伝導率を得ること
ができる。一つの好ましい具体例では接着剤層の厚みは
４０μｍ程度である。
本発明の電極箔としては、銅、ニッケル、スズ等を好ま
しく用いることができ、これらの金属からなる箔すなわ
ちフィルムが絶縁膜に接着剤により接着されて電極箔が
形成されている。好ましい−具体例ではこの電極箔は厚
み１００μ…の銅箔から形成されている。電極箔と絶縁
膜との接着は前述の接着剤を同様に適用−４るとよく、
この接着剤の層の厚みも、一つの具体例では４０μｍ程
度である。
しく用いることができ、これらの金属からなる箔すなわ
ちフィルムが絶縁膜に接着剤により接着されて電極箔が
形成されている。好ましい−具体例ではこの電極箔は厚
み１００μ…の銅箔から形成されている。電極箔と絶縁
膜との接着は前述の接着剤を同様に適用−４るとよく、
この接着剤の層の厚みも、一つの具体例では４０μｍ程
度である。
互いに分離された電極箔を（９るためには、いわゆるプ
リント基板のパターン製造技術を適用し得る。すなわち
、絶縁膜の一方の面全体を覆って例えば銅箔を接着し、
その後エツヂング処理をこの銅箔に施して不必要な銅箔
を除去し、互いに分離された電極箔を形成する。
リント基板のパターン製造技術を適用し得る。すなわち
、絶縁膜の一方の面全体を覆って例えば銅箔を接着し、
その後エツヂング処理をこの銅箔に施して不必要な銅箔
を除去し、互いに分離された電極箔を形成する。
本発明にお番）る半導体素子は、結晶又は焼結半導体か
らなり、直列接続の場合には、Ｐ型半導体素子とＮ型半
導体素子とが交互に配列されて電極箔にそれぞれ一端面
で電気的に接続される。電極箔と半導体素子どの電気的
な接続には、ハンダが用いられる。
らなり、直列接続の場合には、Ｐ型半導体素子とＮ型半
導体素子とが交互に配列されて電極箔にそれぞれ一端面
で電気的に接続される。電極箔と半導体素子どの電気的
な接続には、ハンダが用いられる。
以下本発明を、図面に示す好ましい具体例を用いてより
詳細に説明する。
詳細に説明する。
図において、アルミ製の一対の金属板１及び２の夫々対
向する一方の面３及び４には、比較的熱伝導率の高いポ
リイミド樹脂のフィルムからなる絶縁ｌ！！５及び６が
接着されている。金属板１と絶縁膜５との間の接着剤層
７の厚み８は約４０μｍであり、金属板２と絶縁膜６と
の間の接着剤層９の厚み１０も同程度である。層７及び
９を形成する接着剤としてはアルミナが混入された。耐
熱エポキシ樹脂が適用されている。尚、金属板１及び２
の厚み１１及び１２は本具体例では夫々１ｍｌｌ１であ
り、絶縁膜５及び６の厚み１３及び１４は約２０μｍで
ある。絶縁膜５及び６の夫々の一方の面１５及び１６に
は、互いに分離された多数の電極箔１１及び１８が接着
されており、銅製の電極箔１７及び１８の厚み１９及び
２０は夫々的１００μｍである。電極箔１７及び１８と
絶縁膜５及び６との夫々の間には、接着剤層７及び９ど
同様の接着剤層２１及び２２が介在している。絶縁膜５
及び６により電極箔１１及び１８は夫々金属板１及び２
から電気的に絶縁されている。このように金属板１、絶
縁膜５及び電極箔１１からなる一方の吸熱・放熱板２３
と金属板２、絶縁膜６及び電極箔１８からなる他方の吸
熱・放熱板２４との間には、熱電変換用のＰ型半シ９体
素子２５どＮ型半導体素子２６とが交互に配置されてＪ
３す、半導体素子２５及び２６は人々一端面で互いに体
面する電極１１及び１８にハンダ付けにより接着されて
おり、端子２１及び２８間で交Ｈに配置された半導体素
子２５及び２６は電気的に直列に接続されている。
向する一方の面３及び４には、比較的熱伝導率の高いポ
リイミド樹脂のフィルムからなる絶縁ｌ！！５及び６が
接着されている。金属板１と絶縁膜５との間の接着剤層
７の厚み８は約４０μｍであり、金属板２と絶縁膜６と
の間の接着剤層９の厚み１０も同程度である。層７及び
９を形成する接着剤としてはアルミナが混入された。耐
熱エポキシ樹脂が適用されている。尚、金属板１及び２
の厚み１１及び１２は本具体例では夫々１ｍｌｌ１であ
り、絶縁膜５及び６の厚み１３及び１４は約２０μｍで
ある。絶縁膜５及び６の夫々の一方の面１５及び１６に
は、互いに分離された多数の電極箔１１及び１８が接着
されており、銅製の電極箔１７及び１８の厚み１９及び
２０は夫々的１００μｍである。電極箔１７及び１８と
絶縁膜５及び６との夫々の間には、接着剤層７及び９ど
同様の接着剤層２１及び２２が介在している。絶縁膜５
及び６により電極箔１１及び１８は夫々金属板１及び２
から電気的に絶縁されている。このように金属板１、絶
縁膜５及び電極箔１１からなる一方の吸熱・放熱板２３
と金属板２、絶縁膜６及び電極箔１８からなる他方の吸
熱・放熱板２４との間には、熱電変換用のＰ型半シ９体
素子２５どＮ型半導体素子２６とが交互に配置されてＪ
３す、半導体素子２５及び２６は人々一端面で互いに体
面する電極１１及び１８にハンダ付けにより接着されて
おり、端子２１及び２８間で交Ｈに配置された半導体素
子２５及び２６は電気的に直列に接続されている。
以上のように構成された熱雷変換装置３ｏにおいて、直
流電源３１を図示のように接続すると、金属板１側が冷
却され、金属板２側が発熱される一方、電源３１を逆に
接続すると金属板１側が発熱され、金属板２側が冷却さ
れる。また電源３１の代わりに端子２１及び２８問に負
荷を接続し、金属板１側を加熱又は冷ｉＪＪ Ｌ、金属
板２側を冷却又は加熱すると、負荷に所定の電力を供給
することができる。
流電源３１を図示のように接続すると、金属板１側が冷
却され、金属板２側が発熱される一方、電源３１を逆に
接続すると金属板１側が発熱され、金属板２側が冷却さ
れる。また電源３１の代わりに端子２１及び２８問に負
荷を接続し、金属板１側を加熱又は冷ｉＪＪ Ｌ、金属
板２側を冷却又は加熱すると、負荷に所定の電力を供給
することができる。
従つ°Ｃ１このような熱電変換装置３０の動作において
、半導体素子２５及び２０を保持する金属板１及び２が
セラミックス等の保持板と比較して効率のよい吸熱板又
は放熱板として機能し得るため、加熱冷却及び発電を効
果的に行い得る。
、半導体素子２５及び２０を保持する金属板１及び２が
セラミックス等の保持板と比較して効率のよい吸熱板又
は放熱板として機能し得るため、加熱冷却及び発電を効
果的に行い得る。
次にこのような熱雷変換装置３０の製造方法について説
明すると、まず、第３図に示すような金属板４０の一方
の面に絶縁膜５又は６となる絶縁膜ずなわも絶縁フィル
ム４１が接着され、この絶縁膜４１の一方の面全体に銅
箔４２が接着された板４３を２枚準備し、次に銅箔４２
に対してエツチング処理を施して不要部の銅箔４２を除
去して吸熱・放熱板２３又は２４となる第４図に示すよ
うな板４４を２枚得る。
明すると、まず、第３図に示すような金属板４０の一方
の面に絶縁膜５又は６となる絶縁膜ずなわも絶縁フィル
ム４１が接着され、この絶縁膜４１の一方の面全体に銅
箔４２が接着された板４３を２枚準備し、次に銅箔４２
に対してエツチング処理を施して不要部の銅箔４２を除
去して吸熱・放熱板２３又は２４となる第４図に示すよ
うな板４４を２枚得る。
尚、板４４が得られた段階で重積１７又は１８となる銅
箔の表面に対してニラカルメッキを施すと、以後のハン
ダ付は工程を困難なしに行い得好ましい。
箔の表面に対してニラカルメッキを施すと、以後のハン
ダ付は工程を困難なしに行い得好ましい。
次に２枚の板４４の銅箔の表面にスクリーンプリントに
よりハンダをプリントし、このハンダプリントされた一
方の板４４の表面に、第５図に示すようにＰ型及びＮ型
半導体素子２５及び２６を載置し、その上に残る他方の
板４４を載置し、両板４４を互い向って押圧しながらハ
ンダの溶解温度まで加熱して半導体素子２５＆び２６を
夫々銅箔に接着し、その後、冷ｎ」すると熱電変換装置
３０を得ることができる。
よりハンダをプリントし、このハンダプリントされた一
方の板４４の表面に、第５図に示すようにＰ型及びＮ型
半導体素子２５及び２６を載置し、その上に残る他方の
板４４を載置し、両板４４を互い向って押圧しながらハ
ンダの溶解温度まで加熱して半導体素子２５＆び２６を
夫々銅箔に接着し、その後、冷ｎ」すると熱電変換装置
３０を得ることができる。
前記の如く、本発明によれば、保持部材として金属板を
用いているため、吸熱、放熱を効率よく行いｌＥ’Ｊる
上に、吸熱源、放熱源に簡単に取り付（）られ得、加え
て、セラミックに比較して変形が容易であるため、種々
の形状の装置を得られ得る。
用いているため、吸熱、放熱を効率よく行いｌＥ’Ｊる
上に、吸熱源、放熱源に簡単に取り付（）られ得、加え
て、セラミックに比較して変形が容易であるため、種々
の形状の装置を得られ得る。
第１図は本発明による好ましい一員体例の斜視図、第２
図は第１図に示す具体例の一部拡大説明図、第３図から
第５図は第１図に示す具体例の装置の製造方法の説明図
である。 １．２・・・金属板 ５．６・・・絶縁膜１７、１８・
・・電極箔 ２５．２６・・・半導体装置第２図 第３図 ３ 第４図
図は第１図に示す具体例の一部拡大説明図、第３図から
第５図は第１図に示す具体例の装置の製造方法の説明図
である。 １．２・・・金属板 ５．６・・・絶縁膜１７、１８・
・・電極箔 ２５．２６・・・半導体装置第２図 第３図 ３ 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 高熱伝導率を有すると共に所望の機械的強度を
有づる金属板と、この金属板の一方の面を電気的に絶縁
ジべく、この金属板の一方の面に接着されており、比較
的高熱伝導率を右する絶縁膜と、互いに分離されてこの
絶縁膜に接着された多数の電極箔とから夫々がなる一対
の吸熱・放熱板の間に、多数の熱雷変換用の半導体素子
の夫々が、互いに対ｒＫ１ｉする前記電極箔の夫々に一
端面で接着されて配置されてなる熱電変換装置。 （２・） 金属板はアルミニウムからなる特許請求の範
囲第１項に記載の熱雷変換装置。 （３） 金属板は鉄からなる特許請求の範囲第１項に記
載の熱雷変換装置。 （４） 金属板は銅からなる特許請求の範囲第１項に記
載の熱電変換装置。 （５） 絶縁膜はポリイミド樹脂からなる特許請求の範
囲第１項から第４項のいずれかに記載の熱雷変換装置。 （６） 金属板と絶縁膜とは耐熱性１ポキシ樹脂からな
る接着剤により接着されている特許請求の範囲第１項か
ら第５項のいずれかに記載の熱雷変換装置。 （７） 絶縁膜ど電極箔とは耐熱性エポキシ樹脂からな
る接着剤により接着されている特許請求の範囲ｍ Ｉ
Ｊｎから第６項のいずれかに記載の熱雷変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183725A JPS6076179A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 熱電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58183725A JPS6076179A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 熱電変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076179A true JPS6076179A (ja) | 1985-04-30 |
Family
ID=16140868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58183725A Pending JPS6076179A (ja) | 1983-09-30 | 1983-09-30 | 熱電変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6076179A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178555U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-12 | ||
| JPS62178554U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-12 | ||
| JPH01256180A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 熱電モジュールおよびその製造方法 |
| JPH0690030A (ja) * | 1992-09-08 | 1994-03-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 熱電素子シート |
-
1983
- 1983-09-30 JP JP58183725A patent/JPS6076179A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62178555U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-12 | ||
| JPS62178554U (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-12 | ||
| JPH01256180A (ja) * | 1988-04-05 | 1989-10-12 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | 熱電モジュールおよびその製造方法 |
| JPH0690030A (ja) * | 1992-09-08 | 1994-03-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 熱電素子シート |
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