JP2002111084A - Method for manufacturing thermoelectric module - Google Patents

Method for manufacturing thermoelectric module

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JP2002111084A
JP2002111084A JP2000302603A JP2000302603A JP2002111084A JP 2002111084 A JP2002111084 A JP 2002111084A JP 2000302603 A JP2000302603 A JP 2000302603A JP 2000302603 A JP2000302603 A JP 2000302603A JP 2002111084 A JP2002111084 A JP 2002111084A
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type
thermoelectric
spacer
type thermoelectric
substrate
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JP2000302603A
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Japanese (ja)
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Junya Suzuki
順也 鈴木
Toshiharu Hoshi
星  俊治
Kenzaburo Iijima
健三郎 飯島
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Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thermoelectric module in a short time while reducing the labor extremely in which p-type and n-type thermoelectric elements can be positioned with high accuracy while preventing erroneous arrangement. SOLUTION: P-type and n-type thermoelectric materials of a specified thickness are cut into rods, and the rod members of n-type and p-type thermoelectric materials are bonded such that they are arranged alternately in parallel with each other with a spacer being inserted inbetween, thus forming a bonded body. Subsequently, the bonded body is cut in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the rod material, and every other rows of the cut members are shifted along the cut face so that the p-type faces the n-type. Furthermore, the cut members 10 are bonded by inserting a spacer inbetween to obtain a bonded body 6b where the adjacent thermoelectric materials entirely have opposite conductivity types in the longitudinal and lateral directions. The structural body 6b is bonded onto lower electrodes 7 arranged in matrix on a lower substrate 8 such that a pair of adjacent p-type and n-type chips touch each other.

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、熱電発電及び熱電
冷却等に使用される熱電モジュールの製造方法に関し、
特に、製造工数を低減した熱電モジュールの製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric module used for thermoelectric power generation, thermoelectric cooling and the like.
In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric module with a reduced number of manufacturing steps.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱電モジュールは、相互に平行に配置さ
れた吸熱側基板及び放熱側基板の間に複数個の熱電素子
が相互に平行に配置され、これらの熱電素子はその両端
部が、夫々基板上の対向面に印刷等により設けられた吸
熱側電極及び放熱側電極に接合されている。各電極に
は、隣接してp型及びn型からなる1対の熱電素子が配
置されており、同一の吸熱側電極に接続された隣接熱電
素子とは別の熱電素子が同一の放熱側電極に接続されて
いる。これにより、全ての熱電素子が電極を介して直列
に接続されている。
2. Description of the Related Art In a thermoelectric module, a plurality of thermoelectric elements are arranged in parallel with each other between a heat-absorbing substrate and a heat-radiating substrate which are arranged in parallel with each other. The heat-absorbing electrode and the heat-dissipating electrode provided on the opposing surface of the substrate by printing or the like are joined. A pair of p-type and n-type thermoelectric elements are disposed adjacent to each electrode, and another thermoelectric element connected to the same heat-absorbing side electrode is connected to the same heat-radiation side electrode as a different thermoelectric element. It is connected to the. Thus, all the thermoelectric elements are connected in series via the electrodes.

【0003】このように構成された熱電モジュールは、
各熱電素子に電流を流すと、熱電素子のペルチェ効果に
より、吸熱側基板側から放熱側基板側に向けて各熱電素
子を熱が移動し、吸熱側基板が冷却され、放熱側基板が
発熱する。このような熱電モジュールの効果を利用し
て、冷却装置及び温度制御装置等に使用されている。
[0003] The thermoelectric module thus configured is
When an electric current is applied to each thermoelectric element, heat moves from the heat-absorbing substrate side to the heat-radiating substrate side due to the Peltier effect of the thermoelectric element, the heat-absorbing substrate is cooled, and the heat-radiating substrate generates heat. . Utilizing such an effect of the thermoelectric module, it is used for a cooling device, a temperature control device, and the like.

【0004】このような複数対の熱電素子が直列に配列
されている熱電モジュールの製造方法には、以下の方法
が従来公知である。図7(a)及び図7(b)は、従来
例1の熱電モジュールの製造方法をその工程順に示す模
式図である。従来例1の熱電モジュールの製造方法にお
いては、図7(a)に示すように、先ず、p型の熱電素
子材料からなる所定厚さのスライス材100を縦及び横
方向にダイシングして、例えば直方体を形成する。同じ
く、n型の熱電素子材料も同様にダイシングする。次
に、図7(b)に示すように、ダイシングした各n型及
びp型の熱電素子材料からなるn型チップ101及びp
型チップ102を基板103上の電極(図示せず)の上
に、各1対づつ配列する。このとき、隣接するチップ同
士が相互に逆導電型となるように配列する。従来の熱電
モジュールの製造方法においては、p型チップ101及
びn型チップ102が全て相互に隣り合うように配列す
るために、くし歯状の治具を使用している。
[0004] As a method of manufacturing a thermoelectric module in which a plurality of pairs of thermoelectric elements are arranged in series, the following method is conventionally known. FIGS. 7A and 7B are schematic views illustrating a method of manufacturing the thermoelectric module of Conventional Example 1 in the order of steps. In the method of manufacturing the thermoelectric module of Conventional Example 1, as shown in FIG. 7A, first, a slice material 100 having a predetermined thickness made of a p-type thermoelectric element material is diced in the vertical and horizontal directions. Form a rectangular parallelepiped. Similarly, the n-type thermoelectric element material is similarly diced. Next, as shown in FIG. 7B, each of the n-type chips 101 and p made of the diced n-type and p-type thermoelectric element materials is formed.
The mold chips 102 are arranged in pairs on electrodes (not shown) on the substrate 103. At this time, the chips are arranged so that the adjacent chips have the opposite conductivity types. In the conventional method of manufacturing a thermoelectric module, a comb-shaped jig is used in order to arrange the p-type chip 101 and the n-type chip 102 so that they are all adjacent to each other.

【0005】また、特開平8−18109号公報には、
熱電モジュールを高性能化するため、小型及び薄型化し
た熱電素子を使用する熱電モジュールの製造方法が開示
されている(従来例2)。図8(a)乃至図8(d)
は、従来例2の熱電モジュールの製造方法をその工程順
に示す断面図、図8(e)は図8(d)の上面図であ
る。
[0005] Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-18109 discloses that
In order to improve the performance of a thermoelectric module, a method of manufacturing a thermoelectric module using a small and thin thermoelectric element has been disclosed (Prior art 2). 8 (a) to 8 (d)
FIG. 8E is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the thermoelectric module of Conventional Example 2 in the order of steps, and FIG. 8E is a top view of FIG.

【0006】図8(a)に示すように、ガラス基板20
2上に厚さが2mm、縦及び横の大きさが20mmの熱
電半導体材料201をワックスで貼り合わせ、図8
(b)に示すように、これを刃厚が200μmのダイシ
ングソーを使用し、縦方向及び横方向にガラス基板20
2表面上まで切断する。これにより、ガラス基板202
上に熱電素子材料からなり、その断面の1辺が100μ
m、高さが2mmの熱電素子用のp型又はn型の柱が形
成される。次に、図8(c)に示すように、切断されて
柱状に形成されたp型及びn型の熱電材料からなる夫々
柱203a及び204aを互いに向かい合わせて、その
空隙にエポキシ樹脂205を充填して固定する。次い
で、柱203a、204aからガラス板202を剥がし
た後、図8(d)に示すように、このp型及びn型の熱
電材料の柱203a、204aと、エポキシ樹脂205
とからなる構造体を所望の厚さに切断して研磨する。図
8(e)は、図8(d)の上面図を示している。このよ
うに、四辺に夫々平行な方向においては、隣り合う熱電
素子は全て逆導電型となっている。その後、これらのp
型及びn型の熱電素子203b及び204bが直列に接
続されるように銀ペーストを印刷して電気的な配線を施
す。
[0006] As shown in FIG.
8, a thermoelectric semiconductor material 201 having a thickness of 2 mm and a vertical and horizontal size of 20 mm was attached with wax, and FIG.
As shown in (b), the glass substrate 20 was vertically and horizontally oriented using a dicing saw having a blade thickness of 200 μm.
2 Cut up to the surface. Thereby, the glass substrate 202
The top is made of thermoelectric element material, and one side of the cross section is 100μ.
A p-type or n-type column for m and a height of 2 mm for a thermoelectric element is formed. Next, as shown in FIG. 8 (c), the pillars 203a and 204a made of p-type and n-type thermoelectric materials which have been cut and formed into a column shape face each other, and the void is filled with an epoxy resin 205. And fix it. Next, after peeling the glass plate 202 from the pillars 203a and 204a, as shown in FIG. 8D, the pillars 203a and 204a of the p-type and n-type thermoelectric materials and the epoxy resin 205 are formed.
Is polished by cutting into a desired thickness. FIG. 8E shows a top view of FIG. 8D. As described above, in the direction parallel to each of the four sides, the thermoelectric elements adjacent to each other are all of the opposite conductivity type. Then these p
A silver paste is printed to provide electrical wiring so that the type and n-type thermoelectric elements 203b and 204b are connected in series.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
1の技術では、p型及びn型チップを並べる際に、p型
か又はn型かを誤配置しやすいという問題点がある。ま
た、組立時に1チップずつピンセットで扱う必要がある
ため、チップに傷及び汚れ等が付着しやすく、更に、作
業工数が極めて多く、作業時間が長時間必要となるとい
う問題点がある。
However, the technique of the prior art 1 has a problem that when arranging the p-type and n-type chips, it is easy to misplace the p-type or the n-type chip. Further, since it is necessary to handle the chips one by one with tweezers at the time of assembling, scratches and dirt are easily attached to the chips, and furthermore, the number of work steps is extremely large and the work time is long.

【0008】また、従来例2の技術においては、p型及
びn型熱電素子材料を夫々p型及びn型熱電素子材料の
柱を形成してから配置するため、熱電素子材料に無駄が
多いという問題点がある。更に、隣接する熱電素子同士
の間にエポキシ樹脂を充填するための間隙が必要とな
り、熱電モジュールを十分小型化できないという問題点
がある。
In the technique of Conventional Example 2, the p-type and n-type thermoelectric element materials are arranged after forming the columns of the p-type and n-type thermoelectric element materials, respectively. There is a problem. Furthermore, a gap is required between adjacent thermoelectric elements to fill the epoxy resin, and there is a problem that the thermoelectric module cannot be sufficiently reduced in size.

【0009】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、作業工数が極めて少なく短時間で製造で
きると共に、p型及びn型熱電素子を誤配置することな
く、高精度に位置決めすることができる熱電モジュール
の製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, has a very small number of working steps, can be manufactured in a short time, and has high accuracy in positioning p-type and n-type thermoelectric elements without misplacement. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thermoelectric module that can perform the method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電モジュ
ールの製造方法は、基板上の各下部電極上に夫々1対の
p型熱電素子及びn型熱電素子が配置され、隣接する一
方の電極上のp型熱電素子と他方の電極上のn型熱電素
子の上端が上部電極により接続されて構成される熱電モ
ジュールの製造方法において、p型及びn型の熱電材料
を棒状に切断して棒材を得る工程と、n型熱電材料の棒
材とp型熱電材料の棒材とを交互にそれらの間に第1の
スペーサを挿入して平行に並べ相互に接合する工程と、
この接合体を前記棒材の長手方向に直交する方向に切断
する工程と、切断後の各部材の間に第2のスペーサを挿
入し隣接する部材間でp型熱電材料とn型熱電材料とが
対向するように前記部材を前記切断面に沿ってずらした
後相互に接合して一体化する工程と、複数個の下部電極
をマトリクス状に配置した基板上に前記一体化した部材
をその隣接する1対のp型熱電材料とn型熱電材料とが
1個の下部電極上に接触するようにして接合する工程
と、を有することを特徴とする。
According to a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, a pair of a p-type thermoelectric element and an n-type thermoelectric element are respectively arranged on each lower electrode on a substrate, and one of the adjacent electrodes is arranged. In a method for manufacturing a thermoelectric module configured by connecting an upper end of an upper p-type thermoelectric element and an n-type thermoelectric element on the other electrode by an upper electrode, the p-type and n-type thermoelectric materials are cut into rods to form rods. Obtaining a material, and alternately inserting a first spacer between the n-type thermoelectric material bar and the p-type thermoelectric material bar and arranging them in parallel, and joining them together.
Cutting the joined body in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the bar, inserting a second spacer between the cut members, and p-type and n-type thermoelectric materials between adjacent members. Displacing the members along the cut surface so that they face each other and then joining and integrating the members together; and adjoining the integrated member on a substrate on which a plurality of lower electrodes are arranged in a matrix. And bonding the pair of p-type thermoelectric materials and the n-type thermoelectric material so as to be in contact with one lower electrode.

【0011】本発明においては、予め、p型熱電材料と
n型熱電材料とが縦横両方向において交互に配列され一
体化された部材を形成した後、これを基板上に配置する
ため、p型及びn型熱電材料を誤配置することなく、更
に、熱電モジュールの組み立て工程が容易になる。更
に、p型熱電材料とn型熱電材料との間には第1又は第
2のスペーサが設けられているため、熱電材料を一つ一
つ配置していくものと比べると極めて精度よく配置する
ことができる。
In the present invention, a p-type thermoelectric material and an n-type thermoelectric material are previously arranged alternately in both the vertical and horizontal directions to form an integrated member, which is then arranged on a substrate. Without misplacement of the n-type thermoelectric material, the assembly process of the thermoelectric module is further facilitated. Further, since the first or second spacer is provided between the p-type thermoelectric material and the n-type thermoelectric material, the thermoelectric materials are arranged with higher precision than those arranged one by one. be able to.

【0012】前記基板、前記下部電極、及び前記部材は
その形状が上面視で矩形であり、前記部材の辺と前記基
板の辺とが相互に平行になるように前記部材を前記基板
上に配置することができる。
The substrate, the lower electrode, and the member have a rectangular shape in a top view, and the member is arranged on the substrate such that sides of the member are parallel to sides of the substrate. can do.

【0013】また、前記第1のスペーサ及び前記第2の
スペーサはガラス製であることが好ましい。第1及び第
2のスペーサにより熱電材料の側面がガラス製のスペー
サにより取り囲まれるため、外気の湿気から前記熱電材
料を保護することができる。
It is preferable that the first spacer and the second spacer are made of glass. Since the side surfaces of the thermoelectric material are surrounded by the glass spacers by the first and second spacers, the thermoelectric material can be protected from external moisture.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
添付の図面を参照して具体的に説明する。図5(b)
は、本実施例の熱電モジュールを示す斜視図である。図
5(b)に示すように、本実施例の熱電モジュールにお
いては、下部基板8上に複数の下部電極7が配列され、
これらの各下部電極7上にp型及びn型からなる1対の
熱電素子がガラス製のスペーサ4、5を介して配置され
ている。このガラス製のスペーサ4、5は各熱電素子の
側面に設けられ、従って、各熱電素子の側面はガラス製
のスペーサ4、5に覆われている。更に、これらの熱電
素子上には、裏面側に下部電極を形成した上面基板(図
示せず)が配置される。上部電極は、下部電極上に配置
されたp型及びn型からなる1対の熱電素子のp型熱電
素子と、この下部電極とは隣接する他の下部電極上に配
置された1対の熱電素子のn型熱電素子とを接続する。
こうして、全てのp型及びn型の熱電素子が電気的に直
列に接続されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 5 (b)
FIG. 2 is a perspective view illustrating the thermoelectric module of the present embodiment. As shown in FIG. 5B, in the thermoelectric module of the present embodiment, a plurality of lower electrodes 7 are arranged on a lower substrate 8,
A pair of p-type and n-type thermoelectric elements are arranged on these lower electrodes 7 via glass spacers 4 and 5. The glass spacers 4 and 5 are provided on the side surfaces of each thermoelectric element. Therefore, the side surfaces of each thermoelectric element are covered with the glass spacers 4 and 5. Further, on these thermoelectric elements, an upper substrate (not shown) having a lower electrode formed on the back surface side is arranged. The upper electrode is composed of a p-type thermoelectric element of a pair of p-type and n-type thermoelectric elements disposed on the lower electrode, and a pair of thermoelectric elements disposed on another lower electrode adjacent to the lower electrode. The element is connected to an n-type thermoelectric element.
Thus, all p-type and n-type thermoelectric elements are electrically connected in series.

【0015】このように構成された熱電モジュールにお
いては、全ての熱電素子の側面がスペーサにより覆われ
るため、熱電モジュールの機械的強度が高いと共に、結
露等による湿気が防止され、耐食性が優れている。
In the thermoelectric module configured as described above, since the side surfaces of all the thermoelectric elements are covered with the spacers, the thermoelectric module has high mechanical strength, prevents moisture due to condensation and the like, and has excellent corrosion resistance. .

【0016】次に、本実施例に係る熱電モジュールの製
造方法について説明する。図1乃至図5は本発明の実施
例に係る熱電モジュールの製造方法をその工程順に示す
模式図である。
Next, a method for manufacturing the thermoelectric module according to this embodiment will be described. 1 to 5 are schematic views showing a method of manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【0017】本実施例の熱電モジュールの製造方法にお
いては、先ず、図1に示すように、所定の厚さにスライ
スされたp型の熱電素子材料1を棒状にダイシングして
棒材を得る。ダイシングした棒材の幅wは、熱電モジュ
ールに使用する熱電素子の幅とすることができる。ま
た、n型の熱電素子材料(図示せず)についても同様
に、幅wの棒状にダイシングして棒材を得る。
In the method of manufacturing a thermoelectric module according to this embodiment, first, as shown in FIG. 1, a p-type thermoelectric element material 1 sliced to a predetermined thickness is diced into a bar to obtain a bar. The width w of the diced bar can be the width of the thermoelectric element used in the thermoelectric module. Similarly, an n-type thermoelectric element material (not shown) is diced into a bar having a width w to obtain a bar.

【0018】次いで、図2(a)に示すように、p型棒
材2とn型棒材3との間に、例えばガラス製のスペーサ
4を挿入する。そして、図2(b)に示すように、p型
棒材2とn型棒材3とを交互にそれらの間にスペーサ4
を挿入した状態で平行に並べ、相互に接合する。即ち、
p型棒材2、スペーサ4、n型棒材3、スペーサ4、p
型棒材2、…というように所望の数だけ順次貼り合わ
せ、p型棒材2とn型棒材3とがスペーサ4を介して交
互に配置され、接合された接合体6aを得る。このスペ
ーサ4の幅は、例えば熱電素子をモジュール化したとき
の熱電素子間の幅とする。また、スペーサ4とp型棒材
2又はn型棒材3との接合は熱伝導性が低く、絶縁性を
有する接着剤を使用して接合することができる。
Next, as shown in FIG. 2A, a spacer 4 made of, for example, glass is inserted between the p-type bar 2 and the n-type bar 3. Then, as shown in FIG. 2B, a p-type bar 2 and an n-type bar 3 are alternately provided between them.
Are arranged in parallel in a state of being inserted, and are joined to each other. That is,
p-type bar 2, spacer 4, n-type bar 3, spacer 4, p
A desired number of the bar members 2 are sequentially attached to the die bar members 2,..., And the p-type bar members 2 and the n-type bar members 3 are alternately arranged via the spacers 4 to obtain a bonded body 6a. The width of the spacer 4 is, for example, the width between the thermoelectric elements when the thermoelectric elements are modularized. The spacer 4 and the p-type bar 2 or the n-type bar 3 can be bonded by using an adhesive having a low thermal conductivity and an insulating property.

【0019】そして、図3に示すように、接合体6aの
棒材の長手方向と直交する方向、即ち、各部材を貼り付
けた面に対して直交する方向に接合体6aをダイシング
する。このときのダイシングの幅は、例えばp型及びn
型棒状チップと同一の幅w等とすることができる。これ
により、p型棒材2及びn型棒材3から、夫々矩形のp
型チップ2a及びn型チップ3aが相互に交互にスペー
サを介して張り付けられた棒状の部材9が形成される。
Then, as shown in FIG. 3, the joined body 6a is diced in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the bar of the joined body 6a, that is, in a direction perpendicular to the surface on which each member is attached. The dicing width at this time is, for example, p-type and n-type.
The width w can be the same as that of the die-shaped tip. Thereby, the rectangular p-type bar 2 and the n-type bar 3
A bar-shaped member 9 is formed in which the mold chips 2a and the n-type chips 3a are alternately stuck to each other via spacers.

【0020】次に、図4に示すように、隣り合う部材9
のn型とp型とが対向するように、例えば1列おきに接
合体6aの切断面に沿ってずらし、n型チップ3aとp
型チップ2aとが隣接するように配置する。このとき、
接合体6aをダイシングして形成された棒状の部材9同
士の間にも、例えばガラス製のスペーサ5を挿入するこ
とにより、隣接する素子間にはスペーサ4又は5が配置
される。そしてこれらの部材を接合して一体化する。そ
して、この部材を熱電モジュールの大きさに適宜ダイシ
ングすると、図4(b)に示すように、p型及びn型の
熱電材料が、その間にスペーサ4又は5が挿入されて、
相互に交互にマトリクス状に配列した接合体6bが形成
される。
Next, as shown in FIG.
For example, the n-type chip 3a and the p-type are shifted so that the n-type chip 3a and the p-type
The mold chip 2a is arranged so as to be adjacent to the mold chip 2a. At this time,
By inserting a spacer 5 made of, for example, glass, between the rod-shaped members 9 formed by dicing the joined body 6a, the spacer 4 or 5 is arranged between adjacent elements. And these members are joined and integrated. Then, when this member is appropriately diced to the size of the thermoelectric module, as shown in FIG. 4B, p-type and n-type thermoelectric materials are inserted, and the spacers 4 or 5 are inserted therebetween.
The joined bodies 6b are alternately arranged in a matrix.

【0021】その後、図5に示すように、例えば半田等
を塗布してマトリクス状に電極7を形成した基板8上
に、接合体6bを接合する。この際、接合体6bの隣接
する1対のp型熱電素子及びn型熱電素子が1個の下部
電極7上に接触するようにして、接合する。更に、この
接合体6bの上部に、電極7上のp型チップ2aと、こ
の電極7に隣接する電極7上のn型チップ3aとを接続
する電極(図示せず)を例えば印刷等により形成し、接
合体6bのp型チップ2aとn型チップ3aとが直列に
なるように電気的に接続する。
Thereafter, as shown in FIG. 5, a joined body 6b is joined to a substrate 8 on which electrodes 7 are formed in a matrix by applying, for example, solder or the like. At this time, bonding is performed such that a pair of adjacent p-type thermoelectric elements and n-type thermoelectric elements of the bonded body 6b are in contact with one lower electrode 7. Further, an electrode (not shown) for connecting the p-type chip 2a on the electrode 7 and the n-type chip 3a on the electrode 7 adjacent to the electrode 7 is formed on the joined body 6b by, for example, printing or the like. Then, the p-type chip 2a and the n-type chip 3a of the joined body 6b are electrically connected so as to be in series.

【0022】なお、スペーサ4及びスペーサ5として
は、熱交換効率の観点から熱伝導率が低いことが望まし
いが、絶縁体であればガラスに限らない。
The spacers 4 and 5 preferably have a low thermal conductivity from the viewpoint of heat exchange efficiency, but are not limited to glass as long as they are insulators.

【0023】次に、接合体6bの形成方法について更に
詳しく説明する。接合体6aを1列置きにずらして接合
体6bを形成する際、棒状の部材9同士の間にスペーサ
5を挿入し、正確にマトリクス状に配置するためには、
例えば治具を使用することができる。図6(a)は本実
施例で使用する治具を示す斜視図、図6(b)及び
(c)は図6(a)の治具の使用方法をその工程順に示
す斜視図である。
Next, a method of forming the joined body 6b will be described in more detail. When forming the joined body 6b by shifting the joined body 6a every other row, in order to insert the spacer 5 between the rod-shaped members 9 and to arrange them accurately in a matrix,
For example, a jig can be used. FIG. 6A is a perspective view showing a jig used in the present embodiment, and FIGS. 6B and 6C are perspective views showing a method of using the jig of FIG.

【0024】本実施例の接合体6bを形成するために使
用する治具10は、図6(a)に示すように、チップ幅
L1(棒材の幅w)の複数の突部10aを有し、隣接す
る突部10aの間隔はチップ幅L1及びこのチップの両
側に配置されるスペーサ幅L2の和になっており、更に
突部10aは、チップ幅L1及びスペーサ幅L2の和だ
け突出している。また、スペーサ5を隣接する棒状部材
の間に挿入するため、スペーサ5を嵌入するための凹部
10bが設けられている。
As shown in FIG. 6A, the jig 10 used to form the joined body 6b of this embodiment has a plurality of protrusions 10a having a chip width L1 (bar width w). The interval between the adjacent protrusions 10a is the sum of the chip width L1 and the spacer width L2 disposed on both sides of the chip, and the protrusion 10a projects by the sum of the chip width L1 and the spacer width L2. I have. In order to insert the spacer 5 between the adjacent rod-shaped members, a concave portion 10b for fitting the spacer 5 is provided.

【0025】このような治具10を使用する場合は、図
6(b)に示すように、先ず、治具10の凹部10bに
スペーサ5を挿入する。次に、図6(c)に示すよう
に、隣接する棒状部材9の間にスペーサ5が配置される
ように、棒状部材9を挿入する。この際、治具10に形
成された突部10aのため、隣接する棒状部材9は、チ
ップの幅L1+スペーサ幅L2だけずれ、隣接する棒状
部材9のp型チップ2a及びn型チップ3aの位置がず
れてp型及びn型チップがマトリクス状に配置される。
本実施例の治具10を使用すれば、棒状部材9を1列お
きにずらせて、p型及びn型チップが正確にマトリクス
状に配列した接合体6bを形成することができる。な
お、接合体6bを形成する際も、スペーサ4とp型棒材
2又はn型棒材3との接合と同様に、熱伝導性が低く、
絶縁特性を有する接着剤を使用して接合することができ
る。
When such a jig 10 is used, first, as shown in FIG. 6B, the spacer 5 is inserted into the concave portion 10b of the jig 10. Next, as shown in FIG. 6C, the rod members 9 are inserted so that the spacers 5 are arranged between the adjacent rod members 9. At this time, due to the protrusion 10a formed on the jig 10, the adjacent rod-shaped members 9 are shifted by the chip width L1 + the spacer width L2, and the positions of the p-type chip 2a and the n-type chip 3a of the adjacent rod-shaped members 9 are determined. And the p-type and n-type chips are arranged in a matrix.
If the jig 10 of this embodiment is used, the bar-shaped members 9 can be shifted every other row to form a joined body 6b in which p-type and n-type chips are accurately arranged in a matrix. In addition, when the joined body 6b is formed, similarly to the joining of the spacer 4 and the p-type bar 2 or the n-type bar 3, the thermal conductivity is low.
The joining can be performed using an adhesive having insulating properties.

【0026】このように製造された熱電モジュールにお
いては、p型及びn型の棒材をスペーサ4を介して交互
に平行に並べて接合した接合体をダイシングして移動さ
せるのみでp型及びn型の熱電素子を相互に交互に配列
することができるため、製造工程が極めて簡便化し、p
型及びn型の熱電素子が相互に交互にマトリクス状に配
列された接合体6bを基板上に配置すると組立が完了す
るため、組立の際にp型チップとn型チップとを誤配置
を防止することができる。また、ガラス製のスペーサ
4、5を介しているため、熱電モジュールの湿気を防止
すると共に熱電モジュールの機械的強度を向上させるこ
とができる。更に、このようなスペーサ4、5をp型と
n型熱電素子との間に挿入することにより、基板の電極
の所定の位置に常に安定してチップを配置することがで
き、高精度の熱電モジュールを得ることができる。
In the thermoelectric module manufactured in this manner, the p-type and n-type bars are alternately arranged in parallel with the spacer 4 interposed therebetween, and the joined body is joined only by dicing and moving. Can be arranged alternately with each other, which greatly simplifies the manufacturing process,
When the assembly 6b in which the type and n-type thermoelectric elements are alternately arranged in a matrix in a matrix is arranged on the substrate, the assembly is completed, so that the misalignment of the p-type chip and the n-type chip during assembly is prevented. can do. In addition, since the spacers 4 and 5 made of glass are interposed, it is possible to prevent moisture of the thermoelectric module and improve the mechanical strength of the thermoelectric module. Further, by inserting such spacers 4 and 5 between the p-type and n-type thermoelectric elements, the chip can always be stably arranged at a predetermined position of the electrode on the substrate, and a high-precision thermoelectric element can be provided. You can get a module.

【0027】なお、本実施例においては、放熱側基板が
ない所謂スケルトン型モジュールに適用するものとした
が、本願発明は、本実施例に限らず、放熱側基板及び吸
熱側基板を有する熱電モジュール、又は多段型モジュー
ルのいずれにも適用することができる。
In this embodiment, the present invention is applied to a so-called skeleton type module having no heat radiation side substrate. However, the present invention is not limited to this embodiment, but includes a thermoelectric module having a heat radiation side substrate and a heat absorption side substrate. , Or a multi-stage module.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
棒状のp型及びn型の熱電材料をを予めスペーサを介し
て接着して1つの接合体とし、更にこの接合体から、p
型及びn型の熱電材料が相互に交互にスペーサを介して
隣接配置され接合されて一体化した部材を形成し、これ
を使用して熱電モジュールを組み立てるため、作業工数
が極めて少なく短時間で製造できると共に、p型とn型
とを誤配置することなく、素子間はスペーサが配置され
ているため、高精度に配置することができると共に、機
械的強度を向上させることができる。
As described in detail above, according to the present invention,
A rod-shaped p-type and n-type thermoelectric material is bonded in advance through a spacer to form one joined body.
Type and n-type thermoelectric materials are alternately arranged adjacent to each other via spacers and joined together to form an integrated member, which is used to assemble the thermoelectric module. In addition, since the spacers are arranged between the elements without erroneously arranging the p-type and the n-type, the elements can be arranged with high precision and the mechanical strength can be improved.

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

【図1】本発明の実施例に係る熱電モジュールの製造方
法の1工程を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one step of a method for manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、本発明の実施例に係る熱電モジュール
の製造方法の1工程を示す図であって、図1に示す工程
の次の工程を示す模式図である。
FIG. 2 is a view showing one step of the method for manufacturing a thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, and is a schematic view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 1;

【図3】同じく、本発明の実施例に係る熱電モジュール
の製造方法の1工程を示す図であって、図2に示す工程
の次の工程を示す模式図である。
3 is a view showing one step of the method for manufacturing a thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, and is a schematic view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 2. FIG.

【図4】同じく、本発明の実施例に係る熱電モジュール
の製造方法の1工程を示す図であって、図3に示す工程
の次の工程を示す模式図である。
4 is a view showing one step of the method for manufacturing a thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, and is a schematic view showing a step subsequent to the step shown in FIG. 3;

【図5】本発明の実施例に係る熱電モジュールの製造方
法の1工程を示す図であって、図4に示す工程の次の工
程を示す模式図である。
5 is a view showing one step of the method for manufacturing the thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, and is a schematic view showing the step subsequent to the step shown in FIG.

【図6】(a)は本発明の実施例で使用する治具を示す
斜視図、(b)及び(c)は、(a)の治具の使用方法
をその工程順に示す斜視図である。
6A is a perspective view showing a jig used in an embodiment of the present invention, and FIGS. 6B and 6C are perspective views showing a method of using the jig shown in FIG. .

【図7】(a)及び(b)は従来例1の熱電モジュール
の製造方法をその工程順に示す模式図である。
FIGS. 7A and 7B are schematic views showing a method of manufacturing the thermoelectric module of Conventional Example 1 in the order of steps.

【図8】(a)乃至(d)は従来例2の熱電モジュール
の製造方法をその工程順に示す断面図、(e)は(d)
の上面図である。
FIGS. 8A to 8D are cross-sectional views showing a method of manufacturing the thermoelectric module of Conventional Example 2 in the order of steps, and FIG.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、100;熱電素子材料 2;p型棒材 3;n型棒材 4、5;スペーサ 6a、6b;接合体 7;下部電極 8;下部基板、 9;棒状部材 10;治具 2a;n型チップ 3a:p型チップ 101;p型熱電素子 102;n型熱電素子 103;基板 201;熱電素子材料 202;ガラス基板 203a;p型熱電素子の柱 203b;p型熱電素子 204a;n型熱電素子の柱 204b;n型熱電素子 205;エポキシ樹脂 1, 100; thermoelectric element material 2: p-type bar material 3: n-type bar material 4, 5, spacer 6a, 6b; joined body 7, lower electrode 8, lower substrate 9, bar-shaped member 10, jig 2a; n Type chip 3a: p-type chip 101; p-type thermoelectric element 102; n-type thermoelectric element 103; substrate 201; thermoelectric element material 202; glass substrate 203a; pillar of p-type thermoelectric element 203b; p-type thermoelectric element 204a; Element pillar 204b; n-type thermoelectric element 205; epoxy resin

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の各下部電極上に夫々1対のp型
熱電素子及びn型熱電素子が配置され、隣接する一方の
電極上のp型熱電素子と他方の電極上のn型熱電素子の
上端が上部電極により接続されて構成される熱電モジュ
ールの製造方法において、p型及びn型の熱電材料を棒
状に切断して棒材を得る工程と、n型熱電材料の棒材と
p型熱電材料の棒材とを交互にそれらの間に第1のスペ
ーサを挿入して平行に並べ相互に接合する工程と、この
接合体を前記棒材の長手方向に直交する方向に切断する
工程と、切断後の各部材の間に第2のスペーサを挿入し
隣接する部材間でp型熱電材料とn型熱電材料とが対向
するように前記部材を前記切断面に沿ってずらした後相
互に接合して一体化する工程と、複数個の下部電極をマ
トリクス状に配置した基板上に前記一体化した部材をそ
の隣接する1対のp型熱電材料とn型熱電材料とが1個
の下部電極上に接触するようにして接合する工程と、を
有することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
A pair of a p-type thermoelectric element and an n-type thermoelectric element are respectively arranged on each lower electrode on a substrate, and a p-type thermoelectric element on one adjacent electrode and an n-type thermoelectric element on the other electrode. In a method of manufacturing a thermoelectric module in which upper ends of elements are connected by an upper electrode, a step of cutting a p-type and an n-type thermoelectric material into a rod to obtain a rod; A step of alternately inserting a first spacer between them and arranging them in parallel and joining them together, and a step of cutting the joined body in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the rods And inserting a second spacer between each of the cut members and displacing the members along the cut surface such that the p-type thermoelectric material and the n-type thermoelectric material face each other between the adjacent members. And a process of integrating a plurality of lower electrodes in a matrix And bonding the integrated member on the substrate so that the pair of adjacent p-type thermoelectric materials and the n-type thermoelectric material are in contact with one lower electrode. Manufacturing method of thermoelectric module.
【請求項2】 前記基板、前記下部電極、及び前記部材
はその形状が上面視で矩形であり、前記部材の辺と前記
基板の辺とが相互に平行になるように前記部材を前記基
板上に配置することを特徴とする請求項1に記載の熱電
モジュールの製造方法。
2. The substrate, the lower electrode, and the member have a rectangular shape in a top view, and the member is placed on the substrate such that a side of the member and a side of the substrate are parallel to each other. The method for manufacturing a thermoelectric module according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記第1のスペーサ及び前記第2のスペ
ーサはガラス製であることを特徴とする請求項1又は2
に記載の熱電モジュールの製造方法。
3. The device according to claim 1, wherein the first spacer and the second spacer are made of glass.
3. The method for manufacturing a thermoelectric module according to item 1.
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