CN111433923B - 绝缘传热基板、热电转换模块及绝缘传热基板的制造方法 - Google Patents

绝缘传热基板、热电转换模块及绝缘传热基板的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的绝缘传热基板的特征在于,具有:热传递层,由铝或铝合金构成;导电层,配设于该热传递层的一个面侧;及玻璃层,形成于所述导电层与所述热传递层之间,所述导电层由银的烧成体构成,所述玻璃层的厚度被设为在5μm以上且50μm以下的范围内。

Description

绝缘传热基板、热电转换模块及绝缘传热基板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种具备热传递层和导电层,并且电绝缘这些热传递层和导电层的绝缘传热基板、使用该绝缘传热基板的热电转换模块及绝缘传热基板的制造方法。
本申请主张基于2017年12月6日在日本申请的专利申请2017-234319号及2018年11月20日在日本申请的专利申请2018-217595号的优先权,并将其内容援用于此。
背景技术
热电转换模块是使用具有塞贝克效应或者帕尔帖效应的热电转换元件,将热能转换为电能,或者将电能转换为热能的模块。
在上述的热电转换模块中,例如,提出有交替串联连接n型热电转换元件与p型热电转换元件的结构。在这种热电转换模块中,设为在多个热电转换元件的一端侧及另一端侧分别配置有传热板,并通过分别配设于这些传热板的导电层而串联连接热电转换元件彼此的结构。
并且,在配设于热电转换元件的一端侧的传热板与配设于热电转换元件的另一端侧的传热板之间产生温度差,通过塞贝克效应而能够产生电能。
或者,通过使电流流过热电转换元件,利用帕尔帖效应,能够在配设于热电转换元件的一端侧的传热板与配设于热电转换元件的另一端侧的传热板之间产生温度差。
在此,作为上述传热板,例如,如专利文献1所示,有时使用在金属基板的表面形成搪瓷层,并在该搪瓷层的与金属基板相反的一侧形成有电极的搪瓷基板。在该搪瓷基板中,设为通过搪瓷层而电绝缘金属基板与电极的结构。
并且,上述搪瓷基板例如还用于使用LED元件的LED模块等中。
专利文献1:日本特开平03-039490号公报
在此,在上述搪瓷基板中,为了确保绝缘性而较厚地形成搪瓷层的厚度,因此层叠方向的热阻变大,有可能无法将在元件中产生的热量充分的进行传热。
并且,当搪瓷层厚时,通过用于搪瓷层的玻璃和形成于搪瓷层上的电路用金属的热膨胀差,在高温下可能会由于热应力而破坏界面。
发明内容
该发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种具有充分的绝缘性并且具有高传热性,能够比较容易地制造的绝缘传热基板及使用该绝缘传热基板的热电转换模块及上述绝缘传热基板的制造方法。
为了解决上述课题,本发明的绝缘传热基板的特征在于,具有:热传递层,由铝或铝合金构成;导电层,配设于该热传递层的一个面侧;及玻璃层,形成于所述导电层与所述热传递层之间,所述导电层由银的烧成体构成,所述玻璃层的厚度被设为在5μm以上且50μm以下的范围内。
根据本发明的绝缘传热基板,由于在由铝或铝合金构成的热传递层的一个面隔着厚度在5μm以上且50μm以下的范围内的玻璃层形成有导电层,因此能够确保热传递层与导电层之间的绝缘性,能够减小层叠方向的热阻,并且传热性优异。
并且,导电层由银的烧成体构成,因此将含有银的浆料涂布成图案状并进行烧成,从而能够在导电层上形成电路图案。
在此,在本发明的绝缘传热基板中,所述玻璃层可以设为在所述热传递层的一个面形成为图案状的结构。
在该情况下,由于玻璃层在热传递层的一个面形成为图案状,并且在该玻璃层上形成有导电层,因此玻璃层在表面并未露出较多,从而处理性优异。
另外,导电层的图案与玻璃层的图案尺寸可以完全相同,也可以比其小。
并且,在本发明的绝缘传热基板中,所述导电层的厚度优选设在5μm以上且100μm以下的范围内。
在该情况下,导电层的厚度如上述规定,因此能够确保导电层中的电传导性。
此外,在本发明的绝缘传热基板中,所述热传递层可以设为如下结构:分割成多个块体,并且对于一个块体,分别形成有所述玻璃层及所述导电层。
在该情况下,由于热传递层被分割成多个块体,因此能够较小地构成热膨胀系数不同的热传递层及玻璃层的接合面积,并且能够抑制由这些热膨胀差引起的翘曲等。并且,能够用作骨架型或半骨架型的热电转换模块用的绝缘传热基板。
并且,在本发明的绝缘传热基板中,可以设为在所述热传递层的另一个面侧也形成有所述玻璃层及所述导电层的结构。
在该情况下,由于在所述热传递层的一个面侧及另一个面侧分别形成有所述玻璃层及所述导电层,因此能够在所述热传递层的两面分别配设热电转换元件,从而能够构成层叠型的热电转换模块。
本发明的热电转换模块的特征在于,具有:多个热电转换元件;及配设于这些热电转换元件的一端侧的第一导电层及配设于另一端侧的第二导电层,并且经由所述第一导电层及所述第二导电层电连接多个所述热电转换元件而成,在所述热电转换元件的一端侧及另一端侧的至少一方或双方配设有上述绝缘传热基板。
在此情况下,由于在所述热电转换元件的一端侧及另一端侧的至少一方或双方配设有上述绝缘传热基板,因此层叠方向的热传导性优异,并能够将热电转换元件的热量有效地传递至热传递层。因此,热电转换效率变得优异。
并且,由于确保导电层与热传递层之间的绝缘性,因此具有在使用电压中的耐电压性,从而能够稳定地使用。
本发明的绝缘传热基板的制造方法的特征在于,其为上述的绝缘传热基板的制造方法,所述绝缘传热基板的制造方法具备:玻璃层形成工序,在由铝或铝合金构成的铝板的一个面涂布玻璃浆料并进行烧成,从而形成玻璃层;及导电层形成工序,在所述玻璃层上涂布加入有玻璃的银浆料并进行烧成,从而形成导电层。
根据设为这种结构的绝缘传热基板的制造方法,由于具备涂布玻璃浆料并进行烧成,从而形成玻璃层的玻璃层形成工序、及在所述玻璃层上涂布加入有玻璃的银浆料并进行烧成,从而形成导电层的导电层形成工序,因此能够在热传递层的一个面比较容易地形成导电层及玻璃层,从而能够有效地制造绝缘传热基板。
并且,通过将加入有玻璃的银浆料涂布成图案状并进行烧成,从而能够在导电层上形成电路图案。另外,也可以通过多次实施加入有玻璃的银浆料的涂布来确保涂布厚度。
在此,在本发明的绝缘传热基板的制造方法中,也可以设为如下结构:在所述导电层形成工序中,在涂布加入有玻璃的银浆料之后,进一步涂布银浆料,然后进行烧成。
在此情况下,能够确保银的烧成体的厚度,从而能够减小导电层的电阻。
并且,在本发明的绝缘传热基板的制造方法中,在所述玻璃层形成工序中,可以设为将所述玻璃浆料涂布成图案状的结构。
在该情况下,由于仅在铝板(热传递层)的一个面中形成有导电层的区域形成有玻璃层,因此使用大型的铝板而形成多片绝缘传热基板,然后,能够在未形成有玻璃层的区域切割铝板,能够进一步有效地制造绝缘传热基板。
此外,在本发明的绝缘传热基板的制造方法中,可以设为如下结构:在将所述玻璃层形成为图案状的所述玻璃层上形成所述导电层,然后,将所述铝板分割成多个块体。
在该情况下,能够有效地制造所述热传递层被分割成多个块体的结构的绝缘传热基板。
根据本发明,能够提供一种具有充分的绝缘性并且具有高传热性,能够比较容易地制造的绝缘传热基板、及使用该绝缘传热基板的热电转换模块、及上述绝缘传热基板的制造方法。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式的绝缘传热基板的热电转换模块的概略说明图。
图2是本发明的实施方式的绝缘传热基板的概略说明图。
图3是表示本发明的实施方式的绝缘传热基板的制造方法及热电转换模块的制造方法的流程图。
图4是本发明的实施方式的绝缘传热基板的制造方法及热电转换模块的制造方法的概略说明图。
图5是本发明的另一实施方式的绝缘传热基板的概略说明图。图5的(a)是俯视图,图5的(b)是侧视图。
图6是本发明的另一实施方式的绝缘传热基板的概略说明图。图6的(a)是俯视图,图6的(b)是侧视图。
图7是本发明的另一实施方式的绝缘传热基板的概略说明图。图7的(a)是俯视图,图7的(b)是侧视图。
图8是使用了图7所示的绝缘传热基板的热电转换模块的概略说明图。
图9是本发明的另一实施方式的绝缘传热基板的概略说明图。
图10是使用了图9所示的绝缘传热基板的热电转换模块的概略说明图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施方式进行说明。另外,以下所示的各实施方式是为了便于更好地理解发明的主旨而具体说明的实施方式,除非另有说明,则并不限定本发明。并且,为了便于理解本发明的特征且为方便起见,以下的说明中使用的附图有时放大表示主要部分,各构成要件的尺寸比率等并不一定与实际相同。
如图1所示,本实施方式所涉及的热电转换模块10具备本实施方式的第一绝缘传热基板20和第二绝缘传热基板30及多个呈柱状的热电转换元件11。
在多个呈柱状的热电转换元件11的长度方向的一端侧(在图1中为下侧)配设有第一绝缘传热基板20,在热电转换元件11的长度方向的另一端侧(在图1中为上侧)配设有第二绝缘传热基板30,并且通过设置于第一绝缘传热基板20的第一导电层25及设置于第二绝缘传热基板30的第二导电层35电性串联连接有多个呈柱状的热电转换元件11。
在本实施方式的热电转换模块10中,例如,将第一绝缘传热基板20侧作为低温部,将第二绝缘传热基板30侧作为高温部来使用,并实施热能与电能的转换。
第一绝缘传热基板20具有由铝或铝合金构成的第一热传递层21及经由第一玻璃层23层叠于该第一热传递层21的一个面的第一导电层25。
在本实施方式的第一绝缘传热基板20中,第一玻璃层23形成为图案状,并且在第一绝缘传热基板20的一个面中未形成有第一导电层25的区域未形成有第一玻璃层23。
在此,第一热传递层21由铝板构成,该铝板由铝或铝合金所构成,其厚度例如设为0.1mm以上。
另外,作为铝,例如,能够使用纯度99质量%以上的铝(2N铝)、纯度99.9质量以上的铝(3N铝)、纯度99.99质量%以上的铝(4N铝)等纯铝。作为铝合金,例如,能够使用A6061等。
另外,在本实施方式中,作为构成第一热传递层21的铝板,使用A6061合金。
第一导电层25由银的烧成体构成,并在第一热传递层21的一个面(在图1中为上面)形成为电路图案状。
并且,在本实施方式中,第一导电层25的厚度ta被设在5μm以上且100μm以下的范围内。
介于第一热传递层21与第一导电层25之间的第一玻璃层23作为将第一热传递层21与第一导电层25进行电绝缘的绝缘层而发挥作用。
在此,当第一玻璃层23的厚度tg小于5μm时,在制作热电转换模块10的情况下,存在如下忧虑:通过接合热电转换元件11时的加压或使用热电转换模块10时的加压,第一玻璃层23破损,第一热传递层21和第一导电层25短路,热电转换模块的发电性能下降。另一方面,当第一玻璃层23的厚度tg超过50μm时,在第一玻璃层23与第一热传递层21的界面可能会产生剥离。
由此,在本实施方式中,将第一玻璃层23的厚度tg规定在5μm以上且50μm以下的范围内。
另外,为了进一步抑制由于热电转换模块10的制作时或使用时的加压而引起的第一玻璃层23的破损,将第一玻璃层23的厚度tg优选设为10μm以上。并且,为了进一步抑制第一玻璃层23与第一热传递层21的界面处的剥离,将第一玻璃层23的厚度tg优选设为40μm以下,进一步优选设为25μm以下。
第二绝缘传热基板30具有由铝或铝合金构成的第二热传递层31及经由第二玻璃层33层叠于该第二热传递层31的一个面的第二导电层35。
该第二绝缘传热基板30被设为与上述第一绝缘传热基板20相同的结构,并且由银的烧成体构成的第二导电层35的厚度ta被设在5μm以上且100μm以下的范围内,介于第二热传递层31与第二导电层35之间的第二玻璃层33的厚度tg被设在5μm以上且50μm以下的范围内。并且,第二热传递层31由A6061合金构成,其厚度被设为0.1mm以上。
并且,第二绝缘传热基板30中,第二玻璃层33形成为图案状,并且在第二绝缘传热基板30的一个面中未形成有第二导电层35的区域未形成有第二玻璃层33。
在此,作为构成第一玻璃层23及第二玻璃层33的玻璃,优选使用不含有铅(Pb)的无铅玻璃。
作为无铅玻璃,并无特别限定。例如,作为无铅玻璃,能够使用如下的无铅玻璃:将Bi2O3、ZnO及B2O3作为必须成分,并且根据需要在其中适当地添加选自SiO2、Al2O3、Fe2O3、CuO、CeO2、ZrO2、Li2O、Na2O及K2O等碱金属氧化物、以及MgO、CaO、BaO及SrO等碱土类金属氧化物中的一种以上而成。
热电转换元件11具有n型热电转换元件11a及p型热电转换元件11b,并且交替排列这些n型热电转换元件11a和p型热电转换元件11b。
另外,在该热电转换元件11的一端面及另一端面分别形成有金属化层(未图示)。作为金属化层,例如能够使用镍、银、钴、钨或钼等,或者由这些金属纤维制成的无纺布等。另外,金属化层的最表面(与第一导电层25及第二导电层35的接合面)优选由Au或Ag构成。
n型热电转换元件11a及p型热电转换元件11b例如由碲化合物、方钴矿、填充方钴矿、赫斯勒、半赫斯勒、笼形包合物、硅化物、氧化物或硅锗等的烧结体构成。
作为n型热电转换元件11a的材料,例如使用Bi2Te3、PbTe、La3Te4、CoSb3、FeVAl、ZrNiSn、Ba8Al16Si30、Mg2Si、FeSi2、SrTiO3、CaMnO3、ZnO或SiGe等。
并且,作为p型热电转换元件11b的材料,例如使用Bi2Te3、Sb2Te3、PbTe、TAGS(=Ag-Sb-Ge-Te)、Zn4Sb3、CoSb3、CeFe4Sb12、Yb14MnSb11、FeVAl、MnSi1.73、FeSi2、NaxCoO2、Ca3Co4O7、Bi2Sr2Co2O7或SiGe等。
另外,存在通过掺杂剂而获得n型和p型这两者的化合物、及仅具有n型或p型中的任一种性质的化合物。
接着,参考图3及图4,对上述本实施方式的绝缘传热基板(第一绝缘传热基板20及第二绝缘传热基板30)的制造方法及热电转换模块10的制造方法进行说明。
(玻璃层形成工序S01)
首先,在成为第一热传递层21的铝板41的一个面及成为第二热传递层31的铝板51的一个面涂布含有后述玻璃粉末的玻璃浆料42、52,并进行烧成,从而形成第一玻璃层23及第二玻璃层33。另外,该玻璃浆料中不含有银。
在本实施方式中,通过将玻璃浆料涂布成图案状并进行烧成,从而将第一玻璃层23及第二玻璃层33形成为图案状。
另外,对于玻璃浆料的涂布方法并无限定,优选适当地选择现有的方法。
并且,例如,通过调整玻璃浆料的涂布次数,能够获得所期望的厚度的第一玻璃层23及第二玻璃层33。
此外,关于玻璃浆料42、52的烧成条件,优选在大气环境、加热温度:400℃以上且600℃以下、加热温度下的保持时间:10分钟以上且60分钟以下的条件下进行。
(导电层形成工序S02)
接着,在第一玻璃层23及第二玻璃层33上涂布加入有玻璃的银浆料43、53,如有需要,进一步涂布银浆料,干燥后进行烧成,从而形成第一导电层25及第二导电层35。
另外,银浆料中不含有玻璃粉末。并且,作为加入有玻璃的银浆料,是含有后述玻璃粉末和银成分的浆料。银成分能够设为与银浆料相同。
在此,在本实施方式中,为了确保第一导电层25及第二导电层35的厚度,涂布加入有玻璃的银浆料,并在其上涂布银浆料。
另外,对于银浆料或加入有玻璃的银浆料的涂布方法并无限定,优选适当地选择现有的方法。并且,也可以分别多次涂布加入有玻璃的银浆料及银浆料。
这样,通过调整涂布次数,能够将第一导电层25及第二导电层35的厚度设为所期望的厚度。
此外,关于银浆料或加入有玻璃的银浆料的烧成条件,优选在大气环境、加热温度:400℃以上且600℃以下、加热温度下的保持时间:10分钟以上且60分钟以下的条件下进行。
在此,在本实施方式中,玻璃浆料及加入有玻璃的银浆料中所含有的玻璃粉末如上述作为无铅玻璃粉末,具体的组成设为如下:
Bi2O3:68质量%以上且93质量%以下、
ZnO:1质量%以上且20质量%以下、
B2O3:1质量%以上且11质量%以下、
SiO2:5质量%以下、
Al2O3:5质量%以下、
Fe2O3:5质量%以下、
CuO:5质量%以下、
CeO2:5质量%以下、
ZrO2:5质量%以下、
碱金属氧化物:2质量%以下、
碱土类金属氧化物:7质量%以下。
另外,本实施方式中的玻璃浆料由玻璃粉末和溶剂构成。并且,银浆料由银粉末和溶剂构成。加入有玻璃的银浆料由银粉末、玻璃粉末及溶剂构成。另外,根据需要可以含有树脂或分散剂。并且,代替银粉末,可以含有氧化银和还原剂。
如此,制造本实施方式的绝缘传热基板(第一绝缘传热基板20及第二绝缘传热基板30)。
(热电转换元件接合工序S03)
并且,在热电转换元件11的一端侧接合第一绝缘传热基板20的第一导电层25,在热电转换元件11的另一端侧接合第二绝缘传热基板30的第二导电层35。另外,热电转换元件接合工序S03中的热电转换元件11与第一导电层25及第二导电层35的接合方法并无特别限制,能够适当地选择应用现有的方法。例如,有使用银接合材料来接合热电转换元件和导电层的方法。
通过以上工序来制造本实施方式的热电转换模块10。
根据设为如上结构的本实施方式的绝缘传热基板(第一绝缘传热基板20及第二绝缘传热基板30),由于在由铝或铝合金构成的热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)的一个面,经由厚度为5μm以上且50μm以下的范围内的玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)形成有导电层(第一导电层25及第二导电层35),因此能够充分地确保热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)与导电层(第一导电层25及第二导电层35)之间的绝缘性,并且能够减小层叠方向的热阻,传热性优异。
此外,在本实施方式中,玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)形成为图案状,在热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)的一个面中未形成有导电层(第一导电层25及第二导电层35)的区域未形成有玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33),因此玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)在表面上并未露出较多,处理性优异。
并且,导电层(第一导电层25及第二导电层35)由银的烧成体构成,导电层(第一导电层25及第二导电层35)的厚度ta被设在5μm以上且100μm以下的范围内,因此能够确保导电层(第一导电层25及第二导电层35)中的电传导性。
根据本实施方式的热电转换模块10,由于在热电转换元件11的一端侧配设有第一绝缘传热基板20,在热电转换元件11的另一端侧配设有第二绝缘传热基板30,因此层叠方向的热传导性优异,从而能够将热电转换元件11的热量有效地传递至热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)。因此,热电转换效率变得优异。
并且,由于确保了导电层(第一导电层25及第二导电层35)与热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)之间的绝缘性,因此具有使用电压的耐电压性,能够稳定地使用。
根据本实施方式的绝缘传热基板(第一绝缘传热基板20及第二绝缘传热基板30)的制造方法,由于具备涂布玻璃浆料并进行烧成,从而形成玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)的玻璃层形成工序S01、及在玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)上涂布银浆料或加入有玻璃的银浆料并进行烧成,从而形成导电层(第一导电层25及第二导电层35)的导电层形成工序S02,因此能够在热传递层(第一热传递层21及第二热传递层31)的一个面,将导电层(第一导电层25及第二导电层35)及玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)形成为比较容易且自由的图案,并且能够有效地制造第一绝缘传热基板20及第二绝缘传热基板30。
并且,通过将银浆料或加入有玻璃的银浆料涂布成图案状并进行烧成,从而能够在导电层(第一导电层25及第二导电层35)上形成电路图案。
此外,在本实施方式中,在玻璃层形成工序S01中,将玻璃浆料涂布成图案状并进行烧成,并将玻璃层(第一玻璃层23及第二玻璃层33)形成为图案状,因此在铝板的一个面中未形成有导电层的区域未形成有玻璃层,使用大型的铝板来形成多片绝缘传热基板,然后,通过切割铝板,能够进一步有效地制造绝缘传热基板。
并且,在本实施方式中,作为玻璃浆料及加入有玻璃的银浆料中所含有的玻璃,使用了非铅系玻璃,因此能够减轻对环境的负荷。
以上,对本发明的一实施方式进行了说明,但本发明并不限定于此,在不脱离该发明的技术思想的范围内能够适当地进行变更。
例如,在本实施方式中,举例说明了用于热电转换模块的绝缘传热基板,但并不限定于此,也可以将本发明的绝缘传热基板用于LED模块。并且,也可以将本发明的绝缘传热基板用于帕尔帖模块。
并且,在本实施方式中,作为形成玻璃层的玻璃的组成,举例说明了上述组成的无铅玻璃,但并不限定于此,也可以使用其他组成的玻璃。
此外,在本实施方式中,作为形成热传递层的铝或铝合金,举例说明了A6061合金,但并不限定于此,也可以使用其他铝或铝合金。
此外,在本实施方式中,作为使用含有上述组成的无铅玻璃粉末的玻璃浆料而形成玻璃层的结构进行了说明,但并不限定于此,也可以使用含有其他组成的玻璃粉末的玻璃浆料。
例如,可以使用如下的玻璃粉末:将SiO2、TiO2、R2O(R为碱金属)作为主成分,作为副成分含有碱土类金属的氧化物、选自ZnO、P2O5及Sb2O3中的一种或两种以上以上。在含有该组成的玻璃粉末的玻璃浆料中,所形成的玻璃层的热膨胀系数较大,近似于构成导电层的金属,因此能够抑制翘曲。并且,能够较高地设定烧成温度例如600~650℃,从而能够形成致密的银的烧成体。
另外,在本实施方式中,例如,如图5所示,可以为在热传递层121的一面的整体形成有玻璃层123,并在该玻璃层123上,导电层125形成为图案状的结构的绝缘传热基板120。
或者,例如,如图6所示,也可以为热传递层221的一面的玻璃层223形成为图案状,并在形成为图案状的玻璃层223上形成有导电层225的结构的绝缘传热基板220。
此外,例如,如图7所示,也可以为热传递层321被分割成多个块体,并且对于一个块体分别形成有玻璃层323及导电层325的结构的绝缘传热基板320。
在该情况下,如图8所示,能够构成在热电转换元件11的一端侧配设有图7所示的绝缘传热基板320,在热电转换元件11的另一端侧配设有作为热传递层331具有散热片(热交换器)的绝缘电路基板330的热电转换模块310。在该构成的热电转换模块310中,热电转换元件11的一端侧并未受到限制,因此能够抑制热应变的产生。
另外,在图7所示的绝缘传热基板320中,对制造方法并无特别限制,但是在成为热传递层321的铝板的一面,将玻璃层323形成为图案状,并且在该玻璃层323上形成导电层325,然后,通过将所述铝板分割成多个块体而能够有效地制造。在此,可以通过切割铝板而分割成多个块体,也可以通过冲压加工铝板而分割成多个块体。
并且,在本实施方式中,例如,如图9所示,也可以为在热传递层421的一面及另一面分别形成有玻璃层423及导电层425的结构的绝缘传热基板420。
在该情况下,如图10所示,能够构成经由绝缘传热基板420层叠多个热电转换元件11的结构的热电转换模块410。
实施例
对为了确认本发明的有效性而进行的确认实验进行说明。
以与上述实施方式相同的方法制作了表1所示的结构的绝缘传热基板。
在表1所记载的热传递层上,以成为表1所记载的厚度的方式调整涂布次数而涂布玻璃浆料之后,进行烧成而形成了玻璃层。在玻璃层上涂布加入有玻璃的银浆料,进行干燥之后,以成为表1所记载的厚度的方式调整涂布次数而涂布银浆料之后,进行烧成而形成导电层,从而获得了绝缘传热基板。另外,针对本发明例1、本发明例2、本发明例11、本发明例12,未涂布银浆料,而在除了本发明例1、本发明例2、本发明例11、本发明例12以外的本发明例及比较例中,多次涂布了银浆料。
针对所获得的绝缘传热基板,如下评价了导电层及玻璃层的厚度、导电层与玻璃层的剥离、导电层与热传递层的绝缘性。将评价结果示于表1。
(导电层及玻璃层的厚度)
关于导电层及玻璃层的厚度,通过激光显微镜(KEYENCE公司制VK-X200、倍率1000倍)观察所获得的绝缘传热基板的剖面,并使用激光显微镜附属的刻度进行测量。对于各层,在任意的三处进行测量,将其算术平均值设为导电层及玻璃层的厚度。
(导电层与玻璃层的剥离)
通过目视确认所获得的绝缘传热基板,将在导电层与玻璃层之间产生有剥离的情况评价为“B”,将未产生剥离的情况评价为“A”。
(导电层与热传递层的绝缘性)
利用测试仪(YOKOGAWA公司制TY720)测量所获得的绝缘传热基板的导电层与热传递层之间的电阻,将在该测试仪的导通测试模式下小于500Ω的情况评价为“B”,将未确认到导通的情况评价为“A”。
[表1]
在玻璃层的厚度被设为3μm的比较例1、比较例4中,导电层与玻璃层的绝缘性变差。
在玻璃层的厚度被设为70μm的比较例2、3、比较例5、6中,在导电层与玻璃层之间产生剥离。
相对于此,在玻璃层的厚度被设在5μm以上且50μm以下的范围内的本发明例1-20中,在导电层与玻璃层之间未产生剥离。并且,导电层与玻璃层的绝缘性也充分。
由以上可确认到,根据本发明例,能够提供具有充分的绝缘性,并且具有高传热性,能够比较容易地制造的绝缘传热基板。
符号说明
10-热电转换模块,11-热电转换元件,20-第一绝缘传热基板(绝缘传热基板),21-第一热传递层(热传递层),23-第一玻璃层(玻璃层),25-第一导电层(导电层),30-第二绝缘传热基板(绝缘传热基板),31-第二热传递层(热传递层),33-第二玻璃层(玻璃层),35-第二导电层(导电层),41、51-铝板,120、220、320、420-绝缘传热基板,121、221、321、421-热传递层,123、223、323、423-玻璃层,125、225、325、425-导电层,310、410-热电转换模块。

Claims (10)

1.一种绝缘传热基板,其特征在于,具有:热传递层,由铝或铝合金构成;导电层,配设于该热传递层的一个面侧;及玻璃层,形成于所述导电层与所述热传递层之间,
所述导电层由银的烧成体构成,
所述玻璃层的厚度被设在5μm以上且50μm以下的范围内,
在俯视图中,所述导电层的尺寸比所述玻璃层的尺寸小。
2.根据权利要求1所述的绝缘传热基板,其特征在于,
所述玻璃层在所述热传递层的一个面形成为图案状。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘传热基板,其特征在于,
所述导电层的厚度被设在5μm以上且100μm以下的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘传热基板,其特征在于,
所述热传递层被分割为多个块体,并且对于一个块体,分别形成有所述玻璃层及所述导电层。
5.根据权利要求1或2所述的绝缘传热基板,其特征在于,
在所述热传递层的另一个面侧,也形成有所述玻璃层及所述导电层。
6.一种热电转换模块,其具有:多个热电转换元件;及配设于这些热电转换元件的一端侧的第一导电层及配设于另一端侧的第二导电层,经由所述第一导电层及所述第二导电层而电连接多个所述热电转换元件而成,所述热电转换模块的特征在于,
在所述热电转换元件的一端侧及另一端侧的至少一方或双方,配设有根据权利要求1至5中任一项所述的绝缘传热基板。
7.一种绝缘传热基板的制造方法,其特征在于,其为权利要求1至5中任一项所述的绝缘传热基板的制造方法,所述绝缘传热基板的制造方法具备:
玻璃层形成工序,在由铝或铝合金构成的铝板的一个面涂布玻璃浆料并进行烧成,形成玻璃层;及
导电层形成工序,在所述玻璃层上涂布加入玻璃的银浆料并进行烧成,形成导电层。
8.根据权利要求7所述的绝缘传热基板的制造方法,其特征在于,
在所述导电层形成工序中,在涂布加入玻璃的银浆料之后,进一步涂布银浆料,然后进行烧成。
9.根据权利要求7或8所述的绝缘传热基板的制造方法,其特征在于,
在所述玻璃层形成工序中,将所述玻璃浆料涂布为图案状。
10.根据权利要求9所述的绝缘传热基板的制造方法,其特征在于,
在将所述玻璃层形成为图案状的所述玻璃层上形成所述导电层,然后,将所述铝板分割成多个块体。
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