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热电模块


技术摘要:
根据实施例的热电模块包括:包括第一通孔的第一金属基板;设在第一金属基板上的第一绝缘层;设在第一绝缘层上并包括多个第一电极的第一电极部;设在第一电极部上的多个P型热电臂和多个N型热电臂;设在多个P型热电臂和多个N型热电臂上并包括多个第二电极的第二电极部;  全部
背景技术:
热电效应是由于材料中的电子和空穴的移动而发生的现象,并且是指热  与电之 间的直接能量转换。 热电元件通常被称为利用热电效应的元件,并且热电元件具有P型热电  材料和N 型热电材料结合在金属电极之间以形成PN结对的结构。 热电元件可以分为利用根据温度变化的电阻变化的元件、利用塞贝克效  应(即由 于温度差而产生电动势的现象)的元件、利用珀尔帖效应(即由于 电流而发生吸热或放热 的现象)的元件等。 热电元件已被不同地应用于家用电器、电子组件、通信组件等。例如,  热电元件可 以应用于冷却设备、加热设备、发电设备等。因此,对热电元件  的热电性能的需求逐渐增 加。 热电元件包括基板、电极和热电臂(thermoelectric  leg)。多个热电臂以 阵列形 式设置在上基板和下基板之间。多个上电极设置在多个热电臂和上基  板之间。多个下电极 设置在多个热电臂和下基板之间。 热电元件的上基板和下基板中的一者变成高温部分,而另一者变成低温  部分。在 这种情况下,当在高温部分的基板和低温部分的基板之间产生温度  差时,在高温部分的基 板中可能发生热变形,因此,可能会出现应力集中在  基板的接合界面上的现象。结果是,在 接合界面处可能发生分层和破裂,这 可能会降低产品的质量。 特别地,高温部分的基板的边缘是热变形量大于基板的中心部分的热变  形量的 部分。当高温部分的基板的边缘和低温部分的基板的边缘耦接时,由  于热变形,应力集中 可能在接合界面处增加。
技术实现要素:
本发明旨在提供一种热电模块的耦接结构。 本发明的一个方面提供了一种热电模块,该热电模块包括:包括第一通  孔的第一 金属基板;设置在第一金属基板上的第一绝缘层;设置在第一绝缘  层上并且包括多个第一 电极的第一电极部;设置在第一电极部上的多个P型  热电臂和多个N型热电臂;设置在多个 P型热电臂和多个N型热电臂上并且  包括多个第二电极的第二电极部;设置在第二电极部 5 CN 111554795 A 说 明 书 2/17 页 上的第二绝缘层;以及  设置在第二绝缘层上并且包括第二通孔的第二金属基板,其中,第 一金属基  板包括设置有第一电极部的有效区域和形成在有效区域外部的外围区域,第  二 金属基板包括设置有第二电极部的有效区域和形成在有效区域外部的外围  区域,第一通 孔设置在第一金属基板的有效区域中,第二通孔设置在第二金  属基板的有效区域中,并且 第一通孔和第二通孔形成在彼此对应的位置处。 热电模块还可以包括耦接构件,耦接构件穿过第一通孔和第二通孔并且  固定第 一金属基板和第二金属基板。 第二金属基板可以设置为彼此间隔开的多个第二金属基板,并且每个第  二金属 基板可以包括至少一个第二通孔。 绝缘构件可以设置在彼此间隔开的多个第二金属基板之间。 绝缘构件的厚度可以小于多个第二金属基板的厚度。 设置在第一金属基板上的多个第一电极中的部分第一电极的长度方向可 以与其 余的第一电极的长度方向不同,并且设置在第二金属基板上的多个第  二电极中的部分第 二电极的长度方向可以与其余的第二电极的长度方向不 同,其中,各长度方向是各电极的 长的宽度方向。 除了第一电极部中的边缘区域的第一电极之外,多个第一电极中的至少  两个可 以设置为使得其长度方向指向垂直于第一方向的第二方向,并且其余 的第一电极可以设 置为使得其长度方向指向第一方向。除了第二电极部中的  边缘区域的第二电极之外,多个 第二电极中的至少两个可以设置为使得其长  度方向指向垂直于第一方向的第二方向,并 且其余的第二电极可以设置为使 得其长度方向指向第一方向。 除了边缘区域中的第一电极之外,在多个第一电极中,设置为使得其长  度方向指 向第二方向的第一电极的数量可以是两个的倍数,并且除了边缘区  域中的第二电极之外, 在多个第二电极中,设置为使得其长度方向指向第二  方向的第二电极的数量可以是两个 的倍数。 在多个第二电极中,在边缘区域中以彼此相对的两列或两行设置的至少  部分第 二电极可以设置为使得其长度方向指向第二方向。 第一金属基板可以包括第一孔布置区域,第一孔布置区域是由连接第一 电极的 最接近第一通孔并且彼此相邻设置的表面的虚拟线形成的空间,第二  金属基板可以包括 第二孔布置区域,第二孔布置区域是由连接第二电极的最  靠近第二通孔并且彼此相邻设 置的表面的虚拟线形成的空间,与第一孔布置  区域相邻的至少一个第一电极可以设置为 使得其长度方向指向第二方向,并  且与第二孔布置区域相邻的至少一个第二电极可以设 置为使得其长度方向指 向第二方向。 第一金属基板可以包括第一孔布置区域,第一孔布置区域是由连接第一 电极的 最接近第一通孔并且彼此相邻设置的表面的虚拟线形成的空间,第二  金属基板可以包括 第二孔布置区域,第二孔布置区域是由连接第二电极的最  靠近第二通孔并且彼此相邻设 置的表面的虚拟线形成的空间,多个第一电极  中的至少两个可以设置为使得其至少一部 分与由从限定第一孔布置区域的虚  拟线延伸的延伸线形成的虚拟空间重叠,并且多个第 二电极中的至少两个可 以设置为使得其至少一部分与由从限定第二孔布置区域的虚拟线 延伸的延伸  线形成的虚拟空间重叠。 6 CN 111554795 A 说 明 书 3/17 页 第一通孔可以设置为多个第一通孔,第一孔布置区域可以形成在多个第  一通孔 中的每个的周围,第二通孔可以设置为多个第二通孔,并且第二孔布  置区域可以形成在多 个第二通孔中的每个的周围。 多个第一通孔和多个第二通孔可以形成在彼此对应的位置处。 热电模块还可以包括形成在第一金属基板的外围区域中的第三通孔。 第二金属基板的面积与第一金属基板的面积之比可以在0.5至0.95的范 围内。 热电模块还可以包括邻近耦接构件设置的绝缘插入构件。 第一通孔的直径可以与第二通孔的直径不同。 第二通孔的直径可以是第一通孔的直径的1.1至2.0倍。 绝缘插入构件的一部分可以设置在第二通孔中。 热电模块还可以包括设置在第一金属基板和第一绝缘层之间的第三绝缘  层。 本发明的另一个方面提供了一种发电设备,该发电设备包括热电模块和  设置在 热电模块的表面上的冷却单元,其中,热电模块包括:包括第一通孔 的第一金属基板;设置 在第一金属基板上的第一绝缘层;设置在第一绝缘层  上并且包括多个第一电极的第一电 极部;设置在第一电极部上的多个P型热 电臂和多个N型热电臂;设置在多个P型热电臂和 多个N型热电臂上并且包  括多个第二电极的第二电极部;设置在第二电极部上的第二绝缘 层;以及设  置在第二绝缘层上并且包括第二通孔的第二金属基板,其中,第一金属基板  包 括设置有第一电极部的有效区域和形成在有效区域外部的外围区域,第二  金属基板包括 设置有第二电极部的有效区域和形成在有效区域外部的外围区  域,第一通孔设置在第一 金属基板的有效区域中,第二通孔设置在第二金属  基板的有效区域中,并且第一通孔和第 二通孔形成在彼此对应的位置处,其  中,热电模块还包括耦接构件,耦接构件穿过第一通 孔和第二通孔并且固定  第一金属基板和第二金属基板,其中,冷却单元与第一金属基板耦 接,其中,  耦接构件的一部分设置在冷却单元中。 与第一金属基板有关的区域的温度可以低于与第二金属基板有关的区域  的温 度。 附图说明 通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例,本发明的上述和其他目 的、特征 和优点对于本领域普通技术人员将变得更加显而易见,其中: 图1是根据本发明的第一示例性实施例的热电模块的侧视图; 图2是根据本发明的第一示例性实施例的热电模块的透视图; 图3是根据本发明的第一示例性实施例的热电模块的分解透视图; 图4是示出根据本发明的第一示例性实施例的热电模块安装在冷却单元  中的状 态的侧视图; 图5是根据本发明的第二示例性实施例的热电模块的透视图; 图6是示出根据本发明的第二示例性实施例的热电模块安装在冷却单元  中的状 态的侧视图; 图7是示出在第一金属基板和第二金属基板上布置第一电极和第二电极  的方法 的第一示例的视图; 7 CN 111554795 A 说 明 书 4/17 页 图8是示出图7所示的多个第一电极和多个第二电极彼此重叠的状态的  视图; 图9至图12是示出根据各种示例性实施例的在第一金属基板和第二金属  基板上 布置第一电极和第二电极的方法的视图;并且 图13是示出根据示例性实施例的热电元件的耦接结构的一组视图。
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