[发明专利]热电转换模块及热电转换装置

说明书

本发明提供一种热电转换模块(1)，其通过在一组对置的配线基板(2A、2B)之间，多个热电转换元件(3、4)以组合的状态经由配线基板(2A、2B)连接，配线基板(2A、2B)在陶瓷基板(11)的其中一个面形成连接于热电转换元件(3、4)且由铝或铝合金形成的电极层(12、13)，至少配置于高温侧的电极层(12)的表面形成有层叠有玻璃层与银层的状态的银基底层(21)，银基底层21的银层接合于热电转换元件(3、4)。

技术领域

本发明涉及一种组合多个P型热电转换元件与N型热电转换元件来排列的热电转换模块及使用该热电转换模块的热电转换装置。

本申请主张基于2015年9月18日申请的日本专利申请2015-185995号及2016年8月31日申请的日本专利申请2016-168783号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

热电转换模块设为如下结构：在一组配线基板之间，通过电极将一对P型热电转换元件与N型热电转换元件组合为连接状态，以按照P、N、P、N的顺序交替配置的方式，将上述组合电性串联连接。该热电转换模块中，能够将两端连接于直流电源，通过珀耳帖效应，使热在各热电转换元件中移动(在P型中使热向与电流相同的方向流动，在N型中使热向与电流相反的方向移动)。或者，若通过将两个配线基板的其中一个配置于高温侧并将另一个配置于低温侧来对两个配线基板之间赋予温度差，则能够通过塞贝克效应，在各热电转换元件产生电动势。因此，能够将热电转换模块利用于冷却、加热或者用于发电。

作为这种热电转换模块，例如专利文献1中公开有一种热电转换模块，其作为配线基板使用在绝缘基板的其中一个面接合有电极的基板。作为绝缘基板，除了树脂基板以外，还例示氮化铝等陶瓷基板，作为电极，例示由铜、银、银-钯等形成的电极。并且，配线基板的电极与热电转换元件的接合中使用焊锡。

另一方面，专利文献2中，公开有如下内容：绝缘基板由线性膨胀系数小的材料形成，因此为了防止热应变引起的破损，在绝缘基板的外面设置线状的切口部。

并且，专利文献3中，公开有如下内容：为了防止高温时电极材料扩散到热电转换元件内的现象，在电极与热电转换元件之间设置由钛或钛合金等形成的中间层。

专利文献1：日本专利公开2014-123596号公报

专利文献2：日本专利公开2008-16598号公报

专利文献3：日本专利公开2006-49736号公报

如专利文献1中记载，在焊接电极与热电转换元件而成的热电转换模块中，存在若使用温度高(例如，300℃～500℃)，则焊锡层软化而接合可靠性降低的问题。

因此，考虑代替焊锡，设为将高温时不软化的金属作为主体的接合层，但有可能在陶瓷基板产生裂纹。作为其对策，如专利文献2中记载那样在绝缘基板形成切口部时，切口部有可能成为裂纹的起点。

并且，对如专利文献3中记载的电极材料的扩散问题，也需要对策。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于牢固地接合热电转换元件与电极，并且防止陶瓷基板的裂纹的产生，并且还防止电极材料向热电转换元件的扩散，从而提高可靠性。

本发明的热电转换模块具备一组对置的配线基板及在这些配线基板之间经由该配线基板连接的多个热电转换元件而成，所述热电转换模块中，所述配线基板具备陶瓷基板及电极层，所述电极层形成于该陶瓷基板的其中一个面且连接于所述热电转换元件，并由铝或铝合金形成，所述热电转换模块具备银基底层，所述银基底层至少形成于其中一个配线基板中的所述电极层的表面，并接合于所述热电转换元件。