JP2000349352A - 熱電素子及び熱電素子の製造方法 - Google Patents
熱電素子及び熱電素子の製造方法Info
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- JP2000349352A JP2000349352A JP11157168A JP15716899A JP2000349352A JP 2000349352 A JP2000349352 A JP 2000349352A JP 11157168 A JP11157168 A JP 11157168A JP 15716899 A JP15716899 A JP 15716899A JP 2000349352 A JP2000349352 A JP 2000349352A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 熱電素子の性能を劣化させることなく、熱電
素子と基板との強固な接合状態を得ることができる熱電
素子及び熱電素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 電極４が形成された１対の基板の間に電
極４に接触して挟持される熱電素子１において、電極４
に接合される熱電素子１の端面１ｄの外縁に形成された
面取部と、端面１ｄ及び面取部上に形成されたバリア層
２とを有する。
素子と基板との強固な接合状態を得ることができる熱電
素子及び熱電素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 電極４が形成された１対の基板の間に電
極４に接触して挟持される熱電素子１において、電極４
に接合される熱電素子１の端面１ｄの外縁に形成された
面取部と、端面１ｄ及び面取部上に形成されたバリア層
２とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電モジュール等
に使用される熱電素子及び熱電素子の製造方法に関し、
特に、基板と熱電素子との接合状態が強固な熱電素子及
び熱電素子の製造方法に関する。
に使用される熱電素子及び熱電素子の製造方法に関し、
特に、基板と熱電素子との接合状態が強固な熱電素子及
び熱電素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱電素子を使用した熱電モジュー
ルにおいて、熱歪又は振動による熱電素子と基板との剥
離を防止するため、熱電素子と基板との接合強度を向上
させる種々の方法が提案されている（特開平６−３１０
７６５号公報、特開平１０−２２９２２３号公報等）。
図６は従来の熱電素子を示す断面図であり、図７は従来
の他の熱電素子を示す断面図である。
ルにおいて、熱歪又は振動による熱電素子と基板との剥
離を防止するため、熱電素子と基板との接合強度を向上
させる種々の方法が提案されている（特開平６−３１０
７６５号公報、特開平１０−２２９２２３号公報等）。
図６は従来の熱電素子を示す断面図であり、図７は従来
の他の熱電素子を示す断面図である。
【０００３】特開平６−３１０７６５号公報には、図６
に示すように、熱電素子１００の端面にＮｉめっき層１
０１と銅層１０２とを順次積層して接触電極１０４ａを
形成し、この接触電極１０４ａと基板（図示せず）に形
成された電極１０４とをはんだ１０３を介して接合する
ものが開示されている。この熱電素子１００は銅又は銅
合金がはんだと１０３の濡れ性が良好であること利用し
てはんだ１０３フィレット部の応力集中を緩和してい
る。
に示すように、熱電素子１００の端面にＮｉめっき層１
０１と銅層１０２とを順次積層して接触電極１０４ａを
形成し、この接触電極１０４ａと基板（図示せず）に形
成された電極１０４とをはんだ１０３を介して接合する
ものが開示されている。この熱電素子１００は銅又は銅
合金がはんだと１０３の濡れ性が良好であること利用し
てはんだ１０３フィレット部の応力集中を緩和してい
る。
【０００４】特開平１０−２２９２２３号公報には、図
７に示すように、２枚の基板（図示せず）の間に溶接さ
れて挟持される熱電素子１００の溶接面となる両端面の
外縁にテーパ面状の面取部１００ａを形成し、この熱電
素子１００と電極１０４とをはんだ１０３を介して接合
するものが開示されている。この熱電素子１００はテー
パ面状に形成された面取部１００ａにより接合面積を増
加させて強固な接合状態を得ている。
７に示すように、２枚の基板（図示せず）の間に溶接さ
れて挟持される熱電素子１００の溶接面となる両端面の
外縁にテーパ面状の面取部１００ａを形成し、この熱電
素子１００と電極１０４とをはんだ１０３を介して接合
するものが開示されている。この熱電素子１００はテー
パ面状に形成された面取部１００ａにより接合面積を増
加させて強固な接合状態を得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平６−３
１０７６５号公報に示された従来の熱電素子は、はんだ
１０３フィレット部の応力集中を緩和するため、熱電素
子１００のＮｉめっき層１０１の上に、新たに銅層１０
２又は銅合金層を形成しなければならないという問題点
がある。
１０７６５号公報に示された従来の熱電素子は、はんだ
１０３フィレット部の応力集中を緩和するため、熱電素
子１００のＮｉめっき層１０１の上に、新たに銅層１０
２又は銅合金層を形成しなければならないという問題点
がある。
【０００６】一方、特開平１０−２２９２２３号公報に
示された従来の他の熱電素子は、熱電素子１００とはん
だ１０３とが直接接触しているため、熱電素子１００の
接合に際して、拡散が生じ熱電材料の成分が一部変化し
てしまい熱電素子１００の性能が劣化するという問題点
がある。
示された従来の他の熱電素子は、熱電素子１００とはん
だ１０３とが直接接触しているため、熱電素子１００の
接合に際して、拡散が生じ熱電材料の成分が一部変化し
てしまい熱電素子１００の性能が劣化するという問題点
がある。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、熱電素子の性能を劣化させることなく、熱
電素子と基板との強固な接合状態を得ることができる熱
電素子及び熱電素子の製造方法を提供することを目的と
する。
のであって、熱電素子の性能を劣化させることなく、熱
電素子と基板との強固な接合状態を得ることができる熱
電素子及び熱電素子の製造方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電素子
は、電極が形成された１対の基板の間に前記電極に接触
して挟持される熱電素子において、前記電極に接合され
る前記熱電素子の端面の外縁に形成された面取部と、前
記端面及び前記面取部上に形成されたバリア層とを有す
ることを特徴とする。
は、電極が形成された１対の基板の間に前記電極に接触
して挟持される熱電素子において、前記電極に接合され
る前記熱電素子の端面の外縁に形成された面取部と、前
記端面及び前記面取部上に形成されたバリア層とを有す
ることを特徴とする。
【０００９】本発明においては、前記面取部は傾斜面で
あることが好ましい。
あることが好ましい。
【００１０】また、本発明においては、前記面取部は凹
面であることが好ましい。
面であることが好ましい。
【００１１】本発明に係る熱電素子の製造方法は、熱電
材料により形成された基材を複数の領域に区画する溝を
形成する工程と、前記基材の両面にバリア層を形成する
工程と、前記基材を複数に分割する工程とを有すること
を特徴とする。
材料により形成された基材を複数の領域に区画する溝を
形成する工程と、前記基材の両面にバリア層を形成する
工程と、前記基材を複数に分割する工程とを有すること
を特徴とする。
【００１２】本発明においては、電極が形成された１対
の基板の間に電極に接触して挟持される熱電素子の電極
に接合される端面の外縁に面取部を形成し、これら端面
及び面取部上にバリア層を形成することにより、はんだ
による熱電素子と電極との接合に際して、面取部からフ
ィレットが形成され、接合面積が増加し強固な接合強度
を得ることができると共に、はんだ、電極及び熱電素子
からの拡散がバリア層により防止され熱電素子の性能の
劣化を防止することができる。
の基板の間に電極に接触して挟持される熱電素子の電極
に接合される端面の外縁に面取部を形成し、これら端面
及び面取部上にバリア層を形成することにより、はんだ
による熱電素子と電極との接合に際して、面取部からフ
ィレットが形成され、接合面積が増加し強固な接合強度
を得ることができると共に、はんだ、電極及び熱電素子
からの拡散がバリア層により防止され熱電素子の性能の
劣化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る熱電
素子について添付の図面を参照して詳細に説明する。図
１（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係る熱電素子を
示す断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実
施例に係る熱電素子の接合状態を示す断面図である。
素子について添付の図面を参照して詳細に説明する。図
１（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係る熱電素子を
示す断面図である。図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実
施例に係る熱電素子の接合状態を示す断面図である。
【００１４】本実施例においては、熱電素子１の基板
（図示せず）に形成された電極４に接合される端面１ｄ
の外縁に面取部が形成されている。これらの端面１ｄ及
び面取部上に熱電素子１の成分の拡散を防止するための
バリア層２が形成されている。この面取部としては、図
１（ａ）に示すように、端面１ｄの外縁がテーパ面（傾
斜面）１ａを呈しているもの、図１（ｂ）に示すよう
に、端面１ｄの外縁を切欠いた断面Ｌ字状を呈するＬ字
部１ｂであるもの、図１（ｃ）に示すように、端面１ｄ
の外縁を凹ませた形状を呈する弧状の凹部１ｃであるも
のがある。
（図示せず）に形成された電極４に接合される端面１ｄ
の外縁に面取部が形成されている。これらの端面１ｄ及
び面取部上に熱電素子１の成分の拡散を防止するための
バリア層２が形成されている。この面取部としては、図
１（ａ）に示すように、端面１ｄの外縁がテーパ面（傾
斜面）１ａを呈しているもの、図１（ｂ）に示すよう
に、端面１ｄの外縁を切欠いた断面Ｌ字状を呈するＬ字
部１ｂであるもの、図１（ｃ）に示すように、端面１ｄ
の外縁を凹ませた形状を呈する弧状の凹部１ｃであるも
のがある。
【００１５】この熱電素子１を図２（ａ）及び（ｂ）に
示すように、電極４にはんだ３を介して接合すると、は
んだ３のフィレットが面取部であるテーパ面１ａ及びＬ
字部１ｂから形成される。このため、接合面積が増加
し、強固で耐久性のある接合部を得ることができる。ま
た、面取部であるテーパ面１ａ及びＬ字部１ｂに夫々バ
リア層２が形成されているため、はんだ３又は電極４材
料の成分がはんだ３又は電極４材料から熱電素子１内部
に拡散することがなく、熱電素子１の性能の劣化を引き
起こすことがない。なお、面取部の形状は、特に限定さ
れるものではなく、フィレット面積を増加させる作用を
有する形状であればよい。
示すように、電極４にはんだ３を介して接合すると、は
んだ３のフィレットが面取部であるテーパ面１ａ及びＬ
字部１ｂから形成される。このため、接合面積が増加
し、強固で耐久性のある接合部を得ることができる。ま
た、面取部であるテーパ面１ａ及びＬ字部１ｂに夫々バ
リア層２が形成されているため、はんだ３又は電極４材
料の成分がはんだ３又は電極４材料から熱電素子１内部
に拡散することがなく、熱電素子１の性能の劣化を引き
起こすことがない。なお、面取部の形状は、特に限定さ
れるものではなく、フィレット面積を増加させる作用を
有する形状であればよい。
【００１６】本実施例の熱電素子の製造方法について図
３乃至図５を参照して具体的に説明する。図３は本発明
の実施例に係る熱電素子の製造工程を示す斜視図であ
る。図４は図３の次工程を示す断面図である。図５は本
発明の実施例に係る熱電素子の変形例を示す断面図であ
る。先ず、所定の熱電素子１の化学組成を有する熱電材
料を例えば、ホットプレスにより平板状の基材５を形成
する。
３乃至図５を参照して具体的に説明する。図３は本発明
の実施例に係る熱電素子の製造工程を示す斜視図であ
る。図４は図３の次工程を示す断面図である。図５は本
発明の実施例に係る熱電素子の変形例を示す断面図であ
る。先ず、所定の熱電素子１の化学組成を有する熱電材
料を例えば、ホットプレスにより平板状の基材５を形成
する。
【００１７】次いで、図３に示すように、この基材５に
所定の熱電素子１の大きさに区画するように断面Ｖ字形
状の溝６を複数形成する。次いで、この基材５の両面に
めっき法により、例えば、Ｎｉからなるバリア層２を形
成する。
所定の熱電素子１の大きさに区画するように断面Ｖ字形
状の溝６を複数形成する。次いで、この基材５の両面に
めっき法により、例えば、Ｎｉからなるバリア層２を形
成する。
【００１８】次いで、図４に示すように、基材５に形成
された溝６の中心である切断部７で切断する。これによ
り、図１（ａ）に示すような端面１ｄの外縁に面取部を
有し、この面取部がテーパ面１ａである熱電素子１を得
ることができる。
された溝６の中心である切断部７で切断する。これによ
り、図１（ａ）に示すような端面１ｄの外縁に面取部を
有し、この面取部がテーパ面１ａである熱電素子１を得
ることができる。
【００１９】本実施例においては、溝６形状として断面
Ｖ字形状としたが、特にこれに限定されるものではな
く、熱電素子１の端面１ｄの外縁に形成する面取部の形
状に応じた溝６を形成することができる。例えば、図５
に示すように、断面凹字形状の溝６を基材５に形成する
ことにより、図１（ｂ）に示されるようなＬ字部１ｂを
有する熱電素子１を形成することができる。また、溝６
の断面形状を断面Ｕ字形状とすれば、図１（ｃ）に示さ
れるような弧状の凹部１ｃを有する熱電素子１を形成す
ることができる。
Ｖ字形状としたが、特にこれに限定されるものではな
く、熱電素子１の端面１ｄの外縁に形成する面取部の形
状に応じた溝６を形成することができる。例えば、図５
に示すように、断面凹字形状の溝６を基材５に形成する
ことにより、図１（ｂ）に示されるようなＬ字部１ｂを
有する熱電素子１を形成することができる。また、溝６
の断面形状を断面Ｕ字形状とすれば、図１（ｃ）に示さ
れるような弧状の凹部１ｃを有する熱電素子１を形成す
ることができる。
【００２０】また、本実施例においては、はんだ３の濡
れ性を更に向上させるためにＡｕ、はんだ又はＳｎ等か
らなる金属膜を例えば、めっき法によりバリア層２上に
形成することが好ましい。
れ性を更に向上させるためにＡｕ、はんだ又はＳｎ等か
らなる金属膜を例えば、めっき法によりバリア層２上に
形成することが好ましい。
【００２１】更に、本実施例においては、バリア層２を
Ｎｉにより形成したが、ＮｉＰとすることができる。ま
た、バリア層２はスパッタ法により形成することもでき
る。
Ｎｉにより形成したが、ＮｉＰとすることができる。ま
た、バリア層２はスパッタ法により形成することもでき
る。
【００２２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明においては、
電極が形成された１対の基板の間に電極に接触して挟持
される熱電素子の電極に接合される端面の外縁に面取部
を形成し、これら端面及び面取部上にバリア層を形成す
ることにより、はんだによる熱電素子と電極との接合に
際して、面取部からフィレットが形成され、接合面積が
増加し強固な接合強度を得ることができると共に、はん
だ、電極及び熱電素子からの拡散がバリア層により防止
され熱電素子の性能の劣化を防止することができる。
電極が形成された１対の基板の間に電極に接触して挟持
される熱電素子の電極に接合される端面の外縁に面取部
を形成し、これら端面及び面取部上にバリア層を形成す
ることにより、はんだによる熱電素子と電極との接合に
際して、面取部からフィレットが形成され、接合面積が
増加し強固な接合強度を得ることができると共に、はん
だ、電極及び熱電素子からの拡散がバリア層により防止
され熱電素子の性能の劣化を防止することができる。
【図１】 （ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係る熱
電素子を示す断面図である。
電素子を示す断面図である。
【図２】 （ａ）及び（ｂ）は本発明の実施例に係る熱
電素子の接合状態を示す断面図である。
電素子の接合状態を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施例に係る熱電素子の製造工程を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】 図３の次工程を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施例に係る熱電素子の変形例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】 従来の熱電素子を示す断面図である。
【図７】 従来の他の熱電素子を示す断面図である。
１、１００；熱電素子、 １ａ；テーパ部、 １ｂ；Ｌ
字部、 １ｃ；凹部、１ｄ；端面、 ２；バリア層、
３、１０３；はんだ、 ４、１０４；電極、５；基材、
６；溝、 ７；切断部、 １００ａ；面取部、 １０
１；Ｎｉめっき層、 １０２；銅層、 １０４ａ；接触
電極
字部、 １ｃ；凹部、１ｄ；端面、 ２；バリア層、
３、１０３；はんだ、 ４、１０４；電極、５；基材、
６；溝、 ７；切断部、 １００ａ；面取部、 １０
１；Ｎｉめっき層、 １０２；銅層、 １０４ａ；接触
電極
Claims (4)
- 【請求項１】 電極が形成された１対の基板の間に前記
電極に接触して挟持される熱電素子において、前記電極
に接合される前記熱電素子の端面の外縁に形成された面
取部と、前記端面及び前記面取部上に形成されたバリア
層とを有することを特徴とする熱電素子。 - 【請求項２】 前記面取部は傾斜面であることを特徴と
する請求項１に記載の熱電素子。 - 【請求項３】 前記面取部は凹面であることを特徴とす
る請求項１に記載の熱電素子。 - 【請求項４】 熱電材料により形成された基材を複数の
領域に区画する溝を形成する工程と、前記基材の両面に
バリア層を形成する工程と、前記基材を複数に分割する
工程とを有することを特徴とする熱電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157168A JP2000349352A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 熱電素子及び熱電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11157168A JP2000349352A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 熱電素子及び熱電素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000349352A true JP2000349352A (ja) | 2000-12-15 |
Family
ID=15643684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11157168A Withdrawn JP2000349352A (ja) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | 熱電素子及び熱電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000349352A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006332443A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール及び、これを用いた発電装置及び冷却装置 |
| JP2010199270A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール |
| JP2013145848A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Kelk Ltd | 熱電素子およびこれを備えた熱電モジュール |
| CN103378283A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 松下电器产业株式会社 | 热电转换模块 |
| EP3852158A4 (en) * | 2018-09-11 | 2021-12-08 | LG Innotek Co., Ltd. | THERMOELECTRIC ELEMENT |
| US11476401B2 (en) | 2018-11-16 | 2022-10-18 | Ats Ip, Llc | Thermal lensing electrode in thermoelectric generators for improved performance |
-
1999
- 1999-06-03 JP JP11157168A patent/JP2000349352A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006332443A (ja) * | 2005-05-27 | 2006-12-07 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール及び、これを用いた発電装置及び冷却装置 |
| JP2010199270A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Kyocera Corp | 熱電変換モジュール |
| CN104040742B (zh) * | 2012-01-16 | 2017-10-13 | 科理克株式会社 | 热电元件及具备该热电元件的热电模块 |
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| US9917238B2 (en) | 2012-01-16 | 2018-03-13 | Kelk Ltd. | Thermoelectric element and thermoelectric module provided with same |
| CN104040742A (zh) * | 2012-01-16 | 2014-09-10 | 科理克株式会社 | 热电元件及具备该热电元件的热电模块 |
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| EP3852158A4 (en) * | 2018-09-11 | 2021-12-08 | LG Innotek Co., Ltd. | THERMOELECTRIC ELEMENT |
| EP4258848A3 (en) * | 2018-09-11 | 2023-11-15 | LG Innotek Co., Ltd. | Thermoelectric element |
| US11476401B2 (en) | 2018-11-16 | 2022-10-18 | Ats Ip, Llc | Thermal lensing electrode in thermoelectric generators for improved performance |
| US11552235B2 (en) * | 2018-11-16 | 2023-01-10 | Ats Ip, Llc | Thermal lensing electrode in thermoelectric generators for improved performance |
| US12538705B2 (en) | 2018-11-16 | 2026-01-27 | Advanced Thermovoltaic Systems, Corp. | Thermal lensing electrode in thermoelectric generators for improved performance |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051125 |
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