CN101867010B - 热电器件及其制造方法、控制系统及电子设备 - Google Patents

热电器件及其制造方法、控制系统及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了热电器件及其制造方法、控制系统及电子设备。该热电器件包括：多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个p型热电元件；第一绝缘体；以及第二绝缘体。在热电器件中，每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个n型热电元件之间。多行热电元件沿与第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接。第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。

Description

热电器件及其制造方法、控制系统及电子设备
技术领域
本发明涉及具有热电元件的热电器件、制造热电器件的制造方法、用于控制热电器件的控制系统及电子设备。
背景技术
热电器件(其中采用用作珀耳帖冷却器件的热电元件)包括：一对绝缘板；多个p型热电元件；多个n型热电元件；以及电极，用于连接p型热电元件和n型热电元件。p型热电元件和n型热电元件交替布置以彼此间隔开并设置在成对的绝缘板之间。更具体地，p型热电元件和n型热电元件被焊接到形成在成对绝缘板的相对表面上的电极，并串联连接。当电流从外部供应到p型和n型热电元件时，一个绝缘板变成吸热的板，另一绝缘板变成根据电流流动的方向耗散热量的板(例如，见日本未审查专利申请公开No.2003-174202的[0022]到[0025]段和图1)。
发明内容
在日本未审查专利申请公开No.2003-174202中描述的热电器件中，p型和n型热电元件被焊接到电极。因此，在p型和n型热电元件与电极之间的界面处的电阻可以增加。此外，p型热电元件和n型热电元件布置为彼此间隔开，因此难以使热电器件具有较高的热密度并减小热电器件的尺寸。
此外，当制造如上所述的热电器件时，通常进行构图以在绝缘层上形成电极，p型和n型热电元件分别布置(选出并设置)在这些电极上。当采用此制造方法时，需要高精度地挑出并设置p型和n型热电元件，导致差的生产率和较高的成本。
此外，用于制造尺寸小的热电器件的方法可以采用利用薄膜涂覆技术形成p型和n型热电元件的方法。然而，难以获得温度差异(ΔT＞20℃)，该温度差异被认为可实现足够的热电转换效率。另一方面，形成厚度足以实现足够的热电转换效率的膜花费非常长的时间，导致较高的制造成本。
期望提供尺寸小且具有坚固结构的热电器件，并减小热电元件之间的接触电阻，且具有较高的热密度。还期望提供一种用于控制该热电器件的控制系统以及设置有该热电器件的电子设备。
还期望提供一种用于制造热电器件的制造方法。该方法保持低的制造成本，可以进行批量生产，并允许以较大的灵活性选择热电器件的尺寸。
根据本发明实施例的热电器件包括：多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个p型热电元件；第一绝缘体；以及第二绝缘体。
每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个n型热电元件之间。
多行热电元件沿与第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接。
第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
根据本发明的此实施例，p型热电元件可以在结区域处直接连接到n型热电元件。由此，减小了p型热电元件与n型热电元件之间的接触电阻，并且热电器件具有较高的热密度。此外，p型热电元件通过第一绝缘体在除结区域之外的区域处与n型热电元件绝缘。因此，与p型热电元件和n型热电元件布置为彼此间隔开以使p型热电元件与n型热电元件电绝缘的情况相比，获得了较高的绝缘特性并实现了小且坚固的结构。
根据用于制造本发明另一实施例的热电器件的制造方法，第一层叠体如下获得：通过沿第一方向交替堆叠多个p型热电元件和多个n型热电元件，以及将每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件与邻近该p型热电元件的一个n型热电元件之间使得p型热电元件和n型热电元件在结区域处彼此电连接。
根据该制造方法，接合体通过如下获得：通过对第一层叠体进行加压同时加热，将第一层叠体的p型和n型热电元件彼此连接。
根据该制造方法，多行热电元件通过切割接合体获得，每行热电元件由彼此相连的p型热电元件和n型热电元件构成。
根据该制造方法，第二层叠体如下获得：通过堆叠多行热电元件以及将第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
根据该制造方法，第二层叠体的堆叠的多行热电元件通过对第二层叠体进行加压并同时加热而彼此连接。
根据本发明的此实施例，热电器件主要利用简单的工艺例如堆叠和切割热电元件和绝缘体来制造，因此与采用膜沉积工艺制造热电器件的情况相比制造成本保持为较低。根据本发明的此实施例，此外，通过适当选择将被堆叠的热电元件的数目和将被堆叠的热电元件的行数，允许以较大的灵活性来选择热电器件的尺寸。因此，易于获得适于热源尺寸的热电器件。
根据本发明另一实施例的用于控制热电器件的控制系统是一种用于控制这样的热电器件的控制系统，该热电器件包括：多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个p型热电元件；第一绝缘体；以及第二绝缘体。在该热电器件中，每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个n型热电元件之间。多行热电元件沿与第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接。第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
用于控制热电器件的控制系统包括：输入单元，接收关于要被冷却的集成电路部件的温度信息；以及控制电路，根据被输入单元接收的温度信息来控制供应到热电器件的电流。
根据本发明的此实施例，热电器件可以是被控制系统控制的热电器件之一，集成电路部件可以是要被冷却的集成电路部件之一，热电器件可以对应于集成电路部件布置。
输入单元可以接收关于要被冷却的每个集成电路部件的温度信息。
控制电路可以根据被输入单元接收的温度信息来单独地控制供应到热电器件的电流。
根据本发明的此实施例，供应到热电器件的电流可以根据要被冷却的集成电路部件的温度信息而单独地控制。因此，热电器件的热输运性质被不同地控制。
根据本发明另一实施例的电子设备包括：热源，具有封装；以及热电器件，设置在热源的封装处。
该热电器件包括：多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个p型热电元件；第一绝缘体；以及第二绝缘体。
每个第一绝缘体布置在相应的一个p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个n型热电元件之间。
多行热电元件沿与第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接。
第二绝缘体布置在多行热电元件之间使得多行热电元件的p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
根据本发明的此实施例，p型热电元件可以在p型和n型热电元件的结区域处电接连接到n型热电元件。p型和n型热电元件彼此连接而不用在其间布置电极，因此减小了p型热电元件与n型热电元件之间的接触电阻并实现了较高的热密度。由于第一绝缘体布置在p型热电元件和n型热电元件之间，p型热电元件与n型热电元件之间的间隔对于在空间上使p型热电元件与n型热电元件绝缘不是必需的。因此，实现了小且坚固的结构。由于此热电器件制作得紧凑，该热电器件可以局部地布置在热源处。此外，由于热电器件具有较高的热密度，从此热源释放的热被有效地吸收。
根据本发明实施例的热电器件，实现了热电元件之间的接触电阻减小并具有较高的热密度和小且坚固结构的热电器件。此外，根据本发明的实施例，提供了一种控制该热电器件的控制系统以及包括该热电器件的电子设备。
根据用于制造热电器件的制造方法，制造成本保持较低，可以批量生产，并且允许以较高的灵活性来选择热电器件的尺寸。
附图说明
图1是根据本发明实施例的热电器件的侧视图；
图2是热电器件的平面图；
图3是热电器件的透视图；
图4是示出用于制造热电器件的方法的流程图；
图5是层叠体的局部截面图；
图6是层叠体的平面图；
图7是层叠体的局部放大平面图；
图8是块体的透视图；
图9是从块体切割的多行热电元件的透视图；
图10是其间具有第二绝缘体的堆叠的多行热电元件的分解透视图；
图11是示出一实施例的截面图，其中热电器件安装在集成电路(IC)部件上；
图12是示出热电器件安装在IC部件上的实施例的局部放大截面图；
图13是控制热电器件的第一控制系统的结构的示意图；
图14是控制热电器件的第二控制系统的结构的示意图；
图15是示出实施例的修改示例的截面图，其中热电器件安装在要被冷却的IC部件上；
图16是示出控制热电器件的第二控制系统的结构的修改示例的示意图；
图17是控制热电器件的第三控制系统的结构的示意图；
图18是作为设置有热电器件的电子设备的桌面个人计算机(PC)的侧视图；以及
图19是示出热电器件的修改示例的透视图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的热电器件10的侧视图。
热电器件10具有基本上为长方体的形状或立方体的形状。热电器件10包括多个p型热电元件11p、多个n型热电元件11n、多个第一绝缘体12以及多个第二绝缘体13(在图2等中示出)。
如图1所示，p型热电元件11p和n型热电元件11n(其以与p型热电元件11p相等的数目提供)沿x轴方向交替布置。对于三个轴中的每个，p型热电元件11p的尺寸和n型热电元件11n的尺寸都从约1μm到约500μm。p型热电元件11p和n型热电元件11n由例如碲化铋(Bi2Te3)、碲化铋锑(BiSbTe)等构成。
每个第一绝缘体12布置在相应的一个p型热电元件11p和在x轴方向上邻近该p型热电元件11p的一个n型热电元件之间。第一绝缘体12例如是由二氧化硅(SiO2)等构成的薄膜。每个p型热电元件11p和在x轴方向上邻近该p型热电元件11p的一个n型热电元件在其一部分之间夹有相应的一个第一绝缘体12，并彼此相连。更具体地，每个p型热电元件11p和在x轴方向上邻近该p型热电元件11p的一个n型热电元件11n在除了第一pn结区域14之外的整个范围上夹有相应的一个第一绝缘体12，并在第一pn结区域处彼此相连。第一pn结区域14沿z轴方向设置在p型热电元件11p与n型热电元件11n的任一端处从而形成∏连接。更具体地，关于在x轴方向上邻近的第一pn结区域14，第一pn结区域14之一设置在p型热电元件11p和n型热电元件11n之一的z轴方向的一端处，相邻的一个第一pn结区域14设置在p型热电元件11p与n型热电元件11n的z轴方向的另一端处。如上所述的p型热电元件11p和n型热电元件11n沿x轴方向交替布置且彼此相连的结构被称为“热电元件行11”，其是一行热电元件。
热电器件10通过沿y轴方向交替布置和堆叠热电元件行11和第二绝缘体13而形成，使得相邻的热电元件行11在其一部分之间夹着相应的一个第二绝缘体13并将热电元件行11彼此相连。
图2是热电器件10的平面图。图3是热电器件10的透视图。
如图2和图3所示，在y轴方向上相邻的热电元件行11的p型热电元件11p和n型热电元件11n布置为形成棋盘(checkerboard)图案。第二绝缘体13布置为使热电元件行11的除了第二pn结区域15之外的整个范围彼此电绝缘，使得位于每个热电元件行11的任一端处的p型热电元件11p直接连接到位于相邻的一个热电元件行11的同一端处的n型热电元件11n，从而形成第二pn结区域15。也就是，在y轴方向上相邻的热电元件行11在其除了第二pn结区域15之外的整个范围上夹着第二绝缘体13，并在第二pn结区域15处彼此相连。关于在y轴方向上相邻的第二pn结区域15，第二pn结区域15之一设置在p型热电元件11p和n型热电元件11n之一的x轴方向的一端处，相邻的一个第二pn结区域15设置在p型热电元件11p和n型热电元件11n中相邻一个的x轴方向的另一端处。
结果，热电元件行11的所有p型热电元件11p和n型热电元件11n在热电器件10中串联电连接。附图标记18表示用于将电流供应到热电器件10的引出电极。热电器件10具有用于布置在由x轴和y轴形成的平面的对角线上的p型热电元件11p和n型热电元件11n的引出电极18；p型热电元件11p设置有一个引出电极18，n型热电元件11n设置有一个引出电极18。
已经描述了热电器件10，其中五个热电元件行11沿y轴方向布置且彼此相连，在每个热电元件行11中三个p型热电元件和三个n型热电元件11n沿x轴方向交替布置。然而，本发明的实施例不限于此。热电元件行11可以是至少两个p型热电元件11p和两个n型热电元件11n沿x轴方向交替布置的热电元件行。热电器件10可以是布置有两个或更多热电元件行11的热电器件。
根据此实施例中的热电器件10，p型热电元件11p在第一pn结区域14和第二pn结区域15处直接连接到n型热电元件11n，并在热电元件行11中形成pn结。因此，热电器件10具有难以在电流流动的表面处引起缩流(venacontracta)的结构。该结构能够显著减少接触电阻(内电阻)，热电器件10能够具有较高的热密度，因此能够实现类似于元件特性的器件特性。此外，由于热电器件10在内部不具有间隙，热电器件10能够更紧凑，对于热电器件10能够实现较坚固的结构。
接着，将描述用于制造具有上述结构的热电器件10的方法。
图4是示出用于制造热电器件10的方法的流程图。
首先，制备p型热电元件11p和n型热电元件11n(其以与p型热电元件11p相等的数目提供)。p型热电元件11p和n型热电元件11n是晶片状或薄片状。在步骤ST101，层叠体20通过交替堆叠这些p型热电元件11p和n型热电元件11n并布置长薄片状的第一绝缘体12而获得，每个第一绝缘体12在相应的一个p型热电元件11p和邻近该p型热电元件11p的一个n型热电元件11n之间。第一绝缘体12由例如SiO2制成。
图5是层叠体20的局部截面图。图6是层叠体20的平面图。图7是层叠体20的局部放大图。
如图5、图6和图7所示，在层叠体20中，第一绝缘体12布置在p型热电元件11p的层和n型热电元件11n的层之间。第一绝缘体12彼此平行地布置，且在垂直于层堆叠的方向的方向(垂直于第一绝缘体12的长度方向的方向)上在其间具有预定的间隔。这里，在层堆叠的方向上彼此相邻的第一绝缘体12在垂直于层堆叠的方向的方向和第一绝缘体12的长度方向上错开。
P型热电元件11p和n型热电元件11n的每层可以由颗粒材料形成，而不是上述晶片状或薄片状层。此外，替代堆叠薄片状第一绝缘体12的方法，可以通过对p型热电元件11p和n型热电元件11n的表面进行预定的构图方法而利用预先获得薄膜状第一绝缘体12的方法。这里，用于增大层间电和机械连接的强度的导电膜(未示出)可以形成在p型热电元件11p和n型热电元件11n之间不存在第一绝缘体12的区域(第一pn结区域14)中。
例如，Bi2Te3、BiSbTe等可以用于形成p型热电元件11p和n型热电元件11n。
此外，可以采用将Bi2Te3的精细颗粒涂覆碲化锑(Sb2Te3)的纳米薄层而获得的材料来形成p型热电元件11p和n型热电元件11n。备选地，通过使用将Bi2Te3、BiSbTe等与纳米颗粒混合获得的精细结构引起声子散射而获得的材料能够用于形成p型热电元件11p和n型热电元件11n。这些热电材料减少了热导率。具有低热导率的p型热电元件11p和n型热电元件11n通过采用这些热电材料用于根据实施例的热电器件10而获得，从而改善热电器件10的品质因子。
在步骤ST102中，对层叠体20进行加压并加热，p型热电元件11p在第一pn结区域14处连接到n型热电元件11n，并且p型热电元件11p和n型热电元件11n在其一部分之间夹着第一绝缘体12。层叠体20应当在约400℃至约500℃加热约一小时并以约20Mpa加压。
在步骤ST103中，期望尺寸的块体21(其每个具有基本上为长方体的形状)通过沿图5和图6中的虚线切割层叠体20而获得。
图8是切割块体21的透视图。
这里，p型热电元件11p和n型热电元件11n堆叠的方向通过图8中的x轴示出。
在块体21中，每个p型热电元件11p和邻近该p型热电元件11p的一个n型热电元件11n通过一个第一绝缘体12彼此部分绝缘，使得第一pn结区域14在p型热电元件11p和n型热电元件11n的与层堆叠的方向(x轴方向)垂直的方向(图8中的z轴方向)上的一端或另一端处交替形成。
在步骤ST104中，块体21沿由垂直于x轴的y轴和z轴形成的截面切割，其方向是p型热电元件11p和n型热电元件11n堆叠的方向，截面由交替的长短点划线示出。结果，获得如图9所示的多个热电元件行11。
然后，对于每个热电元件行11，第二绝缘体13形成在热电元件行11的一个截面23的除了位于热电元件行11的一端处的p型热电元件11p的区域的整个截面23上。第二绝缘体13通过例如预定的构图方法形成。在步骤ST105中，形成有该第二绝缘体13的多个热电元件行11堆叠以在其间具有第二绝缘体13。在图10所示的示例中，在由11-2和11-4指示的两个热电元件行绕y轴旋转180度后，堆叠热电元件行11。结果，位于每个热电元件行11的任一端处的p型热电元件11p面对位于相邻一个热电元件行11的同一端处的n型热电元件11n，相邻热电元件行11的其余区域通过相邻热电元件行11之间的第二绝缘体13彼此绝缘。
在步骤ST106中，对堆叠的热电元件行11进行加压并加热，热电元件行11彼此相连并且热电元件行11将第二绝缘体13夹在其一部分之间。热电元件行11应当在约400℃到约500℃加热约一小时，并应当以约20Mpa加压。结果，彼此面对的p型热电元件11p和n型热电元件11n被连接以形成第二pn结区域15。这样，获得热电器件10，其中包括在堆叠的热电元件行11中的多个p型热电元件11p和多个n型热电元件11n通过形成pn结串联连接。
这里，对于每个热电元件行11，导电膜(未示出)可以形成在热电元件行11的没有形成第二绝缘体13的表面上，相邻热电元件行11的p型热电元件11p和n型热电元件11n可以通过其间的导电膜彼此相连。布置在p型热电元件11p和n型热电元件11n的层之间的导电膜增大层间的电连接和机械连接的强度。
此外，上述示例描述了，对于每个热电元件行11，第二绝缘体13形成在热电元件行11的一个截面23a的除了位于截面23a的一端处的p型热电元件11p的区域之外的整个范围上。然而，本发明的实施例不限于此。对于每个热电元件行11，第二绝缘体13可以形成在热电元件行11的一个截面23的除了位于截面23的一端处的n型热电元件11n的区域之外的整个范围上。
根据此实施例的用于制造热电器件的方法，通过适当选择将被堆叠的热电元件的数目和将被堆叠的热电元件行的数目，允许以高度的灵活性来选择热电器件10的尺寸。因此，热电器件10能够易于设计以具有适于热源尺寸的尺寸。此外，根据此实施例的用于制造热电器件的方法，热电器件10能够主要通过包括堆叠和切割热电元件的层的简单工艺获得。因此，与采用膜沉积工艺制造热电器件的情况相比，制造热电器件10的成本保持较低，并可以批量生产。
下面描述如上所述制造的热电器件10在要被冷却的部件上的安装。
图11是示出热电器件10安装在要被冷却的IC部件30的实施例的截面图。图12是示出热电器件10安装在IC部件30上的实施例的局部放大截面图。
在图11和图12中，要被冷却的IC部件30倒装法(flip chip)连接到模块板31。模块板31倒装法连接到主板32。
散热片33连接到要被冷却的IC部件30的一个主表面，在其间具有热界面材料的层(未示出)。散热片33减小从IC部件30辐射的热量的热密度，并将热传导到散热元件，诸如热沉35。散热片33由具有高热导率的材料构成，例如铜(Cu)、碳化硅(SiC)或氮化铝(AlN)。
在此实施例中，要被冷却的IC部件30具有被称作热点且彼此间隔开的两个高热部件(未示出)。每个高热部件在对应于高热部件的位置处布置有热电器件10。热沉35连接到散热片33的与散热片33的连接到IC部件30的表面相反的表面，其间具有热界面材料(未示出)的层。热沉35由例如Cu或铝(Al)构成。
这里，热电器件10嵌入在一个凹槽34中或者热电器件10嵌入在形成于散热片33的面对IC部件的主表面之一的部分中的两个或更多凹槽34中。更具体地，对于每个热电器件10，除了设置有引出电极18之外的表面外，整个热电器件10用绝缘连接层37覆盖。绝缘连接层37使热电器件10的p型热电元件11p和n型热电元件11n与散热片33绝缘。绝缘连接层37用于桥接不同构件之间的间隙。绝缘连接层37可以是薄层并由诸如SiC或AlN的陶瓷材料构成。热电器件10嵌入在散热片33的凹槽34中使得热电器件10的没有形成绝缘连接层37的表面从散热片33的面对IC部件30的主表面之一的表面突出约1μm到约5μm。更具体地，热电器件10嵌入在凹槽34中使得形成在热电器件10的表面上的绝缘连接层37紧密地贴附到凹槽34的所有内壁。
如上所述嵌入的热电器件10的引出电极18通过柔性电缆38等连接到设置在模块板31上的电源45的连接器39。考虑由于热膨胀等引起模块板31与散热片33之间的距离变化来设计该配线。
基于要被冷却的部件的接触表面的电绝缘性质或期望的平坦性，平坦表面可以通过对热电器件10的表面进行化学机械抛光(CMP)等来形成，而替代能用于桥接间隙的绝缘连接层37。也就是，如果要被冷却的IC部件30是绝缘的，热电器件10可以直接连接到要被冷却的IC部件30。
根据按照此实施例的热电器件10的安装，由于热电器件10制作得较小，所以热电器件10能够局部地布置在称作热点的高热部件处。因此，热电器件10能够从热点强烈地吸热从而进行热抽吸(heat pumping)。
如上所述，热抽吸仅对热点进行，因此，热点的温度能够较接近整个IC部件30(其是要被冷却的部件)的代表温度(总的平均温度)。因此，不必显著降低热点的温度，并且能够制作消耗较少功率且有效散热的结构。
这里，热电器件10设置为冷却具有温度范围的部件，例如从室温到约200℃。更具体地，该温度范围是主温度范围为从室温到约200℃的温度范围。
图13是控制热电器件10的第一控制系统40的结构的示意图。如图13所示，第一控制系统40包括温度传感器41、电源45和控制电路42。
温度传感器41通过例如构建于要被冷却的IC部件30中的二极管、晶体管、热敏电阻等形成。通常，该温度传感器41包括在通用中央处理器(CPU)、超大规模集成电路(VLSI)等从而符合特定的规格。
电源45通过IC部件30的电源输入端子44向IC部件30施加驱动电压，并向控制电路42提供用于驱动热电器件10的电流。
控制电路42通过热电器件10的引出电极18来控制供应到热电器件10的电流。控制电路42接收来自IC部件30的温度信号输出端子43的温度信号。控制电路42控制要提供到热电器件10的电流值，并根据此温度信号来控制电流的导通/截止。这里，在此第一控制系统40中，在热电器件10具有的引出电极18中，应当使用p型热电器件11p具有的引出电极18和n型热电器件11n具有的引出电极。例如，可以采用p型热电元件11p和n型热电元件11n的位于通过pn结串联连接的p型热电元件11p和n型热电元件11n的两端处的引出电极18。
热电器件10的热传输性质能够根据要被冷却的IC部件30的温度利用具有上述结构的第一控制系统40来控制。
图14是控制热电器件10的第二控制系统50的示意图。
第二控制系统50是采用图11中示出的热电器件10的系统。
如图14所示，第二控制系统50包括温度传感器41、电源45、控制电路56、温度信号转换电路51和输入/输出(I/O)电路52。
温度传感器41是包括在IC部件30中的传感器。
温度信号转换电路51接收来自IC部件30的温度信号输出端子43的温度信号，将所接收的温度信号转换成预定格式的温度数据，并通过IC部件30的温度数据输入端子55将温度数据发送到IC部件30。
IC部件30存储用于将从温度信号转换电路51获取的温度数据转换成I/O电路52的温度数据的程序。IC部件30利用该程序将从温度信号转换电路51获取的温度数据转换成用于I/O电路52的温度数据，并通过IC部件30的输出端子53将用于I/O电路52的温度数据输出到I/O电路52。
I/O电路52从IC部件30的输出端子53接收用于I/O电路52的温度数据，并产生和输出用于控制电路56的控制信号。
电源45通过IC部件30的电源输入端子44施加驱动电压到IC部件30，并将用于驱动热电器件10的电流提供到控制电路56。
控制电路56通过这些热电器件10的引出电极18来控制供应到两个热电器件10的电流。控制电路56根据来自I/O电路52的控制信号输入来控制要供应到这两个热电器件10的电流值并控制供应到这两个热电器件10的电流的导通/截止。
这两个热电器件10的热传输性质能够根据要被冷却的IC部件30中的热点的位置和温度利用具有上述结构的第二控制系统50来控制。
这里，第二控制系统50能够应用到要控制一个热电器件10的情况。类似地，第一控制系统40中的控制电路42可以构造为控制两个热电器件10。
此外，如图15和图16所示，第二控制系统50中的控制电路56可以作为装配在模块板31上的IC部件54而并入。
图17是控制热电器件10的第三控制系统60的结构的示意图。
如图17所示，第三控制系统60包括温度传感器41、电源45和控制电路61。
温度传感器41是包括在IC部件30中的传感器。
电源45通过IC部件30的电源输入端子44向IC部件30施加驱动电压，并向控制电路61提供用于驱动热电器件10的电流。
控制电路61通过热电器件10的引出电极18来控制要提供到热电器件10的电流。控制电路61接收来自IC部件30的温度信号输出端子43的温度信号，并根据该温度信号来控制供应到热电器件10的电流的导通/截止。
更具体地，控制电路61包括多个转接开关62。彼此并联的转接开关62每个连接到设置在热电器件10的热电元件行11的两端处的相应一个引出电极18。
具有上述结构的第三控制系统60能够根据要被冷却的IC部件30的温度通过接通/断开转接开关62而并行地控制供应到热电元件行11的功率的导通/截止。因此，热电器件10的热传输性质能够利用第三控制系统60不同地控制。
这里，当进行上述并行控制时，可以采用图19中示出的热电器件10a而不是热电器件10，热电器件10a具有热电元件行11通过第二绝缘体13彼此完全绝缘的结构。
此外，第三控制系统60能够应用到要控制两个或更多热电器件10的情况，或应用到第二控制系统50。此外，每个热电元件行11连接到第三控制系统60中的控制电路61的一个转接开关62；然而，本发明的实施例不限于此。例如，如果p型热电元件11p和n型热电元件11n中的每个连接到布置成矩阵的电源中的相应一个，部分p型热电元件11p和部分n型热电元件11n能够在热电元件行11中被供电。因此，热电器件10能够被更不同地控制。
图18是作为提供有热电器件10的电子设备的桌面PC的侧视图。
IC部件30布置在PC 90的外壳91中。IC部件30安装在安装于主板32上的模块板上。热连接到热沉(未示出)的散热片连接到要被冷却的IC部件30的主表面之一。热电器件10嵌入在该散热片中。
本发明的实施例不限于上述实施例，并可以包括各种其它的实施例。
例如，p型热电元件11p和n型热电元件11n通过第一绝缘体12彼此局部绝缘，并且特定的p型热电元件11p通过上述实施例中的pn结直接连接到特定的n型热电元件11n。然而，本发明的实施例不限于此。凹槽可以通过深反应离子蚀刻(DRIE)形成在p型热电元件11p和n型热电元件11n之间，使得部分p型热电元件11p连接到部分n型热电元件11n而没有第二绝缘体12。氧化物膜可以形成在这些凹槽的表面上，或者可以不进行特殊处理。该结构能够通过凹槽中的空气层使p型热电元件11p与n型热电元件11n局部绝缘。
桌面PC已经作为电子设备的示例来描述。然而，本发明的实施例不限于此。电子设备的示例包括个人数字助理(PDA)、电子词典、照相机、显示装置、音频/视频装置、投影仪、手机、游戏机、汽车导航装置、机器人、激光发生器和其它的电子产品。
本申请包含于2009年4月15日提交到日本专利局的日本优选权专利申请JP2009-098547中公开的主题，其全部内容通过引用结合于此。
本领域技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、部分组合和变更，只要它们落在附加的权利要求书或其等同特征的范围内。

Claims (9)

1.一种热电器件，包括：
多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个所述n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个所述p型热电元件；
第一绝缘体；以及
第二绝缘体，
其中每个所述第一绝缘体布置在相应的一个所述p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个所述n型热电元件之间，
所述多行热电元件沿与所述第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接，并且
所述第二绝缘体布置在所述多行热电元件的相邻行之间，使得所述多行热电元件中的所有p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
2.根据权利要求1所述的热电器件，
其中，在每行热电元件中，所述p型热电元件中的每个电连接到与该p型热电元件相邻的一个所述n型热电元件从而形成∏连接。
3.根据权利要求2所述的热电器件，
其中在所述第一方向上位于所述多行热电元件中的一行的一端处的p型热电元件电连接到在所述第一方向上位于所述多行热电元件中相邻的一行的同一端处的n型热电元件。
4.一种用于制造热电器件的制造方法，包括以下步骤：
通过沿第一方向交替堆叠多个p型热电元件和多个n型热电元件并且通过将每个第一绝缘体布置在相应的一个所述p型热电元件与相邻于该p型热电元件的一个所述n型热电元件之间使得所述p型热电元件和所述n型热电元件在结区域处彼此电连接，从而获得第一层叠体；
通过对所述第一层叠体进行加压同时加热而使所述第一层叠体的堆叠的p型热电元件和n型热电元件彼此连接，从而获得接合体；
通过切割所述接合体获得多行热电元件，每行热电元件由彼此相连的p型热电元件和n型热电元件构成；
通过堆叠所述多行热电元件并且通过将第二绝缘体布置在所述多行热电元件之间使得所述多行热电元件中的p型热电元件和n型热电元件串联电连接，从而获得第二层叠体；以及
通过对所述第二层叠体进行加压并同时加热，将所述第二层叠体的堆叠的所述多行热电元件彼此连接。
5.根据权利要求4所述的制造方法，
其中当获得所述第一层叠体时，在每行热电元件中，每个所述p型热电元件电连接到相邻于该p型热电元件的一个所述n型热电元件从而形成∏连接。
6.根据权利要求5所述的制造方法，
其中当获得所述第二层叠体时，在第一方向上位于所述多行热电元件中一行的一端处的p型热电元件电连接到在所述第一方向上位于所述多行热电元件中相邻的一行的同一端处的n型热电元件。
7.一种用于控制热电器件的控制系统，
该热电器件包括：
多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，每个所述n型热电元件具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个所述p型热电元件；
第一绝缘体；以及
第二绝缘体，
其中每个所述第一绝缘体布置在相应的一个所述p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个所述n型热电元件之间，
所述多行热电元件沿与所述第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接，以及
所述第二绝缘体布置在所述多行热电元件的相邻行之间，使得所述多行热电元件中的所有p型热电元件和n型热电元件串联电连接，
所述控制系统包括：
输入单元，接收关于要被冷却的集成电路部件的温度信息；以及
控制电路，根据被所述输入单元接收的温度信息来控制供应到所述热电器件的电流。
8.根据权利要求7所述的控制系统，
其中所述热电器件是被所述控制系统控制的热电器件之一，所述集成电路部件是要被冷却的集成电路部件之一，所述热电器件对应于所述集成电路部件布置，
所述输入单元接收关于要被冷却的每个所述集成电路部件的温度信息，以及
所述控制电路根据被所述输入单元接收的所述温度信息来单独地控制供应到所述热电器件的电流。
9.一种电子设备，包括：
热源，具有封装；以及
热电器件，设置在所述热源的封装处，该热电器件包括：
多行热电元件，每行包括沿第一方向交替布置的多个p型热电元件和多个n型热电元件，所述n型热电元件中的每个具有结区域，该结区域电连接到与该n型热电元件相邻的一个所述p型热电元件；
第一绝缘体；以及
第二绝缘体，
其中每个所述第一绝缘体布置在相应的一个所述p型热电元件和与该p型热电元件相邻的一个所述n型热电元件之间，
所述多行热电元件沿与所述第一方向垂直的第二方向布置并彼此连接，并且
所述第二绝缘体布置在所述多行热电元件的相邻行之间，使得所述多行热电元件中的所有p型热电元件和n型热电元件串联电连接。
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