JPH01214177A - 熱電装置 - 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〕 本発明は、金属基板表面に熱電素子を接合した熱電装置
に関する。

〔従来技術〕

従来、熱電装置としては、ゼーベック効果又はペルチェ
効果等と呼ばれる熱電効果を応用した冷却器又は発熱器
等が知られている。

上記従来の熱電装置としては、第３図に示すごとく１例
えば熱伝導性に優れたアルミニウム製の金属基板７に接
着剤８を介して熱電素子５の電極面５１が接合されたも
のが知られている。該熱電素子５は、一般にＰ型半導体
５２とＮ型半導体５３とを相互に電極面５１で電気的に
接合したものである。

そして、上記従来の熱電装置６は１合成樹脂の接着剤８
が電気絶縁被膜を形成しているため、第４図に示すごと
く、熱電素子５単体に比して吸熱量又は発熱量は著しく
低下してしまう、即ち、該接着剤は、エポキシ樹脂又は
シリコン樹脂等の金属接着力を有するものである。しか
し、これらの樹脂は、一般に伝熱性が悪り、シかも一定
の粘性を有するため気泡を内在し易い欠点がある。

このような接着剤８の欠点に鑑みて、これを解消する試
みがなされている０例えば、実開昭６２−９１４６２号
公報によれば、「熱電素子モジュール構造」が開示され
ている。そして、該公報にはその先行技術に関して、電
気絶縁被膜として例えばアルマイト層を形成した熱電素
子モジュールが引用されている。該先行技術の熱電装置
は、熱交換器としての金属基板に熱電素子の電極面を接
合するに当り、金属基板上にアルマイト層を形成し、該
アルマイト層と電極面とを接着剤により接合している。

この接着剤としては１上記両者間に気泡が内在しにくい
シリコングリス等を用いている。

一方、上記公報にがかる熱電装置は、電気絶縁被膜とし
てスパッタリング法による５酸化タンタル等が例示され
ている。また、接着剤としては。

導電性で熱伝導性の密着剤を使用することが開示されて
いる。

（解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来技術の熱電装置は、いずれも接
（密）着剤としてシリコングリス等を用いるものであり
、電掻と金属基板との接合面の伝熱性は十分ではない。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、金属基板と熱電素子との接合面が熱伝導性に優れ
た熱電装置を提供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕 本発明は、熱伝導性のよい金属基板表面に電気絶縁被膜
を形成し、該電気絶縁被膜の表面の所定部分にハンダ金
属層を形成し、該ハンダ金属層の表面に熱電素子の電極
面を接合したことを特徴とする熱電装置にある。

本発明において、熱伝導性のよい金属基板としては２例
えばアルミニウム又はその合金がある。

また、電気絶縁被膜としては上記金属基板の酸化物であ
るアルマイト層がある。このアルマイト層は一般にアル
マイト処理によって比較的簡易迅速に形成することがで
きる。

上記ハンダ金属層の形成方法としては１例えばハンダ印
刷又はハンダメツキがある。ハンダ印刷は、錫（Ｓｎ）
と鉛（ｐｂ）との合金であるハンダを主成分とするハン
ダペーストを用い、シルクスクリーン印刷機等により所
定部分に金属層を形成する方法である。また、ハンダメ
ツキは、所定部分以外をマスキングし、該所定部分にハ
ンダ金属層を形成する方法である。上記所定部分とは。

熱電素子の電極面を接合する部分である。

また、熱電素子は、熱電効果を利用した吸熱材料又は発
熱材料に用いる半導体素子である。この半導体は、一定
方向に電流を通ずると吸熱が起こり、またその反対方向
に電流を通ずると発熱が起こる。上記吸熱を電子冷却と
いい、温度制御の精度がよい冷凍機等に使用される。そ
の反対の場合は放熱器等に応用される。また、金属基板
表面に熱電素子の電極面を接合するに当たっては、ハン
ダ金属層の加熱溶着性を利用した熱溶着等を用いる。

〔作用及び効果〕

本発明にがかる熱電装置は、金属基板表面に電気絶縁被
膜を形成し、該電気絶縁被膜表面の所定部分にハンダ金
属層を形成している。そして、ハンダ金属層は熱伝導性
が良い金属である。そのため、熱伝導性が良く、気泡を
内在させることのない接合層を形成させることができる
。

また、上記の所定部分のみにハンダ金属層を形成してい
るため、隣接する熱電素子の電極面の短絡を防止するこ
とができる。

また、上記ハンダ金属層は、上記組成からなる合金層で
あるため、比較的低温の加熱９例えば２５０〜３００°
Ｃにおいて、迅速容易に熱溶着により金属基板表面に熱
電素子を接合することができる。

したがって１本発明によれば、金属基板表面との接合層
が熱伝導性に優れた熱電装置を提供することができる（
第２図）、その結果、熱電装置の消費電力量を低減させ
ることができると共に、コンパクトな放熱器又はポータ
プルな冷蔵庫、冷凍機等を提供することができる。

（実施例〕 第１実施例 本例にがかる熱電装置を第１図及び第２図を用いて説明
する。

本例の熱電装置は、熱雷素子の吸熱現象を利用した冷凍
装置である。

即ち、第１図に示すごとく１本例の熱電装置１は、金属
基板２と、その表面に形成した電気絶縁被膜３と、また
その表面に形成したハンダ金属層４と、このハンダ金属
層４を介して接合した熱電素子５とからなる。

上記金属基Ｆｉ２は、アルミニウムからなる熱交換器で
ある。また、上記電気絶縁被膜３はアルマイト層である
。、該アルマイト層は、上記アルミニウムをアルマイト
処理して形成した。比較的膜厚の薄いアルミニウムの酸
化物層である。

また、上記ハンダ金属層４は、錫（Ｓｎ）と鉛（Ｐｂ）
との合金であるハンダを主成分とするハンダペースを、
電気絶縁被膜３表面の所定部分にハンダ印刷により形成
する。該所定部分とは１後述する熱電素子５の電極面５
１と接合する部分のことをいう、即ち、シルクスクリー
ン印刷により。

上記所定部分のみにハンダペースを精度よく印刷してハ
ンダ金属層４を形成する。これにより、熱電素子の電極
面が隣合っても、電極面間を電気絶縁することができる
。

また、上記熱電素子５は、Ｐ型半導体５２とＮ型半導体
５３とからなる。これにより、Ｐ型半導体５２よりＮ型
半導体５３側へ電流を通ずることにより、上記金属基板
２０表面において吸熱現象が起こる。

そして、該ハンダ金属層４は、約３００°Ｃに加熱され
溶融して、上記金属基板２と熱電素子５の電極向５１と
を接合する。

本例の熱電装Ｗ１は、上記のように構成されているので
、ハンダ金属層が極めて良い熱伝導性と接合性を示す。

接合面が熱伝導性に優れた熱雷装置１を提供することが
できる。これを第２図により説明すれば１本例の熱交換
器においては、従来（第４図）に比して熱電素子単体の
吸（発）熱量と熱電装置のそれとが非常に近い値を示し
ている。

なお３本例においては、ハンダ金属層の形成にスクリー
ン印刷を用いるので、所定位置に、容易に薄い接合層を
形成することができる。

第２実施例 本例にがかる熱電装置は１発熱現象を利用した放熱器で
ある９本例の熱電装置は、上記第１実施例におけるハン
ダ金属層４の形成にハンダメツキ法を用い、また熱電素
子はＰ型とＮ型半導体とを逆に配列することによって構
成する。その他の構成は、上記第１実施例と同様である
。

即ち、第１図に示すごとく、ハンダ金属層４は熱電素子
との接合面以外をマスキングして、その露出部分のみを
ハンダメツキする。ここで、マスキングとしては、耐熱
性の粘着シール材を使用する。また、ハンダメツキはハ
ンダメンキを８槽中で行う、そして、メツキ後上記マス
キングを剥離する。このようにして形成したハンダ金属
層４の表面に、熱電素子の電極面を接合する。ここで、
熱電素子は、上記第１実施例における熱電素子５とは、
Ｐ型とＮ型との半導体の配列が逆となったものである。

これにより、熱電素子は電流を通じた場合、金属基板２
の表面に発熱現象が起こる。

本例の熱電装置１は、上記のように構成されているので
、第１実施例に示した効果のほかに、温度制御を精度良
く行うことができる放熱器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明にかかる実施例を示し、第１
図は熱電装置の断面図、第２図は吸熱量（発熱量）と熱
電装置の両面温度差との関係を示すグラフ、第３図と第
４図は従来の熱電装置を示し、第３図は熱電装置の断面
図、第４図は吸熱量（発熱りと熱電装置の両面温度差と
の関係を示すグラフである。 １・・・熱電装置 ２・・・金属基板 ３・・・電気絶縁被膜 ４・・・ハンダ金属層 ５・・・熱電素子 ５１・・・電極面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱伝導性のよい金属基板表面に電気絶縁被膜を形成し
   、該電気絶縁被膜の表面の所定部分にハンダ金属層を形
   成し、該ハンダ金属層の表面に熱電素子の電極面を接合
   したことを特徴とする熱電装置。