TW202135347A

TW202135347A - 熱電元件

Info

Publication number: TW202135347A
Application number: TW109140830A
Authority: TW
Inventors: 盧名來; 趙容祥; 李亨儀
Original assignee: 韓商Ｌｇ伊諾特股份有限公司
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-09-16
Also published as: US20220376158A1; WO2021101267A1; CN114747028A; KR20210062987A

Abstract

一種根據本發明之一個實施例之熱電元件包括一第一基板、安置在該第一基板上之一第一樹脂層、安置在該第一樹脂層上之一第一電極、安置在該第一電極上之一P型熱電支腳及一N型熱電支腳、安置在該P型熱電支腳及該N型熱電支腳上之一第二電極、安置在該第二電極上之一第二樹脂層，及安置在該第二樹脂層上之一第二基板，其中該第一電極及該第二電極中之至少一者包括一銅層、安置在該銅層之兩個表面上之第一鍍層，及安置於該銅層之兩個表面與該等第一鍍層之間的第二鍍層，該第一鍍層及該第二鍍層之材料彼此不同，且該第一鍍層具有大於或等於300℃之一熔點，及大於或等於9×10⁶S/m之一電導率。

Description

熱電元件

本發明係關於一種熱電元件，且更特定言之，係關於熱電元件之電極。

熱電現象係藉由原料中之電子及電洞之移動而發生的現象，且係指熱量與電力之間的直接能量轉換。

熱電元件為用於使用熱電現象之元件的通用術語，且具有P型熱電原料及N型熱電原料在金屬電極之間接合以形成PN接合對的結構。

熱電元件可分類為使用電阻之溫度改變的元件、使用席貝克效應(Seebeck effect)之元件(席貝克效應為電動力歸因於溫差而產生之現象)、使用泊耳帖效應(Peltier effect)之元件(泊耳帖效應為藉由電流進行熱吸收或熱產生之現象)等等。

熱電元件以不同方式應用於家用電器、電子組件、通信組件等等。舉例而言，熱電元件可應用於冷卻裝置、加熱裝置、發電裝置等等。因此，對熱電元件之熱電效能之需求愈來愈多。

熱電元件包括基板、電極及熱電支腳，複數個熱電支腳安置於上部基板與下部基板之間，複數個上部電極安置於複數個熱電支腳與上部基板之間，且複數個下部電極安置於複數個熱電支腳與下部基板之間。在此狀況下，上部基板及複數個上部電極以及下部基板及複數個下部電極可分別藉由樹脂層結合。

通常，應用於熱電元件之電極可包括銅(Cu)層及鍍敷於該銅層之兩個表面上的鎳(Ni)層。該鎳層可防止銅層之銅朝向樹脂層或熱電支腳擴散。同時，存在問題，亦即鎳層具有光滑表面，且與用於電極與熱電支腳之間的結合之焊料具有較差可濕性。因此，嘗試藉由用錫(Sn)等等對鎳層之表面進行鍍敷而增加電極與熱電支腳之間的結合強度。

然而，錫(Sn)具有231.9℃之熔點，常用Sn-Ag-Cu(SAC)焊料具有大約220℃之熔點，且SnSb焊料具有大約232℃之熔點。可在250℃之回焊峰值的條件下將SAC焊料回焊處理5分鐘，且可在270℃之回焊峰值的條件下將SnSb焊料回焊處理5分鐘。因此，在用於將熱電支腳結合至電極之回焊製程期間，經鍍敷於電極上之錫(Sn)的一部分可熔融。如圖1中所展示，由於熔融錫(Sn)聚集於一些區中，因此空隙可形成於電極與樹脂層之間的結合表面中。歸因於形成於電極與樹脂層之間的結合表面中之空隙，基板與電極之間的熱傳遞效率會降低，且因此熱電元件之效能可降級。

本發明係關於提供具有極佳熱導率效能及結合效能之熱電元件之電極結構。

一種根據本發明之一個實施例之熱電元件包括一第一基板、安置在該第一基板上之一第一樹脂層、安置在該第一樹脂層上之一第一電極、安置在該第一電極上之一P型熱電支腳及一N型熱電支腳、安置在該P型熱電支腳及該N型熱電支腳上之一第二電極、安置在該第二電極上之一第二樹脂層，及安置在該第二樹脂層上之一第二基板，其中該第一電極及該第二電極中之至少一者包括一銅層、安置在該銅層之兩個表面上之第一鍍層，及安置於該銅層之兩個表面與該等第一鍍層之間的第二鍍層，該第一鍍層及該第二鍍層之材料彼此不同，且該等第一鍍層中之每一者具有大於或等於300℃之一熔點，及大於或等於9×10⁶S/m之一電導率。

該第一樹脂層及該第二樹脂層中之至少一者可結合至該第一鍍層。

該第一基板可為一鋁基板，該第二基板可為一銅基板，且一氧化鋁層可進一步安置於該鋁基板與該第一樹脂層之間。

該氧化鋁層可進一步安置在該鋁基板之兩個表面當中的一表面上，該表面與其上安置有該第一樹脂層之一表面相對。

該熱電元件可進一步包括安置在該銅基板上之一散熱片。

該P型熱電支腳及該N型熱電支腳中之每一者可包括：一熱電材料層，其包括BiTe；及結合層，其安置在該熱電材料層之兩個表面上，且該等結合層可藉由一焊料結合至該第一鍍層。

該結合層及該焊料可包括錫(Sn)。

該熱電元件可進一步包括安置於該熱電材料層與該等結合層之間的一擴散防止層，其中該擴散防止層可包括鎳(Ni)。

該第一鍍層可包括銀(Ag)，且該第二鍍層可包括鎳(Ni)。

該第一鍍層之一厚度可為0.1μm至10μm。

一種根據本發明之另一實施例之熱電元件包括：一第一基板、安置在該第一基板上之一第一樹脂層、安置在該第一樹脂層上之一第一電極、安置在該第一電極上之一P型熱電支腳及一N型熱電支腳、安置在該P型熱電支腳及該N型熱電支腳上之一第二電極、安置在該第二電極上之一第二樹脂層，及安置在該第二樹脂層上之一第二基板，其中該第一電極及該第二電極中之至少一者包括一銅(Cu)層及安置在該銅層之兩個表面上之鍍層，該等鍍層包括銀(Ag)，且該等鍍層可結合至該第一樹脂層及該第二樹脂層中之至少一者。

該P型熱電支腳及該N型熱電支腳中之每一者可包括：一熱電材料層，其包括BiTe；及結合層，其安置在該熱電材料層之兩個表面上，且該等結合層可藉由該鍍層及一焊料來結合。

該等結合層及該焊料可包括錫(Sn)。

根據本發明之一實施例，可獲得熱導率效能及結合效能極佳且可靠性較高之熱電元件。此外，根據本發明之實施例，可獲得其中除了熱導率效能及結合效能之外亦改良耐受電壓效能及與散熱片之結合效能的熱電元件。

另外，根據本發明之實施例，可獲得能夠完全滿足低溫部分與高溫部分之間的所有所需效能差異之熱電元件。

具體言之，當根據本發明之實施例之熱電元件應用於用於發電之應用時，可獲得高發電效能。

根據本發明之實施例之熱電元件不僅可應用於尺寸小的應用，且亦可應用於尺寸大的應用，諸如車輛、船、鋼鐵廠及焚化爐等等。

100:熱電元件

110:下部基板

120:下部電極

130:P型熱電支腳

140:N型熱電支腳

150:上部電極

160:上部基板

170:絕緣層

181:導線

182:導線

190:密封部件

192:密封殼體

194:密封材料

196:密封材料

300:熱電元件

310:第一基板

312:第一氧化鋁層

314:鋁層

316:第二氧化鋁層

318:延伸部分

320:第一樹脂層

330:第一電極

332:銅層

334:第一鍍層

336:第二鍍層

340:P型熱電支腳

342:熱電材料層

344:結合層

346:擴散防止層

350:N型熱電支腳

352:熱電材料層

354:結合層

356:擴散防止層

360:第二電極

362:銅層

364:第一鍍層

366:第二鍍層

370:第二樹脂層

380:第二基板

390:散熱片

400:緊固部件

410:絕緣體

G:引導凹槽

S:通孔

圖1為電極之表面在回焊製程之後成像的相片；

圖2為熱電元件之橫截面視圖；

圖3為熱電元件之透視圖；

圖4為包括密封部件之熱電元件之透視圖；

圖5為包括密封部件之熱電元件之分解透視圖；

圖6為根據本發明之一個實施例的熱電元件之橫截面視圖；

圖7a為包括於根據本發明之一個實施例之熱電元件中的熱電支腳之橫截面視圖；

圖7b為包括於根據本發明之一個實施例之熱電元件中的電極之橫截面視圖；

圖8為根據本發明之另一實施例的熱電元件之橫截面視圖；

圖9為根據本發明之又一實施例的熱電元件之橫截面視圖；且

圖10舉例說明第二基板與散熱片之間的結合結構。

在下文中，將參考附圖詳細描述本發明之較佳實施例。

然而，本發明之技術精神不限於將描述且可以各種形式體現之一些實施例，且該等實施例中之一或多個元件可選擇性地經組合及替換且在本發明之技術精神之範圍內使用。

此外，除非特定地定義及描述，否則本發明之實施例中所使用的術語(包括技術及科學術語)可以由熟習此項技術者通常所理解的含義解釋，且通常使用之術語(諸如詞典中定義之術語)可在考慮到其在相關技術中之情境含義的情況下進行理解。

另外，提供本說明書中所使用的術語並非為了限制本發明，而是描述實施例。

在本說明書中，除非上下文另外清晰地指示，否則單數形式亦可包括複數形式，且可在經揭示為「A、B及C」中之至少一者(或一或多者)時包括A、B以及C的所有可能組合中的一或多者。

另外，諸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等等之術語可用於描述本發明之實施例之元件。

提供該等術語僅為了區分一個元件與另一元件，且元件之本質、序列、次序等不受該等術語限制。

此外，當特定元件經揭示為「連接」、「耦接」或「連結」至另一元件時，元件可不僅包括直接連接、耦接或連結至另一元件之狀況且亦包括藉由元件與其他元件之間的另一元件來連接、耦接或連結至另一元件之狀況。

另外，當揭示一個元件形成於另一元件「上或下方」時，術語「在……上或下方」包括兩個元件彼此直接接觸之狀況及至少另一元件安置於兩個元件之間(間接地)的狀況兩者。此外，當表達術語「在……上或下方」時，不僅可包括相對於一個元件之上游方向之含義且亦可包括相對於一個元件之下游方向之含義。

圖2為熱電元件之橫截面視圖，圖3為熱電元件之透視圖，圖4為包括密封部件之熱電元件之透視圖，且圖5為包括密封部件之熱電元件之分解透視圖。

參考圖2及圖3，熱電元件100包括下部基板110、下部電極120、P型熱電支腳130、N型熱電支腳140、上部電極150，及上部基板160。

下部電極120安置於下部基板110與P型熱電支腳130及N型熱電支腳140之下部表面之間，且上部電極150安置於上部基板160與P型熱電支腳130及N型熱電支腳140之上部表面之間。因此，複數個 P型熱電支腳130及複數個N型熱電支腳140藉由下部電極120及上部電極150電連接。安置於下部電極120與上部電極150之間且彼此電連接的一對P型熱電支腳130及N型熱電支腳140可形成一單位單元。

舉例而言，當經由導線181及182將電壓施加至下部電極120及上部電極150時，電流由於泊耳帖效應而自P型熱電支腳130流動至N型熱電支腳140所經由的基板可吸收熱量以充當冷卻部分，且電流自N型熱電支腳140流動至P型熱電支腳130所經由的基板可經加熱以充當加熱部分。替代地，當下部電極120與上部電極150之間被施以溫差時，P型熱電支腳130及N型熱電支腳140中之電荷歸因於席貝克效應移動，且因此可產生電。

此處，P型熱電支腳130及N型熱電支腳140可為基於碲化鉍(Bi-Te)之熱電支腳，其包括鉍(Bi)及碲(Te)作為主要原料。P型熱電支腳130可為基於碲化鉍(Bi-Te)之熱電支腳，其包括銻(Sb)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉛(Pb)、硼(B)、鎵(Ga)、碲(Te)、鉍(Bi)及銦(In)中之至少一者。舉例而言，按100重量%之總重量計，P型熱電支腳130可包括呈99重量%至99.999重量%之量之為主要原料的Bi-Sb-Te，及呈0.001重量%至1重量%之量之鎳(Ni)、鋁(AL)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉛(Pb)、硼(B)、鎵(Ga)及銦(In)當中的至少一者。N型熱電支腳140可為基於碲化鉍(Bi-Te)之熱電支腳，其包括硒(Se)、鎳(Ni)、鋁(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉛(Pb)、硼(B)、鎵(Ga)、碲(Te)、鉍(Bi)及銦(In)中之至少一者。舉例而言，按100重量%之總重量計，N型熱電支腳140可包括呈99重量%至99.999重量%之量之為主要原料的Bi-Se-Te，及呈0.001重量%至1重量%之量之鎳(Ni)、鋁(AL)、銅(Cu)、銀(Ag)、鉛(Pb)、硼(B)、鎵(Ga)及銦(In)當中的至少一者。因此，在本說明書中，熱電支腳亦可被稱作半導體結構、半導體裝置、半導體原料層、半導體物質層、半導體材料層、導電半導體結構、熱電結構、熱電原料層、熱電物質層、熱電材料層等等。

P型熱電支腳130及N型熱電支腳140可形成為塊體型或堆疊型。通常，塊體型P型熱電支腳130或塊體型N型熱電支腳140可藉由以下製程獲得：藉由對熱電材料進行熱處理而產生錠、對錠進行粉碎及篩選以獲得用於熱電支腳之粉末、對粉末進行燒結及切割經燒結物件。在此狀況下，P型熱電支腳130及N型熱電支腳140可為多晶熱電支腳。對於多晶熱電支腳，當對用於熱電支腳之粉末進行燒結時，可在100MPa至200MPa之壓力下壓縮粉末。舉例而言，當對P型熱電支腳130進行燒結時，可在100MPa至150MPa、較佳地110MPa至140MPa且更佳地120MPa至130MPa之壓力下對用於熱電支腳之粉末進行燒結。此外，當對N型熱電支腳130進行燒結時，可在150MPa至200MPa、較佳地160MPa至195MPa且更佳地170MPa至190MPa之壓力下對用於熱電支腳之粉末進行燒結。如上文，當P型熱電支腳130及N型熱電支腳140為多晶熱電支腳時，P型熱電支腳130及N型熱電支腳140中之每一者之強度可增大。堆疊型P型熱電支腳130或堆疊型N型熱電支腳140可藉由如下製程獲得：將包括熱電材料之漿料施加於片狀基底材料上而形成單位部件且接著堆疊及切割單位部件。

在此狀況下，一對P型熱電支腳130及N型熱電支腳140可具有相同的形狀及體積，或可具有不同的形狀及體積。舉例而言，由於P型熱電支腳130及N型熱電支腳140之導電特性不同，因此N型熱電支腳140之高度或橫截面積可與P型熱電支腳130之高度或橫截面積以不同方式形成。

在此狀況下，P型熱電支腳130或N型熱電支腳140可具有圓柱形形狀、多邊形柱體形狀、橢圓形柱體形狀等等。

替代地，P型熱電支腳130或N型熱電支腳140可具有一堆疊結構。舉例而言，P型熱電支腳或N型熱電支腳可藉由如下方法形成：將塗佈有半導體材料之複數個結構堆疊在片狀基底材料上，且接著切割該等結構。因此，可防止原料損耗且可增強導電特性。每一結構可進一步包括具有開口圖案之導電層，且因此，結構之間的黏著力可增大、熱導率可降低，且電導率可提高。

替代地，在一個熱電支腳中，P型熱電支腳130或N型熱電支腳140可形成為具有不同橫截面積。舉例而言，經安置以面向一個熱電支腳中之電極之兩端的橫截面積可形成為大於兩端之間的橫截面積。因此，由於兩端之間的溫差可形成為較大，因此熱電效率可增大。

根據本發明之一個實施例之熱電元件的效能可經表達為熱電效能指數(優值，ZT)。熱電效能指數(ZT)可如等式1中所表達。

[等式1]ZT=α²．σ．T/k

此處，α為席貝克係數[V/K]，σ為電導率[S/m]，且α²σ為功率因數([W/mK²])。此外，T為溫度，且k為熱導率[W/mK]。k可經表達為a‧cp‧ρ，其中a為熱擴散率[cm²/S]，cp為比熱[J/gK]，且ρ為密度[g/cm³]。

為了獲得熱電元件之熱電效能指數，使用Z表來量測Z值(V/K)，且可使用經量測Z值來計算熱電效能指數(ZT)。

此處，安置於下部基板110與P型熱電支腳130及N型熱電支腳140之間的下部電極120及安置於上部基板160與P型熱電支腳130及N型熱電支腳140之間的上部電極150可各自包括銅(Cu)、銀(Ag)、鋁(AL)及鎳(Ni)中之至少一者。

此外，面向彼此之下部基板110及上部基板160可為金屬基板，且其厚度可為0.1mm至1.5mm。當金屬基板之厚度小於0.1mm或超過1.5mm時，熱耗散特性或熱導率可能過高，且因此熱電元件之可靠性可降低。此外，當下部基板110及上部基板160為金屬基板時，可分別在下部基板110與下部電極120之間以及在上部基板160與上部電極150之間進一步形成絕緣層170。絕緣層170可包括熱導率為1W/mK至20W/mK之材料，且每一絕緣層可包括一或多個層。

在此狀況下，下部基板110及上部基板160可形成為具有不同大小。舉例而言，下部基板110及上部基板160中之一者之體積、厚度或面積可形成為大於另一者之體積、厚度或面積。因此，有可能增加熱電元件之熱吸收效能或熱耗散效能。較佳地，下部基板110之體積、厚度或面積可形成為大於上部基板160之體積、厚度或面積。在此狀況下，當下部基板110安置於用於席貝克效應之高溫區中時，當該下部基板應用為用於泊耳帖效應之加熱區時，或當用於保護稍後將描述之熱電模組免於外部環境影響之密封部件安置於下部基板110上時，下部基板110可具有大於上部基板160之體積、厚度及面積的體積、厚度及面積中之至少一者。在此狀況下，下部基板110之面積可形成為在上部基板160之面積的1.2至5倍範圍內。當下部基板110之面積小於上部基板160之面積的1.2倍時，增強熱傳遞效率之效應不高，且當下部基板110之面積超過上部基板160之面積的5倍時，熱傳遞效率顯著降低，且可能難以維持熱電模組之基本形狀。

此外，熱耗散圖案，例如不均勻圖案，可形成於下部基板110及上部基板160中之至少一者的表面上。因此，可增加熱電元件之熱耗散效能。當不均勻圖案形成於與P型熱電支腳130或N型熱電支腳140接觸之表面上時，亦可增強熱電支腳與基板之間的結合特性。熱電元件100包括下部基板110、下部電極120、P型熱電支腳130、N型熱電支腳140、上部電極150及上部基板160。

如圖4及圖5中所展示，密封部件190可進一步安置於下部基板110與上部基板160之間。密封部件可安置於下部基板110與上部基板160之間的下部電極120、P型熱電支腳130、N型熱電支腳140及上部電極150之側表面上。因此，下部電極120、P型熱電支腳130、N型熱電支腳140及上部電極150可經密封以免受外部濕氣、熱量、污染物等之影響。此處，密封部件190可包括：密封殼體192，其安置為與複數個下部電極120之最外側部分、複數個P型熱電支腳130及複數個N型熱電支腳140之最外側部分以及複數個上部電極150之最外側部分之側表面間隔開預定距離；密封材料194，其安置於密封殼體192與下部基板110之間；以及密封材料196，其安置於密封殼體192與上部基板160之間。如上文，密封殼體192可藉由密封材料194及196與下部基板110及上部基板160接觸。因此，當密封殼體192與下部基板110及上部基板160直接接觸時，藉由密封殼體192發生熱傳導，且因此，可防止下部基板110與上部基板 160之間的溫差降低的問題。此處，密封材料194及196可包括環氧樹脂及矽樹脂中之至少一者，或兩個表面均塗佈有環氧樹脂及矽樹脂中之至少一者的帶。密封材料194及194可用以在密封殼體192與下部基板110之間及在密封殼體192與上部基板160之間進行氣密密封，且可增加下部電極120及P型熱電支腳130、N型熱電支腳140及上部電極150之密封效應，且可與修整材料、修整層、防水材料、防水層等等互換。此處，在密封殼體192與下部基板110之間進行密封之密封材料194可安置於下部基板110之上部表面上，且在密封殼體192與上部基板160之間進行密封之密封材料196可安置於上部基板160之側表面上。為此目的，下部基板110之面積可大於上部基板160之面積。同時，抽出連接至電極的導線180及182的引導凹槽G可形成於密封殼體192中。為此目的，密封殼體192可為由塑膠等等形成的射出成型產物，且可與密封蓋互換。然而，密封部件之以上描述僅為實例，且密封部件可修改成各種形式。儘管圖中未展示，但可進一步包括絕熱材料以環繞密封部件。替代地，密封部件可包括絕熱組件。

在上文中，使用術語「下部基板110、下部電極120、上部電極150及上部基板160」，但為易於理解及方便描述，該等術語僅任意地被稱作上部及下部部分，且位置可顛倒使得下部基板110及下部電極120可安置於上側處，且上部電極150及上部基板160可安置於下側處。

圖6為根據本發明之一個實施例的熱電元件之橫截面視圖，圖7a為包括於根據本發明之一個實施例之熱電元件中的熱電支腳之橫截面視圖，且圖7b為包括於根據本發明之一個實施例之熱電元件中的電極之橫截面視圖。圖8為根據本發明之另一實施例的熱電元件之橫截面視圖，且圖9為根據本發明之又一實施例的熱電元件之橫截面視圖。將省去與圖2至圖5中所描述之內容相同的內容之重複描述。

參考圖6及圖7，根據本發明之實施例之熱電元件300包括第一基板310、安置在第一基板310上之第一樹脂層320、安置在第一樹脂層320上之複數個第一電極330、安置在複數個第一電極330上之複數個P型熱電支腳340及複數個N型熱電支腳350、安置在複數個P型熱電支腳 340及複數個N型熱電支腳350上之複數個第二電極360、安置在複數個第二電極360上之第二樹脂層370，及安置在第二樹脂層370上之第二基板380。

如圖式中所展示，散熱片390可進一步安置在第二基板380上。儘管圖中未展示，但密封部件可進一步安置於第一基板310與第二基板380之間。

通常，由於功率連接至安置在熱電元件300之低溫部分側面上之電極，因此相比於高溫部分側面處，在低溫部分側面處可能需要更高耐受電壓效能。

另一方面，當驅動熱電元件300時，熱電元件300之高溫部分側面可曝露於高溫，例如約180℃或更高，且歸因於電極、絕緣層及基板之不同熱膨脹係數，可存在在電極、絕緣層及基板之間剝離之問題。因此，熱電元件300之高溫部分側面相比於低溫部分側面可能需要更高熱導率效能。具體言之，當散熱片進一步在熱電元件300之高溫部分側面處安置在基板上時，基板與散熱片之間的結合強度可對熱電元件300之耐久性及可靠性具有巨大影響。

根據本發明之實施例，第一樹脂層320及第二樹脂層370中之每一者可由包括樹脂及無機材料之樹脂組成物形成。此處，樹脂可為環氧樹脂或包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)之矽樹脂。此外，無機材料可包括以下各者中之至少一者：鋁、鈦、鋯、硼及鋅中之至少一者的氧化物、碳化物以及氮化物。因此，第一樹脂層320可增強第一基板310與複數個第一電極330之間的絕緣屬性、結合力以及熱導率效能，且第二樹脂層370可增強第二基板380與複數個第二電極360之間的絕緣屬性、結合力以及熱導率效能。因此，第一樹脂層320及第二樹脂層370可具有對應於圖2中之絕緣層170的組態或可為包括於圖2中之絕緣層170中之組態。

在此狀況下，第一樹脂層320及第二樹脂層370中之每一者之厚度可為10μm至50μm，較佳地20μm至45μm，且更佳地30μm至40μm。在此狀況下，當將第一樹脂層320以及第二樹脂層370中之每一者安置得儘可能薄同時維持絕緣效能以及黏著效能時，就熱導率效能而言係有利的。當第一基板310為低溫部分且第二基板380為高溫部分時，可能需要第二樹脂層370具有比第一樹脂層320高的熱導率效能，且可能需要第一樹脂層320具有比第二樹脂層370高的耐受電壓效能。因此，第一樹脂層320以及第二樹脂層370的厚度以及組成物中之至少一者可為不同的。舉例而言，如圖8及圖9中所展示，第二樹脂層370可包括複數個層。舉例而言，第二樹脂層370可包括黏著層及安置在黏著層上之絕緣層，且黏著層可具有能夠承受高溫之組成物。舉例而言，絕緣層可安置於黏著層與第二基板380之間，且第二電極360之側表面的一部分可埋入在黏著層中。因此，由於黏著層與第二電極360之間的接觸面積增加，因此第二電極360與黏著層之間的結合強度及熱導率可增加。為此目的，絕緣層可包括複合物，該複合物包括矽及鋁以及無機填充劑。此處，複合物可為由包括Si及Al元素以及烷基鏈之無機材料構成的有機-無機複合物，且可為包括矽及鋁之氧化物、碳化物及氮化物中之至少一者。舉例而言，複合物可包括Al-Si鍵、Al-O-Si鍵、Si-O鍵、Al-Si-O鍵及Al-O鍵中之至少一者。如上文，包括Al-Si鍵、Al-O-Si鍵、Si-O鍵、Al-Si-O鍵及Al-O鍵中之至少一者的複合物可具有極佳的絕緣效能，且因此可獲得高耐受電壓效能。替代地，複合物可為除了矽及鋁之外進一步包括鈦、鋯、硼、鋅等等之氧化物、碳化物或氮化物。為此目的，可在將鋁與無機黏合劑及有機/無機經混合黏合劑中之至少一者混合之後藉由熱處理製程獲得複合物。無機黏合劑可包括例如二氧化矽(SiO₂)、金屬醇鹽、三氧化二硼(B₂O₃)及氧化鋅(ZnO₂)中之至少一者。無機黏合劑為無機粒子，但當與水接觸時，可變為溶膠或凝膠以充當黏合劑。在此狀況下，二氧化矽(SiO₂)、金屬醇鹽及三氧化二硼(B₂O₃)中之至少一者可用以增加鋁與金屬基板之間或與該金屬基板之黏著性，且氧化鋅(ZnO₂)可用以增加絕緣層之強度且增加熱導率。無機填充劑可分散於複合物中，且可包括氧化鋁及氮化物中之至少一者。此處，氮化物可包括氮化硼及氮化鋁中之至少一者。

同時，黏著層可由樹脂層製成，該樹脂層包括以下各者中之至少一者：環氧樹脂組成物，其包括環氧樹脂及無機填充劑；及矽樹脂組成物，其包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)。因此，黏著層可增強絕緣層與第二電極360之間的絕緣屬性、結合力及熱導率效能。

因此，絕緣層及黏著層之組成物彼此不同，且因此，絕緣層及黏著層之硬度、彈性模數、拉伸強度、伸長率及楊氏模數中之至少一者可為不同的。因此，有可能控制耐受電壓效能、熱導率效能、結合效能，及減輕熱衝擊效能。

舉例而言，如上文所描述，當驅動熱電元件300時，高溫部分側面之溫度可增加大約180℃或更大，且當第二樹脂層370由具有延展性之樹脂層形成時，第二樹脂層370可用以降低第二電極360與第二基板380之間的熱衝擊。

主要為方便描述來描述了第二樹脂層370之結構，但本發明不限於此，且第一樹脂層320亦可與第二樹脂層370具有相同結構。

同時，根據本發明之實施例，第一電極330及第二電極360中之至少一者可包括銅層332及362、分別安置在銅層332及362之兩個表面上的第一鍍層334及364，及安置於銅層332及362之兩個表面與第一鍍層334及364之間的第二鍍層336及366。此外，根據本發明之實施例，P型熱電支腳340及N型熱電支腳350中之每一者可包括：熱電材料層342及352，其包括BiTe；及結合層344及354，其分別地安置在熱電材料層342及352之兩個表面上；以及擴散防止層346及356，其安置於熱電材料層342及352與結合層344及354之間。此處，擴散防止層346及356防止Bi或Te擴散至電極，且因此可防止熱電元件之效能降低，Bi或Te為熱電材料層342及352中之半導體原料。擴散防止層346及356可包括例如鎳(Ni)。此外，結合層344及354可藉由焊料結合至第一電極320及第二電極360。為此目的，結合層344及354以及焊料可包括錫(Sn)。在此狀況下，熱電材料層342及352之厚度可為0.5mm至3mm，較佳地1mm至2.5mm，且更佳地1.5mm至2mm，結合層344及354之厚度可為1μm至10μm，較佳地1μm至7μm，且更佳地3μm至5μm，且擴散防止層346 及356之厚度可為1μm至10μm，較佳地1μm至7μm，且更佳地3μm至5μm。

在下文中，為方便描述，作為一實例來描述第一電極330，但相同內容亦可適用於第二電極360。

在此狀況下，第二鍍層336用以防止銅層332中之銅離子之擴散，且為此目的，第二鍍層336可包括鎳(Ni)。

此外，第一鍍層334由不同於第二鍍層336之材料形成，且第一鍍層334可結合至第一樹脂層320。為此目的，第一鍍層334之熔點可為300℃或更高，較佳地600℃或更高，且更佳地900℃或更高，且電導率可為9×10⁶S/m或更高，較佳地1×10⁷S/m或更高，且更佳地3×10⁷S/m或更高。舉例而言，第一鍍層334可包括銀(Ag)。

在此狀況下，銅層332之厚度可為0.1mm至0.5mm，較佳地0.2mm至0.4mm，且更佳地0.25mm至0.35mm，且第一鍍層334之厚度可為0.1μm至10μm，較佳地1μm至7μm，且更佳地3μm至5μm，且第二鍍層336之厚度可為0.1μm至10μm，較佳地1μm至7μm，且更佳地3μm至5μm。因此，由於第一電極330具有極佳電導效能，因此第一電極330可有效地執行作為電極之功能。

此外，由於第一鍍層334與第一樹脂層320及焊料具有極佳結合強度，因此可獲得具有高結合效能之熱電元件。另外，歸因於第一鍍層334之高電導率，因此可獲得具有極佳熱電效能之熱電元件。

另外，當第一基板310、第一樹脂層320及複數個第一電極330依序安置且接著經受回焊製程以焊接熱電支腳340及350時，由於可防止電極330之第一鍍層334之一部分藉由焊料熔融之問題，因此第一電極330之第一鍍層334之整個表面可緊密地結合至第一樹脂層320，且因此，可獲得具有極佳熱導率效能之熱電元件。

同時，如上文所描述，當假設第一基板310安置於熱電元件300之低溫部分側面處且第二基板380安置於熱電元件300之高溫部分側面處時，由於電線連接至第一電極330，因此相比於高溫部分側面在低溫部分側面處可能需要較高耐受電壓效能，且在高溫部分側面處可能需要較高熱導率效能。

因此，根據本發明之實施例，第一基板310可由鋁基板形成，且第二基板380可由銅基板形成。銅基板相比於鋁基板具有更高熱導率及電導率。因此，當第一基板310由鋁基板組成且第二基板380由銅基板組成時，可滿足低溫部分側面處之高耐受電壓效能及高溫部分側面處之高熱耗散效能。

同時，根據本發明之另一實施例，如圖8中所展示，當第一基板310為鋁基板時，第一基板310可經表面處理。因此，第一基板310可包括第一氧化鋁層312、安置在第一氧化鋁層312上之鋁層314及安置在鋁層314上之第二氧化鋁層316。此處，第二氧化鋁層316可為對應於圖2中之絕緣層170之組態或包括於圖2中之絕緣層170中之組態。亦即，圖2中之絕緣層170可包括第二氧化鋁層316及第一樹脂層320。如上文，當氧化鋁層安置在第一基板310之兩個表面上時，可在不增加第一基板310之熱阻之情況下增加耐受電壓效能，且可防止第一基板310之表面腐蝕。

在此狀況下，鋁層314之厚度可為0.1mm至2mm，較佳地0.3mm至1.5mm，且更佳地0.5mm至1.2mm，第一氧化鋁層312及第二氧化鋁層316中之每一者之厚度可為10μm至100μm，較佳地20μm至80μm，且更佳地30μm至60μm。當第一氧化鋁層312及第二氧化鋁層316中之每一者之厚度滿足此數值範圍時，可同時滿足高熱導率效能及高耐受電壓效能。

在此狀況下，第一氧化鋁層312、第二氧化鋁層316及第一樹脂層320之厚度之總和可為80μm或更大，且較佳地80μm至480μm。通常，當絕緣層之厚度增加時，耐受電壓效能可增加。然而，當絕緣層之厚度增加時，存在熱阻亦增加之問題。然而，在本發明之實施例中，由於氧化鋁層安置在第一基板310之兩個表面上，因此有可能同時符合高熱導率效能及高耐受電壓效能。

在此狀況下，第一氧化鋁層312及第二氧化鋁層316中之至少一者可藉由對鋁基板進行陽極處理而形成。替代地，第一氧化鋁層312及第二氧化鋁層316中之至少一者可藉由浸漬製程或噴塗製程形成。

替代地，如圖9中所展示，第一氧化鋁層312及第二氧化鋁層316中之至少一者可藉由形成沿著鋁層314延伸之延伸部分318而在鋁層之側表面處彼此連接。因此，氧化鋁層可形成於第一基板310之所有表面上，且有可能進一步在低溫部分側面處增加耐受電壓效能。

同時，如上文所描述，散熱片可進一步安置於高溫部分側面處。高溫部分側面處之第二基板380及散熱片390可一體成形，而單獨的第二基板380及散熱片390可彼此結合。在此狀況下，當金屬氧化物層形成於第二基板380上時，第二基板380與散熱片390之間的結合可為困難的。因此，為了增加第二基板380與散熱片390之間的結合強度，可以不在第二基板380與散熱片390之間形成金屬氧化物層。亦即，當第二基板380為銅基板時，氧化銅層可以不形成於銅基板之表面上。為此目的，銅基板可提前經表面處理以防止銅基板之氧化。舉例而言，當運用諸如鎳之金屬層對銅基板進行鍍敷時，有可能防止金屬氧化物層形成在銅基板上，鎳相較於銅具有不易氧化之屬性。當第二基板380為銅基板且運用鎳對銅基板之表面進行鍍敷時，散熱片390亦可由表面由鎳鍍敷之銅材料形成。

替代地，第二基板380及散熱片390可藉由單獨的緊固部件來結合。圖10舉例說明第二基板380與散熱片390之間的結合結構。參考圖10，散熱片390及第二基板380可藉由複數個緊固部件400來緊固。為此目的，緊固部件400穿過之通孔S可形成於散熱片390及第二基板380中。此處，單獨的絕緣體410可進一步安置於通孔S與緊固部件400之間。單獨的絕緣體410可為環繞緊固部件400之外部圓周表面之絕緣體或環繞通孔S之壁表面之絕緣體。因此，有可能增加熱電元件之絕緣距離。

如上文，根據本發明之實施例，可獲得熱電效能及結合效能為極佳之熱電元件。

儘管上文描述本發明之較佳實施例，但熟習此項技術者可在稍後將描述之申請專利範圍中所揭示的本發明之精神及區域之範疇內以不同方式修改及改變本發明。