热电转换模块及热电转换模块的制造方法与流程

本发明涉及热电转换模块及热电转换模块的制造方法。

背景技术：

1、已知有具有多个热电转换元件的热电转换模块(例如专利文献1、专利文献2及非专利文献1)。热电转换元件是通过利用两端部之间的温差将热转换为电力的元件。

2、现有技术文献

3、专利文献

4、专利文献1：国际公开第2012/121133号公报；

5、专利文献2：日本特开2015-144212号公报。

6、非专利文献

7、非专利文献1：独立行政法人产业技术综合研究所，“开发热电转换性能高的导电性高分子薄膜”，产总研新闻稿，[在线]，2012年8月31日，[2020年8月17日检索]，互联网＜https：//www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120831/pr20120831.html＞。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在具有多个热电转换元件的热电转换模块中，要求通过布线将多个热电转换元件电连接。当使用布线连接多个热电转换元件时，有时热电转换元件的高温侧端部的热经由布线传递到热电转换元件的低温侧端部。当热电转换元件的高温侧端部的热被传递到热电转换元件的低温侧端部时，存在热电转换元件的两端部之间的温差变小，热电转换元件的发电功率下降的情况。

3、因此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种抑制发电功率降低的热电转换模块及热电转换模块的制造方法。

4、用于解决问题的方案

5、本发明的目的在于有利地解决上述问题，本发明的热电转换装置是热电转换模块，其具有：绝缘性的片材基板，其具有正面和背面；多个热电转换元件，其在所述片材基板的所述正面，配置为在第一方向延伸的长条状，且沿着与所述第一方向交叉的第二方向排列；以及布线层，其具有在长条状的两端部将相邻的所述热电转换元件彼此串联地电连接的多个布线，所述多个热电转换元件全部为p型热电转换元件或n型热电转换元件，所述布线的热阻值为所述热电转换元件的热阻值以上。通过这样的结构，能够抑制热电转换元件的两端部的温差变小。通过抑制热电转换元件的两端部的温差变小，能够抑制热电转换元件的发电功率的降低。因此，能够提供抑制发电功率降低的热电转换模块。

6、这里，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述多个热电转换元件全部为p型热电转换元件。有时根据形成热电转换元件的热电转换材料，p型热电转换元件的耐久性比n型热电转换元件的耐久性更高。通过多个热电转换元件全部是p型热电转换元件，热电转换模块能够成为耐久性优异的热电转换模块。

7、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述布线的电阻值为所述热电转换元件的电阻值以下。通过这样的结构，能够抑制流过热电转换模块的电流被布线的电阻值限制的情况。

8、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述多个热电转换元件全部形成为包含碳纳米管。通过这样的结构，能够进一步提高热电转换模块的机械强度，并且使热电转换模块轻型化。

9、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述多个热电转换元件除了形成在所述片材基板的所述正面，还形成在所述背面。通过如上述这样在片材基板的正面和背面的双面形成热电转换元件，能够提高热电转换模块中的热电转换元件的密度。通过提高热电转换模块中的热电转换元件的密度，热电转换模块能够小型化。

10、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，在俯视所述片材基板时，形成在所述正面的各所述热电转换元件的一部分与形成在所述背面的各所述热电转换元件的一部分重叠。通过这样的结构，热电转换模块能够小型化。

11、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，全部的所述多个热电转换元件各自的形状为大致相同尺寸的长方形形状。通过这样的结构，热电转换模块能够小型化。

12、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述多个热电转换元件构成为以所述多个热电转换元件各自的电阻值大致相同的方式，调整所述多个热电转换元件各自的沿所述第一方向的长度、所述多个热电转换元件各自的沿所述第二方向的宽度、以及所述多个热电转换元件各自的厚度。通过使多个热电转换元件各自的电阻值相同，能够降低热电转换模块的功率损耗。

13、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述多个热电转换元件各自的所述厚度大致相同，所述多个热电转换元件各自的所述长度不同，且所述多个热电转换元件各自的所述宽度不同。

14、此外，在本发明的热电转换装置中，优选地，所述片材基板的形状为梯形形状，所述片材基板包含与梯形的两个腿中的一个腿对应的第一缘部、和与所述两个腿中的另一个腿对应的第二缘部，所述第一缘部和所述第二缘部之间的在所述第一方向上的间隔沿所述第二方向变宽，所述多个热电转换元件沿所述第一方向从所述第一缘部延伸至所述第二缘部。通过片材基板的形状为梯形形状，能够提高配置热电转换模块的场所的自由度。

15、本发明的目的在于有利地解决上述问题，在本发明的热电转换模块的制造方法中，所述热电转换模块具有：绝缘性的片材基板，其具有包含正面和背面的基板、和形成在该基板的正面的绝缘层；多个热电转换元件，其在所述绝缘层的正面侧，配置为在第一方向延伸的长条状，且沿与所述第一方向交叉的第二方向排列；以及布线层，其具有在所述绝缘层的背面侧在长条状的两端部将相邻的所述热电转换元件彼此串联地电连接的多个布线，所述热电转换模块的制造方法包括：布线层形成工序，在所述基板的正面上形成所述布线层；绝缘层形成工序，以仅露出构成所述布线层的各布线的两端部的方式，在所述基板和所述布线层上形成绝缘层；元件形成工序，在所述绝缘层上形成热电转换元件层；热电转换元件形成工序，沿第一方向切割所述热电转换元件层，形成沿所述第一方向排列的多个热电转换元件；以及连接工序，以多个热电转换元件全部被串联地电连接的方式，将露出的所述布线的两端部和所述多个热电转换元件的两端部连接。根据这样的制造方法，能够提供抑制了发电功率降低的热电转换模块。

16、此外，在本发明的热电转换模块的制造方法中，优选地，所述热电转换元件层是包含碳纳米管而形成的层。通过这样的结构，能够制造机械强度进一步提高并且轻型化的热电转换模块。

17、此外，在本发明的热电转换模块的制造方法中，优选地，所述热电转换元件形成工序是使用uv激光器、纳秒激光器或飞秒激光器来实施的。通过使用uv激光器、纳秒激光器或者飞秒激光器，能够减少激光器造成的热的产生。通过减少激光器造成的热的产生，能够抑制热电转换元件之间的间隙在第二方向变宽，能够提高热电转换模块中的热电转换元件的密度。

18、发明效果

19、根据本发明，能够提供一种抑制发电功率降低的热电转换模块及热电转换模块的制造方法。

技术特征：

1.一种热电转换模块，其具有：

2.根据权利要求1所述的热电转换模块，其中，

3.根据权利要求1或2所述的热电转换模块，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热电转换模块，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的热电转换模块，其中，

6.根据权利要求5所述的热电转换模块，其中，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热电转换模块，其中，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热电转换模块，其中，

9.根据权利要求8所述的热电转换模块，其中，

10.根据权利要求9所述的热电转换模块，其中，

11.一种热电转换模块的制造方法，所述热电转换模块具有：

12.根据权利要求11所述的热电转换模块的制造方法，其中，

13.根据权利要求11或12所述的热电转换模块的制造方法，其中，

技术总结
本发明的热电转换模块包括具有正面和背面的绝缘性的片材基板、多个热电转换元件、以及布线层。多个热电转换元件在所述片材基板的所述正面，配置为在第一方向延伸的长条状，且沿与所述第一方向交叉的第二方向排列。布线层具有在长条状的两端部将相邻的所述热电转换元件彼此串联地电连接的多个布线。所述多个热电转换元件全部为p型热电转换元件或n型热电转换元件。上述布线的热阻值为上述热电转换元件的热阻值以上。

技术研发人员：内田秀树
受保护的技术使用者：日本瑞翁株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13