包括:第一基板140和第二基板150 ;至少一個(gè)單位單元，該單位單元包括彼此電連接并設(shè)置在第一基板和第二基板之間的第一半導(dǎo)體元件120和第二半導(dǎo)體元件130 ;以及形成在第一半導(dǎo)體元件120和第二半導(dǎo)體元件130中的每個(gè)元件的外表面上的絕緣構(gòu)件110。具體地，第一基板的體積可以形成為與第二基板的體積不同。在本發(fā)明的本實(shí)施方案中，“體積”指的是形成基板的外周表面的內(nèi)體積。具體地，在本發(fā)明的第三實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)中，基于佩爾捷效應(yīng)，構(gòu)成冷側(cè)的第一基板140的面積可以形成為大于構(gòu)成熱側(cè)的第二基板150的面積，使得熱導(dǎo)率可以提高并且散熱效率可以提高，由此能夠去除常規(guī)熱電模塊產(chǎn)生的散熱器。具體地，在冷卻熱電模塊的情況下，可以使用一般的基板例如鋁基板作為第一基板140和第二基板150，或者像本發(fā)明的本實(shí)施方案一樣，可以使用金屬基板作為第一基板和第二基板，使得可以實(shí)現(xiàn)散熱效率和輕薄結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在第一基板和第二基本由金屬基板形成的情況下，在形成在第一基板140和第二基板150中的電極層160a、160b之間可以還包括介電層170a、170b。
[0053]在根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方案中，第二基板150形成為具有是第一基板140的面積的1.2倍至5倍的面積，使得第一基板和第二基板可以形成為具有不同體積。如圖8所示，第一基板140的寬度Id1形成為比第二基板150的寬度b2窄。在這樣的情況下，具有相同厚度的第一基板和第二基板形成為具有不同的面積，使得第一基板和第二基板的體積可以形成為彼此不同。在第二基板150的面積形成為小于第一基板140的面積的1.2倍的情況下，熱電效率與現(xiàn)有的熱電效率沒(méi)有大的差異，因此，也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)輕薄結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在第二基板的面積形成為大于第一基板的面積的5倍的情況下，難以保持熱電模塊的形狀(例如，相對(duì)的結(jié)構(gòu))，并且傳熱效率顯著降低。
[0054]此外，就第二基板150而言，在第二基板的表面上形成散熱圖案例如不平整圖案，使得第二基板的散熱性質(zhì)可以最大化。借此，即使在去除現(xiàn)有散熱器的元件的情況下，也可以有效確保散熱性質(zhì)。在這種情況下，散熱圖案可以形成在第二基板的兩個(gè)表面或者兩個(gè)表面中的任一表面上。具體地，在散熱圖案形成在第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件彼此接觸的表面上的情況下，散熱性質(zhì)以及熱電元件和基板的接合性質(zhì)可以改進(jìn)。
[0055]此外，第一基板140的厚度形成為比第二基板150的厚度a 2薄，使得可以有利于從冷側(cè)生成的熱流入并且熱轉(zhuǎn)移可以提高。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的具有各種結(jié)構(gòu)的熱電元件以及包括該熱電元件的熱電模塊可以用于根據(jù)單位單元的上基板和下基板的表面上的加熱部和吸熱部的各自的性質(zhì)、通過(guò)從介質(zhì)(例如水、液體等)吸收熱來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻效果，以通過(guò)將熱轉(zhuǎn)移至特定介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱效果。也就是說(shuō)，在根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案的熱電模塊中，雖然已經(jīng)作為實(shí)施方案描述了具有提高的冷卻效率的冷卻裝置的構(gòu)造，但是作為用于利用加熱性質(zhì)加熱介質(zhì)的裝置，該裝置可以應(yīng)用于布置至進(jìn)行冷卻的相反側(cè)的基板。也就是說(shuō)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)為用于能夠同時(shí)進(jìn)行冷卻和加熱的一個(gè)裝置。
[0057]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，在熱電半導(dǎo)體元件的各外表面上形成具有低熱導(dǎo)率的絕緣層，使得在將熱電半導(dǎo)體元件連接至電極時(shí)可以防止由連接部產(chǎn)生電流泄漏，并且可以控制從加熱部至冷卻部的熱傳遞現(xiàn)象，由此改進(jìn)了熱電元件的性能。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，在構(gòu)成熱電半導(dǎo)體元件的單位單元中，彼此面對(duì)的半導(dǎo)體元件中的任一元件的體積形成為比另一元件的體積大，使得導(dǎo)電性能可以提高，由此提高冷卻效率。
[0059]具體地，通過(guò)改變N型半導(dǎo)體元件的直徑或高度，與構(gòu)成單位單元的P型半導(dǎo)體元件的體積相比，N型半導(dǎo)體元件具有大的體積，使得熱電冷卻效率可以提高。另外，熱電元件的橫截面形成為具有使得可以形成印刷厚膜的曲率的圓或橢圓形狀，由此能夠增加制造過(guò)程的效率。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，第一基板的面積和第二基板的面積形成為彼此不同，使得散熱效率可以提高，由此實(shí)現(xiàn)了熱電模塊的輕薄結(jié)構(gòu)。
[0061]具體地，在第一基板的面積形成為與第二基板的面積不同的情況下，在熱側(cè)上的基板的面積形成得大，使得傳熱速率可以提高并且散熱器可以去除，由此實(shí)現(xiàn)了冷卻裝置的小型化和輕薄結(jié)構(gòu)。
[0062]如前所述，在本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中，已經(jīng)描述了本發(fā)明的詳細(xì)示例性實(shí)施方案，應(yīng)該明顯的是，在沒(méi)有脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，普通技術(shù)人員可以作出修改方案和變化方案。因此，要理解的是，前述內(nèi)容是本發(fā)明的示例性說(shuō)明而且不理解為限于所公開(kāi)的具體實(shí)施方案，以及旨在將對(duì)公開(kāi)的實(shí)施方案的修改方案以及其他實(shí)施方案包括在所附權(quán)利要求書(shū)及其等同內(nèi)容的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱電模塊，包括: 彼此面對(duì)布置的第一基板和第二基板； 布置在所述第一基板與所述第二基板之間的第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件；以及 絕緣構(gòu)件，其設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體元件或所述第二半導(dǎo)體元件的外表面上并且具有比所述第一半導(dǎo)體元件或所述第二半導(dǎo)體元件的熱導(dǎo)率低的熱導(dǎo)率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電模塊，其中所述絕緣構(gòu)件設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件中的至少之一中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電模塊，其中所述絕緣構(gòu)件設(shè)置成緊密附接至所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件中的每一個(gè)的外表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電模塊，其中所述絕緣構(gòu)件設(shè)置成完全包圍所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件中的每一個(gè)的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱電模塊，其中所述絕緣構(gòu)件設(shè)置成覆蓋所述第一基板和所述第二基板與所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件之間的連接部(S)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱電模塊，其中設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件中的每一個(gè)的外表面上的相應(yīng)的絕緣構(gòu)件由不同材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱電模塊，其中所述絕緣構(gòu)件包含環(huán)氧樹(shù)脂、S1基材料、SiN基材料、MgO基材料和CaO基材料中的任意一種，或者包含選自這些材料中的兩種或更多種材料的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電模塊，其中所述第一基板的體積和所述第二基板的體積彼此不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱電模塊，其中所述第二半導(dǎo)體元件的體積大于所述第一半導(dǎo)體元件的體積。
10.一種熱轉(zhuǎn)換裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電模塊。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種熱電模塊以及使用其的熱轉(zhuǎn)換裝置。提供了一種熱電模塊，其通過(guò)在熱電半導(dǎo)體元件的外表面上形成具有低熱導(dǎo)率的絕緣層而能夠防止在將熱電半導(dǎo)體元件連接至電極時(shí)從連接部產(chǎn)生電流的泄漏，并且其通過(guò)控制從加熱部到冷卻部的熱傳遞現(xiàn)象而能夠提高熱電元件的性能。
【IPC分類(lèi)】H01L35-32
【公開(kāi)號(hào)】CN104766921
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510009212
【發(fā)明人】盧名來(lái)
【申請(qǐng)人】Lg伊諾特有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年1月8日
【公告號(hào)】EP2894682A2, EP2894682A3, US20150194589