JP2001156343A - Thermoelectric element and method of manufacturing the same - Google Patents

Thermoelectric element and method of manufacturing the same

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JP2001156343A
JP2001156343A JP34026399A JP34026399A JP2001156343A JP 2001156343 A JP2001156343 A JP 2001156343A JP 34026399 A JP34026399 A JP 34026399A JP 34026399 A JP34026399 A JP 34026399A JP 2001156343 A JP2001156343 A JP 2001156343A
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thermoelectric semiconductor
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一清 山田
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CHIBA SANGYO CLEAN KK
Morix Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the need of separately providing thin electrical insulating films having good thermal conductivity to heat sinks, etc., which are used in such a way that the heat sinks, etc., are fitted to a thermoelectric element. SOLUTION: The thermoelectric element is constituted in such a way that an upper electrical insulating thin film 6 having good thermal conductivity is joined to the upper surface of an upper electrode 4, and a lower electrical insulating thin film 5 having good thermal conductivity is joined to the lower surface of a lower electrode 3. In addition, an upper thin copper film 8 is joined to the upper surface of the upper thin insulating film 6, and a lower thin copper film 7 is joined to the lower surface of the lower thin insulating film 5. At the time of using the thermoelectric element, heat sinks, etc., are fitted to the upper and lower thin copper films 8 and 7. Since the heat sinks are electrically insulated from the electrodes 3 and 4 by the thin films 5 and 6, it is not required to separately provide electrical insulating thin film having good thermal conductivity to the heat sinks, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子等の
熱電半導体素子を利用した熱電素子およびその製造方法
に関し、特に、スケルトン構造を有する熱電素子および
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric device using a thermoelectric semiconductor device such as a Peltier device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thermoelectric device having a skeleton structure and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ビスマス・テルル系、鉄・シリサイド系
若しくはコバルト・アンチモン系等の化合物からなる熱
電半導体素子を利用した熱電素子は、冷却・加熱装置等
に使用されている。これらの熱電素子は、液体、気体を
使用せず、スペースもとらずまた回転磨耗もなく保守の
不要な冷却・加熱源として重宝なものである。
2. Description of the Related Art Thermoelectric elements using thermoelectric semiconductor elements made of compounds of bismuth / tellurium type, iron / silicide type, cobalt / antimony type or the like are used in cooling / heating devices and the like. These thermoelectric elements are useful as cooling and heating sources that do not use liquids and gases, require no space, do not wear due to rotation, and do not require maintenance.

【0003】従来から知られている一般的な熱電素子の
構成を図14に示す。ここで図14(a)は正面図であ
り、図14(b)は斜視図である。これらの図に示され
ているように、従来の熱電素子では、n型熱電半導体素
子とp型熱電半導体素子からなる熱電半導体素子が交互
に配列されており、熱電半導体素子の上面と下面はそれ
ぞれ金属電極に接合されている。熱電半導体素子は、上
面と下面で金属電極に交互に接合され、最終的には全部
の熱電半導体素子が電気的に直列に接続される。上下の
金属電極と熱電半導体素子との接合は、ハンダ付けで行
われる。そして、上面、下面のそれぞれの金属電極は、
メタライズしたセラミック基板に接合されて全体が剛体
で固定されている。
FIG. 14 shows the configuration of a conventionally known general thermoelectric element. Here, FIG. 14A is a front view, and FIG. 14B is a perspective view. As shown in these figures, in a conventional thermoelectric element, thermoelectric semiconductor elements composed of an n-type thermoelectric semiconductor element and a p-type thermoelectric semiconductor element are alternately arranged, and the upper and lower surfaces of the thermoelectric semiconductor element are respectively arranged. It is joined to a metal electrode. The thermoelectric semiconductor elements are alternately joined to the metal electrodes on the upper surface and the lower surface, and finally all the thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series. The joining between the upper and lower metal electrodes and the thermoelectric semiconductor element is performed by soldering. And the upper and lower metal electrodes are
The whole is joined to the metallized ceramic substrate and fixed as a rigid body.

【0004】この熱電素子の電極に直流電源を接続し
て、n型熱電半導体素子からp型熱電半導体素子の方向
へ電流を流すと、ペルチェ効果によりπ型の上部で吸熱
が起こり、下部で放熱が起こる。つまり、図14(a)
に示されているように、熱電半導体素子の上部が吸熱側
(コールド・ジャンクション)となり、下部が放熱側
(ホット・ジャンクション)となる。この際、電源の接
続方向を逆転すると、吸熱、放熱の方向が変わる。この
現象を利用して、熱電素子が冷却・加熱装置に使用され
るのである。熱電素子は、LSI(大規模集積回路)、
コンピュータのCPU(中央演算処理装置)やレーザ等
の冷却をはじめ、保温冷蔵庫に至る広範な用途を有して
いる。
When a DC power supply is connected to the electrodes of the thermoelectric element and a current flows from the n-type thermoelectric semiconductor element toward the p-type thermoelectric semiconductor element, heat is absorbed at the upper part of the π-type by the Peltier effect and heat is radiated at the lower part. Happens. That is, FIG.
As shown in (2), the upper part of the thermoelectric semiconductor element is on the heat absorbing side (cold junction) and the lower part is on the heat radiating side (hot junction). At this time, when the connection direction of the power supply is reversed, the direction of heat absorption and heat radiation changes. Utilizing this phenomenon, thermoelectric elements are used in cooling / heating devices. Thermoelectric elements are LSI (Large Scale Integrated Circuit),
It has a wide range of uses, including cooling of computer CPUs (central processing units) and lasers, as well as insulated refrigerators.

【0005】このような熱電素子を冷却装置として用い
る場合には、放熱側の熱を効率良く外部へ放出すること
が必要となる。そして、従来、熱電素子の放熱側の熱を
放出する方法としては、熱電素子の放熱側に放熱フィン
を取り付け、この放熱フィンに向けてファンから風を送
るようにした空冷方式や、熱電素子の放熱側に水冷ジャ
ケットを取り付け、この水冷ジャケット内に冷却水を通
すようにした水冷方式等があった。
When such a thermoelectric element is used as a cooling device, it is necessary to efficiently release the heat on the heat radiation side to the outside. Conventionally, as a method of releasing heat on the heat radiation side of the thermoelectric element, a heat radiation fin is attached to the heat radiation side of the thermoelectric element, and an air cooling system in which a fan sends air toward the heat radiation fin, or a method of thermoelectric element. There has been a water cooling system or the like in which a water cooling jacket is attached to the heat radiation side and cooling water is passed through the water cooling jacket.

【0006】しかしながら、これらの冷却方式は、いず
れも放熱側のセラミック基板を介して間接的に熱電半
導体素子を冷却するものであったため、放熱側の熱を効
率良く外部へ放出することはできなかった。また、図1
4に示した熱電素子は上下がセラミック基板で固定され
た剛構造を有するものであるため、動作時に熱電半導体
素子に大きな熱応力が加わってしまい、熱電半導体素子
の寿命が短くなるという問題点があった。
However, all of these cooling systems are indirectly cooling the thermoelectric semiconductor element through a ceramic substrate or the like on the heat radiation side, so that heat on the heat radiation side can be efficiently released to the outside. Did not. FIG.
The thermoelectric element shown in FIG. 4 has a rigid structure in which the upper and lower sides are fixed by ceramic substrates, so that a large thermal stress is applied to the thermoelectric semiconductor element during operation, and the life of the thermoelectric semiconductor element is shortened. there were.

【0007】そこで、本願出願人は先に、特願平8−3
54136号等により、上下の金属電極をセラミック基
板に固定せずに剥き出しにした構造(両側スケルトン構
造)を有する熱電素子およびそれを用いた熱電冷却装置
を提案した。この熱電素子によれば、上下の金属電極が
固いセラミック基板に固定されていないため、熱電半導
体素子に加わる熱応力が緩和される。したがって、熱電
半導体素子の長寿命化が実現される。また、この熱電冷
却装置によれば、放熱側の熱電半導体素子および金属電
極が直接的に冷却されるため、放熱側の熱を効率良く外
部へ放出することができる。
Accordingly, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No. Hei 8-3
No. 54136 proposes a thermoelectric element having a structure in which upper and lower metal electrodes are exposed without being fixed to a ceramic substrate (a skeleton structure on both sides), and a thermoelectric cooling device using the same. According to this thermoelectric element, since the upper and lower metal electrodes are not fixed to the hard ceramic substrate, the thermal stress applied to the thermoelectric semiconductor element is reduced. Therefore, a longer life of the thermoelectric semiconductor element is realized. Further, according to this thermoelectric cooling device, since the thermoelectric semiconductor element and the metal electrode on the heat radiation side are directly cooled, the heat on the heat radiation side can be efficiently released to the outside.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述した両側スケルト
ン構造の熱電素子では、上下の金属電極が剥き出しにな
っているため、この熱電素子に取り付けて使用する放熱
または吸熱用金属部材(ヒートシンク等)の表面に熱良
導性電気絶縁薄膜を形成することが必要であった。そし
て、前記金属部材にはその用途に応じて様々な形状のも
のが存在するため、その表面に熱良導性電気絶縁薄膜を
形成することは容易ではなかった。
In the above-described thermoelectric element having a skeleton structure on both sides, since the upper and lower metal electrodes are exposed, the heat-radiating or heat-absorbing metal member (heat sink or the like) attached to the thermoelectric element is used. It was necessary to form a thermally conductive electrically insulating thin film on the surface. Since the metal member has various shapes according to its use, it has not been easy to form a thermally conductive electrically insulating thin film on the surface thereof.

【0009】また、両側スケルトン構造の熱電素子を製
造する際には、多数の金属電極を所定のパターンに配列
しておき、仕切板を貫通した状態でその仕切板に固定さ
れた熱電半導体素子の位置を前記金属電極の位置に合わ
せた後、ハンダ付けを行うプロセスが必要であった。
In manufacturing a thermoelectric element having a double-sided skeleton structure, a large number of metal electrodes are arranged in a predetermined pattern, and a thermoelectric semiconductor element fixed to the partition plate while penetrating the partition plate is provided. After adjusting the position to the position of the metal electrode, a process of soldering was required.

【0010】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、両側スケルトン構造または片側スケル
トン構造を有する熱電素子において、この熱電素子に取
り付けて使用する放熱または吸熱部材に熱良導性電器絶
縁薄膜を個別に形成する作業を不要にすることを目的と
する。
The present invention has been made in view of such a problem, and in a thermoelectric element having a double-sided skeleton structure or a single-sided skeleton structure, a heat conducting or heat absorbing member used by being attached to the thermoelectric element. It is an object of the present invention to eliminate the need to individually form insulating electrical insulating thin films.

【0011】また、本発明は、両側スケルトン構造また
は片側スケルトン構造を有する熱電素子を製造する際
に、多数の金属電極を所定のパターンに配列する工程を
不要にすることで、製造工程の単純化と製造コストの低
減を図ることを目的とする。
Further, the present invention simplifies the manufacturing process by eliminating the step of arranging a large number of metal electrodes in a predetermined pattern when manufacturing a thermoelectric element having a double-sided skeleton structure or a single-sided skeleton structure. And to reduce the manufacturing cost.

【0012】さらに、本発明は、両側スケルトン構造ま
たは片側スケルトン構造を有する熱電素子を製造する際
に、製造後に廃棄される部材を削減することを目的とす
る。
It is a further object of the present invention to reduce the number of members discarded after manufacturing when manufacturing a thermoelectric element having a double-sided skeleton structure or a single-sided skeleton structure.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の熱電
素子は、p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子
と、前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子
の第1の面に接合された第1の金属電極と、前記p型熱
電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第2の面に接
合された第2の金属電極と、前記第1の金属電極または
前記第2の金属電極の少なくとも一方に接合された熱良
導性電気絶縁薄膜とを備えたことを特徴とするものであ
る。
The first thermoelectric element according to the present invention comprises a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element, and a first surface of the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element. A first metal electrode bonded to the first metal electrode, a second metal electrode bonded to the second surface of the p-type thermoelectric semiconductor element and the second surface of the n-type thermoelectric semiconductor element, and the first metal electrode or the second metal electrode. A thermally conductive electrically insulating thin film joined to at least one of the metal electrodes.

【0014】また、本発明に係る第2の熱電素子は、前
記本発明に係る第1の熱電素子の熱良導性電気絶縁薄膜
に金属薄膜を接合したものである。
Further, a second thermoelectric element according to the present invention is obtained by bonding a thin metal film to a thermally conductive electrically insulating thin film of the first thermoelectric element according to the present invention.

【0015】さらに、本発明に係る第3の熱電素子は、
p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と、前記
p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第1の
面に接合された第1の金属電極と、前記p型熱電半導体
素子およびn型熱電半導体素子の第2の面に接合された
第2の金属電極と、前記第1の金属電極または前記第2
の金属電極の少なくとも一方に溶着された電気絶縁薄膜
とを備えたことを特徴とするものである。
Further, a third thermoelectric element according to the present invention is characterized in that:
a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element, a first metal electrode bonded to the first surface of the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element, the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type A second metal electrode bonded to a second surface of the thermoelectric semiconductor element; and a first metal electrode or the second metal electrode.
And an electrically insulating thin film welded to at least one of the metal electrodes.

【0016】そして、本発明に係る第4の熱電素子は、
p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と、前記
p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第1の
面に接合された第1の金属電極と、前記p型熱電半導体
素子およびn型熱電半導体素子の第2の面に接合された
第2の金属電極と、前記第1の金属電極または前記第2
の金属電極の少なくとも一方に接着された電気絶縁薄膜
とを備えたことを特徴とするものである。
[0016] The fourth thermoelectric element according to the present invention comprises:
a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element, a first metal electrode bonded to the first surface of the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element, the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type A second metal electrode bonded to a second surface of the thermoelectric semiconductor element; and a first metal electrode or the second metal electrode.
And an electrically insulating thin film adhered to at least one of the metal electrodes.

【0017】前記した本発明に係る各熱電素子におい
て、p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子は、
電気絶縁性を有する仕切板を貫通した状態でその仕切板
に固定された構造を有するものでも良いし、その他の構
造を有するものでも良い。
In each of the thermoelectric elements according to the present invention, the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element are:
It may have a structure fixed to the partition plate while penetrating the partition plate having electrical insulation, or may have another structure.

【0018】本発明に係る第1の熱電素子の製造方法
は、熱良導性電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を接
合する金属電極材接合工程と、前記熱良導性電気絶縁薄
膜の第2の面にマスキングテープを貼り着けるマスキン
グテープ貼着工程と、前記金属電極材をエッチングして
電極パターンを形成する電極形成工程と、p型熱電半導
体素子およびn型熱電半導体素子と前記電極パターンと
を接合する熱電半導体素子接合工程と、前記マスキング
テープを剥がすマスキングテープ剥離工程とを備えたこ
とを特徴とするものである。
A first method for manufacturing a thermoelectric element according to the present invention comprises the steps of: joining a metal electrode material to a first surface of a thermally conductive electrically insulating thin film; A masking tape attaching step of attaching a masking tape to the second surface of the thin film, an electrode forming step of etching the metal electrode material to form an electrode pattern, a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element, A thermoelectric semiconductor element bonding step of bonding the electrode pattern and a masking tape peeling step of peeling the masking tape are provided.

【0019】本発明に係る第2の熱電素子の製造方法
は、熱良導性電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を接
合する金属電極材接合工程と、前記熱良導性電気絶縁薄
膜の第2の面に金属薄膜を接合する金属薄膜接合工程
と、前記金属電極材をエッチングして電極パターンを形
成する電極形成工程と、p型熱電半導体素子およびn型
熱電半導体素子と前記電極パターンとを接合する熱電半
導体素子接合工程とを備えたことを特徴とするものであ
る。
According to a second method of manufacturing a thermoelectric element according to the present invention, there is provided a method of bonding a metal electrode material to a first surface of a thermally conductive electrically insulating thin film; A metal thin film bonding step of bonding a metal thin film to the second surface of the thin film, an electrode forming step of etching the metal electrode material to form an electrode pattern, a p-type thermoelectric semiconductor element, an n-type thermoelectric semiconductor element, and the electrode And a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the pattern and the pattern.

【0020】また、本発明に係る第3の熱電素子の製造
方法は、電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を溶着す
る金属電極材溶着工程と、前記金属電極材をエッチング
して電極パターンを形成する電極形成工程と、p型熱電
半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電極パター
ンとを接合する熱電半導体素子接合工程とを備えたこと
を特徴とするものである。
In a third method of manufacturing a thermoelectric element according to the present invention, a metal electrode material welding step of welding a metal electrode material to a first surface of an electrically insulating thin film; An electrode forming step of forming a pattern and a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element to the electrode pattern are provided.

【0021】さらに、本発明に係る第4の熱電素子の製
造方法は、電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を接着
する金属電極材接着工程と、前記金属電極材をエッチン
グして電極パターンを形成する電極形成工程と、p型熱
電半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電極パタ
ーンとを接合する熱電半導体素子接合工程とを備えたこ
とを特徴とするものである。
Further, in a fourth method for manufacturing a thermoelectric element according to the present invention, a metal electrode material bonding step of bonding a metal electrode material to a first surface of an electrically insulating thin film; An electrode forming step of forming a pattern and a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element to the electrode pattern are provided.

【0022】前記した本発明に係る各熱電素子の製造方
法において、前記金属電極材をエッチングするときに前
記金属電極材の縁部をランドとして残しても良い。この
縁部は熱電半導体素子接合工程終了後に切除することが
好適である。
In the method of manufacturing each thermoelectric element according to the present invention, the edge of the metal electrode material may be left as a land when the metal electrode material is etched. This edge is preferably cut off after the thermoelectric semiconductor element bonding step is completed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0024】(第1の実施の形態)図1は本発明を適用
した熱電素子の第1の構成例の正面図である。この熱電
素子は、仕切板1に対してp型熱電半導体素子2Pとn
型熱電半導体素子2Nとが貫通した状態で固定された構
造を有する。仕切板1は、例えば厚みが0.3〜0.6
mm程度の電気絶縁性および熱不良導性および耐熱性を
有する材料、例えばガラスエポキシなどから構成されて
いる。p型熱電半導体素子2Pとn型熱電半導体素子2
Nは、例えばそれぞれ断面積が1.7〜5.0mm2
度、長さが1.5〜2mm程度の円柱状のビスマス・テ
ルル系熱電半導体単結晶であり、仕切板1の両側に0.
5〜O.9mm程度突出している。p型熱電半導体素子
2Pとn型熱電半導体素子2Nとはマトリックス状に交
互に配列されている。p型熱電半導体素子2Pとn型熱
電半導体素子2Nの上面および下面には、それぞれ厚み
が300μm程度の銅板で構成された上側電極4および
下側電極3がハンダにより接合されている。p型熱電半
導体素子2Pとn型熱電半導体素子2Nは、上面と下面
で電極に交互に接合され、最終的には全部の熱電半導体
素子が電気的に直列に接続される。また、下側電極3の
下面および上側電極4の上面には、それぞれ厚みが数十
〜100μm、好ましくは70〜80μm程度の下側熱
良導性電気絶縁薄膜5および上側熱良導性電気絶縁薄膜
6が接合されている。これらの熱良導性電気絶縁薄膜の
材料としては、例えばエポキシ系樹脂に熱良導性フィラ
ーを添加したもの、フッ素樹脂、シリコン系熱伝導性樹
脂等を使用することができる。さらに、下側熱良導性電
気絶縁薄膜5の下面および上側熱良導性電気絶縁薄膜6
の上面には、それぞれ厚みが18μm程度の下側銅薄膜
7および上側銅薄膜8が接合されている。ここで、仕切
板1のサイズを上下の熱良導性電気絶縁薄膜5,6と上
下の銅薄膜7,8のサイズよりも大きくすることによ
り、取扱いを容易に構成することが好適である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a front view of a first structural example of a thermoelectric element to which the present invention is applied. This thermoelectric element is configured such that the p-type thermoelectric semiconductor elements 2P and n
It has a structure in which the mold thermoelectric semiconductor element 2N is fixed in a penetrating state. The partition plate 1 has a thickness of, for example, 0.3 to 0.6.
It is made of a material having an electrical insulation property of about mm, a poor thermal conductivity and a heat resistance, such as glass epoxy. P-type thermoelectric semiconductor element 2P and n-type thermoelectric semiconductor element 2
N is, for example, a columnar bismuth tellurium-based thermoelectric semiconductor single crystal having a cross-sectional area of about 1.7 to 5.0 mm 2 and a length of about 1.5 to 2 mm.
5-O. It protrudes about 9 mm. The p-type thermoelectric semiconductor elements 2P and the n-type thermoelectric semiconductor elements 2N are alternately arranged in a matrix. On the upper and lower surfaces of the p-type thermoelectric semiconductor element 2P and the n-type thermoelectric semiconductor element 2N, an upper electrode 4 and a lower electrode 3 each made of a copper plate having a thickness of about 300 μm are joined by solder. The p-type thermoelectric semiconductor element 2P and the n-type thermoelectric semiconductor element 2N are alternately joined to the electrodes on the upper surface and the lower surface, and finally all the thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series. On the lower surface of the lower electrode 3 and the upper surface of the upper electrode 4, the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5 and the upper thermally conductive electrically insulating film each having a thickness of several tens to 100 μm, preferably about 70 to 80 μm. The thin film 6 is joined. As a material of the thermally conductive electric insulating thin film, for example, a material obtained by adding a thermally conductive filler to an epoxy resin, a fluorine resin, a silicon-based thermally conductive resin, or the like can be used. Furthermore, the lower surface of the lower thermal conductive electrical insulating thin film 5 and the upper thermal conductive electrical insulating thin film 6
A lower copper thin film 7 and an upper copper thin film 8 each having a thickness of about 18 μm are joined to the upper surface of the substrate. Here, it is preferable that the size of the partition plate 1 is made larger than the size of the upper and lower thermally conductive electric insulating thin films 5 and 6 and the size of the upper and lower copper thin films 7 and 8 so that handling is facilitated.

【0025】なお、ここには図示されていないが、上側
電極4および下側電極3の表面にはNi(ニッケル)メ
ッキが施されている。このNiメッキ層は、電極を構成
する銅の分子が熱電半導体素子に拡散することを防止す
るとともに、湿気などにより電極が酸化腐食されること
を防止する。さらに、Niメッキ層の表面に酸化防止用
のAu(金)の薄膜を形成することが好適である。
Although not shown here, the surfaces of the upper electrode 4 and the lower electrode 3 are plated with Ni (nickel). The Ni plating layer prevents copper molecules constituting the electrode from diffusing into the thermoelectric semiconductor element, and also prevents the electrode from being oxidized and corroded by moisture or the like. Further, it is preferable to form a thin film of Au (gold) for preventing oxidation on the surface of the Ni plating layer.

【0026】以上のように構成された熱電素子に金属製
のヒートシンクを取り付ける際には、本出願人が先に提
案したスケルトン構造の熱電素子とは異なり、電極とヒ
ートシンクとの間に熱良導性電気絶縁薄膜を形成する必
要はない。また、下側銅薄膜7および上側銅薄膜8に対
してヒートシンク等を直接的にハンダ付けすることがで
きる。さらに、熱電半導体素子の動作時に放熱側と吸熱
側との間に温度差が発生しても、熱電素子が前記温度差
に応じて撓むため、熱電半導体素子に加わる熱応力が小
さくなり、熱電半導体素子の寿命の短縮を防止すること
ができる。
When attaching a metal heat sink to the thermoelectric element configured as described above, unlike the skeleton-structured thermoelectric element proposed by the present applicant, heat conduction between the electrode and the heat sink is different. It is not necessary to form an electrically insulating thin film. Further, a heat sink or the like can be directly soldered to the lower copper thin film 7 and the upper copper thin film 8. Furthermore, even if a temperature difference occurs between the heat radiation side and the heat absorption side during operation of the thermoelectric semiconductor element, the thermoelectric element bends in accordance with the temperature difference, so that the thermal stress applied to the thermoelectric semiconductor element decreases, and It is possible to prevent the life of the semiconductor element from being shortened.

【0027】次に、図1に示した熱電素子の製造方法を
説明する。
Next, a method of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 1 will be described.

【0028】図2は図1における下側電極3、下側熱良
導性電気絶縁薄膜5、および下側銅薄膜7となる部材を
製造する工程を示す図である。この図において、図1と
同一の部分または対応する部分には図1で使用した符号
と同一の符号を付した。
FIG. 2 is a view showing a process of manufacturing members to be the lower electrode 3, the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5, and the lower copper thin film 7 in FIG. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0029】まず、この図の(a)の正面図に示すよう
に、下側熱良導性電気絶縁薄膜5の上面および下面にそ
れぞれ下側電極材3および下側銅薄膜7を真空熱圧着な
どの方法で同時または別々に接合する。熱良導性電気絶
縁薄膜5は、例えばエポキシ系樹脂に熱良導性フィラー
を添加したもの、フッ素樹脂、あるいはシリコン系熱伝
導性樹脂を厚みが70〜80μm程度のシート状に形成
したものを使用する。下側電極材3は例えば厚みが30
0μm程度の銅シートを使用する。下側銅薄膜7は例え
ば厚みが18μm程度の銅シートを使用する。
First, as shown in the front view of (a) of this figure, the lower electrode material 3 and the lower copper thin film 7 are respectively vacuum thermocompression-bonded to the upper and lower surfaces of the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5, respectively. Bonding at the same time or separately. The thermally conductive electrical insulating thin film 5 may be, for example, a material obtained by adding a thermally conductive filler to an epoxy resin, a fluororesin, or a silicon-based thermally conductive resin formed into a sheet having a thickness of about 70 to 80 μm. use. The lower electrode material 3 has a thickness of, for example, 30.
A copper sheet of about 0 μm is used. As the lower copper thin film 7, for example, a copper sheet having a thickness of about 18 μm is used.

【0030】次に、この図の(b)の断面図に示すよう
に、下側電極材3をエッチングして下側電極3を形成す
る。このとき、下側電極材3の縁部を残して外形枠9を
形成する。ここで、外形枠9には、後述する熱電素子の
製造工程において取扱性(ハンドリング)および自動化
を容易にするとともに位置決めに使用するための一対の
位置決め孔(詳細は後述)を同時に空けておく。
Next, as shown in the sectional view of FIG. 2B, the lower electrode material 3 is etched to form the lower electrode 3. At this time, the outer frame 9 is formed while leaving the edge of the lower electrode material 3. Here, a pair of positioning holes (described later in detail) for facilitating handling (handling) and automation in a manufacturing process of a thermoelectric element to be described later and for use in positioning are simultaneously formed in the outer frame 9.

【0031】次に、この図の(c)の断面図に示すよう
に、下側電極3および外形枠9の表面(上面と側面)、
ならびに下側銅薄膜7の表面(下面)にNiメッキ層1
0,11を形成する。ここで、さらにNiメッキ層1
0,11の表面に酸化防止用のAu層を形成してもよ
い。また、この工程の前または後において、下側熱良導
性電気絶縁薄膜5および下側銅薄膜7に位置決め孔を空
けておく(詳細は後述)。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 3C, the surfaces (top and side) of the lower electrode 3 and the outer frame 9 are
And a Ni plating layer 1 on the surface (lower surface) of the lower copper thin film 7.
0, 11 are formed. Here, the Ni plating layer 1
An Au layer for preventing oxidation may be formed on the surface of 0,11. Before or after this step, positioning holes are made in the lower thermal conductive electric insulating thin film 5 and the lower copper thin film 7 (details will be described later).

【0032】以上の工程により、下側電極3、下側熱良
導性電気絶縁薄膜5、および下側銅薄膜7となる部材が
完成する。図1の上側電極4、上側熱良導性電気絶縁薄
膜6、および上側銅薄膜8となる部材も同様にして製造
することができる。
Through the above steps, the members to be the lower electrode 3, the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5, and the lower copper thin film 7 are completed. The members that become the upper electrode 4, the upper thermal conductive electrically insulating thin film 6, and the upper copper thin film 8 in FIG. 1 can be manufactured in the same manner.

【0033】図3は図1に示した熱電素子の製造に使用
する部材および治具を示す正面図である。この図におい
て、図1または図2と同一の部分もしくは対応する部分
には、図1または図2で使用した符号と同一の符号を付
した。ただし、図3以降の図では、便宜上、Niメッキ
層は省略した。
FIG. 3 is a front view showing members and jigs used for manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. In this figure, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 or FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG. However, in the drawings after FIG. 3, the Ni plating layer is omitted for convenience.

【0034】図3(a)は上側ハンダ付け治具21を示
す。この上側ハンダ付け治具21は板状に構成されてお
り、その下面には、後述する一対の位置決めピン22
A,22Bを挿入するための一対の位置決め孔21A,
21Bが空けられている。なお、この位置決め孔21
A,21Bは治具の上下を貫通していても良い。
FIG. 3A shows the upper soldering jig 21. The upper soldering jig 21 is formed in a plate shape, and a lower surface thereof has a pair of positioning pins 22 described later.
A, a pair of positioning holes 21A for inserting the 22B,
21B is empty. In addition, this positioning hole 21
A and 21B may penetrate the jig up and down.

【0035】図3(b)は上側電極4、上側熱良導性電
気絶縁薄膜6、および上側銅薄膜8となる部材を示す。
前述したとおり、この部材は図2に示した工程と同様な
工程により製造されたものである。この部材における上
側熱良導性電気絶縁薄膜6および上側銅薄膜8には、一
対の位置決めピン22A,22Bを挿入するための一対
の位置決め孔15,16が空けられている。また、外形
枠12の内側の縁には位置決め孔15,16に対応して
半円形の位置決め孔12A,12Bが形成されている。
FIG. 3 (b) shows the members that become the upper electrode 4, the upper thermally conductive electrically insulating thin film 6, and the upper copper thin film 8.
As described above, this member is manufactured by a process similar to the process shown in FIG. A pair of positioning holes 15 and 16 for inserting a pair of positioning pins 22A and 22B are formed in the upper thermally conductive electrically insulating thin film 6 and the upper copper thin film 8 in this member. Further, semicircular positioning holes 12A and 12B are formed on the inner edge of the outer frame 12 so as to correspond to the positioning holes 15 and 16, respectively.

【0036】図3(c)は仕切板1に対してp型熱電半
導体素子2Pとn型熱電半導体素子2Nが貫通した状態
で固定された部材である。この部材の仕切板1には、一
対の位置決めピン22A,22Bを当接させるための一
対の半円形状の切欠1A,1Bが形成されている。な
お、このような、仕切板に対してp型熱電半導体素子と
n型熱電半導体素子が貫通した状態で固定された部材の
製造方法については特開平8−228027号公報に詳
細に記載されているので、ここでは説明しない。
FIG. 3C shows a member in which the p-type thermoelectric semiconductor element 2P and the n-type thermoelectric semiconductor element 2N pass through the partition plate 1 and are fixed. The partition plate 1 of this member is formed with a pair of semicircular notches 1A and 1B for abutting the pair of positioning pins 22A and 22B. Incidentally, a method of manufacturing such a member in which the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element are penetrated through the partition plate is described in detail in JP-A-8-228027. Therefore, it will not be described here.

【0037】図3(d)は下側電極3、下側熱良導性電
気絶縁薄膜5、および下側銅薄膜7となる部材を示す。
この部材における下側熱良導性電気絶縁薄膜5および下
側銅薄膜7には、一対の位置決めピン22A,22Bを
挿入するための一対の位置決め孔13,14が空けられ
ている。また、外形枠9の内側の縁には位置決め孔1
3,14に対応して半円形の位置決め孔9A,9Bが形
成されている。
FIG. 3D shows the members to be the lower electrode 3, the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5, and the lower copper thin film 7.
A pair of positioning holes 13 and 14 for inserting a pair of positioning pins 22A and 22B are formed in the lower thermally conductive electrical insulating thin film 5 and the lower copper thin film 7 in this member. In addition, positioning holes 1 are formed on the inner edge of the outer frame 9.
Semicircular positioning holes 9A and 9B are formed corresponding to 3,14.

【0038】図3(e)は下側ハンダ付け治具22を示
す。この下側ハンダ付け治具22は板状に構成されてお
り、上面の対向する縁の近傍には一対の位置決めピン2
2A,22Bが立設されている。
FIG. 3E shows the lower soldering jig 22. The lower soldering jig 22 is formed in a plate shape, and a pair of positioning pins 2 are provided near the opposing edges on the upper surface.
2A and 22B are erected.

【0039】次に、図3(a)〜(e)に示した部材お
よび治具を用いて図1に示した熱電素子を製造する工程
を説明する。この製造工程の前に、図3(b)に示した
部材における上側電極4の下面および図3(d)に示し
た部材における下側電極3の上面にクリームハンダを印
刷しておく。
Next, a process for manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 1 using the members and jigs shown in FIGS. 3A to 3E will be described. Prior to this manufacturing process, cream solder is printed on the lower surface of the upper electrode 4 in the member shown in FIG. 3B and the upper surface of the lower electrode 3 in the member shown in FIG. 3D.

【0040】まず、図3(e)に示した下側ハンダ付け
治具22の位置決めピン22A,22Bを図3(d)に
示した部材の位置決め孔13,14および9A,9Bに
挿入する。次に、図3(c)に示した部材を図3(d)
に示した部材の上に載置する。このとき、位置決めピン
22A,22Bの外周面の半周が切欠1A,1Bに当接
するように載置することで位置決めを行う。図4はこの
状態の平面図である。次いで、図3(c)に示した部材
の上に図3(b)に示した部材を載置する。このとき、
位置決めピン22A,22Bが位置決め孔15,16お
よび12A,12Bを貫通するように載置することで位
置決めを行う。
First, the positioning pins 22A, 22B of the lower soldering jig 22 shown in FIG. 3E are inserted into the positioning holes 13, 14 and 9A, 9B of the member shown in FIG. 3D. Next, the members shown in FIG.
Is placed on the member shown in FIG. At this time, positioning is performed by placing the positioning pins 22A and 22B such that a half circumference of the outer peripheral surface thereof contacts the notches 1A and 1B. FIG. 4 is a plan view in this state. Next, the member shown in FIG. 3B is placed on the member shown in FIG. At this time,
Positioning is performed by placing the positioning pins 22A and 22B so as to penetrate the positioning holes 15, 16 and 12A and 12B.

【0041】次に、図3(b)に示した部材の上に図3
(a)に示した上側ハンダ付け治具21を載置する。こ
のとき、位置決めピン22A,22Bが位置決め孔21
A,21Bに挿入されるように位置決めを行う。
Next, FIG. 3B is placed on the member shown in FIG.
The upper soldering jig 21 shown in FIG. At this time, the positioning pins 22A and 22B are
Positioning is performed so as to be inserted into A and 21B.

【0042】以上の操作により、図5に示す状態とな
る。この状態でリフロー炉に入れてハンダ付けするか、
または上側ハンダ付け治具21および下側ハンダ付け治
具22にヒータを内蔵させ、このヒータで加熱するか、
またはヒータ内蔵のプレートにより上下から治具21,
22を一定圧で挟み込むことにより、p型熱電半導体素
子2Pおよびn型熱電半導体素子2Nの上下の面に対し
て上側電極3および下側電極4を接合する。このハンダ
付け工程で一定の圧力をハンダ治具上から加えることに
より、ハンダ層の厚みを一定にすることができ、熱電素
子全体の厚みを一定にすることができる。
With the above operation, the state shown in FIG. 5 is obtained. In this state, put it in a reflow furnace and solder
Alternatively, a heater is built in the upper soldering jig 21 and the lower soldering jig 22, and heating is performed by this heater.
Alternatively, the jig 21,
By sandwiching 22 at a constant pressure, upper electrode 3 and lower electrode 4 are joined to the upper and lower surfaces of p-type thermoelectric semiconductor element 2P and n-type thermoelectric semiconductor element 2N. By applying a constant pressure from the solder jig in this soldering step, the thickness of the solder layer can be made constant, and the thickness of the entire thermoelectric element can be made constant.

【0043】上側電極3および下側電極4の接合が完了
したら、図6に示すように、一体的に接合された部材を
上側ハンダ付け治具21および下側ハンダ付け治具22
から分離し、さらに外形枠9,12の内側の縁の近傍か
ら外側の部分を切断して除去する。これによって、図1
に示した熱電素子が完成する。
When the joining of the upper electrode 3 and the lower electrode 4 is completed, as shown in FIG. 6, the integrally joined members are joined to an upper soldering jig 21 and a lower soldering jig 22.
From the vicinity of the inner edges of the outer frames 9 and 12 and then cut and removed. As a result, FIG.
Is completed.

【0044】このように、本発明の第1の実施の形態は
下記(1)〜(5)の特徴を有する。
As described above, the first embodiment of the present invention has the following features (1) to (5).

【0045】(1)上側電極4の上面および下側電極3
の下面に、それぞれ上側熱良導性電気絶縁薄膜6および
下側熱良導性電気絶縁薄膜5が形成されているで、この
熱電素子を使用する際、ヒートシンクに熱良導性電気絶
縁薄膜を個別に形成する必要はなくなる。このため、様
々な形状のヒートシンクと組み合わせて使用することが
容易である。
(1) Upper surface of upper electrode 4 and lower electrode 3
The upper and lower thermal conductive electrical insulating thin films 6 and 5 are respectively formed on the lower surface of the device. When using this thermoelectric element, the thermal conductive electrical insulating thin film is used as a heat sink. There is no need to form them individually. For this reason, it is easy to use in combination with heat sinks of various shapes.

【0046】(2)上側熱良導性電気絶縁薄膜6の上面
および下側熱良導性電気絶縁薄膜5の下面に、それぞれ
上側銅薄膜8および下側銅薄膜7が形成されているの
で、ヒートシンク等を直接ハンダ付けにより固定するこ
とができる。このため、熱伝導性シリコングリスまたは
熱伝導性接着剤を介して密着させていた従来技術と比較
すると、接触熱抵抗が小さくなる。
(2) Since the upper copper thin film 8 and the lower copper thin film 7 are formed on the upper surface of the upper thermal conductive electrical insulating thin film 6 and the lower surface of the lower thermal conductive electrical insulating thin film 5, respectively. A heat sink or the like can be directly fixed by soldering. For this reason, the contact thermal resistance is reduced as compared with the related art in which the heat conductive silicone grease or the heat conductive adhesive is used for close contact.

【0047】(3)銅シートをエッチングすることによ
り電極パターンを形成するので、多数の電極を所定のパ
ターンに配列する工程が不要となる。この結果、製造工
程が単純化され、コストが低減される。
(3) Since the electrode pattern is formed by etching the copper sheet, the step of arranging a large number of electrodes in a predetermined pattern becomes unnecessary. As a result, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced.

【0048】(4)電極形成と同時に外形枠9,12を
形成し、その外形枠9,12に設けた位置決め孔9A,
9B,12A,12Bを用いてハンダ付けの際の2点位
置決めを行うので、セット/リセットが容易となり、ハ
ンダ付け工程の自動化が可能となる。
(4) The outer frames 9 and 12 are formed simultaneously with the formation of the electrodes, and the positioning holes 9A and 9A provided in the outer frames 9 and 12 are formed.
Since two-point positioning is performed at the time of soldering using 9B, 12A, and 12B, set / reset is easy, and the soldering process can be automated.

【0049】(5)外形枠9,12を設けたので、電極
材のエッチング工程、および熱電半導体素子のハンダ付
け工程での位置精度と取扱性が向上する。
(5) Since the outer frames 9 and 12 are provided, the positional accuracy and the handling in the electrode material etching step and the thermoelectric semiconductor element soldering step are improved.

【0050】(第2の実施の形態)図7は本発明を適用
した熱電素子の第2の構成例の正面図である。この図に
おいて、図1と同一の部分または図1と対応する部分に
は図1で使用した符号と同一の符号を付した。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a front view of a second structural example of a thermoelectric element to which the present invention is applied. In this figure, the same portions as those in FIG. 1 or portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0051】この熱電素子においては、下側電極3の下
面および上側電極4の上面には、それぞれ厚みが10〜
50μm、好ましくは25μm以下の下側ポリイミドシ
ート31および上側ポリイミドシート32が溶着されて
いる。これらのポリイミドシート31,32は電気絶縁
層として機能する。そして、これらのポリイミドシート
31,32を極力薄膜化することにより、熱抵抗を小さ
くすることが可能となり、熱良導性電気絶縁層として機
能させることができる。また、これらのポリイミドシー
ト31,32は製造工程においては耐熱シートとして機
能する。さらに、エポキシ樹脂+フィラー、あるいはシ
リコン樹脂+フィラーからなる熱良導性電気絶縁薄膜と
比較すると、機械的強度が高い。その他の部分の構成は
図1に示した第1の実施の形態と同じである。なお、こ
こではポリイミドシートを例示したが、耐熱性と電気絶
縁性を有する材料であれば、その他の樹脂からなるシー
トを用いても良い。
In this thermoelectric element, the lower surface of the lower electrode 3 and the upper surface of the upper electrode 4 each have a thickness of 10 to 10.
A lower polyimide sheet 31 and an upper polyimide sheet 32 of 50 μm, preferably 25 μm or less are welded. These polyimide sheets 31 and 32 function as an electric insulating layer. By making these polyimide sheets 31 and 32 as thin as possible, the thermal resistance can be reduced and the polyimide sheets 31 and 32 can function as a thermally conductive electrical insulating layer. These polyimide sheets 31 and 32 function as heat-resistant sheets in the manufacturing process. Furthermore, the mechanical strength is higher than that of a thermally conductive electrical insulating thin film composed of epoxy resin + filler or silicon resin + filler. The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment shown in FIG. Although a polyimide sheet is illustrated here, a sheet made of another resin may be used as long as the material has heat resistance and electrical insulation.

【0052】次に、図7に示した熱電素子の製造方法を
説明する。
Next, a method of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 7 will be described.

【0053】図8は図7における下側電極3および下側
ポリイミドシート31となる部材を製造する工程を示す
図である。この図において、図7と同一の部分または対
応する部分には図7で使用した符号と同一の符号を付し
た。
FIG. 8 is a view showing a process of manufacturing a member to be the lower electrode 3 and the lower polyimide sheet 31 in FIG. In this figure, the same or corresponding parts as in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0054】まず、この図の(a)の正面図に示すよう
に、下側ポリイミドシート31の上面に下側電極材3を
熱溶着し、接合する。ポリイミドシートは機械的強度が
高いので、裏打ちは不要である。
First, as shown in the front view of (a) of this figure, the lower electrode material 3 is thermally welded to the upper surface of the lower polyimide sheet 31 and joined. Since the polyimide sheet has high mechanical strength, no backing is required.

【0055】次に、この図の(b)の断面図に示すよう
に、下側電極材3をエッチングして下側電極3を形成す
る。このとき、下側電極材3の縁部を残して外形枠9を
形成すること、および外形枠9に位置決め用の孔を同時
に形成することは第1の実施の形態と同じである。
Next, as shown in the sectional view of FIG. 2B, the lower electrode material 3 is etched to form the lower electrode 3. At this time, forming the outer frame 9 while leaving the edge of the lower electrode material 3 and simultaneously forming positioning holes in the outer frame 9 are the same as in the first embodiment.

【0056】次に、この図の(c)の断面図に示すよう
に、下側電極3および外形枠9の表面(上面と側面)に
Niメッキ層10を形成する。ここで、さらにNiメッ
キ層10の表面にAu層を形成してもよい。また、この
工程の前または後において、外形枠9に位置決め孔を空
けておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5C, a Ni plating layer 10 is formed on the lower electrode 3 and the surface (upper surface and side surface) of the outer frame 9. Here, an Au layer may be further formed on the surface of the Ni plating layer 10. Before or after this step, a positioning hole is formed in the outer frame 9.

【0057】以上の工程により、下側電極3および下側
ポリイミドシート31となる部材が完成する。図7の上
側電極4および上側ポリイミドシート32となる部材も
同様にして製造することができる。
Through the above steps, a member to be the lower electrode 3 and the lower polyimide sheet 31 is completed. The members to be the upper electrode 4 and the upper polyimide sheet 32 in FIG. 7 can be manufactured in the same manner.

【0058】このようにして製造した部材を用いて図7
に示した熱電素子を製造する工程、およびその工程で使
用する治具等は図3〜図6と同様であるため、説明を省
略する。
Using the members manufactured in this way, FIG.
The steps of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 3 and the jigs and the like used in the step are the same as those in FIGS.

【0059】このように、本発明の第2の実施の形態は
下記(1)〜(6)の特徴を有する。
As described above, the second embodiment of the present invention has the following features (1) to (6).

【0060】(1)上側電極4の上面および下側電極3
の下面に、それぞれ上側ポリイミドシート32および下
側ポリイミドシート31が溶着されているで、この熱電
素子を使用する際、ヒートシンクに熱良導性電気絶縁薄
膜を個別に形成する必要はなくなる。このため、様々な
形状のヒートシンクと組み合わせて使用することが容易
である。
(1) Upper surface of upper electrode 4 and lower electrode 3
Since the upper polyimide sheet 32 and the lower polyimide sheet 31 are welded to the lower surface of the thermoelectric element, it is not necessary to separately form a thermally conductive electrically insulating thin film on a heat sink when using the thermoelectric element. For this reason, it is easy to use in combination with heat sinks of various shapes.

【0061】(2)銅シートをエッチングすることによ
り電極パターンを形成するので、多数の電極を所定のパ
ターンに配列する工程が不要となる。この結果、製造工
程が単純化され、コストが低減される。
(2) Since the electrode pattern is formed by etching the copper sheet, the step of arranging a large number of electrodes in a predetermined pattern becomes unnecessary. As a result, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced.

【0062】(3)電極材および電極パターンは、機械
的強度および電気絶縁性が高く、かつ薄層化により熱抵
抗を低下させたポリイミドシートで保持されているた
め、補強材による裏打ちを行わなくとも電極形成時およ
び電極接合時のハンドリングが容易である。
(3) Since the electrode material and the electrode pattern are held by a polyimide sheet having high mechanical strength and electrical insulation and having reduced thermal resistance due to thinning, no backing with a reinforcing material is performed. In both cases, handling during electrode formation and electrode bonding is easy.

【0063】(4)電極形成と同時に外形枠9,12を
形成し、その外形枠9,12に設けた位置決め孔9A,
9B,12A,12Bを用いてハンダ付けの際の2点位
置決めを行うので、セット/リセットが容易となり、ハ
ンダ付け工程の自動化が可能となる。
(4) The outer frames 9, 12 are formed simultaneously with the formation of the electrodes, and the positioning holes 9A, 9A,
Since two-point positioning is performed at the time of soldering using 9B, 12A, and 12B, set / reset is easy, and the soldering process can be automated.

【0064】(5)ポリイミドシートは電極に溶着され
ているので、ポリイミドシートが電極に接着された熱電
素子よりも良好な特性が得られる。
(5) Since the polyimide sheet is welded to the electrode, better characteristics can be obtained than a thermoelectric element in which the polyimide sheet is bonded to the electrode.

【0065】(6)外形枠を設けたので、電極材のエッ
チング工程、および熱電半導体素子のハンダ付け工程で
の位置精度と取扱性が向上する。
(6) Since the outer frame is provided, the positional accuracy and handleability in the electrode material etching step and the thermoelectric semiconductor element soldering step are improved.

【0066】(第3の実施の形態)図9は本発明を適用
した熱電素子の第3の構成例の正面図である。この図に
おいて、図7と同一の部分または図7と対応する部分に
は図7で使用した符号と同一の符号を付した。
(Third Embodiment) FIG. 9 is a front view of a third structural example of a thermoelectric element to which the present invention is applied. In this figure, the same parts as those in FIG. 7 or parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0067】この熱電素子においては、下側電極3の下
面および上側電極4の上面には、それぞれ厚みが10〜
50μm、好ましくは25μm以下の下側ポリイミドシ
ート31および上側ポリイミドシート32が、それぞれ
下側粘着層33および上側粘着層34を介して貼り着け
られている。下側粘着層33および上側粘着層34は、
いずれもポリイミドシートと同程度の厚みを有するアク
リル樹脂系またはシリコン系の接着剤で構成されてい
る。そして、下側ポリイミドシート31および上側ポリ
イミドシート32は必要に応じて容易に剥がすことが可
能に構成されている。その他の部分の構成は図7に示し
た第2の実施の形態と同じである。
In this thermoelectric element, the lower surface of the lower electrode 3 and the upper surface of the upper electrode 4 each have a thickness of 10 to 10.
A lower polyimide sheet 31 and an upper polyimide sheet 32 of 50 μm, preferably 25 μm or less are adhered via a lower adhesive layer 33 and an upper adhesive layer 34, respectively. The lower adhesive layer 33 and the upper adhesive layer 34
Each is made of an acrylic resin or silicone adhesive having a thickness similar to that of the polyimide sheet. The lower polyimide sheet 31 and the upper polyimide sheet 32 can be easily peeled off as needed. The configuration of other parts is the same as that of the second embodiment shown in FIG.

【0068】次に、図9に示した熱電素子の製造方法を
説明する。
Next, a method of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 9 will be described.

【0069】図10は図9における下側電極3、下側ポ
リイミドシート31、および下側粘着層33となる部材
を製造する工程を示す図である。この図において、図9
と同一の部分または対応する部分には図9で使用した符
号と同一の符号を付した。
FIG. 10 is a view showing a process of manufacturing a member to be the lower electrode 3, the lower polyimide sheet 31, and the lower adhesive layer 33 in FIG. In this figure, FIG.
The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0070】まず、この図の(a)の正面図に示すよう
に、上面に下側粘着層33が形成された下側ポリイミド
シート31の上面に下側電極材3を貼り着ける。この下
側ポリイミドシート31の機能は第2の実施の形態にお
ける下側ポリイミドシート31と同じである。
First, as shown in the front view of FIG. 7A, the lower electrode material 3 is attached to the upper surface of the lower polyimide sheet 31 having the lower adhesive layer 33 formed on the upper surface. The function of the lower polyimide sheet 31 is the same as that of the lower polyimide sheet 31 in the second embodiment.

【0071】次に、この図の(b)の断面図に示すよう
に、下側電極材3をエッチングして下側電極3を形成す
る。このとき、下側電極材3の縁部を残して外形枠9を
形成すること、および外形枠9に位置決め用の孔を同時
に形成することは第2の実施の形態と同じである。
Next, as shown in the sectional view of FIG. 2B, the lower electrode material 3 is etched to form the lower electrode 3. At this time, forming the outer frame 9 while leaving the edge of the lower electrode material 3 and simultaneously forming positioning holes in the outer frame 9 are the same as in the second embodiment.

【0072】次に、この図の(c)の断面図に示すよう
に、下側電極3および外形枠9の表面にNiメッキ層1
0を形成する。ここで、さらにNiメッキ層10の表面
にAu層を形成してもよい。また、この工程の前または
後において、下側ポリイミドシート31および下側粘着
層33に位置決め孔を空けておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9C, the Ni plating layer 1 is formed on the surface of the lower electrode 3 and the outer frame 9.
0 is formed. Here, an Au layer may be further formed on the surface of the Ni plating layer 10. Before or after this step, positioning holes are formed in the lower polyimide sheet 31 and the lower adhesive layer 33.

【0073】以上の工程により、下側電極3、下側ポリ
イミドシート31、および下側粘着層33となる部材が
完成する。図9の上側電極4、上側ポリイミドシート3
2、および上側粘着層34となる部材も同様にして製造
することができる。
Through the above steps, a member to be the lower electrode 3, the lower polyimide sheet 31, and the lower adhesive layer 33 is completed. Upper electrode 4 and upper polyimide sheet 3 in FIG.
2, and the member to be the upper adhesive layer 34 can be manufactured in the same manner.

【0074】このようにして製造した部材を用いて図9
に示した熱電素子を製造する工程、およびその工程で使
用する治具等は図3〜図6と同様であるため、説明を省
略する。
Using the member manufactured in this way, FIG.
The steps of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 3 and the jigs and the like used in the step are the same as those in FIGS.

【0075】このように、本発明の第3の実施の形態は
下記(1)〜(6)の特徴を有する。
As described above, the third embodiment of the present invention has the following features (1) to (6).

【0076】(1)上側電極4の上面および下側電極3
の下面に、それぞれ上側ポリイミドシート32および下
側ポリイミドシート31が接着されているで、この熱電
素子を使用する際、ヒートシンクに熱良導性電気絶縁薄
膜を個別に形成する必要はなくなる。このため、様々な
形状のヒートシンクと組み合わせて使用することが容易
である。
(1) Upper surface of upper electrode 4 and lower electrode 3
The upper polyimide sheet 32 and the lower polyimide sheet 31 are adhered to the lower surface of the thermoelectric element, respectively, so that when using this thermoelectric element, there is no need to separately form a thermally conductive electrically insulating thin film on a heat sink. For this reason, it is easy to use in combination with heat sinks of various shapes.

【0077】(2)銅シートをエッチングすることによ
り電極パターンを形成するので、多数の電極を所定のパ
ターンに配列する工程が不要となる。この結果、製造工
程が単純化され、コストが低減される。機械的強度およ
び電気絶縁性が高く、かつ薄層化により熱抵抗を低下さ
せたポリイミドシートで保持されているため、補強材に
よる裏打は不要である。
(2) Since the electrode pattern is formed by etching the copper sheet, the step of arranging a large number of electrodes in a predetermined pattern becomes unnecessary. As a result, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced. Since it is held by a polyimide sheet having high mechanical strength and electrical insulation and having reduced thermal resistance due to thinning, backing with a reinforcing material is unnecessary.

【0078】(3)必要に応じて上側ポリイミドシート
32および下側ポリイミドシート31を容易に剥がすこ
とにより、熱良導性電気絶縁薄膜のない熱電素子にする
ことが可能である。ただし、この場合、下側粘着層33
および上側粘着層34の粘着力を、エッチングおよびN
iメッキ工程では剥離せず、電極接合後には容易に剥離
するように調整する。
(3) By easily peeling off the upper polyimide sheet 32 and the lower polyimide sheet 31 as necessary, a thermoelectric element without a thermally conductive electrically insulating thin film can be obtained. However, in this case, the lower adhesive layer 33
And the adhesive strength of the upper adhesive layer 34 is determined by etching and N
It is adjusted so that it does not peel off in the i-plating step, but easily peels off after electrode bonding.

【0079】(4)電極材および電極パターンは、機械
的強度、電気絶縁性、および薄膜化による低熱抵抗性に
優れたポリイミドシートで保持されているため、補強材
による裏打ちを行わなくとも電極形成時および電極接合
時のハンドリングが容易である。
(4) Since the electrode material and the electrode pattern are held by a polyimide sheet having excellent mechanical strength, electrical insulation, and low thermal resistance due to thinning, the electrode can be formed without backing with a reinforcing material. And handling at the time of electrode bonding is easy.

【0080】(5)電極形成と同時に外形枠9,12を
形成し、その外形枠9,12に設けた位置決め孔9A,
9B,12A,12Bを用いてハンダ付けの際の2点位
置決めを行うので、セット/リセットが容易となり、ハ
ンダ付け工程の自動化が可能となる。
(5) The outer frames 9 and 12 are formed at the same time as the formation of the electrodes, and the positioning holes 9A and 9A provided in the outer frames 9 and 12 are formed.
Since two-point positioning is performed at the time of soldering using 9B, 12A, and 12B, set / reset is easy, and the soldering process can be automated.

【0081】(6)外形枠を設けたので、電極材のエッ
チング工程、および熱電半導体素子のハンダ付け工程で
の位置精度と取扱性が向上する。
(6) Since the outer frame is provided, the positional accuracy and handleability in the electrode material etching process and the thermoelectric semiconductor element soldering process are improved.

【0082】(第4の実施の形態)図11は本発明を適
用した熱電素子の第4の構成例の正面図である。この図
において、図1と同一の部分または図1と対応する部分
には図1で使用した符号と同一の符号を付した。
(Fourth Embodiment) FIG. 11 is a front view of a fourth configuration example of a thermoelectric element to which the present invention is applied. In this figure, the same portions as those in FIG. 1 or portions corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0083】この熱電素子の基本構成は、図1に示した
熱電素子に設けられていた下側銅薄膜7および上側銅薄
膜8を設けないようにしたものである。このように構成
することにより、高価な銅の使用量を削減した。
The basic structure of this thermoelectric element is such that the lower copper thin film 7 and the upper copper thin film 8 provided in the thermoelectric element shown in FIG. 1 are not provided. With this configuration, the amount of expensive copper used is reduced.

【0084】また、図1に示した熱電素子において、上
側電極4および下側電極3の表面に施されていたNiメ
ッキ層+Auメッキ層に代えて、Niメッキ層+ハンダ
メッキ層、またはハンダメッキ層を形成した。これによ
って、高価なAuを使用することなく、Niメッキ層の
酸化防止、または銅電極の保護層としての機能を持たせ
ることができる。
In the thermoelectric element shown in FIG. 1, a Ni plating layer + a solder plating layer or a solder plating is used instead of the Ni plating layer + Au plating layer provided on the surfaces of the upper electrode 4 and the lower electrode 3. A layer was formed. This makes it possible to prevent the Ni plating layer from oxidizing or to function as a protective layer for the copper electrode without using expensive Au.

【0085】次に、図11に示した熱電素子の製造方法
説明する。
Next, a method of manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 11 will be described.

【0086】図12は図11における下側電極3、およ
び下側熱良導性電気絶縁薄膜5となる部材を製造する工
程を示す図である。この図において、図2および図11
と同一の部分または対応する部分には図2および図11
で使用した符号と同一の符号を付した。
FIG. 12 is a view showing a process of manufacturing a member to be the lower electrode 3 and the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5 in FIG. In this figure, FIG. 2 and FIG.
2 and FIG.
The same reference numerals as those used in are used.

【0087】まず、この図の(a)の正面図に示すよう
に、下側熱良導性電気絶縁薄膜5の上面に下側電極材3
を真空熱圧着した後、下面にマスキングテープ41を貼
り着ける。
First, as shown in the front view of (a) of this figure, the lower electrode material 3 is formed on the upper surface of the lower thermal conductive electrical insulating thin film 5.
After vacuum thermocompression bonding, a masking tape 41 is attached to the lower surface.

【0088】次に、この図の(b)の断面図に示すよう
に、下側電極材3をエッチングして下側電極3を形成す
る。このとき、下側電極材3の縁部を残して外形枠9を
形成する。ここで、第1の実施の形態と同様、外形枠9
には、熱電素子の製造工程において取扱性(ハンドリン
グ)および自動化を容易にするとともに位置決めに使用
するための一対の位置決め孔を同時に空けておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 9B, the lower electrode material 3 is etched to form the lower electrode 3. At this time, the outer frame 9 is formed while leaving the edge of the lower electrode material 3. Here, similarly to the first embodiment, the outer frame 9
In this method, a pair of positioning holes for facilitating handling and automation in the manufacturing process of the thermoelectric element and for use in positioning are simultaneously opened.

【0089】次に、この図の(c)の断面図に示すよう
に、下側電極3および外形枠9の表面(上面と側面)に
Niメッキ層+ハンダメッキ層の積層42を形成する。
ここで、Niメッキ層+ハンダメッキ層の積層とする代
わりに、ハンダメッキ層のみでもよい。また、第1の実
施の形態と同様、この工程の前または後において、下側
熱良導性電気絶縁薄膜5に位置決め孔を空けておく。
Next, as shown in the cross-sectional view of FIG. 10C, a laminate 42 of a Ni plating layer and a solder plating layer is formed on the lower electrode 3 and the surface (upper surface and side surfaces) of the outer frame 9.
Here, instead of stacking the Ni plating layer and the solder plating layer, only the solder plating layer may be used. Also, as in the first embodiment, before or after this step, a positioning hole is formed in the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5.

【0090】以上の工程により、下側電極3、および下
側熱良導性電気絶縁薄膜5となる部材が完成する。図1
1の上側電極4、および上側熱良導性電気絶縁薄膜6と
なる部材も同様にして製造することができる。
Through the above steps, a member to be the lower electrode 3 and the lower thermally conductive electrically insulating thin film 5 is completed. FIG.
The member that becomes the upper electrode 4 and the upper heat conductive electrically insulating thin film 6 can be manufactured in the same manner.

【0091】このようにして製造した部材を用いて図1
1に示した熱電素子を製造する工程、およびその工程で
使用する治具等は図3〜図6と同様である。ただし、本
実施の形態では、製造工程の最後にマスキングテープ4
1を剥がす。
FIG. 1 shows an example of a member manufactured in this manner.
The steps for manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 1 and the jigs and the like used in the steps are the same as those in FIGS. However, in the present embodiment, the masking tape 4
Peel 1 off.

【0092】このように、本発明の第4の実施の形態は
下記(1)〜(6)の特徴を有する。
As described above, the fourth embodiment of the present invention has the following features (1) to (6).

【0093】(1)上側電極4の上面および下側電極3
の下面に、それぞれ上側熱良導性電気絶縁薄膜6および
下側熱良導性電気絶縁薄膜5が形成されているで、この
熱電素子を使用する際、ヒートシンクに熱良導性電気絶
縁薄膜を個別に形成する必要はなくなる。このため、様
々な形状のヒートシンクと組み合わせて使用することが
容易である。
(1) Upper surface of upper electrode 4 and lower electrode 3
The upper and lower thermal conductive electrical insulating thin films 6 and 5 are respectively formed on the lower surface of the device. When using this thermoelectric element, the thermal conductive electrical insulating thin film is used as a heat sink. There is no need to form them individually. For this reason, it is easy to use in combination with heat sinks of various shapes.

【0094】(2)銅シートをエッチングすることによ
り電極パターンを形成するので、多数の電極を所定のパ
ターンに配列する工程が不要となる。この結果、製造工
程が単純化され、コストが低減される。
(2) Since the electrode pattern is formed by etching the copper sheet, the step of arranging a large number of electrodes in a predetermined pattern becomes unnecessary. As a result, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced.

【0095】(3)電極形成と同時に外形枠9,12を
形成し、その外形枠9,12に設けた位置決め孔9A,
9B,12A,12Bを用いてハンダ付けの際の2点位
置決めを行うので、セット/リセットが容易となり、ハ
ンダ付け工程の自動化が可能となる。
(3) The outer frames 9 and 12 are formed simultaneously with the formation of the electrodes, and the positioning holes 9A and 9A provided in the outer frames 9 and 12 are formed.
Since two-point positioning is performed at the time of soldering using 9B, 12A, and 12B, set / reset is easy, and the soldering process can be automated.

【0096】(4)外形枠9,12を設けたので、電極
材のエッチング工程、および熱電半導体素子のハンダ付
け工程での位置精度と取扱性が向上する。
(4) Since the outer frames 9 and 12 are provided, the positional accuracy and the handling in the electrode material etching step and the thermoelectric semiconductor element soldering step are improved.

【0097】(5)銅薄膜を使用せず、マスキングテー
プを用いて裏打を行うため、製造工程の簡素化と材料コ
ストの節減が可能となる。
(5) Since the backing is performed using a masking tape without using a copper thin film, the manufacturing process can be simplified and the material cost can be reduced.

【0098】(6)上下の電極3,4の表面にNiメッ
キ層+ハンダメッキ層を形成することにより、高価なA
uを用いずにNiメッキ層の酸化防止が可能となる。あ
るいは、上下の電極3,4の表面にハンダメッキを施す
ことにより、Niメッキを施すことなく、電極3,4の
保護層を形成することができ、かつハンダ性を向上させ
ることができる。
(6) Since an Ni plating layer and a solder plating layer are formed on the surfaces of the upper and lower electrodes 3 and 4, expensive A
The oxidation of the Ni plating layer can be prevented without using u. Alternatively, by applying solder plating to the surfaces of the upper and lower electrodes 3 and 4, the protective layers of the electrodes 3 and 4 can be formed without applying Ni plating, and the solderability can be improved.

【0099】なお、本発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば下記(1)〜(5)のような
変形が可能である。
The present invention is not limited to each of the above embodiments, and for example, the following modifications (1) to (5) are possible.

【0100】(1)図13に示すような、仕切板のない
熱電素子を構成してもよい。
(1) A thermoelectric element without a partition plate as shown in FIG. 13 may be constructed.

【0101】(2)片側スケルトン構造の熱電素子の製
造に適用することもできる。
(2) The present invention can be applied to the production of a thermoelectric element having a one-sided skeleton structure.

【0102】(3)図1におけるp型熱電半導体素子2
P、n型熱電半導体素子2N、下側電極3、上側電極
4、下側熱良導性電気絶縁薄膜5、上側熱良導性電気絶
縁薄膜6、下側銅薄膜7、および上側銅薄膜8の側面
(特に、電極と熱電半導体素子との接合部近傍)にシリ
コーン樹脂をコートして撥水性を与えることにより、耐
湿性を向上させることができる。図7、図9、図11、
および図13についても同様である。
(3) p-type thermoelectric semiconductor element 2 in FIG.
P, n-type thermoelectric semiconductor element 2N, lower electrode 3, upper electrode 4, lower thermal conductive electrical insulating thin film 5, upper thermal conductive electrical insulating thin film 6, lower copper thin film 7, and upper copper thin film 8 By applying a silicone resin to the side surface (particularly in the vicinity of the junction between the electrode and the thermoelectric semiconductor element) to impart water repellency, the moisture resistance can be improved. 7, 9, 11,
The same applies to FIG. 13 and FIG.

【0103】(4)第2の実施の形態、および第3実施
の形態において、上下の電極3,4の表面にNiメッキ
層、またはNiメッキ層+Au層を形成する代わりに、
第4の実施の形態と同様、Niメッキ層+ハンダメッキ
層、またはハンダメッキ層を形成してもよい。
(4) In the second and third embodiments, instead of forming a Ni plating layer or a Ni plating layer + Au layer on the surfaces of the upper and lower electrodes 3 and 4,
Similarly to the fourth embodiment, a Ni plating layer + a solder plating layer or a solder plating layer may be formed.

【0104】(5)第4の実施の形態において、マスキ
ングテープを用いずに製造するように構成してもよい。
(5) In the fourth embodiment, a configuration may be adopted in which the device is manufactured without using a masking tape.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る熱電素子によれば、第1の金属電極または第2の金属
電極の少なくとも一方に熱良導性電気絶縁薄膜が接合さ
れているため、この熱電素子を使用する際には、この熱
良導性電気絶縁薄膜に放熱または吸熱用金属部材を取り
付ければよい。したがって、放熱または吸熱用金属部材
に対して個別に熱良導性電気絶縁薄膜を形成する作業が
不要となる。
As described in detail above, according to the thermoelectric element according to the present invention, the heat conductive electrically insulating thin film is bonded to at least one of the first metal electrode and the second metal electrode. Therefore, when this thermoelectric element is used, a heat-dissipating or heat-absorbing metal member may be attached to the thermally conductive electrically insulating thin film. Therefore, there is no need to separately form a heat conductive electrical insulating thin film on the heat dissipating or heat absorbing metal member.

【0106】また、本発明に係る熱電素子の製造方法に
よれば、金属電極材をエッチングすることにより所定の
パターンに配列された多数の金属電極が同時に完成する
ので、多数の金属電極を所定のパターンに配列する工程
が不要となる。したがって、製造工程の単純化とコスト
の低減を実現することが可能である。
Further, according to the method of manufacturing a thermoelectric element according to the present invention, a large number of metal electrodes arranged in a predetermined pattern are completed at the same time by etching the metal electrode material. The step of arranging the patterns becomes unnecessary. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process and reduce the cost.

【0107】さらに、本発明に係る熱電素子の製造方法
によれば、電極パターン形成工程および熱電半導体素子
接合においては、金属薄膜、外形枠、および電気絶縁薄
膜が裏打ち部材として作用し、製造後はそのまま熱電素
子の構成部材となるため、材料を無駄なく利用すること
ができる。
Further, according to the method of manufacturing a thermoelectric element according to the present invention, in the electrode pattern forming step and the thermoelectric semiconductor element bonding, the metal thin film, the outer frame, and the electrically insulating thin film act as a backing member. Since it becomes a constituent member of the thermoelectric element as it is, the material can be used without waste.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用した熱電素子の第1の構成例の正
面図である。
FIG. 1 is a front view of a first configuration example of a thermoelectric element to which the present invention is applied.

【図2】図1における下側電極、下側熱良導性電気絶縁
薄膜、および下側銅薄膜となる部材を製造する工程を示
す図である。
FIG. 2 is a view showing a process of manufacturing a member to be a lower electrode, a lower thermal conductive electrical insulating thin film, and a lower copper thin film in FIG.

【図3】図1に示した熱電素子の製造に使用する部材お
よび治具を示す正面図である。
FIG. 3 is a front view showing members and jigs used for manufacturing the thermoelectric element shown in FIG.

【図4】図1示した熱電素子を製造する際の位置決めを
説明する図である。
FIG. 4 is a view for explaining positioning when the thermoelectric element shown in FIG. 1 is manufactured.

【図5】図1示した熱電素子を製造する際のハンダ付け
時の状態を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a state at the time of soldering when manufacturing the thermoelectric element shown in FIG. 1;

【図6】図1示した熱電素子を製造する際に外枠を切除
する様子を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a state where an outer frame is cut off when the thermoelectric element shown in FIG. 1 is manufactured.

【図7】本発明を適用した熱電素子の第2の構成例の正
面図である。
FIG. 7 is a front view of a second configuration example of the thermoelectric element to which the present invention is applied.

【図8】図7における下側電極、および下側ポリイミド
シートとなる部材を製造する工程を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a process of manufacturing a member to be a lower electrode and a lower polyimide sheet in FIG. 7;

【図9】本発明を適用した熱電素子の第3の構成例の正
面図である。
FIG. 9 is a front view of a third configuration example of the thermoelectric element to which the present invention is applied.

【図10】図9における下側電極、下側ポリイミドシー
ト、および下側粘着層となる部材を製造する工程を示す
図である。
FIG. 10 is a view showing a process of manufacturing a member to be a lower electrode, a lower polyimide sheet, and a lower adhesive layer in FIG. 9;

【図11】本発明を適用した熱電素子の第4の構成例の
正面図である。
FIG. 11 is a front view of a fourth configuration example of the thermoelectric element to which the present invention is applied.

【図12】図11における下側電極、および下側熱良導
性電気絶縁薄膜となる部材を製造する工程を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing a process of manufacturing a lower electrode and a member to be a lower heat conductive electrical insulating thin film in FIG. 11;

【図13】図1の仕切板を有しない熱電素子の正面図で
ある。
FIG. 13 is a front view of the thermoelectric element without the partition plate of FIG. 1;

【図14】従来の熱電素子の構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional thermoelectric element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 仕切板 2P p型熱電半導体素子 2N n型熱電半導体素子 3 下側電極 4 上側電極 5 下側熱良導性電気絶縁薄膜 6 上側熱良導性電気絶縁薄膜 7 下側銅薄膜 8 上側銅薄膜 9,12 外形枠 31 下側ポリイミドシート 32 上側ポリイミドシート 33 下側粘着層 34 上側粘着層 41 マスキングテープ 42 Niメッキ層+ハンダメッキ層の積層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Partition plate 2P p-type thermoelectric semiconductor element 2N n-type thermoelectric semiconductor element 3 Lower electrode 4 Upper electrode 5 Lower thermal conductive electrical insulating thin film 6 Upper thermal conductive electrical insulating thin film 7 Lower copper thin film 8 Upper copper thin film 9, 12 outer frame 31 lower polyimide sheet 32 upper polyimide sheet 33 lower adhesive layer 34 upper adhesive layer 41 masking tape 42 Ni plating layer + solder plating layer

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導
体素子と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
1の面に接合された第1の金属電極と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
2の面に接合された第2の金属電極と、 前記第1の金属電極または前記第2の金属電極の少なく
とも一方に接合された熱良導性電気絶縁薄膜とを備えた
ことを特徴とする熱電素子。
1. A p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element; a first metal electrode bonded to a first surface of the p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element; A second metal electrode joined to the second surface of the semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element; and a thermally conductive electrical insulation joined to at least one of the first metal electrode or the second metal electrode. A thermoelectric element comprising a thin film.
【請求項2】 前記熱良導性電気絶縁薄膜に接合された
金属薄膜を備えたことを特徴とする請求項1記載の熱電
素子。
2. The thermoelectric element according to claim 1, further comprising a metal thin film bonded to said thermally conductive electrically insulating thin film.
【請求項3】 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導
体素子と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
1の面に接合された第1の金属電極と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
2の面に接合された第2の金属電極と、 前記第1の金属電極または前記第2の金属電極の少なく
とも一方に溶着された電気絶縁薄膜とを備えたことを特
徴とする熱電素子。
3. A p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element; a first metal electrode joined to first surfaces of the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element; A second metal electrode bonded to second surfaces of the semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element; and an electrically insulating thin film welded to at least one of the first metal electrode or the second metal electrode. A thermoelectric element.
【請求項4】 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導
体素子と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
1の面に接合された第1の金属電極と、 前記p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子の第
2の面に接合された第2の金属電極と、 前記第1の金属電極または前記第2の金属電極の少なく
とも一方に接着された電気絶縁薄膜とを備えたことを特
徴とする熱電素子。
4. A p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element; a first metal electrode joined to first surfaces of the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element; A second metal electrode joined to the second surface of the semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element; and an electrically insulating thin film adhered to at least one of the first metal electrode or the second metal electrode. A thermoelectric element.
【請求項5】 電気絶縁性を有する仕切板を備え、前記
p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子は該仕切
板を貫通した状態で該仕切板に固定されていることを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の熱電素子。
5. A partition plate having electrical insulation properties, wherein the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element are fixed to the partition plate while penetrating the partition plate. Item 5. The thermoelectric element according to any one of Items 1 to 4.
【請求項6】 熱良導性電気絶縁薄膜の第1の面に金属
電極材を接合する金属電極材接合工程と、 前記熱良導性電気絶縁薄膜の第2の面にマスキングテー
プを貼り着けるマスキングテープ貼着工程と、 前記金属電極材をエッチングして電極パターンを形成す
る電極形成工程と、 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電
極パターンとを接合する熱電半導体素子接合工程と、 前記マスキングテープを剥がすマスキングテープ剥離工
程とを備えたことを特徴とする熱電素子の製造方法。
6. A metal electrode material bonding step of bonding a metal electrode material to a first surface of the thermally conductive electrical insulating thin film, and attaching a masking tape to a second surface of the thermally conductive electrical insulating thin film. A masking tape attaching step, an electrode forming step of forming an electrode pattern by etching the metal electrode material, and a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element to the electrode pattern. And a masking tape peeling step of peeling off the masking tape.
【請求項7】 熱良導性電気絶縁薄膜の第1の面に金属
電極材を接合する金属電極材接合工程と、 前記熱良導性電気絶縁薄膜の第2の面に金属薄膜を接合
する金属薄膜接合工程と、 前記金属電極材をエッチングして電極パターンを形成す
る電極形成工程と、 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電
極パターンとを接合する熱電半導体素子接合工程とを備
えたことを特徴とする熱電素子の製造方法。
7. A metal electrode material bonding step of bonding a metal electrode material to a first surface of the thermally conductive electrical insulating thin film, and bonding a metal thin film to a second surface of the thermally conductive electrical insulating thin film. A metal thin film bonding step, an electrode forming step of forming an electrode pattern by etching the metal electrode material, and a thermoelectric semiconductor element bonding step of bonding the p-type thermoelectric semiconductor element and the n-type thermoelectric semiconductor element to the electrode pattern. A method for manufacturing a thermoelectric element, comprising:
【請求項8】 電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を
溶着する金属電極材溶着工程と、 前記金属電極材をエッチングして電極パターンを形成す
る電極形成工程と、 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電
極パターンとを接合する熱電半導体素子接合工程とを備
えたことを特徴とする熱電素子の製造方法。
8. A metal electrode material welding step of welding a metal electrode material to the first surface of the electrically insulating thin film; an electrode forming step of etching the metal electrode material to form an electrode pattern; And a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the n-type thermoelectric semiconductor element and the electrode pattern.
【請求項9】 電気絶縁薄膜の第1の面に金属電極材を
接着する金属電極材接着工程と、 前記金属電極材をエッチングして電極パターンを形成す
る電極形成工程と、 p型熱電半導体素子およびn型熱電半導体素子と前記電
極パターンとを接合する熱電半導体素子接合工程とを備
えたことを特徴とする熱電素子の製造方法。
9. A p-type thermoelectric semiconductor device, comprising: a metal electrode material bonding step of bonding a metal electrode material to a first surface of an electrically insulating thin film; an electrode forming step of etching the metal electrode material to form an electrode pattern; And a thermoelectric semiconductor element joining step of joining the n-type thermoelectric semiconductor element and the electrode pattern.
【請求項10】 前記電極形成工程において、前記金属
電極材の縁部をエッチングせずに残したことを特徴とす
る請求項6〜9のいずれか1項記載の熱電素子の製造方
法。
10. The method for manufacturing a thermoelectric device according to claim 6, wherein in the electrode forming step, an edge of the metal electrode material is left without being etched.
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