专利名称：热电组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一适用于诸如冰箱、冷库、加热箱或除湿器中的热电组件，尤其涉及一利用多组热电元件的热电组件。
图7是示出使用多组热电元件(将在下面把它称作“热电元件组”)的传统热电组件的正视示意图。在一单片吸热侧热导体51和一单片散热侧热导体52之间的一预定间隔中设置多个热电元件组53a、53b。通过由合成树脂制成的螺栓54，将吸热侧热导体51和散热侧热导体52沿着堆积叠方向固定。在图中，标号55表示设置在散热侧热导体52上的散热鳍片，标号56表示与热电元件组53a、53b连接的导线。
通过螺栓54的紧固力，可在吸热侧热导体51和热电元件组53a、53b间以及散热侧热导体52和热电元件组53a、53b间形成紧密接触。虽然未图示，但热电元件组53a、53b每个都是由一预定数目的吸热侧电极、散热侧电极以及并排设置在两电极间的N型半导体晶片和P型半导体晶片所构成的。
上述传统热电组件的结构是将多个热电元件组53a、53b插在单片吸热侧热导体51和单片散热侧热导体52之间，并且通过螺栓54，将吸热侧热导体51和散热侧热导体52固定在一起。如果在热电元件组53a、53b间高度有变化，较高的热电元件组，例如热电元件组53a，被吸热侧热导体51和散热侧热导体52挤压，使得热电元件组53a可能破裂或者可能产生一大的内部应力。另一方面，在下部热电元件组(例如热电元件组53b)与吸热侧和散热侧热导体51、52之间可能形不成足够紧密的接触。
综上所述，传统热电组件具有多种缺点。也就是说，它不能取得任何高的热电转换效率，并且使用寿命也较短。另外，为了减小热电元件组53a与热电元件组53b之间的高度变化，就需要严格控制制造步骤，从而导致产量下降。
本发明的一个目的是消除传统技术的缺点，并提供一在性能和制造两方面都很好的热电组件。
为了实现上述目的，本发明提供一热电组件，它具有多个设置在吸热侧热导体和散热侧热导体间的热电组件。吸热侧热导体和散热侧热导体中的一个基本上是单片形式。相对于这一个热导体设置多组热电元件。吸热侧热导体和散热侧热导体中的另一个则相应于许多组热电元件以分隔成许多片的形式设置。
对应于单独的热电元件组，本发明的另一热导体是以分隔成如上所述的许多片的形式来设置的。因此即使在热电元件组间高度有变化，也可以在吸热侧热导体与热电元件组之间和在热电元件组与散热侧热导体之间形成紧密接触。
与传统热电组件不同，本发明的热电组件没有诸如其半导体晶片可能破裂或产生内部应力之类的问题，并且在性能和使用寿命两方面都很好。另外，因为不需要的严格的制造控制，所以可提高生产率。
图1是本发明第一实施例热电组件的一正视图，正视图中的横剖面示出热电模件的主要部分；图2是热电组件的一侧面图，侧面图中的横剖面说明热电组件的一部分；图3是热电组件的一平面图；图4是热电组件的一仰视图；图5是一组用于热电组件的开敞型热电元件的一放大横剖面图；图6是本发明第二实施例热电组件的一正视图，正视图中的横剖面示出热电模件的主要部分；图7是传统热电组件示意的正视图。
参阅图1至图5来详细描述本发明第一实施例热电组件。多个(在这个实施例中是两个)外部吸热侧热导体，即由铝制成的块形第一外部吸热侧热导体2a和第二外部吸热侧热导体2b，与一例如由铝制成的内部吸热侧热导体1在它的预定位置处整体连接。一第一散热侧导体3a和一第二散热侧导体3b分别在相应于第一外部吸热侧热导体2a和第二外部吸热侧导体2b的位置处彼此分开地设置(即，成分隔形式)。第一散热侧导体3a和第二散热侧导体3b都分别整体地具有许多散热鳍片5a、5b，这样就能用空气来有效地冷却第一和第二散热侧导体3a、3b。顺便提及，吸热侧热导体2a、2b以及散热侧热导体3a、3b都经过诸如阳极氧化铝处理之类的绝缘处理。
将一第一组热电元件(将在下面称它为“第一热电元件组”)4a设置于第一外部吸热侧热导体2a和第一散热侧热导体3a之间，而将一第二组热电元件(将在下面称它为“第二热电元件组”)设置在第二外部吸热侧热导体2b和第二散热侧热导体3b之间。这些热电元件组4a、4b中的每个都是开敞型的，在两侧上都具有基片，或在一侧上的省略基片。如图5中所说明的，每组热电元件组4a、4b都由预定数目的吸热侧电极6、散热侧电极7以及插在吸热侧电极6和散热侧电极7之间的P型半导体晶片8和N型半导体晶片9所构成。通过电极6、7将P型半导体晶片8和N型半导体晶片9串联连接。
一第一框架10a围绕着第一外部吸热侧热导体2a和第一热电元件组4a设置在内部吸热侧热导体1和第一散热侧热导体3a之间。另一方面，一第二框架10b围绕着第二外部吸热侧热导体2b和第二热电元件组4b，设置在内部吸热侧热导体1和第二散热侧热导体3b之间。
框架10a、10b都由合成树脂构成。内部吸热侧热导体1和框架10a、10b用粘合剂11和螺钉12在它们的接触表面处连结在一起，形成气密和水密的形式且框架10a、10b也在它们的接触表面处连结在一起，形成气密和水密的形式。顺便提及，当粘合剂11硬结后，用螺钉12进行固定。如图2和图4中所说明的，在每个框架10a、10b内部位置上穿过内部吸热侧热导体1形成多个出气孔13。在粘合剂11硬结后，用密封螺钉14来密封气孔13。如果不开出气孔13，当散热侧热导体3a、3b，热电元件组4a、4b以及框架10a、10b的一连接单元被粘接在吸热侧热导体1上时，框架中的空气会将未变硬的粘合剂推出。结果，会形成缝隙，通过缝隙空气中的水分会渗透到热电组件的内部，导致性能变坏。开设出气孔13可以避免这种问题。空气排出以后，再用密封螺钉14来密封出气口13。
在图1和图2中标号16表示的是由诸如硅胶之类具有良好热传导性能的材料所制成的弹性薄膜。弹性薄膜系插在外部吸热侧热导体2a、2b和相应的热电元件组4a、4b之间。
在图3和图4中标号15表示导线。在这个实施例中第一热电元件组4a和第二热电元件组4b都是串联连接的。作为另一种情况，这些热电元件组也可以是并联连接的。
下面将描述热电组件的装配步骤(i)将热电元件组4a、4b与相应的散热侧热导体3a、3b结合。
(ii)将导线15与热电元件组4a、4b连接。
(iii)在已固定有热电元件组4a、4b的散热侧热导体3a、3b上，用粘合剂11分别粘合框架10a、10b，然后再拧紧螺栓。
(iv)分别在散热侧热导体2a、2b的表面上涂覆变形成弹性薄膜。另外，在吸热侧热导体1粘接框架10a、10b的表面处涂覆粘合剂11，(其厚度要使得粘合剂11填满在吸热侧热导体1和框架10a、10b之间的缝隙)。
(v)所述散热侧热导体3a、3b，热电元件组4a、4b以及框架10a、10b的单元，已在步骤(iii)中形成，将其放在步骤(iv)中已准备好的吸热侧热导体1的上方。
(vi)当粘合剂硬结后，用螺钉将吸热侧热导体1和框架10a、10b固定在一起(以防止分离)。
(vii)用螺钉14来密封出气孔13。如有需要，可在螺钉14上再涂覆一层粘合剂以进一步确保密封。
参阅图6来描述本发明第二实施例热电组件。第二实施例不同于第一实施例之处在于已将内部吸热侧热导体1和外部散热侧热导体2a、2b结合于一吸热侧热导本21内部，并且在散热侧上的冷却系统已由空气冷却转换成水冷却。
如下具体描述的那样，散热侧主要由分隔开的散热侧热导体3a、3b；壳体22a、22b，其下部开口与相应的散热侧热导体3a、3b连接成水密形式；以及，布置于相应壳体22a、22b内的分配部件23a、23b所构成。
当通过进口管25a、25b提供一诸如水之类的传热介质24时，传热介质24立即在空间26a、26b内扩散，并且通过喷嘴27a、27b被强制朝着散热侧热导体3a、3b喷射。击中散热侧热导体3a、3b并从那里吸收热量的传热介质24被收集，然后通过出口管28a、28b排出系统。这样排出的传热介质24在一未予说明的散热器中冷却，然后通过一再循环系统再次利用。
如图1和图6所示，在分隔的热导体间(即在第一散热侧导体3a与第二散热侧导体3b之间)形成缝隙会有一潜在的问题，即流经缝隙的空气可能到达位于分隔开的热导体对面的其他热导体的一侧上，从而引起一热回流。这个问题特别可能发生在空气被强制围绕热电组件流动的热电组件类型中。
为了避免这个潜在的问题，采用这样一种结构较可取一具有一定程度、能吸收热电元件组之间高度变化的弹性填充物。例如一硅树脂，将被填在分隔的热导体间以防止空气在它们之间流动。
在上述两个实施例的每一个中，都是将散热侧分隔成几个部分，反过来，也可将吸热侧分隔。这样分隔部分的数目不只限于2个也可以是3个或更多。
对于这里使用的“一热导体基本上是一单片形式”的表述，还应当指出的是这个表述可以解释为它还包括由许多片热导体连接成平面形状所组成的一个热导体。
在上述实施例中，使用开敞型热电元件组。但本发明并不局限于此。也可以使用由基片制成的普通型热电元件组。
权利要求
1.一种热电组件，它具有多组设置在一吸热侧热导体(1、2；21)和一散热侧热导体(3)间的热电元件(4a、4b)，其特征在于，所述吸热侧热导体和所述散热侧热导体中的一个(1、2)基本上是一单片形式，所述多组热电元件(4a、4b)相对于所述的一个热导体(1、2a、2b)设置，并且所述吸热侧热导体和所述散热侧热导体中的另一个相应于所述多组热电元件(4a、4b)以分隔成许多片的形式设置。
2.一种如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，所述多组热电元件(4a、4b)每一个都是具有至少一个被省略基片的一组开敞型热电元件。
3.一种如权利要求1所述的热电组件，其特征在于，所述多组热电元件(4a、4b)通过设置在所述一个热导体(1、2；21)与所述另一个分隔成所述片状(3a、3b)的热导体间的相应框架(10a、10b)被单独地围绕成一种气密和水密的形式。
4.一种如权利要求3所述的热电组件，其特征在于，出气孔(13)分别与由上述吸热侧热导体(1、2)、所述另一热导体(3a、3b)和所述框架(10a、10b)所围成的空间相连通；施加一粘合剂(11)在所述热导体(1、3a、3b)和所述多组热电元件间以及所述热导体(1、3a、3b)与所述框架(10a、10b)间提供至少部分粘结；并且所述出气孔(13)是密封的。
5.一种如权利要求1所述的热电组件，还包括插在所述热导体(1、2)(3)中的至少一个与所述多组热电元件(4a、4b)之间的弹性薄膜(16)。
6.一种如权利要求1所述的热电组件，还包括一插在所述分隔的热导体(3a、3b)之间的弹性填充物。
全文摘要
吸热侧热导体(1)和散热侧热导体(3)中的一个基本上是一单片形。相对于单片热导体(1)设置多组热电元件(4a、4b),吸热侧热导体和散热侧热导体中的另一个则相应于多组热电元件(4a、4b)以分隔成许多片(3a、3b)的形式设置。
文档编号H01L35/30GK1182342SQ9712132
公开日1998年5月20日 申请日期1997年10月22日 优先权日1996年10月22日
发明者渡辺日出男, 木谷文一, 小笠原光敏 申请人:萨墨福尼克斯株式会社