CN111699562B

CN111699562B - 热电装置

Info

Publication number: CN111699562B
Application number: CN201980011431.9A
Authority: CN
Inventors: 具珍娥
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: EP3748704A4; KR20190093516A; US20210036204A1; JP7387612B2; EP3748704A1; JP2021513216A; CN111699562A

Abstract

根据本发明实施例的热电装置包括：第一金属支撑件；设置在第一金属支撑件的第一结合层；设置在第一结合层上的第一树脂层；设置在第一树脂层上的多个第一电极；设置在多个第一电极上的多个P型热电臂和多个N型热电臂；设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上的多个第二电极；设置在多个第二电极上的第二树脂层；设置在第二树脂层上的第二结合层，以及设置在第二结合层上的第二金属支撑件，其中，热电装置还包括设置在第一树脂层上的至少一个伪电极，至少一个伪电极设置在多个第一电极的最外侧行和最外侧列的至少一侧。

Description

热电装置

技术领域

本发明涉及热电元件，并且尤其涉及热电装置中包括的基板和电极结构。

背景技术

热电现象是由于材料中的电子和空穴的运动而发生的现象，意味着热和电之间的直接能量转换。

热电元件是使用热电现象的元件的通用名称，并且具有如下结构：在金属电极之间加入P型热电材料和N型热电材料以形成PN结对。

热电元件可以划分为利用根据温度变化的电阻变化的元件、利用由于温度差而产生电动势的塞贝克效应的元件、以及利用由于电流而发生热量吸收或发热的珀尔帖效应的元件。

热电元件被广泛应用于家用电器、电子组件、通信组件等。例如，热电元件可以应用于冷却装置、加热装置、发电装置等。因此，对热电元件的热电性能的需求逐渐增加。

热电元件包括基板、电极和热电臂，其中，多个热电臂以阵列的形式设置在上基板和下基板之间，多个上电极设置在上基板和多个热电臂之间，以及多个下电极设置在多个热电臂和下基板之间。这里，多个上电极和多个下电极与热电臂串联或并联连接。

通常，热电元件可以布置在金属支撑件上。为此，可以对准金属支撑件、基板和电极，然后对其加压。在本说明书中，设置在金属支撑件上的热电元件可以被称为热电模块或热电装置。

图1(a)示出了制造热电装置的下基板的过程，图1(b)是热电装置的下基板的截面图。

参照图1(a)和(b)，结合层70可以设置在第一树脂层51和金属支撑件60之间，然后对其加压，在第一树脂层51上布置有多个下电极52。因此，可以获得以下结构：结合层70设置在金属支撑件60上，第一树脂层51和多个下电极52设置在结合层70上。

同时，由于第一树脂层51和金属支撑件60之间的热膨胀系数的差异，当温度频繁变化时，第一树脂层51和金属支撑件60之间可能发生剥离。特别地，如在图1(a)所示的方法中，当结合层70设置在金属支撑件60与第一树脂层51(其上设置有多个下电极52)之间，然后对其加压，压力可能无法均匀地施加到整个第一树脂层51，因此，可能产生结合强度较弱的部分。

例如，由于第一树脂层51与下电极52之间的高度差为约0.3mm，因此施加到第一树脂层51的未设置下电极52的区域A的压力可能小于施加到第一树脂层51的设置有下电极52的区域的压力。因此，可能未对未设置下电极52的第一树脂层51的边缘施加足够的压力，因此第一树脂层51的边缘可能会从金属支撑件60上剥离。

发明内容

[技术问题]

本发明旨在提供一种热电元件的基板和电极结构。

[技术方案]

根据本发明的一个方面，提供了一种热电装置，该热电装置包括第一金属支撑件、设置在第一金属支撑件上的第一结合层、设置在第一结合层上的第一树脂层、设置在第一树脂层上的多个第一电极、设置在多个第一电极上的多个P型热电臂和多个N型热电臂、设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上的多个第二电极、设置在多个第二电极上的第二树脂层、设置在第二树脂层上的第二结合层，以及设置在第二结合层上的第二金属支撑件，其中，热电装置还包括设置在第一树脂层上的至少一个伪电极，并且至少一个伪电极设置在多个第一电极的最外侧行和最外侧列的至少一侧。

至少一个伪电极可以包括以预定间隔彼此间隔开的多个伪电极。

第一树脂层的面积可以大于第二树脂层的面积。

多个第一电极可以包括：第一端子连接电极，设置在多个第一电极的一角处；以及第二端子连接电极，设置在与第一端子连接电极相同的行或列中的多个第一电极的另一角处，第一端子连接电极和第二端子连接电极可以从设置有第一端子连接电极和第二端子连接电极的行或列沿第一树脂层的边的方向延伸，并且多个伪电极可以设置在第一端子连接电极和第二端子连接电极之间。

多个伪电极可以沿着设置有第一端子连接电极和第二端子连接电极的行或列的一侧设置。

第一端子连接电极可以与设置有第一端子连接电极和第二端子连接电极的行或列平行，并且还可以在朝向第二端子连接电极的方向延伸，第二端子连接电极可以与设置有第一端子连接电极和第二端子连接电极的行或列平行，并且还可以在朝向第一端子连接电极的方向上延伸。

至少一个伪电极可以由与多个第一电极相同的材料制成。

至少一个伪电极可以具有与多个第一电极相同的厚度。

第一树脂层可以包括环氧树脂和无机填料，无机填料可以包括氧化铝、氮化硼和氮化铝中的至少一种。

[有益效果]

根据本发明的实施例，可以获得具有优异的导热性和高可靠性的热电元件。特别地，根据本发明的实施例的热电元件可以具有与金属支撑件的高结合强度，并且允许容易地连接导线。

附图说明

图1(a)示出了制造热电装置的下基板的过程，图1(b)是热电装置的下基板的截面图；

图2是热电元件的截面图，图3是热电元件的透视图；

图4是根据本发明的一个实施例的热电装置的截面图；

图5是根据本发明的一个实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图；

图6是根据本发明的另一实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图；

图7是根据本发明的又一实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图；

图8示出了根据示例制造的热电元件中的树脂层的结合强度的测试结果；

图9示出了根据比较例制造的热电元件中的树脂层的结合强度的测试结果；

图10是示出将根据本发明的实施例的热电元件应用于净水器的示例的视图；

图11是示出将根据本发明的实施例的热电元件应用于冰箱的示例的视图。

具体实施例

本发明可以以各种形式修改并且具有各种实施例，因此，其特定实施例将在附图中示出并且在详细描述中进行描述。然而，这并不旨在将本发明限制为特定的实践模式，并且应当理解，不脱离本发明的精神和技术范围的所有改变、等同物和替代物都包括在本发明中。

将理解的是，尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开的目的。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第二元件可以被称为第一元件，并且类似地，第一元件也可以被称为第二元件。术语“和/或”包括多个列出的相关项的组合或多个列出的相关项中的任何一项的组合。

应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，该元件可以直接地连接或耦接到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，应该理解的是，在该元件和另一个元件之间不存在别的元件。

本文所使用的术语仅用于描述具体实施例的目的，而不旨在限制本发明。应当理解，除非上下文另有明确规定，否则单数形式包括复数形式。应理解的是，当在本文中使用时，术语“包含”和/或“包括”具体说明所述的特征、整数、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或添加可能性。

除非另有限定，否则本文中使用的包括技术术语和科学术语的所有术语都具有本发明所属领域中的普通技术人员通常理解的相同含义。除非在本申请中明确限定，否则诸如常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与相关领域的背景中相一致的含义而且不应解释为具有理想化或过于形式化的含义。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例。不管附图标记如何，将用相同的附图标记来表示相同或对应的组件，并且将省略其多余的描述。

图2是热电元件的截面图，图3是热电元件的透视图。

参照图2和图3，热电元件100包括下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150和上基板160。

下电极120被设置在下基板110与P型热电臂130的下表面和N型热电臂140的底表面之间，且上电极150被设置在上基板160与P型热电臂130的上表面和N型热电臂140的上表面之间。因此，多个P型热电臂130和多个N型热电臂140由于下电极120和上电极150而电连接。设置在下电极120和上电极150之间并彼此电连接的一对P型热电臂130和N型热电臂140可以构成单位单元(unit cell)。

例如，当通过引线181和182向下电极120和上电极150施加电压时，由于珀尔帖效应，电流从P型热电臂130流向N型热电臂140经过的基板可以吸收热量，从而用作冷却部件，且电流从N型热电臂140流向P型热电臂130经过的基板可以被加热，从而用作加热部件。

可替代地，当在下电极120和上电极150之间提供温差时，由于塞贝克效应，P型热电臂130和N型热电臂140中的电荷运动，从而可以产生电。

在本文中，P型热电臂130和N型热电臂140可以是包括铋(Bi)和碲(Te)作为主要原材料的碲化铋(Bi-Te)基热电臂。P型热电臂130可以是如下热电臂：基于100wt％的总重量百分比，包括99wt％至99.999wt％范围内的Bi-Te基主要原材料，Bi-Te基主要原材料包含锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种；以及0.001wt％至1wt％范围内的包含Bi或Te的混合物。例如，P型热电臂130的主要原材料可以是Bi-Se-Te，并且P型热电臂130还可以包括基于总重量的0.001wt％至1wt％范围内的Bi或Te。N型热电臂140可以是如下热电臂：基于100wt％的总重量百分比，包括99wt％至99.999wt％范围内的Bi-Te基主要原材料，Bi-Te基主要原材料包含Se、Ni、Al、Cu、Ag、Pb、B、Ga、Te、Bi和In中的至少一种；以及0.001wt％至1wt％范围内的包含Bi或Te的混合物。例如，N型热电臂140的主要原材料可以是Bi-Sb-Te，并且N型热电臂140还可以包括基于总重量的0.001wt％至1wt％范围内的Bi或Te

P型热电臂130和N型热电臂140可以形成为块状或堆叠状。通常，块状P型热电臂130或块状N型热电臂140可以通过以下过程获得：对热电材料进行热处理以制造铸块，粉碎铸块并对铸块进行筛分以获得热电臂的粉末，烧结粉末，并对烧结体进行切割。堆叠状的P型热电臂130或堆叠状的N型热电臂140可以通过以下过程获得：利用含有热电材料的浆料涂覆片状基板以形成单位构件，堆叠单位构件，并切割堆叠的单位构件。

在本文中，该对P型热电臂130和N型热电臂140可以具有相同的形状和体积，或者可以具有不同的形状和体积。例如，由于P型热电臂130和N型热电臂140的电导率性质不同，因而N型热电臂140的高度或横截面积可以被形成为不同于P型热电臂130的高度或横截面积。

根据本发明的一个实施例的热电元件的性能可以表示为热电优值(thermoelectric figure-of-merit)。热电优值(ZT)可以通过等式1表示。

[等式1]

ZT＝α²·σ·T/k

其中，α为塞贝克系数(V/K)，σ为电导率(S/m)，且α²σ为功率因数(W/mK²)。此外，T为温度，且k为导热系数(W/mK)。k可以表示为a·c_p·ρ，其中a为热扩散率(cm²/S)，c_p为比热(J/gK)，且ρ为密度(g/cm³)。

为了获得热电元件的热电优值，使用Z计量器来测量Z值(V/K)，并可以使用测量的Z值来计算热电优值(ZT)。

在本文中，设置在下基板110与P型热电臂130和N型热电臂140之间的下电极120以及设置在上基板160与P型热电臂130和N型热电臂140之间的上电极150可以包含Cu、Ag和Ni中的至少一种。

另外，下基板110和上基板160的尺寸可以形成为彼此不同。例如，下基板110和上基板160之一的体积、厚度或面积可以形成为大于它们中的另一个的体积、厚度或面积。因此，可以提高热电元件的吸热性能或散热性能。优选地，下基板110的体积、厚度或面积中的至少一个可以形成为大于上基板160的体积、厚度或面积。在此，在下基板110设置在塞贝克效应的高温区域中的情况下，下基板110被应用为帕尔贴效应的加热区域，或者用于保护热电模块免受外部环境影响的密封构件(这将在后面描述)设置在下基板110上，下基板110的体积、厚度或面积中的至少一个可以大于上基板160的体积、厚度或面积。这里，下基板110的面积可以形成在上基板的面积的1.2至5倍的范围内。当下基板110的面积形成为小于上基板160的面积的1.2倍时，提高传热效率的效果不大，而当下基板110的面积形成为大于上基板160的面积的5倍时，传热效率显著降低，并且热电模块的基本形状可能难以维持。

另外，可以在下基板110和上基板160的至少一个表面上形成散热图案(例如，不规则图案)。因此，可以提高热电元件的散热性能。在不规则图案形成在与P型热电臂130或N型热电臂140接触的表面上的情况下，热电臂与基板之间的结合性质也可以得到改善。

在本文中，P型热电臂130或N型热电臂140可以具有圆柱形形状、多角柱形状、椭圆柱形状等。

可替代地，P型热电臂130或N型热电臂140可以具有堆叠型结构。例如，P型热电臂或N型热电臂可以通过堆叠各自具有涂覆有半导体材料的片状基底的多个结构，然后切割该多个结构的方法形成。因此，能够防止材料损失并改善导电性。

可替代地，可以根据区域熔融法或粉末烧结法制造P型热电臂130或N型热电臂140。根据区域熔融法，通过以下方法获得热电臂：使用热电材料制造铸块，对铸块缓慢加热以精炼铸块，使得颗粒沿单个方向重新排列，然后缓慢冷却铸块。根据粉末烧结方法，通过以下过程获得热电臂：使用热电材料制造铸块，粉碎并筛分铸块以获得热电臂的粉末，然后烧结粉末。

尽管未在图中示出，但是密封构件还可以设置在下基板110和上基板160之间。密封构件可以设置在位于下基板110与上基板160之间的下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140和上电极150的侧表面上。因此，下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140和上电极150可以被密封以免受外部湿气、热、污染等的影响。

在本文中，密封构件可以包括密封壳体、设置在密封壳体与下基板110之间的密封材料以及设置在密封壳体与上基板160之间的密封材料，该密封壳体设置成与多个下电极120的最外侧、多个P型热电臂130以及多个N型热电臂140的最外侧、多个上电极150的最外侧间隔开预定距离。如上所述，密封壳体可以通过密封材料与下基板110和上基板160接触。因此，可以防止以下问题：当密封壳体与下基板110和上基板160直接接触时，通过密封壳体发生热传导，从而使下基板110与上基板160之间的温度差降低。

在本文中，密封材料可以包括环氧树脂和硅树脂中的至少一种，或者可以包括在两侧上均涂覆有环氧树脂和硅树脂中的至少一种的带(tape)。密封材料可以用来密封在密封壳体和下基板110之间以及密封壳体和上基板160之间，可以增强下电极120、P型热电臂130，N型热电臂140和上电极150的密封效果，并且可以与装饰材料、装饰层、防水材料、防水层等混合。

在本文中，密封在密封壳体和下基板110之间的密封材料可以设置在下基板110的上表面上，密封在密封壳体和上基板160之间的密封材料可以设置在上基板160的侧表面上。为此，下基板110的面积可以大于上基板160的面积。

同时，在密封壳体中可以形成用于引导连接至电极的引线180和182的引导槽。为此，密封壳体可以是由塑料等制成的注塑成型产品，并且可以与密封盖一起使用。

然而，密封构件的以上描述仅是示例性的，因此可以以各种形式修改密封构件。

尽管未在图中示出，但是还可以包括隔热材料以包围密封构件。替代地，密封构件可以包括隔热组件。

根据本发明的实施例，在将基板结合至金属支撑件时通过对基板均匀地施加压力来提高基板与金属支撑件之间的结合强度。

图4是根据本发明的一个实施例的热电装置的截面图，图5是根据本发明的一个实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图，图6是根据本发明的另一实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图，图7是根据本发明的又一实施例的热电装置中包括的树脂层和电极结构的俯视图。

参照图4，热电装置400包括第一金属支撑件410、设置在第一金属支撑件410上的第一结合层420、设置在第一结合层420上的第一树脂层430、设置在第一树脂层430上的多个第一电极440、设置在多个第一电极440上的多个P型热电臂450和多个N型热电臂455、设置在多个P型热电臂450和多个N型热电臂455上的多个第二电极460、设置在多个第二电极460上的第二树脂层470、设置在第二树脂层470上的第二结合层480，以及设置在第二结合层480上的第二金属支撑件490。这里，第一树脂层430、第一电极440、P型热电臂450、N型热电臂455、第二电极460和第二树脂层470可以分别对应于参照图2和图3描述的下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150和上基板160。尽管在图中未示出，但是可以在第一金属支撑件410和第二金属支撑件490中的至少一个上设置散热器。例如，散热器可以附接到第一金属支撑件410的两个表面中与其上设置有结合层420的表面相对的表面，并且可以附接到第二金属支撑件490的两个表面中与其上设置有结合层480的表面相对的表面。可替代地，第一金属支撑件410和散热器可以一体地形成，并且第二金属支撑件490和散热器可以一体地形成。

在本说明书中，热电元件可以指包括第一金属支撑件410、第一树脂层430、第一电极440、P型热电臂450、N型热电臂455、第二电极460、第二树脂层470和第二金属支撑件490的热电元件。

可替代地，热电元件可以指如下热电元件，包括附接有散热器的第一金属支撑件410(或与散热器一体形成的第一金属支撑件410)、第一树脂层430、第一电极440、P型热电臂450、N型热电臂455、第二电极460、第二树脂层470和附接有散热器的第二金属支撑件490(或与散热器一体形成的第二金属支撑件490)。

第一金属支撑件410和第二金属支撑件490可以由铝、铝合金、铜、铜合金等制成。第一金属支撑件410和第二金属支撑件490可以支撑第一树脂层430、多个第一电极440、多个P型热电臂450和多个N型热电臂455、多个第二电极460、第二树脂层470等。为此，第一金属支撑件410的面积可以大于第一树脂层430的面积，第二金属支撑件490的面积可以大于第二树脂层470的面积。即，第一树脂层430可以设置在与第一金属支撑件410的边缘间隔开预定距离的区域中，第二树脂层470可以设置在与第二金属支撑件470的边缘间隔开预定距离的区域中。尽管在图中未示出，但是散热器可以形成在第一金属支撑件410的两个表面中与其上设置有第一树脂层430的表面相对的表面上。类似地，散热器可以形成在第二金属支撑件490的两个表面中与其上设置有第二树脂层470的表面相对的表面上。另外，尽管在图中未示出，但是第一金属支撑件410和第二金属支撑件490中的每一个可以与散热器一体地形成。

第一树脂层430和第二树脂层470可以由包括树脂和无机填料的树脂组合物制成。第一树脂层430和第二树脂层470的厚度可以为0.01至0.65mm，优选地为0.01至0.6mm，并且更优选地为0.01至0.55mm，并且导热率可以为10W/mK以上，优选地为20W/mK以上，并且更优选地为30W/mK以上。

这里，树脂可以包括环氧树脂或硅树脂。硅树脂可以包括例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

环氧树脂可以包括环氧化合物和固化剂。在这种情况下，相对于环氧化合物的体积比10，包含的固化剂可以在1至10的体积比的范围内。这里，环氧化合物可以包括晶态环氧化合物、非晶态环氧化合物和硅环氧化合物中的至少一种。晶态环氧化合物可以包含液晶元(mesogen)结构。液晶元是液态晶体的基本单位，并包括刚性结构。另外，非晶态环氧化合物可以是分子中含有两个或更多个环氧基团的传统非晶态环氧化合物，例如，可以是由双酚A或双酚F衍生而来的缩水甘油醚。这里，固化剂可以包括胺基(amine-based)固化剂、苯酚基(phenol-based)固化剂、酸酐基(acid anhydride-based)固化剂、聚硫醇基(polymercaptan-based)固化剂、聚酰胺基(polyaminoamide-based)固化剂、异氰酸酯基(isocyanate-based)固化剂和块状异氰酸酯基(block isocyanate-based)固化剂之中的至少一种，并且可选择地，可以混合两种或两种以上的固化剂以被用作固化剂。

无机填料可以包括氮化硼聚结物，在其中将氧化铝和多个板状氮化硼聚结。无机填料还可以包括氮化铝。在此，可以对氮化硼聚结物(boron nitride agglomerate)的表面进行改性，以增加与树脂的亲和力。例如，氮化硼聚结物的表面可以涂覆有聚合物材料，该聚合物材料具有对树脂具有高亲和力的官能团，或者氮化硼聚结物中的至少一些空隙可以填充有聚合物材料，该聚合物材料具有对树脂具有高亲和力的官能团。

第一结合层420和第二结合层480可以包括热界面材料(TIM)。可替代地，第一结合层420和第二结合层480可以包括与形成第一树脂层430和第二树脂层470的树脂组合物相同的树脂组合物。即，第一树脂层430和第二树脂层470通过以下方法分别结合到第一金属支撑件410和第二金属支撑件490：以与形成第一树脂层430和第二树脂层470的树脂组合物相同的处于非固化状态的树脂组合物涂覆第一金属支撑件410和第二金属支撑件490，然后层积处于固化状态的第一树脂层430和第二树脂层470并在高温下加压。

同时，可以通过以下方法来制造多个第一电极440和多个第二电极460：将Cu基板放置在构成第一树脂层430和第二树脂层470的半固化状态的树脂组合物上，随后按压Cu基板并将其蚀刻为电极形状。可替代地，可以通过以下方法来制造多个第一电极440和多个第二电极460：将预先对准的多个第一电极440和多个第二电极460放置在构成第一树脂层430和第二树脂层470的固化状态的树脂组合物上，然后进行按压。

可替代地，可以省略第一结合层420和第二结合层480。例如，第一金属支撑件410和第二金属支撑件490可以涂覆有构成第一树脂层430和第二树脂层470的非固化状态的树脂组合物，并且进行半固化，在该状态下，可以放置Cu基板或预对准的电极，然后对其加压。

每个第一电极440上可以设置一对P型热电臂450和N型热电臂455，并且在每个第二电极460上可以设置一对N型热电臂455和P型热电臂450，使得设置在每个第一电极440上的P型热电臂450和N型热电臂455对中的一个是重叠的。

参照图5，还可以在第一树脂层430上设置至少一个伪电极500。至少一个伪电极500可以设置在多个第一电极440的最外侧的行和最外侧的列的至少一侧上。

伪电极500可以具有与多个第一电极440相同的材料和相同的厚度，但是其上可以不设置热电臂并且可以不被电连接。伪电极500可以设置成与多个第一电极440间隔开。这里，多个伪电极500可以设置成以预定间隔彼此间隔开。伪电极500和第一电极440可以具有相同的形状，也可以具有不同的形状。这里，伪电极500和多个第一电极440具有相同的厚度的事实意味着伪电极500的厚度可以是多个第一电极440中的每一个的厚度的60％至140％，优选地75％至125％，更优选地90％至110％。当厚度小于60％及大于140％时，压力可能不能均匀地分布，当厚度小于60％时，在设置伪电极500的位置中可能产生结合强度弱的部分，而当厚度大于140％时，在设置多个第一电极440的最外侧列和最外侧行的位置中可能产生结合强度弱的部分。

如上所述，当在多个第一电极440的最外侧行和最外侧列的至少一侧上设置伪电极500时，在将第一树脂层430结合到金属支撑件410的过程中，与设置有多个第一电极440的区域一样，压力可以均匀地施加到设置伪电极500的区域中，从而金属支撑件410可以以高结合强度结合到第一树脂层430的边缘区域。

同时，如图6和图7所示，多个第一电极440可以包括：第一端子连接电极442，连接至第一端子；和第二端子连接电极444，连接至与第一端子极性不同的第二端子。例如，第一端子连接电极442可以设置在多个第一电极440的一角处，第二端子连接电极444可以设置在多个第一电极440的另一个角处(在与第一端子连接电极442相同的行或相同的列中)。P型热电臂和N型热电臂可以分别设置在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444上。

第一端子和第二端子可以通过导线分别连接到第一端子连接电极442和第二端子连接电极444。为了使导线易于连接，第一端子连接电极442和第二端子连接电极444可以形成为大于其他第一电极440。例如，如图6所示，第一端子连接电极442和第二端子连接电极444可以从设置有第一端子连接电极442和第二端子连接电极444的行或列沿第一树脂层430的边缘的方向延伸。例如，如图7所示，第一端子连接电极442可以平行于设置有第一端子连接电极442和第二端子连接电极444的行或列，并且还可以在朝向第二端子连接电极444的方向上延伸，第二端子连接电极444可以平行于设置有第一端子连接电极442和第二端子连接电极444的行或列，并且还可以在朝向第一端子连接电极442的方向上延伸。即，第一端子连接电极442和第二端子连接电极444可以分别具有“L”形。

这里，沿着设置有第一端子连接电极442和第二端子连接电极444的行或列的一侧，可以在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间设置多个伪电极500。

如上所述，当在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间设置伪电极(即，多个伪电极500)时，甚至在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444形成为较大的情况下，施加到第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间的区域的压力可以保持在与施加到设置有其他第一电极440的区域的压力相同的水平。因此，能够将第一树脂层430与第一金属支撑件410之间的整体结合强度维持为较高。

当多个第一电极440包括第一端子连接电极442和第二端子连接电极444时，第一树脂层430的面积可以形成为大于第二树脂层470的面积。相应地，通过将第一端子连接电极442和第二端子连接电极444的尺寸形成为大于其他第一电极440的尺寸，可以容易地连接导线，并且保证用于布置伪电极(即，多个伪电极500)的区域。

尽管在图6和图7中示出了仅在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间设置作为伪电极的多个伪电极500的情况，但是本发明不限于此，并且如图5所示，还可以在多个第一电极440的最外侧行或最外侧列的一侧设置多个伪电极500。

此外，尽管在图5至图7中示出了设置用于将第一树脂层430结合至第一金属支撑件410的伪电极500的情况，但是本发明不限于此，并且还可以在第二树脂层上形成用于将第二树脂层470结合到第二金属支撑件490的伪电极(未示出)。

图8示出了根据示例制造的热电元件中的树脂层的结合强度的测试结果，图9示出了根据比较例制造的热电元件中的树脂层的结合强度的测试结果。

如图8(a)所示，在示例中，如图7的结构中一样，在树脂层上设置多个电极和多个伪电极，而如图9(a)中所示，在比较例中，从图7的结构中去除了多个伪电极，在树脂层上仅设置多个电极。

参照图8(b)，在根据示例的结合到金属支撑件的树脂层的背面中，可以看出，在树脂层的边缘中，特别是在第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间的区域800中，没有发生翘起或剥离现象，并且保持了高结合强度。

相反，参考图9(b)，在根据比较例的结合到金属支撑件的树脂层的背面中，可以看出，树脂层的边缘，特别是第一端子连接电极442和第二端子连接电极444之间的区域900容易剥离。

在下文中，将参照图10描述将根据本发明的实施例的热电元件应用于净水器的示例。

图10是示出将根据本发明实施例的热电元件应用于净水器的示例的视图。

应用了根据本发明实施例的热电元件的净水器1包括：原水供给管12a、净水箱进水管12b、净水箱12、过滤器组件13、冷却扇14、储热箱15、冷水供给管15a和热电装置1000。

原水供给管12a是将待净化的水从水源引入过滤器组件13的供给管，净水箱进水管12b是将来自过滤器组件13的净化水引入净水箱12的入口管。冷水供给管15a是供给管，其将净水箱12中由热电装置1000冷却到预定温度的冷水最终供给到用户。

净水箱12临时容纳、存储通过过滤组件13净化并经由净化水箱入水管12b引入的净化水，并将净化水供应到外部。

过滤器组件13包括沉淀物过滤器13a、前置活性炭过滤器13b、膜过滤器13c和后置活性炭过滤器13d。

也就是说，引入到原水供给管12a的水可以在经过过滤器组件13时得到净化。

储热箱15设置在净水箱12与热电装置1000之间，并储存在热电装置1000中形成的冷空气。储热箱15中储存的冷空气被供应到净水箱12，以冷却净水箱12中储存的水。

储热箱15可以与净水箱12表面接触，从而使冷空气可以顺利地传递。

如上所述，热电装置1000设置有吸热面和加热面，并且由于P型半导体和N型半导体中的电子运动，热电装置1000的一侧被冷却，而其另一侧被加热。

这里，一侧可以是净水箱12的一侧，而另一侧可以是与净水箱12相对的一侧。

另外，如上所述，热电装置1000具有优异的防水防尘性能以及改善的热流性能，从而热电装置1000可以有效地冷却净水器中的净水箱12。

在下文中，参照图11来描述将根据本发明实施例的热电元件应用于冰箱的示例。

图11是示出将根据本发明实施例的热电元件应用于冰箱的示例的视图。

冰箱包括位于深低温(deep temperature)蒸发室中的深低温蒸发室盖23、蒸发室分隔壁24、主蒸发器25、冷却扇26和热电装置1000。

通过深低温蒸发室盖23将冰箱的内部划分为深低温储藏室和深低温蒸发室。

更详细地，可以将与深低温蒸发室盖23的前侧对应的内部空间定义为深低温储藏室，而将与深低温蒸发室盖23的后侧对应的内部空间定义为深低温蒸发室。

可以在深低温蒸发室盖23的前表面上形成排放(discharge)格栅23a和吸入格栅23b。

蒸发室分隔壁24被安装在与朝向前侧的内部机柜的后壁间隔开的位置处，从而将设置有深低温储藏室系统的空间与设置有主蒸发器25的空间分隔开。

由主蒸发器25冷却的冷空气被供应到冷冻室，然后返回到主蒸发器。

热电装置1000被容纳在深低温蒸发室中，并且具有如下结构：吸热面面向深低温储藏室抽屉组件，且加热面面向蒸发器。因此，发生在热电装置1000中吸热现象可以用于将储存在抽屉组件中的食品快速冷却到低于或等于50摄氏度的超低温度状态。此外，如上所述，热电装置1000具有优异的防水防尘性能和改善的热流性能，从而热电装置1000可以有效地冷却冰箱中的抽屉组件。

根据本发明实施例的热电元件可以应用于发电装置、冷却装置和加热装置。更详细地，根据本发明实施例的热电元件可以主要应用于光通信模块、传感器、医疗装置、测量装置、航空航天工业、冰箱、冷冻机、车辆通风座椅、杯架、洗衣机、烘干机、酒窖、净水器、用于传感器的电源和热电堆等。

这里，将根据本发明实施例的热电元件应用于医疗装置的一个示例包括聚合酶链反应(PCR)装置。PCR装置是用于扩增脱氧核糖核酸(DNA)以确定DNA碱基序列的装置，并需要精确的温度控制和热循环。为此，可以应用基于珀尔贴的热电元件。

将根据本发明实施例的热电元件应用于医疗装置的另一个示例包括光电探测器。这里，光电探测器包括红外探测器/紫外探测器、电荷耦接器件(CCD)传感器、X射线探测器、热电热参考源(TTRS)等。可以应用基于基于珀尔贴的热电元件来冷却光电探测器。因此，能够防止由于光电探测器的温度升高引起的波长变化、输出减少和分辨率降低。

将根据本发明实施例的热电元件应用于医疗装置的其他示例包括免疫分析领域、体外诊断领域、通用温度控制和冷却系统、物理治疗领域、液体冷冻机系统、血液/血浆温度控制领域等。因此，能够进行精确的温度控制。

将根据本发明实施例的热电元件应用于医疗装置的另一示例包括人工心脏。因此，可以向人工心脏提供电力。

根据本发明实施例的热电元件应用于航空航天工业的示例包括星体跟踪系统、热成像摄像机、红外探测器/紫外探测器、CCD传感器、哈勃空间望远镜、TTRS等。因此，能够保持图像传感器的温度。

将根据本发明实施例的热电元件应用于航空航天工业的其他示例包括冷却装置、加热器、发电装置等。

除上文描述外，根据本发明实施例的热电元件还可以应用于其他工业领域中的发电、冷却和加热。

尽管上面已经描述了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离在所附权利要求的范围内公开的本发明的构思和范围的情况下，可以进行各种修改和变化。

Claims

1.一种热电装置，包括：

第一金属支撑件；

第一树脂层，设置在所述第一金属支撑件上；

第一电极部，设置在所述第一树脂层上；

至少一个金属层，设置在所述第一树脂层上；

半导体结构，设置在所述第一电极部上；

第二电极部，设置在所述半导体结构上；

第二树脂层，设置在所述第二电极部上；以及

第二金属支撑件，设置在所述第二树脂层上，

其中，所述至少一个金属层被设置成在所述第一电极部的一侧与所述第一电极部间隔开，并且

其中，所述至少一个金属层的厚度为所述第一电极部的厚度的60％到140％。

2.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述至少一个金属层包括以预定间隔彼此间隔开的多个金属层。

3.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述至少一个金属层由与所述第一电极部相同的材料制成。

4.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述至少一个金属层设置在所述第一电极部的所述一侧与所述第一树脂层的边缘之间。

5.根据权利要求1所述的热电装置，其中，

所述第一电极部包括彼此间隔开的多个第一电极，

所述多个第一电极包括：第一端子连接电极，设置在所述多个第一电极的一角处；以及第二端子连接电极，设置在所述多个第一电极的另一角处且在与所述第一端子连接电极相同的行或列中，

所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极从设置有所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极的行或列沿所述第一树脂层的边缘的方向延伸，以及

所述至少一个金属层设置在所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极之间。

6.根据权利要求5所述的热电装置，其中，所述至少一个金属层沿着设置有所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极的行或列的一侧设置。

7.根据权利要求6所述的热电装置，其中，

所述第一端子连接电极与设置有所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极的行或列平行，并且还在朝向所述第二端子连接电极的方向上延伸，以及

所述第二端子连接电极与设置有所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极的行或列平行，并且还在朝向所述第一端子连接电极的方向上延伸。

8.根据权利要求5所述的热电装置，其中，所述多个第一电极中的所述第一端子连接电极和所述第二端子连接电极各自的面积大于所述多个第一电极中的其余第一电极各自的面积。

9.根据权利要求5所述的热电装置，其中，所述第一树脂层的面积大于所述第二树脂层的面积。

10.根据权利要求5所述的热电装置，其中，所述至少一个金属层包括以预定间隔彼此间隔开的多个金属层。

11.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述多个第一电极之一的形状与所述多个金属层之一的形状不同。

12.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述多个第一电极之一的面积大于所述多个金属层之一的面积。

13.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述多个第一电极之一的形状与所述多个金属层之一的形状相同。

14.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述多个金属层是没有电连接的多个伪电极。

15.根据权利要求1所述的热电装置，其中，

所述第一电极部包括彼此间隔开的多个第一电极，

所述至少一个金属层设置在所述多个第一电极的最外侧行和最外侧列的至少一侧上。

16.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述第一金属支撑件的面积大于所述第一树脂层的面积。

17.根据权利要求16所述的热电装置，其中，所述第一树脂层设置为与所述第一金属支撑件的边缘隔开。

18.根据权利要求1所述的热电装置，还包括以下中的至少一个：

第一结合层，设置在所述第一金属支撑件和所述第一树脂层之间；以及

第二结合层，设置在所述第二金属支撑件和所述第二树脂层之间。

19.根据权利要求1所述的热电装置，其中，

所述第一树脂层包括环氧树脂和无机填料，以及

所述无机填料包括氧化铝、氮化硼和氮化铝中的至少一种。