JP2003229607A - サーモモジュールの製造方法及びサーモモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的かつ安価な方法によってサーモモジュ
ールを製造できるようにする。 【解決手段】 Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とを交
互に直列に接続し、Ｐ型半導体素子及びＮ型半導体素子
をセラミックス基板によって挟持して構成するサーモモ
ジュールの製造方法であって、セラミックス基板１００
に金属微粒子を堆積させて電極１０３を形成し、電極１
０３上にＰ型半導体及びＮ型半導体の微粒子を堆積させ
てＰ型半導体素子及びＮ型半導体素子を形成する。従来
のようにインゴットのスライス、ウェーハのメッキ、ウ
ェーハのダイシング、電極と半導体素子との半田付け等
が不要となるため、効率的かつ安価である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｐ型半導体素子と
Ｎ型半導体素子とを交互に直列に接続し、これらをセラ
ミックス基板によって挟持して構成されるサーモモジュ
ールの製造方法及びこの製造方法により製造されたサー
モモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２０に示すサーモモジュール２００
は、ペルチェ効果を奏するＰ型半導体素子２０１とＮ型
半導体素子２０２とを交互に配列し、２枚のアルミナ等
からなるセラミックス基板２０３の内側に形成された電
極２０４によって隣り合う２つの半導体素子の上面同士
及び下面同士を接続することによりＰ型半導体素子２０
１とＮ型半導体素子とが交互に直列に接続されるように
構成したもので、２つの端子２０５、２０６の間に所定
の電圧を印可することにより、一方のセラミックス基板
は吸熱板として、他方のセラミックス基板は放熱板とし
て機能するため、幅広く冷却用の部材として用いられて
いる。

【０００３】Ｐ型半導体素子２０１は、例えばビスマス
・テルル・アンチモン等からなるインゴットをウェーハ
上にスライスし、その表面にニッケルメッキを施し、更
に金メッキを施した後にダイシングすることにより形成
される。一方、Ｎ型半導体素子２０２は、ビスマス・テ
ルル・セレン等からなるインゴットをウェーハ上にスラ
イスし、上記と同様に表面にニッケルメッキ及び金メッ
キを施した後にダイシングすることにより形成される。

【０００４】また、セラミックス基板２０３の表面には
銅メッキにより銅層を形成し、Ｐ型半導体素子とＮ型半
導体素子とが交互に直列に接続されるように部分的に銅
層をエッチング除去して電極２０４を形成し、その電極
２０４の表面には銅が各半導体素子に拡散しないように
ニッケルメッキが施され、更に後に行う半田付けを良好
に行うために金メッキが施される。

【０００５】そして、Ｐ型半導体素子２０１及びＮ型半
導体素子２０２は、Ｓｎ―Ｓｂ半田ペースト等によって
セラミックス基板２０３の電極にそれらが交互に直列に
接続されるように固着され、図２０に示したサーモモジ
ュール２００が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように幾多もの工程を経て製造されるサーモモジュール
２００は、必然的に高価なものとなるため、需要に対し
て十分に応えることができないという問題がある。

【０００７】また、煩雑な作業を伴う幾多の工程を経な
ければならないため、生産性が低いという問題もある。

【０００８】従って、サーモモジュールにおいては、効
率的かつ安価な方法によって製造できるようにすること
に課題を有している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の具体的手段として本発明は、Ｐ型半導体素子とＮ型半
導体素子とを交互に直列に接続し、Ｐ型半導体素子及び
Ｎ型半導体素子をセラミックス基板によって挟持して構
成するサーモモジュールの製造方法であって、セラミッ
クス基板に金属微粒子を堆積させて電極を形成する電極
形成工程と、電極上にＰ型半導体及びＮ型半導体の微粒
子を堆積させてＰ型半導体素子及びＮ型半導体素子を形
成する半導体素子形成工程とから構成されることを要旨
とするサーモモジュールの製造方法を提供する。

【００１０】そしてこのサーモモジュールの製造方法
は、電極形成工程が、セラミックス基板にマスキングを
施し、電極を形成すべき領域を露出させるマスキング工
程と、電極を形成すべき領域に銅の微粒子を堆積させて
銅電極層を形成する銅電極層形成工程と、銅電極層にニ
ッケルの微粒子を堆積させてニッケル電極層を形成する
ニッケル電極層形成工程とから構成されること、半導体
素子形成工程が、Ｐ型半導体を粉砕し粒径が１μｍ以下
のＰ型半導体微粒子を形成するＰ型半導体微粒子形成工
程と、Ｎ型半導体を粉砕し粒径が１μｍ以下のＮ型半導
体微粒子を形成するＮ型半導体微粒子形成工程と、電極
をマスキングしてＰ型半導体素子を形成すべき領域を露
出させるＰ型半導体素子形成マスキング工程と、露出さ
せた電極上にＰ型半導体微粒子を堆積させてＰ型半導体
素子を形成するＰ型半導体素子形成工程と、電極をマス
キングしてＮ型半導体素子を形成すべき領域を露出させ
るＮ型半導体素子形成マスキング工程と、露出させた電
極上にＮ型半導体微粒子を堆積させてＮ型半導体素子を
形成するＮ型半導体素子形成工程とから構成されるこ
と、電極形成工程では、金属微粒子をガスによって吹き
付ける金属ガスデポジション装置を用いること、半導体
素子形成工程では、半導体微粒子をガスによって吹き付
ける半導体ガスデポジション装置を用いること、金属ガ
スデポジション装置は、金属を溶融するるつぼと、るつ
ぼの開口部に形成され粒径が０．１μｍ以下の金属微粒
子を収集する収集部と、るつぼと収集部とを収容し非酸
化性ガスが供給されて充満する非酸化性ガス室とからな
る金属微粒子生成部と、被加工物を支持する支持部と、
支持部に支持された被加工物に金属微粒子を吹き付ける
金属微粒子ノズルと、支持部と金属微粒子ノズルとを収
容し真空源に連通して真空状態を形成する真空室とから
なる金属層形成部と、金属微粒子生成部の収集部と金属
層形成部の金属微粒子ノズルとを連結する金属微粒子導
管とから構成されること、非酸化性ガスは、アルゴンガ
ス、ネオンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、またはこれ
らと水素ガスとの混合ガスのいずれかであり、非酸化性
ガス室内の圧力は１ＭＰａ以下に維持され、真空室内の
圧力は０．０１ＭＰａ以下に維持されること、半導体ガ
スデポジション装置は、Ｐ型半導体またはＮ型半導体の
半導体微粒子を収容するエアロゾル化室と、エアロゾル
化室に非酸化性ガスを導入する非酸化性ガス導入部と、
半導体微粒子を放出する放出部とからなる半導体微粒子
生成部と、被加工物を支持する支持部と、支持部に支持
された被加工物に半導体微粒子を吹き付ける半導体微粒
子ノズルと、支持部と半導体微粒子ノズルとを収容し真
空源に連通して真空状態を形成する真空室とからなる半
導体素子形成部と、放出部と半導体微粒子ノズルとの間
に介在し、所定の粒径の半導体微粒子のみを半導体微粒
子ノズルに導く分級部とから構成されること、エアロゾ
ル化室に収容される半導体微粒子には直径が０．１ｍｍ
〜０．５ｍｍのガラスビーズが混入され、非酸化性ガス
導入部からアルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス、
窒素ガス、またはこれらと水素ガスとの混合ガスのいず
れかがエアロゾル化室に導入されて圧力が０．１ＭＰａ
〜０．０５ＭＰａに維持され、半導体微粒子とガラスビ
ーズとを撹拌して半導体微粒子のエアロゾル化を促進
し、真空室の圧力は０．００１ＭＰａ以下に維持される
こと、分級部は、粒径が１μｍ以下の半導体微粒子を半
導体微粒子ノズルに導く微粒子導入部と、粒径が１μｍ
を超える半導体粗粒子を導く粗粒子導入部とに分岐して
おり、粗粒子導入部にはフィルタが配設されフィルタに
おいて粗粒子とガスとを分離し、分離されたガスは、微
粒子導入部に合流すること、セラミックス基板上にＰ型
半導体素子とＮ型半導体素子とが形成された後、Ｐ型半
導体素子とＮ型半導体素子とが交互に直列に接続される
ように、ニッケル微粒子を堆積させてニッケル電極層を
形成するニッケル電極層形成工程と、ニッケル電極層の
上に銅微粒子を堆積させて銅電極層を形成する銅電極層
形成工程と、銅電極層を含む全面にセラミックス微粒子
を堆積させてセラミックス基板を形成するセラミックス
基板形成工程とを含むこと、セラミックス基板にＰ型半
導体素子とＮ型半導体素子とが形成された後、Ｐ型半導
体素子とＮ型半導体素子とが交互に直列に接続されるよ
うに、予め電極が形成されたセラミックス基板の電極と
Ｐ型半導体素子及びＮ型半導体素子とを連結する連結工
程を含むことを付加的要件とする。

【００１１】また本発明は、Ｐ型半導体素子とＮ型半導
体素子とを電極を介して交互に直列に接続し、Ｐ型半導
体素子及びＮ型半導体素子をセラミックス基板によって
挟持して構成されるサーモモジュールであって、電極
は、金属微粒子の堆積によりセラミックス基板に形成さ
れ、Ｐ型半導体素子及びＮ型半導体素子は、電極上に半
導体微粒子の堆積により形成されるサーモモジュールを
提供する。

【００１２】このように構成されるサーモモジュールの
製造方法及びサーモモジュールによれば、セラミックス
基板に金属微粒子を堆積させて電極を形成し、電極の上
に半導体微粒子を堆積させてＰ型半導体素子及びＮ型半
導体素子を形成することができるため、従来のようにイ
ンゴットのスライス、ウェーハのメッキ、ウェーハのダ
イシング、セラミックス基板のメッキ、メッキ層のエッ
チング、電極と半導体素子との半田付け等による連結が
不要となるため、極めて効率的な方法で製造することが
でき、しかも経済的である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。まず最初に、本発明の実施に用い
るデポジション装置１０について図１を参照して説明す
る。

【００１４】図１のデポジション装置１０は、金属層及
び半導体素子形成部２０と、金属微粒子生成部３０と、
半導体微粒子生成部４０と、半導体微粒子生成部４０に
おいて生成された半導体微粒子のうち所定の粒径のもの
のみを通過させる分級部５０とから概ね構成される。

【００１５】このデポジション装置１０は、金属微粒子
をガスによって吹き付ける金属ガスデポジション装置と
しての機能と、半導体微粒子をガスによって吹き付ける
半導体ガスデポジション装置としての機能を兼ね備えて
おり、金属層及び半導体素子形成部２０を金属層形成部
と半導体素子形成部とにそれぞれ分けた場合には、当該
金属層形成部と金属微粒子生成部３０とで金属ガスデポ
ジション装置が構成され、当該半導体素子形成部と半導
体微粒子生成部４０と分級部５０とで半導体ガスデポジ
ション装置が構成される。

【００１６】金属層及び半導体素子形成部２０は、金属
層または半導体素子が形成される被加工物を支持する支
持部２１と、支持部２１に支持された被加工物に金属微
粒子を吹き付ける金属微粒子ノズル２２と、Ｐ型半導体
微粒子を吹き付けるＰ型半導体微粒子ノズル２３と、Ｎ
型半導体微粒子を吹き付けるＮ型半導体微粒子ノズル２
４と、支持部２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる
駆動部２５と、これらを収容すると共に真空源に連通し
て真空状態を形成する真空室２６とを備えている。真空
室２６の内部の圧力は、０．０１ＭＰａ以下、望ましく
は０．００１ＭＰａ以下とする。

【００１７】金属微粒子生成部３０は、金属を溶融する
るつぼ３１と、るつぼの開口部付近に配設され粒径が
０．１μｍ以下の金属微粒子を収集する収集部３２と、
るつぼ３１を加熱するヒーター３３と、これらを収容す
ると共に非酸化性ガスが供給されて充満する非酸化性ガ
ス室３４と、非酸化性ガス導入部４３とを備えている。

【００１８】半導体微粒子生成部４０は、Ｐ型半導体微
粒子を収容するＰ型半導体エアロゾル化室４１と、Ｎ型
半導体微粒子を収容するＮ型半導体エアロゾル化室４２
と、Ｐ型半導体エアロゾル化室４１及びＮ型半導体エア
ロゾル化室４２に非酸化性ガスを導入する非酸化性ガス
導入部４３とから構成される。Ｐ型半導体エアロゾル化
室４１にはＰ型半導体微粒子を放出する放出部４４を備
え、Ｎ型半導体エアロゾル化室４２にはＮ型半導体微粒
子を放出する放出部４５を備えている。

【００１９】非酸化性ガス導入部４３には、アルゴンガ
ス、ネオンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等の非酸化性
ガスを供給し、必要に応じて水素ガス等の還元ガスとの
混合ガスが生成される。また、非酸化性ガス室３４の内
部の圧力は１ＭＰａ以下、好ましくは０．１ＭＰａ〜
０．０１ＭＰａに維持される。

【００２０】また、Ｐ型半導体エアロゾル化室４１、Ｎ
型半導体エアロゾル化室４２に収容される半導体微粒子
には、直径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのガラスビーズを
混入させることもできる。この場合は非酸化性ガス導入
部４３からガスが導入されてＰ型半導体エアロゾル化室
４１、Ｎ型半導体エアロゾル化室４２の圧力が０．１Ｍ
Ｐａ〜０．０５ＭＰａに維持される。そして、半導体微
粒子とガラスビーズとを撹拌することにより半導体微粒
子のエアロゾル化が促進される。

【００２１】分級部５０は、放出部４４、４５とＰ型半
導体微粒子ノズル２３、Ｎ型半導体微粒子ノズル２４と
の間に介在して所定の粒径の半導体微粒子のみを通過さ
せるもので、分級器５１及びフィルタ５２により構成さ
れるＰ型半導体微粒子分級部５３と、分級器５４及びフ
ィルタ５５により構成されるＮ型半導体微粒子分級部５
６とから構成される。

【００２２】金属微粒子生成部４０の収集部３２と金属
層及び半導体素子形成部２０の金属微粒子ノズル２２と
は金属微粒子導管６０及びバルブ６１を介して連結され
ている。

【００２３】また、Ｐ型半導体エアロゾル化室４１の放
出部４４は、分級部５３、Ｐ型半導体微粒子導管６２、
バルブ６３を介して金属層及び半導体素子形成部２０の
Ｐ型半導体微粒子ノズル２３に連結されており、Ｎ型半
導体エアロゾル化室４２の放出部４５は、分級部５６、
Ｎ型半導体微粒子導管６４、バルブ６５を介して金属層
及び半導体素子形成部２０のＮ型半導体微粒子ノズル２
４に連結されている。

【００２４】非酸化性ガス室３４、Ｐ型半導体エアロゾ
ル化室４１、Ｎ型半導体エアロゾル化室４２は、それぞ
れバルブ６６、６７、６８を介して非酸化性ガス度入部
４３に連結されている。

【００２５】図２はＰ型半導体微粒子分級部５３及びＮ
型半導体微粒子分級部５６の構造を示したもので、放出
部４４または放出部４５から分級器５１（５４）に流入
した半導体微粒子は、その粒径が所定の粒径より大きい
か小さいかによって分別され、微粒子導入部６９と粗粒
子導入部７０とにそれぞれ分岐する。例えば流入した半
導体微粒子のうち、粒径が１μｍ以下のものは微粒子導
入部６９に、粒径が１μｍを超えるもの（粗粒子）は粗
粒子導入部７０に流出する。

【００２６】そして、粗粒子導入部７０に流出した粒径
が１μｍを超える粗粒子は、フィルタ５２（５５）によ
ってガスのみが分離されて抽出され、微粒子導入部６９
に合流して粒径が１μｍ以下の微粒子の勢いを助勢す
る。

【００２７】次に、図１のデポジション装置１０を用い
てサーモモジュールを製造する方法について説明する。

【００２８】図３に示すように、アルミナ等からなるセ
ラミックス基板１００に、例えばポリイミドマスキング
シート１０１を貼着し、図４に示すように電極を形成す
べき領域である電極形成領域１０２を露出させる（マス
キング工程）。

【００２９】次に、図５に示すように、ポリイミドマス
キングシート１０１が貼着されたセラミックス基板１０
０を支持部２１において保持し、支持部２１をＸ軸方向
及びＹ軸方向に移動させながら、デポジション装置１０
を用いて銅を吹き付けることにより電極形成領域１０２
に銅を所定厚さ、例えば４０μｍ〜１００μｍ堆積させ
て銅電極層を形成する（銅電極層形成工程）。

【００３０】そして更に、銅電極層の上に、デポジショ
ン装置１０を用いてニッケルを所定厚さ、例えば１μｍ
から５μｍ堆積させてニッケル電極層を形成する（ニッ
ケル電極層形成工程）。

【００３１】このようにして、図６に示すように、セラ
ミックス基板１００の上に銅層及びニッケル層が形成さ
れた電極１０３が形成される。ここまでが電極形成工程
である。

【００３２】こうして電極１０３が形成されたセラミッ
クス基板１００に、図７に示すように素子形成用マスキ
ングブロック１０４を固定する。この素子形成用マスキ
ングブロック１０４には、サーモモジュールを構成する
Ｐ型半導体素子、Ｎ型半導体素子の形状、位置、数量に
対応して空洞部１０５が形成されており、後に容易に除
去できるように、例えばワックス等により構成される。

【００３３】次に、図８に示すように、素子形成用マス
キングブロック１０４が固定されたセラミックス基板１
００を支持部２１において支持し、支持部２１をＸ軸方
向及びＹ軸方向に移動させながら、空洞部１０５にＰ型
半導体素子及びＮ型半導体素子を形成していく（半導体
素子形成工程）。

【００３４】まず、Ｐ型半導体素子を形成する場合は、
図１に示したデポジション装置１０のＰ型半導体エアロ
ゾル化室４１に、例えば粒径が１μｍ以下に粉砕された
ビスマス・テルル・アンチモンからなるＰ型半導体微粒
子を用意し、非酸化性ガス導入部４３からガスを導入す
る（Ｐ型半導体微粒子形成工程）。そして、エアロゾル
化室４１の圧力を０．１ＭＰａ〜０．０５ＭＰａ程度に
維持し、Ｐ型半導体微粒子をゾル化してＰ型半導体微粒
子ノズル２３から噴出する。

【００３５】このとき、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素
子とは交互に直列に接続するため、図８のように空洞部
１０５が１つおきに塞がれるようなマスキングシート１
０６をかぶせる（Ｐ型半導体素子形成マスキング工
程）。そして、マスキングシート１０６を介して空洞部
１０５にＰ型半導体微粒子を吹き付けていく。そうする
と、図９に示すように、マスキングシート１０６によっ
て塞がれていなかった空洞部１０５にＰ型半導体微粒子
が堆積され、Ｐ型半導体素子１０７が形成される（Ｐ型
半導体素子形成工程）。

【００３６】次に、図１に示したデポジション装置１０
のＮ型半導体エアロゾル化室４２に、例えば粒径が１μ
ｍ以下に粉砕されたビスマス・テルル・セレンからなる
Ｎ型半導体微粒子を用意し、非酸化性ガス導入部４３か
らガスを導入する（Ｎ型半導体微粒子形成工程）。そし
て、エアロゾル化室４１の圧力を０．１ＭＰａ〜０．０
５ＭＰａ程度に維持し、Ｎ型半導体微粒子をゾル化して
Ｎ型半導体微粒子ノズル２４から噴出する。

【００３７】このとき、図１０に示すように、Ｐ型半導
体素子１０７が形成されている領域が塞がれるように形
成されているマスキングシート１０８をかぶせる（Ｎ型
半導体素子形成マスキング工程）。そして、マスキング
シート１０８を介して、Ｎ型半導体微粒子ノズル２４か
ら空洞部１０５にＮ型半導体微粒子を吹き付ける。そう
すると、Ｐ型半導体素子１０７が形成されていない空洞
部１０５にＮ型半導体微粒子が堆積され、図１１に示す
ように、Ｎ型半導体素子１０８が形成され（Ｎ型半導体
素子形成工程）、すべての空洞部１０５にＰ型半導体素
子１０７及びＮ型半導体素子１０８が形成される。

【００３８】こうしてＰ型半導体素子１０７及びＮ型半
導体素子１０８が形成された後、図１２に示すように、
セラミックス基板１００及び素子形成用マスキングブロ
ック１０４の側部にワックス等で形成されたブロック１
０９を固着し、その上からマスキングシート１１０をか
ぶせる。

【００３９】このマスキングシート１１０は、Ｐ型半導
体素子１０７とＮ型半導体素子１０８とを接続する領
域、即ち電極を形成すべき領域が空洞部となっていると
共に、後に電圧を供給するための端子１１０ａが形成さ
れており、これを素子形成用マスキングブロック１０４
にかぶせた状態で、図１３のようにデポジション装置１
０を用いてニッケル微粒子を吹き付けて所定厚さ、例え
ば２μｍ程度堆積させると、ニッケル電極層１１１が形
成される（ニッケル電極層形成工程）。

【００４０】更にそのままの状態で、デポジション装置
１０を用いてニッケル電極層１１１の上に銅微粒子を所
定厚さ、例えば５０μｍ〜８０μｍ程度堆積させると、
図１４に示すように、銅電極層１１２が形成される（銅
電極層形成工程）。

【００４１】次に、図１５に示すように、セラミックス
基板１００及び素子形成用マスキングブロック１０４の
外周側に、例えばワックス等からなるセラミックス基板
形成用枠１１３をはめ込む。このセラミックス基板形成
用枠１１３は、はめ込んだ状態では、図１６に示すよう
に、素子形成用マスキングブロック１０４より上方に突
出する。

【００４２】そして、デポジション装置１０を用いてセ
ラミックス微粒子を吹き付けて銅電極層１１２を含む全
面にセラミックス微粒子を堆積させる。

【００４３】最後に、素子形成用マスキングブロック１
０４を溶解させて除去すると、セラミックス基板１１４
が形成され（セラミックス基板形成工程）、図１７に示
すサーモモジュール１１５が形成される。このとき、端
子１１０ａは外側に突出する。

【００４４】なお、図１１に示したようにＰ型半導体素
子１０７及びＮ型半導体素子１０８が形成された直後に
素子形成用マスキングブロック１０４を溶解除去して図
１８に示す状態にすると共に、図１９に示すように、予
め電極１１７及び端子１１８が形成されたセラミックス
基板１１６を裏返して電極１１７及び端子１１８を半田
ペーストで図１８に示したＰ型半導体素子１０７及びＮ
型半導体素子１０８に半田付けにより連結することによ
っても同様にサーモモジュールを形成することができ
る。

【００４５】このように、デポジション装置１０を用い
てセラミックス基板１００に金属微粒子を堆積させて電
極１０３を形成し、電極１０３の上に半導体微粒子を堆
積させてＰ型半導体素子及びＮ型半導体素子を形成する
ことにより、従来のようにインゴットのスライス、ウェ
ーハのメッキ、ウェーハのダイシング、セラミックス基
板のメッキ、メッキ層のエッチング、電極と半導体素子
との半田付け等による連結が不要となるため、極めて効
率的かつ安価な方法によってサーモモジュールを製造す
ることが可能となる。また、半田付け等が不要となるこ
とから、金メッキが不要となるため、安価なサーモモジ
ュールを提供できるようになる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミックス基板に金属微粒子を堆積させて電極を形成
し、電極の上に半導体微粒子を堆積させてＰ型半導体素
子及びＮ型半導体素子を形成することにより、従来のよ
うにインゴットのスライス、ウェーハのメッキ、ウェー
ハのダイシング、セラミックス基板のメッキ、メッキ層
のエッチング、電極と半導体素子との半田付け等による
連結が不要となる。従って、極めて効率的は方法によっ
てサーモモジュールを製造することができるため、生産
性が飛躍的に向上すると共に、安価なサーモモジュール
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いるデポジション装置の構成
の一例を示す説明図である。

【図２】同デポジション装置を構成する分級部の構成を
示す説明図である。

【図３】マスキング工程を示す斜視図である。

【図４】同マスキング工程により電極を形成すべき領域
が露出したセラミックス基板を示す斜視図である。

【図５】銅電極層形成工程及びニッケル電極層形成工程
を示す斜視図である。

【図６】電極が形成されたセラミックス基板を示す斜視
図である。

【図７】Ｐ型半導体素子形成マスキング工程を示す斜視
図である。

【図８】Ｐ型半導体素子形成工程を示す斜視図である。

【図９】Ｐ型半導体素子が形成された状態を示す斜視図
である。

【図１０】Ｎ型半導体素子形成マスキング工程を示す斜
視図である。

【図１１】Ｐ型半導体素子及びＮ型半導体素子が形成さ
れた状態を示す斜視図である。

【図１２】電極形成のためのマスキングをする工程を示
す斜視図である。

【図１３】電極を形成する工程を示す斜視図である。

【図１４】電極が形成された状態を示す斜視図である。

【図１５】電極が形成されたセラミックス基板及び素子
形成用マスキングブロックにセラミックス基板形成用枠
をはめ込む工程を示す斜視図である。

【図１６】電極が形成されたセラミックス基板及び素子
形成用マスキングブロックにセラミックス基板形成用枠
がはめ込まれた状態を示す斜視図である。

【図１７】本発明のサーモモジュールを示す斜視図であ
る。

【図１８】Ｐ型半導体素子及びＮ型半導体素子が形成さ
れたセラミックス基板の上に形成された後、素子形成用
マスキングブロックを除去した状態を示す斜視図であ
る。

【図１９】予め電極が形成されたセラミックス基板を示
す斜視図である。

【図２０】従来のサーモモジュールを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０…デポジション装置 ２０…金属層及び半導体素子形成部 ２１…支持部 ２２…金属微粒子ノズル ２３…Ｐ型半導体微粒子ノズル ２４…Ｎ型半導体微粒子ノズル ２５…駆動部 ２６…真空室 ３０…金属微粒子生成部 ３１…るつぼ ３２…収集部 ３３…ヒーター ３４…非酸化性ガス室 ４０…半導体微粒子生成部 ４１…Ｐ型半導体エアロゾル化室 ４２…Ｐ型半導体エアロゾル化室 ４３…非酸化性ガス導入部 ４４、４５…放出部 ５０…分級部 ５１、５４…分級器 ５２、５５…フィルタ ５３…Ｐ型半導体微粒子分級部 ５６…Ｎ型半導体微粒子分級部 ６０…金属微粒子導管 ６１…バルブ ６２…Ｐ型半導体微粒子導管 ６３、６５、６６、６７、６８…バルブ ６４…Ｎ型半導体微粒子導管 ６９…微粒子導入部 ７０…粗粒子導入部 １００…セラミックス基板 １０１…ポリイミドマスキングシート １０２…電極形成領域 １０３…電極 １０４…マスキングブロック １０５…空洞部 １０６…マスキングシート １０７…Ｐ型半導体素子 １０８…マスキングシート １０９…ブロック １１０…マスキングシート １１０ａ…端子 １１１…ニッケル電極層 １１２…銅電極層 １１３…セラミックス基板形成用枠 １１４…セラミックス基板 １１５…サーモモジュール １１６…セラミックス基板 １１７…電極 １１８…端子 ２００…サーモモジュール ２０１…Ｐ型半導体素子 ２０２…Ｎ型半導体素子 ２０３…Ｎ型半導体素子 ２０４…電極 ２０５、２０６…端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 縄稚 典生 広島県呉市阿賀南２−10−１ 広島県立西 部工業技術センター内 応用加工技術部 (72)発明者 須田 貢 東京都品川区南品川２丁目２−15 株式会 社テクニスコ内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とを交
   互に直列に接続し、該Ｐ型半導体素子及び該Ｎ型半導体
   素子をセラミックス基板によって挟持して構成するサー
   モモジュールの製造方法であって、 セラミックス基板に金属微粒子を堆積させて電極を形成
   する電極形成工程と、 該電極上にＰ型半導体及びＮ型半導体の微粒子を堆積さ
   せてＰ型半導体素子及びＮ型半導体素子を形成する半導
   体素子形成工程とから構成されるサーモモジュールの製
   造方法。
2. 【請求項２】 電極形成工程は、 セラミックス基板にマスキングを施し、電極を形成すべ
   き領域を露出させるマスキング工程と、 該電極を形成すべき領域に銅の微粒子を堆積させて銅電
   極層を形成する銅電極層形成工程と、 該銅電極層にニッケルの微粒子を堆積させてニッケル電
   極層を形成するニッケル電極層形成工程とから構成され
   る請求項１に記載のサーモモジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 半導体素子形成工程は、 Ｐ型半導体を粉砕し粒径が１μｍ以下のＰ型半導体微粒
   子を形成するＰ型半導体微粒子形成工程と、 Ｎ型半導体を粉砕し粒径が１μｍ以下のＮ型半導体微粒
   子を形成するＮ型半導体微粒子形成工程と、 電極をマスキングしてＰ型半導体素子を形成すべき領域
   を露出させるＰ型半導体素子形成マスキング工程と、 該露出させた電極上に該Ｐ型半導体微粒子を堆積させて
   Ｐ型半導体素子を形成するＰ型半導体素子形成工程と、 電極をマスキングしてＮ型半導体素子を形成すべき領域
   を露出させるＮ型半導体素子形成マスキング工程と、 該露出させた電極上に該Ｎ型半導体微粒子を堆積させて
   Ｎ型半導体素子を形成するＮ型半導体素子形成工程とか
   ら構成される請求項１に記載のサーモモジュールの製造
   方法。
4. 【請求項４】 電極形成工程では、金属微粒子をガスに
   よって吹き付ける金属ガスデポジション装置を用いる請
   求項１または２に記載のサーモモジュールの製造方法。
5. 【請求項５】 半導体素子形成工程では、半導体微粒子
   をガスによって吹き付ける半導体ガスデポジション装置
   を用いる請求項１または３に記載のサーモモジュールの
   製造方法。
6. 【請求項６】 金属ガスデポジション装置は、金属を溶
   融するるつぼと、該るつぼの開口部に形成され粒径が
   ０．１μｍ以下の金属微粒子を収集する収集部と、該る
   つぼと該収集部とを収容し非酸化性ガスが供給されて充
   満する非酸化性ガス室とからなる金属微粒子生成部と、 被加工物を支持する支持部と、該支持部に支持された被
   加工物に金属微粒子を吹き付ける金属微粒子ノズルと、
   該支持部と該金属微粒子ノズルとを収容し真空源に連通
   して真空状態を形成する真空室とからなる金属層形成部
   と、 該金属微粒子生成部の該収集部と該金属層形成部の該金
   属微粒子ノズルとを連結する金属微粒子導管とから構成
   される請求項４に記載のサーモモジュールの製造方法。
7. 【請求項７】 非酸化性ガスは、アルゴンガス、ネオン
   ガス、ヘリウムガス、窒素ガス、またはこれらと水素ガ
   スとの混合ガスのいずれかであり、非酸化性ガス室内の
   圧力は１ＭＰａ以下に維持され、真空室内の圧力は０．
   ０１ＭＰａ以下に維持される請求項６に記載のサーモモ
   ジュールの製造方法。
8. 【請求項８】 半導体ガスデポジション装置は、 Ｐ型半導体またはＮ型半導体の半導体微粒子を収容する
   エアロゾル化室と、該エアロゾル化室に非酸化性ガスを
   導入する非酸化性ガス導入部と、該半導体微粒子を放出
   する放出部とからなる半導体微粒子生成部と、 被加工物を支持する支持部と、該支持部に支持された被
   加工物に半導体微粒子を吹き付ける半導体微粒子ノズル
   と、該支持部と該半導体微粒子ノズルとを収容し真空源
   に連通して真空状態を形成する真空室とからなる半導体
   素子形成部と、 該放出部と該半導体微粒子ノズルとの間に介在し、所定
   の粒径の半導体微粒子のみを該半導体微粒子ノズルに導
   く分級部とから構成される請求項５に記載のサーモモジ
   ュールの製造方法。
9. 【請求項９】 エアロゾル化室に収容される半導体微粒
   子には直径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのガラスビーズが
   混入され、非酸化性ガス導入部からアルゴンガス、ネオ
   ンガス、ヘリウムガス、窒素ガス、またはこれらと水素
   ガスとの混合ガスのいずれかが該エアロゾル化室に導入
   されて圧力が０．１ＭＰａ〜０．０５ＭＰａに維持さ
   れ、該半導体微粒子と該ガラスビーズとを撹拌して該半
   導体微粒子のエアロゾル化を促進し、 真空室の圧力は０．００１ＭＰａ以下に維持される請求
   項８に記載のサーモモジュール。
10. 【請求項１０】 分級部は、粒径が１μｍ以下の半導体
    微粒子を半導体微粒子ノズルに導く微粒子導入部と、粒
    径が１μｍを超える半導体粗粒子を導く粗粒子導入部と
    に分岐しており、該粗粒子導入部にはフィルタが配設さ
    れ該フィルタにおいて粗粒子とガスとを分離し、該分離
    されたガスは、該微粒子導入部に合流する請求項８また
    は９に記載のサーモモジュールの製造方法。
11. 【請求項１１】 セラミックス基板上にＰ型半導体素子
    とＮ型半導体素子とが形成された後、 該Ｐ型半導体素子と該Ｎ型半導体素子とが交互に直列に
    接続されるように、ニッケル微粒子を堆積させてニッケ
    ル電極層を形成するニッケル電極層形成工程と、 該ニッケル電極層の上に銅微粒子を堆積させて銅電極層
    を形成する銅電極層形成工程と、 銅電極層を含む全面にセラミックス微粒子を堆積させて
    セラミックス基板を形成するセラミックス基板形成工程
    とを含む請求項１乃至１０に記載のサーモモジュールの
    製造方法。
12. 【請求項１２】 セラミックス基板にＰ型半導体素子と
    Ｎ型半導体素子とが形成された後、該Ｐ型半導体素子と
    該Ｎ型半導体素子とが交互に直列に接続されるように、
    予め電極が形成されたセラミックス基板の該電極と該Ｐ
    型半導体素子及び該Ｎ型半導体素子とを連結する連結工
    程を含む請求項１乃至１０に記載のサーモモジュールの
    製造方法。
13. 【請求項１３】 Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とを
    電極を介して交互に直列に接続し、該Ｐ型半導体素子及
    び該Ｎ型半導体素子をセラミックス基板によって挟持し
    て構成されるサーモモジュールであって、 該電極は、金属微粒子の堆積によりセラミックス基板に
    形成され、 該Ｐ型半導体素子及び該Ｎ型半導体素子は、該電極上に
    半導体微粒子の堆積により形成されるサーモモジュー
    ル。