JPS63253678A - 熱電変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この考案は、ｐ型およびｎ型半導体からなる熱雷変換素
子を横方向に多数直列に接続した熱電変換装置に関する
。

［従来の技術］ 従来のこの種の熱雷変換装置として第５図および第６図
に示すようなものがある。

第５図は特開昭６０−７６１７９号に開示された熱雷変
換装置の概略構成を示す。

第５図において、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属から
なる図示の上下に対向配置された一対の金属板１．２の
対向する内面に、全面的に絶縁層ｌａ、２ａが設けられ
ている。これらの絶縁層ｌａ、２ａは、例えばガラスエ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等をエポキシ樹脂系の接着
剤により前記金属板１．２上に固定されている。

上記の絶縁層１ａ、ｌｂ上に互いに分離された例えばＣ
ｕ、Ｓｎ、Ｎｉ等の電極箔からなる接続片３が設けられ
ている。この対向する接続片３゜３間にｐ型およびｎ型
半導体からなる熱電変換素子４ａ、４ｂが交互に配置さ
れ、それぞれの両端面がろう付は等により固定されてい
る。

なお、上記の絶縁層１ａ、ｌｂを形成する理由は、直列
に接続された熱電変換素子４ａ、４ｂを他の部材、装置
等から電気的に絶縁するためである。

上記の構成により横方向に配列された熱電変換素子４ａ
、４ｂは、導電性の接続片３を介して直列に接続され、
一方の端部から直流電流を流すことにより対向する金属
板１．２のいずれかの側で吸熱、他方の側で発熱作用、
あるいは一方の側を加熱、他方の側を冷却することによ
って電力を得ることができる。

また、第６図に示す構造の熱電変換装置は、対向する内
面に金属層５が分離形成された比較的厚さの薄いアルミ
ナセラミック等からなる絶縁平板６．７間の前記金属層
５が設けられた位置に、ｐ型およびｎ型半導体からなる
熱電変換素子４ａ。

４ｂが配置され、それらの両端面がろう付き等により固
定されている。

上記の構造の熱雷変換装置においても前記と同様に直流
電流を熱電変換素子４ａ、４ｂに流すことにより吸熱、
発熱作用、あるいは加熱、冷却によって電力を得ること
ができる。

［考案が解決しようとする問題点］ 従来の熱雷変換装置には、以下のような問題点がある。

まず、第５図に示す構造のものについて見る。

金属板１，２０表面に絶縁層１ａ、２ａと、さらにその
表面に金属箔３からなる３層構造の素材を、フォトリソ
技術によって接続片３が形成される。この接続片３上に
熱電変換素子４ａ、４ｂがろう付けされる。

上記の構成の熱電変換装置をブレーシャ・クツカー・テ
ストを実施すると、金属箔からなる接続片３で覆われて
いない部分８（第５図参照〉、すなわち、接続片３と絶
縁層１ａ、ｌｂ、および絶縁層１ａ、１ｂと金属板１．
２とのそれぞれの間から剥離現象が生じる。

また、金属板１．２と絶縁層１ａ、ｌｂとの接着が金属
面の全面に亘っているため、ヒートショック等でそれぞ
れの熱膨張係数の差が大きなストレスを生み、それらの
境界面で部分剥離、またはビール強度の低下が発生する
等の問題点があった。

次に、第６図の構造のものでは、１つ目的としてアルミ
ナ焼結体からなるセラミック製の絶縁平板６，７て多数
の熱電変換素子４ａ、４ｂを機械的に保持しているが、
この熱電変換装置でより熱の伝達能力を向上させようと
すると、セラミック製の絶縁平板６，７の板厚を極力薄
くして熱抵抗をより小さくしなければならない。この場
合、当該セラミック製の絶縁平板６，７０面積が大きい
ほど機械的強度が低下し、その保持が困難となり、また
使用状況による急熱、急冷で歪等が生じ割れ易くなると
いう問題点があった。

［考案の目的］ この考案は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、高温、高温等の外部環境や急熱、急冷また
は他の部材、装置等の条件によって絶縁層と金属箔から
なる接続片や金属板との剥離現象を生じさせることなく
、またセラミック製の絶縁平板の歪の発生による割れ等
、機械的な機能欠陥を生じることのない熱電変換装置を
提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る熱電変換装置は、中間部に絶縁層を有し
、当該絶縁層を挟んでその両面に金属部材を具えた接続
片を介して複数の熱電変換素子がろう付けにより固定さ
れ、絶縁層の狭い表面積の側面のみが必要最小限の面積
で露出し、前記絶縁層の広い表面積の表面は金属部材に
覆われて露出しないようにしたものである。

［作用］ この考案の熱電変換装置においては、絶縁層を挟むよう
にその両面に金属部材を具えた接続片を介して熱電変換
素子を接続するようにしたので、絶縁層が外部環境に対
して露出する部分を必要最小限の寸法とすることができ
、また、急熱および急冷によるストレスも従来のものよ
りも分散され、また、機械的強度、曲げ強度においても
従来のものよりも一層強化されることになる。

［実施例］ 以下にこの考案の一実施例を図を参照して説明する。

第１図ないし第３図において、金属板１１．４２は、多
数の熱電変換素子４ａ、４ｂを８１！械的に保持すると
ともに、急熱および急冷を効果的に行なえるように高熱
伝導性を有する部材、例えばＣｕ、Ａｔ、Ｆｅあるいは
これらの合金等で形成され、その表面にろう付は可能な
ように厚さ０．５〜２．５μｍ程度にＮ１等で表面処理
が施されている。

また、第１図および第２図における接続片１３゜１４は
絶ｕｒＦ！！１３　ａ　＋　　１４　ａを中間に有し、
ソノ両側にそれぞれ金属箔１３ｂ、１４ｂおよび金属板
１３ｃ、１４ｃか接着材で接若しである。

前記の金属板１３ｃ、１４ｃは、例えばＡＩ。

Ｃｕ、あるいはそれらの合金からなり、厚さが０゜５〜
２ｍｍ程度に形成され、また金属箔１３ｂ。

１４ｂは、ＡＩ、Ｃｕ、Ｎｉ等で厚さ１８〜１００μｍ
程度に形成されている。

また、絶縁層１３ａ、１４ａは、絶縁材としてエポキシ
樹脂、カラスエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フィラー
入りエポキシ樹脂等で形成され、エポキシ系接着材によ
り接着され、その厚さは出来るたけ薄い方が好ましいが
、実際には３５〜８０μｍ程度に形成されている。

そして、上記構成の接続片１３．１４は、熱電変換素子
４ａ、４ｂを連結するのに必要最小限の寸法にプレス機
械等により打ち抜かられて形成される。

上記接続片１３．１４の単体のものを第４図（ａ）に示
す。

次に、第３図に示す構造の接続片１５は、厚さ０．３〜
０．５ｍｍ程度に形成したアルミナ絶縁板１５ａの両面
にろう付は可能な金属、例えばＡｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ
、Ｎｉ等からなる金属層１５ｂを形成し、熱電変換素子
４ａ、４ｂを連結するのに必要最小限の寸法に切断して
構成されたものである。

上記接続片１５の単体のものを第４図（ｂ）に示す。

また、第４図（ｃ）に示すように金属層１５ｂの片側に
０．２〜０．５ｍｍ程度の厚さの金属板１５ｃをろう付
けして用いるようにしても良い。

ここて、この考案では、金属箔１３ｂ、１４ｂ。

金属板１３ｃ、１４ｃおよび金属層１５ｂを総称して金
属部材とする。

上記のように構成の接続片１３，１４．１５によってｐ
型およびｎ型半導体からなる熱電変換素子４ａ、４ｂを
直列に接続し、さらにこれらの連結体を一対の金属板１
１．１２で挟み込み、各当接部をろう付けして所期の熱
電変換装置を得るものである。

以上のように、この考案では絶縁層１３ａ、１４ａ、１
５ａ上に、はぼその全面を覆うように金属部材が存在す
るために、絶縁層１３ａ、１４ａ。

１５ａが外部雰囲気に接触せず、また当該絶縁層１３ａ
、１４ａ、１５ａを含む接続片１３，１４゜１５を必要
最小限の寸法に切断し、その接続片１３．１４．１５に
より互いに分離して熱電変換素子４ａ、４ｂを直列接続
するようにしたので、高温、多湿、急熱および急冷等の
環境条件によって絶縁層１３ａ、１４ａ、１５ａの境界
面の剥離現象や機械的損傷等の熱電変換機能を損ねるこ
とを防御することが可能となる。

［考案の効果コ 以上のように、この考案によれば上記のように構成した
ので、接着境界面での剥離現象を防止し、また機械的損
傷等の熱電変換機能を損ねることを防止した熱電変換装
置が容易かつ安価に得られるなどの優れた効果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この考案の一実施例をである熱
雷変換装置の構成を示す断面図、第４図（ａ）、（ｂ）
、（ｃ）は、上記実施例に使用される接続片の断面図、
第５図および第６図は、従来の熱電変換装置の構成例を
示す断面図である。 １１．１２・・・金属板　１３，１４．１５・・・接続
片　１３ａ、１４ａ、１５ａ・・・絶縁層１３ｂ、１４
ｂ・・・金属箔 １３ｃ、１４ｃ、１５ｂ・・・金属板 実用新案登録出願人 日本インターナショナル整流器株式会社手続補正書（方
式） 昭和６２年１０月１２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対の金属板を有し、この金属板の対向面間に複数個の
   熱電変換素子が当該金属板とは絶縁されて直列接続され
   た熱電変換装置において、中間部に絶縁層を有し、当該
   絶縁層を挟んでその両面に金属部材を具えた接続片を介
   して前記熱電変換素子がろう付けにより互いに固定され
   、前記絶縁層の狭い表面積の側面のみが露出し、前記絶
   縁層の広い表面積の表面が露出しないように前記金属部
   材で覆われるようにしたことを特徴とする熱電変換装置
   。