溫度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱電模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度傳感器是用于監(jiān)測(cè)烤箱、冰箱等家庭用產(chǎn)品維持一定的溫度所必需的部件。此外，即使在工業(yè)設(shè)備中像精密地維持和調(diào)節(jié)溫度那樣的監(jiān)控也可以說(shuō)是用于生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的設(shè)備的必要條件。因此，可以說(shuō)在包括日常生活以及工業(yè)領(lǐng)域的幾乎所有領(lǐng)域中，用于進(jìn)行溫度監(jiān)控的溫度傳感器都是必需的。當(dāng)前在售的溫度傳感器根據(jù)要測(cè)定的溫度范圍和分辨率等存在多種形態(tài)。
[0003]熱電現(xiàn)象可以大致分為兩種技術(shù)，可以分為應(yīng)用珀?duì)栙N效應(yīng)的冷卻技術(shù)以及利用塞貝克效應(yīng)的能量收集(energy harvesting)技術(shù)，兩種情況都可以說(shuō)是今后左右企業(yè)的興亡的重要的技術(shù)。特別是，現(xiàn)在由化學(xué)能使用的激增所引起的全球變暖以及能源枯竭問(wèn)題正在加速對(duì)新再生能源開(kāi)發(fā)的研究。此外，在所有設(shè)備和電子設(shè)備中，投入的大部分能量均以熱的形態(tài)被浪費(fèi)。
[0004]因此，如果能對(duì)被浪費(fèi)的熱能進(jìn)行再使用而應(yīng)用于新的領(lǐng)域，這將成為克服能源危機(jī)的好方法。作為一個(gè)例子，在全世界正廣泛地研究如何利用從汽車(chē)廢熱、垃圾焚燒爐、制鐵廠、發(fā)電站、地?zé)?、電子設(shè)備、體溫等被浪費(fèi)的許多的廢熱來(lái)將其再生為電能。
[0005]特別是，熱電發(fā)電是一種體發(fā)電，能與其它發(fā)電進(jìn)行融合，因此，在對(duì)未來(lái)的應(yīng)用性方面具有很大的優(yōu)點(diǎn)。在冷卻領(lǐng)域中，隨著與IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一同發(fā)展的電子部件的小型化、高功率化、高集成化、薄型化，發(fā)熱量也在增加，產(chǎn)生的熱成為引發(fā)電子設(shè)備的誤動(dòng)作和降低效率的重要的原因。為了解決這樣的問(wèn)題而使用熱電元件，如果充分利用熱電元件的無(wú)噪音、快速冷卻速度、局部冷卻等功能的話(huà)，其應(yīng)用性將變得更大。
[0006]以往的熱電元件大致由η型半導(dǎo)體、ρ型半導(dǎo)體、連接ρ-η結(jié)的金屬電極以及陶瓷基板構(gòu)成，將其稱(chēng)為單一模塊。要將單一模塊作為冷卻或發(fā)電元件來(lái)使用，需要在η型和ρ型半導(dǎo)體中生成電荷后，η型和ρ型半導(dǎo)體通過(guò)電極連接到電路。
[0007]因此，為了提高單一模塊的效率，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)為構(gòu)成模塊的各部分的高效率化以及使構(gòu)成的各部分間的效率彼此最優(yōu)化。此外，因?yàn)閱我荒K的性能低，所以實(shí)際上通常使用由多個(gè)單一模塊構(gòu)成的復(fù)合模塊。
[0008]現(xiàn)有的復(fù)合模塊與使用條件相匹配地以串聯(lián)方式反復(fù)形成由ρ-η構(gòu)成的單一模塊。各單一模塊用金屬電極連接，金屬電極與陶瓷基板連接。各單一模塊設(shè)計(jì)為與熱源相互平行，因此，從熱源到半導(dǎo)體材料本身的溫度梯度在單一模塊間相同。
[0009]熱電模塊為了維持其功能需要能夠順利地向散熱器進(jìn)行熱移動(dòng)并且充分減小電極與半導(dǎo)體之間的接觸電阻，這樣效率才能提高。當(dāng)前，這樣的不同種類(lèi)的物質(zhì)間的接合存在于η型半導(dǎo)體與電極、ρ型半導(dǎo)體與電極之間。即，構(gòu)成為在異質(zhì)結(jié)間的界面產(chǎn)生較多熱的結(jié)構(gòu)，因此熱電模塊的效率降低。
[0010]下述的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中記載的專(zhuān)利文獻(xiàn)涉及一種熱電模塊，具體地說(shuō)，涉及一種利用不對(duì)稱(chēng)熱電元件的熱電模塊，其通過(guò)熱電元件的形態(tài)的變更而能夠通過(guò)由一次焊接形成的復(fù)合接合層來(lái)復(fù)合地實(shí)現(xiàn)使熱電元件間電連接的電極的功能以及對(duì)熱電元件和絕緣基板進(jìn)行機(jī)械連接的接合件等功能，因此，工序簡(jiǎn)單，能夠節(jié)減制作費(fèi)用。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:KR10-2010-0024028A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所要解決的課題在于，提供一種熱電模塊，該熱電模塊通過(guò)除去用于使ρ型半導(dǎo)體元件與η型半導(dǎo)體元件接觸的電極而使ρ型半導(dǎo)體元件與η型半導(dǎo)體元件直接接觸，從而減小異質(zhì)結(jié)之間的界面，減小接觸電阻，減小由焦耳熱造成的損耗，從而效率尚、性能也提尚。
[0016]用于解決課題的方案
[0017]用于解決上述課題的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電模塊包括:上部絕緣基板；下部絕緣基板；配置在所述上部絕緣基板與所述下部絕緣基板之間的熱電元件；以及形成在所述熱電元件與所述下部絕緣基板之間，用于對(duì)所述熱電元件施加電流或從所述熱電元件引出產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的電極，所述熱電元件包括在上部形成有第1連接部的ρ型半導(dǎo)體元件和在上部形成有第2連接部的η型半導(dǎo)體元件，所述ρ型半導(dǎo)體元件的第1連接部與所述η型半導(dǎo)體元件的第2連接部彼此直接電連接。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電模塊中，所述ρ型半導(dǎo)體元件的上表面和所述η型半導(dǎo)體元件的上表面直接接合在所述上部絕緣基板。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電模塊中，除去用于使ρ型半導(dǎo)體元件與η型半導(dǎo)體元件接觸的電極而使Ρ型半導(dǎo)體元件和η型半導(dǎo)體元件直接接觸，從而減小異質(zhì)結(jié)之間的界面、接觸電阻減小、由焦耳熱造成的損耗減小。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電模塊效率尚，具有提尚的性能。
[0020]此外，在將本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的熱電模塊作為熱電堆溫度傳感器使用的情況下，能除去用于使Ρ型半導(dǎo)體元件與η型半導(dǎo)體元件接觸的電極，從而能通過(guò)接觸電阻的減小使由焦耳熱造成的損耗最小化，因此，能提高溫度傳感器的分辨率、節(jié)減材料費(fèi)。
[0021]根據(jù)依據(jù)附圖的以下的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。
[0022]在此之前，在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的用語(yǔ)或單詞不能解釋為通常的、詞典上的意思，應(yīng)立足于發(fā)明人為了以最佳方法說(shuō)明本人的發(fā)明而能夠適當(dāng)?shù)囟x用語(yǔ)的概念的原則，解釋為符合本發(fā)明的技術(shù)思想的意思和概念。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是用于說(shuō)明在一般的熱電模塊中可能產(chǎn)生的熱的方式的圖。
[0024]圖2a是示出本發(fā)明的第1實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0025]圖2b是示出本發(fā)明的第2實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0026]圖3a是示出本發(fā)明的第3實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0027]圖3b是示出本發(fā)明的第4實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0028]圖4a是示出本發(fā)明的第5實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0029]圖4b是示出本發(fā)明的第6實(shí)施例的熱電模塊的剖面圖。
[0030]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0031]100，200，300，400:溫度傳感器；
[0032]101，202，302，402:上部絕緣基板；
[0033]102、204、304、404:下部絕緣基板；
[0034]104、106、108、110、112、214、216、326、328、424、426:電極；
[0035]114、118、206、306、310、406、410:p 型半導(dǎo)體元件；
[0036]116、120、208、308、312、408、412:n 型半導(dǎo)體元件；
[0037]201、301、401:熱電元件部；
[0038]210、314、322、414、418:第 1 連接部；
[0039]212、316、324、416、420:第 2 連接部；
[0040]224、350、448:固定部；
[0041]307、407:第 1 熱電元件；
[0042]311、411:第 2 熱電元件;
[0043]318:第3連接部；
[0044]320:第4連接部。
【具體實(shí)施方式】
[0045]根據(jù)與附圖相關(guān)聯(lián)的以下的詳細(xì)的說(shuō)明和優(yōu)選的實(shí)施例，本發(fā)明的目的、特定的優(yōu)點(diǎn)以及新穎的特征將變得更清楚。
[0046]在此之前，在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的用語(yǔ)或單詞不能解釋為通常的、詞典上的意思，應(yīng)立足于發(fā)明人為了以最佳方法說(shuō)明本人的發(fā)明而能夠適當(dāng)?shù)囟x用語(yǔ)的概念的原則，解釋為符合本發(fā)明的技術(shù)思想的意思和概念。
[0047]應(yīng)注意，在本說(shuō)明書(shū)中，在對(duì)各圖的構(gòu)成要素標(biāo)注附圖標(biāo)記時(shí)，限于相同的構(gòu)成要素，即使顯示在不同的圖中，也盡可能標(biāo)注為相同的附圖標(biāo)記。
[0048]此外，“第1”、“第2”、“一面”、“另一面”等用語(yǔ)是為了將一個(gè)構(gòu)成要素與其它構(gòu)成要素進(jìn)行區(qū)分而使用的，構(gòu)成要素不被所述用語(yǔ)所限制。
[0049]以下，在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，將省略對(duì)有可能使本發(fā)明的要旨不清楚的相關(guān)公知技術(shù)的詳細(xì)說(shuō)明。
[0050]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0051]圖1是用于說(shuō)明在一般的熱電模塊中可能產(chǎn)生的熱的方式的圖。
[0052]圖1所示的熱電模塊100在陶瓷基板101、102之間包括ρ型半導(dǎo)體元件114、η型半導(dǎo)體元件116、ρ型半導(dǎo)體元件118以及η型半導(dǎo)體元件120，所述ρ型半導(dǎo)體元件114和η型半導(dǎo)體元件116通過(guò)銅(C