JP2013207037A - Method for manufacturing thermoelectric conversion module and thermoelectric conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は熱電変換モジュールの製造方法および熱電変換方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric conversion module and a thermoelectric conversion method.
従来、高密度に熱電素子を配置した熱電変換モジュールを製造すると、熱電変換モジュールを高性能にすることができるため、高密度に熱電素子を配置するための各種の技術が開発されている。例えば、特許文献１に開示された技術においては、ｎ型とｐ型の熱電材料の焼結体を細かいピッチで研磨加工することにより溝を形成し、加工部同士を嵌め合わせてから固着一体化し、さらに、当該溝に対して垂直な方向に溝を形成し、溝を絶縁樹脂で埋めた後に上下面を削って配線を行う技術が開示されている。また、特許文献２に開示された技術においては、メッキによってｐ型の熱電材料とｎ型の熱電材料の金属膜を交互に重ねて熱電素子を製造する技術が開示されている。
Conventionally, when a thermoelectric conversion module in which thermoelectric elements are arranged at high density is manufactured, the thermoelectric conversion module can be made to have high performance, and therefore various techniques for arranging thermoelectric elements at high density have been developed. For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, grooves are formed by polishing a sintered body of n-type and p-type thermoelectric materials at a fine pitch, and the processed parts are fitted together and then fixed and integrated. Furthermore, a technique is disclosed in which a groove is formed in a direction perpendicular to the groove, and the groove is filled with an insulating resin, and then the upper and lower surfaces are cut to perform wiring. Further, the technique disclosed in
従来の技術においては、高性能な熱電変換モジュールを簡単に製造することができなかった。すなわち、特許文献１に開示された技術においては、ダイサー等の切削機で焼結体を研磨することによってｎ型、ｐ型の熱電材料に複数の溝を形成し、溝同士を互い違いに嵌め合わせる必要がある。従って、研削具の幅よりも小さい溝を形成することができず、ｎ型、ｐ型の熱電材料同士のピッチを研削具の幅よりも小さくすることができない。従って、高密度な実装を行うことが困難であった。さらに、特許文献１に開示された技術においては、多数回の研磨加工が必要である。また、ｎ型とｐ型の熱電材料の配置がｎ型、ｐ型の順に電気的に直列に接続するために必要とされる配線パターンは極めて複雑である。従って、特許文献１に開示された技術を利用して熱電変換モジュールを製造するのは容易ではない。さらに、特許文献２においては、所望の構造（厚さ等）の熱電素子を形成するためにメッキ層の形成処理を複数回繰り返す必要があり、製造工程が複雑である。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、高性能な熱電変換モジュールを簡単に製造することを目的とする。
In the prior art, a high-performance thermoelectric conversion module cannot be easily manufactured. That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, a plurality of grooves are formed in n-type and p-type thermoelectric materials by polishing the sintered body with a cutting machine such as a dicer, and the grooves are alternately fitted to each other. There is a need. Therefore, a groove smaller than the width of the grinding tool cannot be formed, and the pitch between the n-type and p-type thermoelectric materials cannot be made smaller than the width of the grinding tool. Therefore, it is difficult to perform high-density mounting. Furthermore, the technique disclosed in Patent Document 1 requires a number of polishing processes. In addition, the wiring pattern required for the arrangement of n-type and p-type thermoelectric materials to be electrically connected in series in the order of n-type and p-type is extremely complicated. Therefore, it is not easy to manufacture a thermoelectric conversion module using the technique disclosed in Patent Document 1. Furthermore, in
This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at manufacturing a high-performance thermoelectric conversion module easily.
前記課題を解決するため、本発明においては、第１熱電材料のウエハからサンドブラスト加工によって複数個の第１熱電素子を形成し、第２熱電材料のウエハからサンドブラスト加工によって第１熱電素子の間に配置可能な複数個の第２熱電素子を形成する。そして、第１基板と第２基板との間に複数個の第１熱電素子と複数個の第２熱電素子とが支持されるとともに、複数個の第１熱電素子の間に複数個の第２熱電素子が配置された熱電変換モジュールを製造する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a plurality of first thermoelectric elements are formed from a first thermoelectric material wafer by sandblasting, and a second thermoelectric material wafer is sandwiched between first thermoelectric elements by sandblasting. A plurality of second thermoelectric elements that can be arranged are formed. A plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements are supported between the first substrate and the second substrate, and a plurality of second thermoelectric elements are interposed between the plurality of first thermoelectric elements. A thermoelectric conversion module in which thermoelectric elements are arranged is manufactured.
すなわち、サンドブラスト加工によって２種類のウエハのそれぞれにおいて複数個の熱電素子を形成し、一方の熱電素子の間に他方の熱電素子が配置されるようにして基板に挟まれた熱電変換モジュールを製造する。サンドブラスト加工において加工後に形成すべき構造体の大きさを極小化する際、その限界の大きさは当該構造体を研磨材から守るためのマスクの大きさに依存するが、当該マスクの大きさは、一般的にはウエハ等を研削する研削具の幅よりも小さい。さらに、サンドブラスト加工は、加工対象に研磨材を吹き付けることによって構造体を生成することができる。従って、サンドブラスト加工によって熱電素子を形成する構成によれば、極めて微細な構造体の熱電素子を容易に形成することができる。そして、当該微細な構造の熱電素子が第１基板と第２基板とに挟まれた状態とすることにより、高性能な熱電変換モジュールを製造することができる。 That is, a plurality of thermoelectric elements are formed on each of two types of wafers by sandblasting, and a thermoelectric conversion module sandwiched between substrates is manufactured so that the other thermoelectric element is disposed between one thermoelectric element. . When minimizing the size of the structure to be formed after processing in sandblasting, the size of the limit depends on the size of the mask for protecting the structure from the abrasive, but the size of the mask is Generally, it is smaller than the width of a grinding tool for grinding a wafer or the like. Furthermore, sandblasting can generate a structure by spraying an abrasive on a workpiece. Therefore, according to the configuration in which the thermoelectric element is formed by sandblasting, the thermoelectric element having an extremely fine structure can be easily formed. A high-performance thermoelectric conversion module can be manufactured by setting the thermoelectric element having the fine structure between the first substrate and the second substrate.
ここで、第１熱電素子形成工程においては、第１熱電材料のウエハからサンドブラスト加工によって複数個の第１熱電素子を形成することができればよい。すなわち、複数個の第２熱電素子と組で使用されることによって、熱電変換モジュールを構成できるように複数個の第１熱電素子を形成することができればよい。 Here, in the first thermoelectric element forming step, a plurality of first thermoelectric elements may be formed from the first thermoelectric material wafer by sandblasting. That is, it is only necessary that the plurality of first thermoelectric elements can be formed so that the thermoelectric conversion module can be configured by being used in combination with the plurality of second thermoelectric elements.
第２熱電素子形成工程においては、第２熱電材料のウエハからサンドブラスト加工によって第１熱電素子の間に配置可能な複数個の第２熱電素子を形成することができればよい。すなわち、複数個の第１熱電素子の外縁間の距離より小さい構造体として第２熱電素子を形成し、かつ、各第１熱電素子と干渉しない位置に複数個の第２熱電素子を配置して各熱電素子を基板間に配置することができるようにサンドブラスト加工によって複数個の第２熱電素子を形成することができればよい。 In the second thermoelectric element forming step, it is only necessary to form a plurality of second thermoelectric elements that can be disposed between the first thermoelectric elements by sandblasting from the wafer of the second thermoelectric material. That is, the second thermoelectric element is formed as a structure smaller than the distance between the outer edges of the plurality of first thermoelectric elements, and the plurality of second thermoelectric elements are arranged at positions that do not interfere with each first thermoelectric element. A plurality of second thermoelectric elements may be formed by sandblasting so that each thermoelectric element can be disposed between the substrates.
なお、第１熱電材料と第２熱電材料とは、両者を組で使用することによって熱電変換モジュールを製造することができるような材料であればよく、例えば、第１熱電材料と第２熱電材料との一方がｎ型熱電材料、他方がｐ型熱電材料であるように構成すればよい。 The first thermoelectric material and the second thermoelectric material may be any material that can produce a thermoelectric conversion module by using both in combination, for example, the first thermoelectric material and the second thermoelectric material. And the other is a p-type thermoelectric material.
モジュール化工程においては、第１基板と第２基板との間に複数個の第１熱電素子と複数個の第２熱電素子とが支持されるとともに、複数個の第１熱電素子の間に複数個の第２熱電素子が配置された熱電変換モジュールを製造することができればよい。従って、サンドブラスト加工によって形成された第１熱電素子および第２熱電素子を熱電変換モジュール化するための各種の工程を行うことが可能である。例えば、モジュール化工程より前の工程において第１基板と第２基板とのそれぞれに熱電素子が接合されている場合には、両基板を合わせて熱電素子が両基板の間に支持されるように構成すればよいし、モジュール化工程より前の工程において第１基板と第２基板とのそれぞれに熱電素子が接合されていない場合には、各基板に熱電素子を接合する工程もモジュール化工程として行うことになる。 In the modularization process, a plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements are supported between the first substrate and the second substrate, and a plurality of elements are interposed between the plurality of first thermoelectric elements. What is necessary is just to be able to manufacture a thermoelectric conversion module in which the second thermoelectric elements are arranged. Therefore, it is possible to perform various processes for making the first thermoelectric element and the second thermoelectric element formed by sandblasting into a thermoelectric conversion module. For example, when the thermoelectric element is bonded to each of the first substrate and the second substrate in the process prior to the modularization process, the thermoelectric elements are supported between the two substrates together. What is necessary is just to comprise, and when the thermoelectric element is not joined to each of the 1st board | substrate and the 2nd board | substrate in the process before a modularization process, the process of joining a thermoelectric element to each board | substrate as a modularization process Will do.
熱電変換モジュールを製造するためのより具体的な工程の例として、基板上に支持されたウエハに対してサンドブラスト加工を行う構成としてもよい。例えば、第１熱電素子形成工程において、第１基板上に予め形成された電極に第１熱電材料のウエハを接合し、当該ウエハに第１熱電素子となる部分を保護するマスクを形成し、サンドブラスト加工によって第１熱電素子を形成する構成とする。また、第２熱電素子形成工程では、第２基板上に予め形成された電極に第２熱電材料のウエハを接合し、当該ウエハに第２熱電素子となる部分を保護するマスクを形成し、サンドブラスト加工によって第２熱電素子を形成する構成とする。すなわち、第１基板、第２基板に形成された電極のそれぞれに対して第１熱電材料のウエハ、第２熱電材料のウエハを接合することによって、各ウエハを各基板上に支持する。 As an example of a more specific process for manufacturing the thermoelectric conversion module, it may be configured to perform sand blasting on a wafer supported on a substrate. For example, in the first thermoelectric element forming step, a wafer made of a first thermoelectric material is bonded to an electrode previously formed on the first substrate, a mask for protecting a portion to be the first thermoelectric element is formed on the wafer, and sandblasting is performed. The first thermoelectric element is formed by processing. In the second thermoelectric element forming step, a wafer made of the second thermoelectric material is bonded to an electrode previously formed on the second substrate, a mask for protecting a portion to be the second thermoelectric element is formed on the wafer, and sandblasting is performed. The second thermoelectric element is formed by processing. That is, each wafer is supported on each substrate by bonding the wafer of the first thermoelectric material and the wafer of the second thermoelectric material to each of the electrodes formed on the first substrate and the second substrate.
この状態において、ウエハに対してサンドブラスト加工を行ってマスクされた部分以外の熱電材料を除去することにより、マスクされた部分に残された構造体を第１熱電素子、第２熱電素子とする。ここで、マスクは第１熱電素子、第２熱電素子となる部分を保護するマスクであるため、各熱電素子が電極に接合された構造体となるようにマスクの位置が設定される。例えば、第１基板、第２基板に平行な面に対してマスクを投影した場合に投影図と電極との少なくとも一部が重なるようにマスクの位置が設定される。以上の構成によれば、極めて容易に、第１基板、第２基板上の電極に接合された第１熱電素子、第２熱電素子を形成することが可能である。 In this state, sandblasting is performed on the wafer to remove the thermoelectric material other than the masked portion, so that the structure remaining in the masked portion is used as the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. Here, since the mask is a mask for protecting the portions to be the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, the position of the mask is set so that each thermoelectric element becomes a structure bonded to the electrode. For example, when the mask is projected onto a plane parallel to the first substrate and the second substrate, the position of the mask is set so that at least a part of the projection and the electrode overlap each other. According to the above configuration, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element bonded to the electrodes on the first substrate and the second substrate can be formed very easily.
なお、電極は第１基板と第２基板とを向かい合わせる際に対向する各基板上の面に形成され、当該電極に第１熱電素子および第２熱電素子が接合されることによって熱電変換モジュールにおいて熱電変換を行うことができるように熱電素子を電気的に接続することができればよい。例えば、１個の第１熱電素子と１個の第２熱電素子とが第１基板上の１個の電極によって電気的に接続されている場合、当該第１熱電素子と当該第２熱電素子とは第２基板上で異なる電極に接続されているように構成する。すなわち、電気的には第１熱電素子と第２熱電素子とが交互に直列接続されており、第１熱電素子と第２熱電素子との間が電極で接続されるように構成される。 The electrodes are formed on the surfaces of the substrates facing each other when the first substrate and the second substrate face each other, and the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are joined to the electrodes in the thermoelectric conversion module. It is only necessary that the thermoelectric elements can be electrically connected so that thermoelectric conversion can be performed. For example, when one first thermoelectric element and one second thermoelectric element are electrically connected by one electrode on the first substrate, the first thermoelectric element, the second thermoelectric element, Are configured to be connected to different electrodes on the second substrate. That is, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are electrically connected in series alternately, and the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are connected by the electrode.
以上のようにして第１基板、第２基板上の電極に接合された第１熱電素子、第２熱電素子が形成されると、両者を向かい合わせた状態で、第１基板上に形成された電極と第２熱電素子とを接合し、第２基板上に形成された電極と第１熱電素子とを接合することによって熱電変換モジュールを製造することができる。以上の構成において、接合は、例えば、半田等によって実現することが可能であり、予め接合対象にメッキを施しておき、所定の温度に加熱する工程等によって実現可能である。従って、極めて容易に基板に複数個の熱電素子が挟まれた構造の熱電変換モジュールを製造することが可能である。むろん、他の方法、例えば、金属粒子を含むペーストを焼結することによって接合を行ってもよい。 When the first thermoelectric element and the second thermoelectric element bonded to the electrodes on the first substrate and the second substrate are formed as described above, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are formed on the first substrate in a state of facing each other. The thermoelectric conversion module can be manufactured by bonding the electrode and the second thermoelectric element, and bonding the electrode formed on the second substrate and the first thermoelectric element. In the above configuration, the bonding can be realized by, for example, solder or the like, and can be realized by, for example, a process in which the objects to be bonded are plated in advance and heated to a predetermined temperature. Therefore, it is possible to manufacture a thermoelectric conversion module having a structure in which a plurality of thermoelectric elements are sandwiched between substrates very easily. Of course, joining may be performed by other methods, for example, by sintering a paste containing metal particles.
第１熱電素子および第２熱電素子は、第１基板と第２基板とを向かい合わせる際に対向する各基板上の面に平行な面内で高密度に配置されていればよく、最密充填されるように第１熱電素子および第２熱電素子を配置してもよいし、他の配置となるように所定の規則に従って整然と配置されていてもよい。当該配置の具体例として、例えば、第１基板上で電極が形成される面に平行であるとともに互いに直交する２軸に平行な方向に所定間隔で複数個の第１熱電素子を形成し、第２基板上で電極が形成される面に平行であるとともに互いに直交する２軸に平行な方向に所定間隔（第１熱電素子と同じ間隔）で複数個の第２熱電素子を形成する構成としてもよい。 The first thermoelectric element and the second thermoelectric element need only be arranged with high density in a plane parallel to the surface on each substrate facing each other when the first substrate and the second substrate are faced each other, and the closest packing As described above, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element may be arranged, or may be arranged in order according to a predetermined rule so as to be another arrangement. As a specific example of the arrangement, for example, a plurality of first thermoelectric elements are formed at predetermined intervals in a direction parallel to two axes orthogonal to each other and parallel to the surface on which the electrodes are formed on the first substrate. A plurality of second thermoelectric elements may be formed at predetermined intervals (same intervals as the first thermoelectric elements) in a direction parallel to two axes orthogonal to each other and parallel to the surface on which the electrodes are formed on the two substrates. Good.
この構成によれば、第１基板と第２基板とを向かい合わせた場合に、２次元的に配置された第１熱電素子の間に第２熱電素子が嵌るように各熱電素子が配置される。すなわち、２軸のそれぞれに平行な方向に所定間隔の１／２の間隔で第１熱電素子と第２熱電素子とが交互に並ぶ構成となる。従って、２軸に平行な平面内に２次元的に規則的に第１熱電素子と第２熱電素子とを配置することができる。 According to this configuration, when the first substrate and the second substrate face each other, each thermoelectric element is arranged so that the second thermoelectric element fits between the two-dimensionally arranged first thermoelectric elements. . That is, the first thermoelectric elements and the second thermoelectric elements are alternately arranged at intervals of ½ of a predetermined interval in a direction parallel to each of the two axes. Therefore, the first thermoelectric elements and the second thermoelectric elements can be regularly arranged two-dimensionally in a plane parallel to the two axes.
なお、所定間隔は、第１熱電素子と第２熱電素子とが互いに干渉しない間隔であればよいが、第１熱電素子と第２熱電素子とが互いに干渉せず、かつ、接触しない範囲でできるだけ小さい方が好ましい。従って、サンドブラスト加工を行うマスクの大きさに応じて形成される第１熱電素子および第２熱電素子の大きさおよび形状に基づいて、第１熱電素子と第２熱電素子とが互いに干渉せず、かつ、接触しない最小の値となるように所定間隔を設定することが好ましい。 The predetermined interval may be an interval at which the first thermoelectric element and the second thermoelectric element do not interfere with each other, but as long as the first thermoelectric element and the second thermoelectric element do not interfere with each other and do not contact each other. Smaller is preferable. Therefore, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element do not interfere with each other based on the size and shape of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element formed according to the size of the mask to be sandblasted, In addition, it is preferable to set the predetermined interval so as to be a minimum value without contact.
第１熱電素子および第２熱電素子はサンドブラスト加工によって形成されればよく、種々の大きさの熱電素子とすることができる。例えば、第１熱電素子および第２熱電素子の基板に垂直な方向の高さを１００μｍ以上とする構成を採用可能である。この構成によれば、第１熱電素子および第２熱電素子の高さ方向の一方を高温側、他方を低温側として熱電変換モジュールによる熱電変換を行う際に、第１熱電素子および第２熱電素子の高さ方向に充分な温度差が生じている状態を維持することができる。なお、１００μｍ以上の高さの熱電素子を一回のメッキ工程で製造することは困難であるが、サンドブラスト加工によれば、一回のサンドブラスト加工工程で１００μｍ以上の高さの熱電素子を製造することができる。 The first thermoelectric element and the second thermoelectric element may be formed by sandblasting and can be thermoelectric elements of various sizes. For example, a configuration in which the height in the direction perpendicular to the substrate of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is 100 μm or more can be adopted. According to this configuration, when performing thermoelectric conversion by the thermoelectric conversion module with one of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element in the height direction being the high temperature side and the other being the low temperature side, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element It is possible to maintain a state in which a sufficient temperature difference is generated in the height direction. Although it is difficult to manufacture a thermoelectric element having a height of 100 μm or more by a single plating process, according to the sandblasting process, a thermoelectric element having a height of 100 μm or more is manufactured by a single sandblasting process. be able to.
さらに、第１熱電素子および第２熱電素子はサンドブラスト加工によって形成されるため、当該サンドブラスト加工の特性に応じた形状となる。すなわち、第１基板および第２基板において第１熱電素子および第２熱電素子が形成される面を底面とした場合、第１熱電素子および第２熱電素子は当該底面に近づくほど底面に平行な方向の断面の大きさ（面積）が大きく（上面よりも裾が広く）なる。この結果、当該底面に対して垂直な方向への第１熱電素子および第２熱電素子の切断面形状は台形となる。 Furthermore, since the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are formed by sandblasting, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element have shapes corresponding to the characteristics of the sandblasting. That is, when the surface on which the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are formed on the first substrate and the second substrate is the bottom surface, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are parallel to the bottom surface as they approach the bottom surface. The size (area) of the cross section is larger (the skirt is wider than the upper surface). As a result, the cut surface shapes of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element in the direction perpendicular to the bottom surface are trapezoidal.
従って、第１熱電素子および第２熱電素子が形成する台形の上底（上面側の辺）に近い部位と下底（底面側の辺）に近い部位とでは底面に平行な方向の断面積が異なる。また、電気抵抗率ρは、一般に、温度の上昇とともに上昇するので、熱電素子の性能指数Ｚ（Ｚ＝α２／（ρ×κ））は多くの場合、温度の上昇とともに低下する。 Accordingly, the cross-sectional area in the direction parallel to the bottom surface is close to the portion close to the upper base (side on the upper surface side) and the portion close to the lower base (side on the bottom surface side) formed by the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. Different. Further, since the electrical resistivity ρ generally increases with increasing temperature, the figure of merit Z (Z = α 2 / (ρ × κ)) of the thermoelectric element often decreases with increasing temperature.
一方、第１熱電素子と第２熱電素子との性能指数を比較すると、一般に両者の性能指数は異なる値となり、一方が他方より小さくなる。そこで、熱電変換モジュールにおける第１基板と第２基板との一方を高温部、他方を低温部として熱電変換を行う際に、第１熱電素子と第２熱電素子とにおいてサンドブラスト加工によって形成された裾であって、第１熱電素子と第２熱電素子とで性能指数が小さい方の素子における裾を高温部側に向くように第１基板と第２基板との方向を設定して熱電変換を行う構成としてもよい。 On the other hand, when the figure of merit of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are compared, generally the figure of merit of both is different, and one is smaller than the other. Therefore, when thermoelectric conversion is performed by using one of the first substrate and the second substrate in the thermoelectric conversion module as a high temperature portion and the other as a low temperature portion, a skirt formed by sandblasting in the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. Then, thermoelectric conversion is performed by setting the direction of the first substrate and the second substrate so that the bottom of the element having a smaller figure of merit between the first thermoelectric element and the second thermoelectric element faces the high temperature part side. It is good also as a structure.
すなわち、第１熱電素子と第２熱電素子とを利用した熱電変換モジュールにおいては、第１熱電素子と第２熱電素子とうちの一方の裾および他方の裾と逆側（上面）が高温側に向けられる状態で熱電変換が行われる。そして、上面と裾では、裾の方が電気抵抗が低いため、第１熱電素子と第２熱電素子とのうちで性能指数が小さい方の裾を高温側とすることにより、相対的に低い素子の性能を素子の形状で補う状態で熱電変換を行うことができる。 That is, in the thermoelectric conversion module using the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, one hem of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element and the opposite side (upper surface) to the other hem are on the high temperature side. Thermoelectric conversion is performed in the state of being directed. In the upper surface and the skirt, since the skirt has a lower electric resistance, the lower hem of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is set to the high temperature side, so that a relatively low element is obtained. Thus, thermoelectric conversion can be performed in a state where the performance is compensated by the shape of the element.
さらに、軸方向に沿って断面の大きさが変化する第１熱電素子と第２熱電素子との形状を特定の形状とすることにより、高密度に熱電素子を配置した熱電変換モジュールを構成してもよい。例えば、第１基板と第２基板に挟まれた複数個の第１熱電素子と複数個の第２熱電素子とを電気的に直列に接続するように配置してなる熱電モジュールにおいて、第１熱電素子および第２熱電素子は、第１基板および第２基板に垂直な軸を含む断面の形状が台形であり、軸に対して傾斜した側面を有し、隣接する第１熱電素子および第２熱電素子において向かい合う側面は略平行であり、第２熱電素子の側面は第１熱電素子の側面を軸に対してミラー反転した傾斜を有する構成を採用可能である。 Furthermore, by configuring the shape of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element whose cross-sectional size changes along the axial direction to a specific shape, a thermoelectric conversion module in which thermoelectric elements are arranged at high density is configured. Also good. For example, in a thermoelectric module in which a plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements sandwiched between a first substrate and a second substrate are arranged to be electrically connected in series, The element and the second thermoelectric element have a trapezoidal cross section including an axis perpendicular to the first substrate and the second substrate, have side surfaces inclined with respect to the axis, and are adjacent to the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. It is possible to adopt a configuration in which the side surfaces facing each other in the element are substantially parallel and the side surface of the second thermoelectric element has an inclination in which the side surface of the first thermoelectric element is mirror-inverted with respect to the axis.
また、第１基板と第２基板に挟まれた複数個の第１熱電素子と複数個の第２熱電素子とを電気的に直列に接続するように配置してなる熱電モジュールにおいて、前記第１熱電素子および前記第２熱電素子は、前記第１基板および前記第２基板に垂直な軸に対して略一定の角度で傾斜した複数の側面を有し、隣接する前記第１熱電素子および前記第２熱電素子において向かい合う前記側面は略平行である構成を採用可能である。 In the thermoelectric module, a plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements sandwiched between the first substrate and the second substrate are arranged so as to be electrically connected in series. The thermoelectric element and the second thermoelectric element have a plurality of side surfaces inclined at a substantially constant angle with respect to an axis perpendicular to the first substrate and the second substrate, and the adjacent first thermoelectric element and the first thermoelectric element It is possible to adopt a configuration in which the side surfaces facing each other in the two thermoelectric elements are substantially parallel.
これらの熱電変換モジュールにおいては、第１基板および第２基板の間に、第１熱電素子と第２熱電素子とを近い距離に並べて配置することができる。従って、高性能な熱電変換モジュールを提供することができる。なお、第１熱電素子と第２熱電素子との隣り合う側面は、略平行であることにより、第１基板と第２基板との間において予め決められた距離に第１熱電素子と第２熱電素子とが配置された状態で側面が互いに接触しないように構成されていればよい。むろん、以上の構成において、第１基板および第２基板に平行な方向の断面の形状は四角形であってもよいし、三角形や六角形など、他の多角形であってもよい。 In these thermoelectric conversion modules, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element can be arranged at a short distance between the first substrate and the second substrate. Therefore, a high performance thermoelectric conversion module can be provided. The adjacent side surfaces of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are substantially parallel, so that the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are located at a predetermined distance between the first substrate and the second substrate. What is necessary is just to be comprised so that a side surface may not mutually contact in the state by which an element is arrange | positioned. Of course, in the above configuration, the shape of the cross section in the direction parallel to the first substrate and the second substrate may be a square, or may be another polygon such as a triangle or a hexagon.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）熱電変換モジュールの製造方法：
（２）実施形態：
Here, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Manufacturing method of thermoelectric conversion module:
(2) Embodiment:
（１）熱電変換モジュールの製造方法：
図１は、熱電変換モジュールの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。本実施形態における熱電変換モジュールの製造方法は、熱電材料のバルクが製造された後に実行される。すなわち、図１に示す熱電変換モジュールの製造方法を実行する以前に、予め第１熱電材料および第２熱電材料のバルクを製造する。なお、本実施形態において、第１熱電材料がｎ型熱電材料、第２熱電材料がｐ型熱電材料である。本実施形態にかかる第１熱電材料および第２熱電材料はＢｉ２Ｔｅ３系の熱電材料であり、Ｂｉ，Ｓｂからなる群から選択される少なくとも１種の元素と、Ｔｅ，Ｓｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素とによって（Ｂｉ，Ｓｂ）２（Ｔｅ，Ｓｅ）３の組成となるように秤量された原料に対して各種の加工法を適用することで第１熱電材料および第２熱電材料が製造される。なお、（Ｂｉ，Ｓｂ）と（Ｔｅ，Ｓｅ）との組成比が２：３から僅かにずれたとしても、Ｂｉ2Ｔｅ3と同様の結晶構造（空間群Ｒ３−ｍの菱面体結晶構造（−は通常、３の上方に表記される））である限り、Ｂｉ２Ｔｅ３系の熱電材料である。
(1) Manufacturing method of thermoelectric conversion module:
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing a thermoelectric conversion module. The manufacturing method of the thermoelectric conversion module in this embodiment is performed after the bulk of the thermoelectric material is manufactured. That is, before performing the manufacturing method of the thermoelectric conversion module shown in FIG. 1, the bulk of the 1st thermoelectric material and the 2nd thermoelectric material is manufactured previously. In the present embodiment, the first thermoelectric material is an n-type thermoelectric material, and the second thermoelectric material is a p-type thermoelectric material. The first thermoelectric material and the second thermoelectric material according to the present embodiment are Bi 2 Te 3 based thermoelectric materials, and include at least one element selected from the group consisting of Bi and Sb and a group consisting of Te and Se. By applying various processing methods to the raw material weighed to have a composition of (Bi, Sb) 2 (Te, Se) 3 with at least one selected element, the first thermoelectric material and the first thermoelectric material Two thermoelectric materials are produced. Even if the composition ratio of (Bi, Sb) and (Te, Se) is slightly deviated from 2: 3, the same crystal structure as Bi 2 Te 3 (rhombohedral crystal structure of space group R3-m ( − Is usually a Bi 2 Te 3 based thermoelectric material as long as it is expressed above 3)).
なお、Ｂｉ２Ｔｅ３系の第１熱電材料および第２熱電材料は、例えば、押出処理（ホットプレス法等）や塑性変形を伴う押出処理（せん断付与押出法，ＥＣＡＰ法，ホットフォージ法等）、圧延処理、一方向凝固法，単結晶法等によって特定の結晶軸が特定の配向方位に配向するように加工することで製造することができる。図２および図３は、図１に示す製造方法における主な工程における加工対象を模式的に示す図であり、図２においては図１に示す製造を実行する前に製造済みのバルクをＢｎ，Ｂｐとして示している。ここで、バルクＢｎは第１熱電材料のバルク、バルクＢｐは第２熱電材料のバルクである。 The Bi 2 Te 3 -based first thermoelectric material and second thermoelectric material are, for example, an extrusion process (hot press method, etc.) or an extrusion process with plastic deformation (shear imparting extrusion method, ECAP method, hot forge method, etc.). It can be manufactured by processing so that a specific crystal axis is oriented in a specific orientation by a rolling process, a unidirectional solidification method, a single crystal method, or the like. 2 and 3 are diagrams schematically showing a processing target in the main process in the manufacturing method shown in FIG. 1. In FIG. 2, the manufactured bulk before the manufacturing shown in FIG. Shown as Bp. Here, the bulk Bn is the bulk of the first thermoelectric material, and the bulk Bp is the bulk of the second thermoelectric material.
図１に示す製造方法においては、このようなＢｉ２Ｔｅ３系の熱電材料のバルクＢｎ，Ｂｐを切断して薄板状とすることにより、第１熱電材料および第２熱電材料のウエハを製造する（ステップＳ１００）。本実施形態においては、後述する工程により第１基板および第２基板に挟まれる第１熱電素子および第２熱電素子を製造するため、各ウエハの厚さは第１熱電素子および第２熱電素子の大きさに合わせて予め決められた厚さとなるように設定される。図２においては、第１熱電材料のバルクＢｎから製造されたウエハをＷｎ、第２熱電材料のバルクＢｐから製造されたウエハをＷｐとして示している。 In the manufacturing method shown in FIG. 1, the wafers of the first thermoelectric material and the second thermoelectric material are manufactured by cutting the bulk Bn, Bp of such Bi 2 Te 3 series thermoelectric material into a thin plate shape. (Step S100). In this embodiment, in order to manufacture the first thermoelectric element and the second thermoelectric element sandwiched between the first substrate and the second substrate by a process described later, the thickness of each wafer is the same as that of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. The thickness is set to a predetermined thickness according to the size. In FIG. 2, a wafer manufactured from the bulk Bn of the first thermoelectric material is shown as Wn, and a wafer manufactured from the bulk Bp of the second thermoelectric material is shown as Wp.
ウエハが製造されると、次に、ウエハ表面の接合部に拡散バリア層としてのニッケルメッキ、接合層としてのスズメッキが形成される（ステップＳ１０５）。すなわち、本実施形態においては、ウエハから熱電素子以外の部分が除去され、熱電素子が残るように後述するサンドブラスト加工が行われ、当該サンドブラスト加工は基板上の電極とウエハとが接合された状態で行われる。そこで、熱電素子として残る部分を基板上の電極に接合することができるように、接合面にニッケルメッキおよびスズメッキを形成する。図２においては、ステップＳ１０５においてウエハＷｎ，Ｗｐ上にニッケルメッキおよびスズメッキ層が形成されることが実線の矩形で示されている。なお、図２においては一つのウエハが複数個の基板上の電極に接合される例、すなわち、一つのウエハから複数個の基板上の熱電素子が形成される例を示しており、ウエハＷｎ，Ｗｐ上で一つの基板に対応する部分を破線によって区切って示している。 When the wafer is manufactured, next, nickel plating as a diffusion barrier layer and tin plating as a bonding layer are formed at the bonding portion on the wafer surface (step S105). That is, in this embodiment, a portion other than the thermoelectric element is removed from the wafer, and sand blasting described later is performed so that the thermoelectric element remains, and the sand blasting is performed in a state where the electrode on the substrate and the wafer are bonded. Done. Therefore, nickel plating and tin plating are formed on the bonding surface so that the portion remaining as the thermoelectric element can be bonded to the electrode on the substrate. In FIG. 2, the solid line rectangle indicates that nickel plating and tin plating layers are formed on the wafers Wn and Wp in step S105. 2 shows an example in which one wafer is bonded to electrodes on a plurality of substrates, that is, an example in which thermoelectric elements on a plurality of substrates are formed from one wafer. A portion corresponding to one substrate on Wp is indicated by a broken line.
ニッケルメッキおよびスズメッキが行われると、第１基板および第２基板に電極が形成される（ステップＳ１１０）。すなわち、本実施形態においては、熱電素子を支持するとともに熱電素子に熱を伝達し、熱電素子から熱が伝達される部位として薄い矩形板状の基板が使用されるため、当該基板に対して熱電素子を支持し、かつ、熱電素子を電気的に直列に接続することができるように予め電極の配置パターンが決められており、当該配置パターンとなるように基板上に電極が形成される。当該電極の形成は、例えば、アルミナ等の基板上にＣｕによって電極パターンを形成することで実現可能である。図２においては、第１基板Ｐｂ１上に直方体の電極Ｅが横に３個、縦（図の奥行方向）に２個並べて形成されている例と、当該第１基板Ｐｂ１と組み合わされることによって熱電素子を電気的に直列に接続することが可能な電極Ｅが第２基板Ｐｂ２上に形成されている例とを示している。 When nickel plating and tin plating are performed, electrodes are formed on the first substrate and the second substrate (step S110). That is, in this embodiment, a thin rectangular plate-like substrate is used as a part that supports the thermoelectric element and transmits heat to the thermoelectric element, and the heat is transmitted from the thermoelectric element. The arrangement pattern of the electrodes is determined in advance so that the elements can be supported and the thermoelectric elements can be electrically connected in series, and the electrodes are formed on the substrate so as to be the arrangement pattern. The formation of the electrode can be realized, for example, by forming an electrode pattern with Cu on a substrate such as alumina. In Figure 2, three rectangular electrodes E are next on the first substrate Pb 1, vertical two side by side to the example are formed, it is combined with the first substrate Pb 1 in (depth direction in the drawing) It shows the example electrically capable electrode E be connected in series are formed on the second substrate Pb 2 thermoelectric elements by.
なお、本実施形態においては、複数個の基板上の電極と一枚のウエハとが接合される構成を採用しており、一枚のウエハに対して４枚の基板上の電極が接合されるため、図２のステップＳ１１０においては４枚の第１基板Ｐｂ１および４枚の第２基板Ｐｂ２を示している。むろん、図２、図３においては、ウエハ、基板、電極等を模式的に示しており、形状や数は図２、図３に示す例に限定されない。すなわち、実際の熱電変換モジュールにおいては、より多数の電極や熱電素子を形成し得る。例えば、２ｍｍ角程度の基板上に２０個の電極を形成し、２０個の第１熱電素子および２０個の第２熱電素子を基板で挟む構成等が想定される。 In the present embodiment, a configuration is adopted in which electrodes on a plurality of substrates and one wafer are bonded, and electrodes on four substrates are bonded to one wafer. Therefore, in step S110 of FIG. 2, four first substrates Pb 1 and four second substrates Pb 2 are shown. Of course, in FIGS. 2 and 3, wafers, substrates, electrodes, and the like are schematically shown, and the shape and number are not limited to the examples shown in FIGS. 2 and 3. That is, in an actual thermoelectric conversion module, a larger number of electrodes and thermoelectric elements can be formed. For example, a configuration in which 20 electrodes are formed on a 2 mm square substrate and 20 first thermoelectric elements and 20 second thermoelectric elements are sandwiched between the substrates is assumed.
次に、電極表面に金メッキが形成される（ステップＳ１１５）。すなわち、本実施形態においては、第１基板および第２基板上に形成された電極に対してウエハを接合する構成を採用している。そこで、当該接合を金−スズ半田によって実現するために電極上に金メッキを形成し、ステップＳ１０５で形成したスズメッキの部分を接合可能な状態とする。図２においては、ステップＳ１１５において第１基板Ｐｂ１および第２基板Ｐｂ２上の電極Ｅ上に金メッキ層が形成されることが実線の矩形で示されている。なお、ステップＳ１１０、Ｓ１１５はステップＳ１００より前に行われてもよい。 Next, gold plating is formed on the electrode surface (step S115). That is, in the present embodiment, a configuration is adopted in which the wafer is bonded to the electrodes formed on the first substrate and the second substrate. Therefore, in order to realize the joining with gold-tin solder, gold plating is formed on the electrode, and the tin plating part formed in step S105 is made ready for joining. In FIG. 2, a solid rectangle indicates that a gold plating layer is formed on the electrode E on the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2 in step S115. Note that steps S110 and S115 may be performed before step S100.
次に、第１基板および第２基板とウエハとが接合される（ステップＳ１２０）。すなわち、図３に示すように、第１基板Ｐｂ１に第１熱電材料のウエハＷｎが載せられ、第２基板Ｐｂ２に第２熱電材料のウエハＷｐが載せられる。このとき、第１熱電材料のウエハＷｎに形成されたスズメッキが第１基板Ｐｂ１上の電極Ｅに接し、第２熱電材料のウエハＷｐに形成されたスズメッキが第２基板Ｐｂ２上の電極Ｅに接するように位置が調整される。そして、それぞれを加熱することにより金とスズとを互いに拡散させることで電極とウエハとを接合させる。 Next, the first substrate and the second substrate are bonded to the wafer (step S120). That is, as shown in FIG. 3, the wafer Wn of the first thermoelectric material is placed on the first substrate Pb 1, wafer Wp of the second thermoelectric material is placed on the second substrate Pb 2. In this case, tin plating formed on the wafer Wn of the first thermoelectric material is in contact with the electrode E of the first substrate Pb 1, tin plating formed on the wafer Wp of the second thermoelectric material is a second substrate Pb 2 on the electrodes E The position is adjusted so that it touches. Then, by heating each of them, gold and tin are diffused into each other to join the electrode and the wafer.
次に、ウエハ表面にマスクが形成される（ステップＳ１２５）。ここで、マスクはサンドブラスト加工の際にウエハに吹き付けられる研磨材からウエハを保護するための部材であり、ウエハにおいてマスクが形成されていない部分がサンドブラスト加工によって除去され、マスクが形成されている部分はサンドブラスト加工後に残る部分となる。そこで、ステップＳ１２５においては、ステップＳ１０５においてスズメッキが形成された部分の上方（基板に対して垂直な方向）においてスズメッキの大きさと同一あるいは当該大きさよりも小さくなるようにマスクを形成する。すなわち、マスクより下の部位（マスクから基板にかけての部位）はサンドブラスト加工後に残る部位となり、残存部位はマスクから下方に向けて徐々に外形が大きくなる形状である。そこで、残存部位の最下部（裾）がスズメッキによって電極上の金メッキと接合された状態となるように位置を設定してマスクを形成する。図３においては、ステップＳ１２５においてウエハＷｎ，Ｗｐ上にマスクが形成されることが実線の矩形で示されている。。 Next, a mask is formed on the wafer surface (step S125). Here, the mask is a member for protecting the wafer from the abrasive that is blown onto the wafer during sandblasting, and the portion of the wafer where the mask is not formed is removed by sandblasting and the portion where the mask is formed Is the part that remains after sandblasting. Therefore, in step S125, a mask is formed so as to be the same as or smaller than the size of the tin plating above the portion where the tin plating was formed in step S105 (in a direction perpendicular to the substrate). That is, the portion below the mask (the portion from the mask to the substrate) is a portion that remains after sandblasting, and the remaining portion has a shape in which the outer shape gradually increases downward from the mask. Therefore, the mask is formed by setting the position so that the lowermost portion (hem) of the remaining portion is joined to the gold plating on the electrode by tin plating. In FIG. 3, a solid rectangle indicates that a mask is formed on the wafers Wn and Wp in step S125. .
次に、サンドブラスト加工が行われる（ステップＳ１３０）。すなわち、第１基板上の電極に接合されたウエハと第２基板上の電極に接合されたウエハとのそれぞれに対して研磨材を吹き付けるサンドブラスト加工を行う。この結果、ウエハ表面においてマスクで保護された部分以外の部分を除去し、第１基板上に複数個の第１熱電素子を形成し、第２基板上に複数個の第２熱電素子を形成する。図３においては、ステップＳ１３０のサンドブラスト加工によって第１基板Ｐｂ１上に残存する第１熱電素子をＰｎ、第２基板Ｐｂ２上に残存する第２熱電素子をＰｐとして示している。なお、第１熱電素子Ｐｎは第１基板Ｐｂ１に向かって裾が広くなった状態で接合し、第２熱電素子Ｐｎは第２基板Ｐｂ２に向かって裾が広くなった状態で接合しているため、接合強度が強くなる。 Next, sandblasting is performed (step S130). That is, sandblasting is performed by spraying an abrasive on each of the wafer bonded to the electrode on the first substrate and the wafer bonded to the electrode on the second substrate. As a result, portions other than the portion protected by the mask on the wafer surface are removed, a plurality of first thermoelectric elements are formed on the first substrate, and a plurality of second thermoelectric elements are formed on the second substrate. . In FIG. 3, the first thermoelectric element remaining on the first substrate Pb 1 by the sandblasting process in step S130 is indicated as Pn, and the second thermoelectric element remaining on the second substrate Pb 2 is indicated as Pp. Incidentally, the first thermoelectric element Pn joined in a state where wider hem toward the first substrate Pb 1, the second thermoelectric elements Pn are joined in a state where the hem is wider toward the second substrate Pb 2 Therefore, the bonding strength is increased.
次に、第１基板および第２基板が向かい合わされて接合される（ステップＳ１３５）。すなわち、本実施形態においては、複数個の第１熱電素子と複数個の第２熱電素子とが所定間隔で２次元的に配列し、かつ、第１熱電素子の間に第２熱電素子を配置することができるように構成されている。そこで、まず、第１熱電素子と第２熱電素子との上端に残存するマスクを除去する。そして、第１基板と第２基板とを向かい合わせ、第１熱電素子の間に第２熱電素子を配置するように両者を近づけると、第１熱電素子と第２熱電素子とが接触しない状態で、第１熱電素子を第２基板上の電極に接触させ、第２熱電素子を第１基板上の電極に接触させた状態とすることができる。 Next, the first substrate and the second substrate are bonded to face each other (step S135). That is, in this embodiment, a plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements are two-dimensionally arranged at a predetermined interval, and the second thermoelectric elements are arranged between the first thermoelectric elements. It is configured to be able to. Therefore, first, the mask remaining on the upper ends of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is removed. Then, when the first substrate and the second substrate are opposed to each other and the second thermoelectric element is placed between the first thermoelectric elements, the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are not in contact with each other. The first thermoelectric element can be brought into contact with the electrode on the second substrate, and the second thermoelectric element can be brought into contact with the electrode on the first substrate.
この状態において、加熱を行えば、金とスズとを互いに拡散させることで第１熱電素子を第２基板上の電極に接合させ、第２熱電素子を第１基板上の電極に接合させることができる。図３においては、このようにして接合された状態をステップＳ１３５として示しており、同図に示すように、接合の結果、第１基板Ｐｂ１と第２基板Ｐｂ２との間に第１熱電素子と第２熱電素子とが挟まれるとともに、第１熱電素子と第２熱電素子とが交互に電気的に直列に接続された熱電変換モジュールを製造することが可能である。このように、本実施形態によれば、複数個の熱電素子を１回のサンドブラスト加工工程によって形成することができるため、ダイシングソーやワイヤーソー等によってバルクから熱電素子の構造体を切り出す手法や、メッキを複数回繰り返すことによって熱電素子の構造体を形成する手法と比較して、簡単に熱電素子を製造することができ、簡単に熱電変換モジュールを製造することができる。 If heating is performed in this state, the first thermoelectric element can be bonded to the electrode on the second substrate by diffusing gold and tin with each other, and the second thermoelectric element can be bonded to the electrode on the first substrate. it can. In FIG. 3, the state bonded in this way is shown as step S135. As shown in FIG. 3, as a result of the bonding, the first thermoelectric element is interposed between the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2. It is possible to manufacture a thermoelectric conversion module in which the element and the second thermoelectric element are sandwiched and the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are alternately and electrically connected in series. Thus, according to this embodiment, since a plurality of thermoelectric elements can be formed by a single sandblasting process, a method of cutting out the structure of the thermoelectric element from the bulk by a dicing saw, a wire saw, or the like, Compared with a method of forming a thermoelectric element structure by repeating plating a plurality of times, a thermoelectric element can be easily manufactured, and a thermoelectric conversion module can be easily manufactured.
以上のような熱電変換モジュールの製造方法において、複数個の第１熱電素子は、第１基板上で電極が形成される面に平行な面内において、互いに直交する２軸に平行な方向に所定間隔で形成される。また、複数個の第２熱電素子は、第２基板上で電極が形成される面に平行な面内において、互いに直交する２軸に平行な方向に所定間隔で形成される。図４Ａは、製造後の熱電変換モジュールにおいて、第１基板Ｐｂ１に平行な面で第１熱電素子Ｐｎおよび第２熱電素子Ｐｐを切断し、切断面を第２基板Ｐｂ２側から眺めた状態を示す図である。図４Ａにおいては、第１基板Ｐｂ１に平行な面をｘ−ｙ平面とし、第１基板Ｐｂ１の辺に平行な方向にｘ軸およびｙ軸を定義している。 In the manufacturing method of the thermoelectric conversion module as described above, the plurality of first thermoelectric elements are predetermined in a direction parallel to the two axes perpendicular to each other in a plane parallel to the surface on which the electrodes are formed on the first substrate. Formed at intervals. The plurality of second thermoelectric elements are formed at predetermined intervals in a direction parallel to two axes orthogonal to each other in a plane parallel to the surface on which the electrodes are formed on the second substrate. FIG. 4A shows a state where the first thermoelectric element Pn and the second thermoelectric element Pp are cut along a plane parallel to the first substrate Pb 1 and the cut surface is viewed from the second substrate Pb 2 side in the thermoelectric conversion module after manufacture. FIG. In Figure 4A, a plane parallel to the first substrate Pb 1 and the x-y plane, defines the x-axis and y-axis in a direction parallel to the first side of the substrate Pb 1.
同図４Ａに示すように、第１熱電素子Ｐｎはｘ−ｙ平面内で２次元的に交互に並ぶように形成され、互いの距離（中心間の距離）は所定距離Ｌである。同様に、第２熱電素子Ｐｐはｘ−ｙ平面内で２次元的に交互に並ぶように形成され、互いの距離（中心間の距離）は所定距離Ｌである。そして、当該所定距離Ｌは、第１熱電素子と第２熱電素子とを互いに干渉させずに配置可能な最小値となるように設定されている。従って、本実施形態においては、ｘ−ｙ平面内で第１熱電素子Ｐｎと第２熱電素子ＰｐとがＬ／２の距離でｘ方向およびｙ方向に並ぶように構成されるとともに、互いの間隔が最小化されるように構成されている。このため、断面矩形の第１熱電素子Ｐｎと第２熱電素子Ｐｐをｘ−ｙ平面内に高密度に配列することができる。高密度に配置するために熱電素子の平面形状を三角形、六角形等の多角形を選択してもよい。 As shown in FIG. 4A, the first thermoelectric elements Pn are formed so as to be alternately arranged two-dimensionally in the xy plane, and the distance between them (the distance between the centers) is a predetermined distance L. Similarly, the second thermoelectric elements Pp are formed so as to be alternately arranged two-dimensionally in the xy plane, and the distance between them (the distance between the centers) is a predetermined distance L. The predetermined distance L is set to a minimum value that can be arranged without causing the first thermoelectric element and the second thermoelectric element to interfere with each other. Therefore, in the present embodiment, the first thermoelectric element Pn and the second thermoelectric element Pp are configured to be aligned in the x direction and the y direction at a distance of L / 2 in the xy plane, and are spaced from each other. Is configured to be minimized. Therefore, the first thermoelectric elements Pn and the second thermoelectric elements Pp having a rectangular cross section can be arranged with high density in the xy plane. In order to arrange the thermoelectric elements at a high density, a polygon such as a triangle or a hexagon may be selected as the planar shape of the thermoelectric elements.
なお、図１に示す製造方法においては、図４Ａに示すような熱電素子の配列を実現するために、予めスズメッキの位置およびマスクの位置が調整されることになる。すなわち、本実施形態にかかるサンドブラスト加工においては、マスクによって保護された部位が熱電素子となるが、当該加工は研磨材を吹き付けることによってウエハを除去する加工法であるため、マスクの位置においてはマスクと同じ形状の部位が残存するが、マスクから研磨材の吹き付け方向に離れた位置において残存する部位はマスクよりも大きくなる。 In the manufacturing method shown in FIG. 1, in order to realize the arrangement of thermoelectric elements as shown in FIG. 4A, the position of tin plating and the position of the mask are adjusted in advance. That is, in the sandblasting process according to the present embodiment, the portion protected by the mask becomes a thermoelectric element, but since the process is a processing method in which the wafer is removed by spraying abrasive, the mask is positioned at the mask position. A portion having the same shape remains, but the portion remaining at a position away from the mask in the abrasive spraying direction is larger than the mask.
図４Ｂは、ｘ−ｚ平面に平行な方向に第１熱電素子および第２熱電素子を切断した状態を示す断面図である（ｚ軸はｘ軸、ｙ軸に垂直な方向）。同図４Ｂに示すように、ｘ−ｚ平面に平行な方向に第１熱電素子および第２熱電素子を切断すると、その断面は台形となる。この場合、隣接して向かい合う側の第１熱電素子Ｐｎの裾の端部と、第２熱電素子Ｐｐの裾の端部が基板に平行な方向において距離が近くなり、高密度に配置が可能になる。 FIG. 4B is a cross-sectional view showing a state where the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are cut in a direction parallel to the xz plane (the z axis is a direction perpendicular to the x axis and the y axis). As shown in FIG. 4B, when the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are cut in a direction parallel to the xz plane, the cross section becomes a trapezoid. In this case, the distance between the end portion of the first thermoelectric element Pn adjacent to each other and the end portion of the second thermoelectric element Pp is reduced in the direction parallel to the substrate, enabling high-density arrangement. Become.
図４Ｃは、図４Ｂに示す第１熱電素子Ｐｎの一つを抜き出して示した図である。第１熱電素子Ｐｎおよび第２熱電素子Ｐｐは、同様のサンドブラスト加工によって形成されるため、第１基板Ｐｂ１および第２基板Ｐｂ２に垂直な方向の軸Ａｘに対する側面の傾斜角α１，α２は略一定である。従って、当該図４Ｃに示す台形を上下反転した状態で左右に並べると、図４Ｂに示すように、第１熱電素子Ｐｎの側面と第２熱電素子Ｐｐの側面とが平行となった状態で並べることができる。 FIG. 4C is a diagram showing one of the first thermoelectric elements Pn shown in FIG. 4B. Since the first thermoelectric element Pn and the second thermoelectric element Pp are formed by the same sandblasting process, the side surface inclination angles α 1 and α with respect to the axis Ax in the direction perpendicular to the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2. 2 is substantially constant. Therefore, when the trapezoids shown in FIG. 4C are arranged side by side upside down, the side surfaces of the first thermoelectric element Pn and the side surfaces of the second thermoelectric element Pp are arranged in parallel as shown in FIG. 4B. be able to.
また、隣接して向かい合う第１熱電素子Ｐｎの傾斜面と第２熱電素子Ｐｐの傾斜面が略平行となる。さらに、図４Ｂに示すように、第１熱電素子Ｐｎの傾斜面ＳｎからＬ／２の距離だけ離れた位置における第２熱電素子Ｐｐの傾斜面Ｓｐは、傾斜面の傾斜方向が、当該断面において第１熱電素子Ｐｎの傾斜面Ｓｎに対してＺ方向に対しミラー反転した方向になっている。本実施形態においては、そのように平行に傾斜した面が交互に配置されるため、基板の反りが発生した場合の応力集中を防ぐことができる。また、前記の傾斜した面が交互に配置される方向は直線方向に限らない。例えば前記の三角形の平面形状を有する熱電素子の場合は６０度に角度をもった方向に交互に配置される場合がある。つまり当該傾斜面はＺ方向に対し軸（回転）対象に交互に配置されればよい。 In addition, the inclined surface of the first thermoelectric element Pn adjacent to and the inclined surface of the second thermoelectric element Pp are substantially parallel. Furthermore, as shown in FIG. 4B, the inclined surface Sp of the second thermoelectric element Pp at a position away from the inclined surface Sn of the first thermoelectric element Pn by a distance of L / 2 is such that the inclination direction of the inclined surface is The direction is mirror-reversed with respect to the Z direction with respect to the inclined surface Sn of the first thermoelectric element Pn. In this embodiment, since the parallel inclined surfaces are alternately arranged, it is possible to prevent stress concentration when the substrate warps. The direction in which the inclined surfaces are alternately arranged is not limited to the linear direction. For example, in the case of the thermoelectric element having the above-described triangular planar shape, it may be alternately arranged in a direction having an angle of 60 degrees. That is, the inclined surfaces may be alternately arranged on the axis (rotation) target with respect to the Z direction.
さらに、このような台形の熱電素子において、第１基板Ｐｂ１あるいは第２基板Ｐｂ２に平行な方向の辺のうち、マスク側の辺は短く、マスクと反対側（裾側）の辺は長くなる（図４Ｃにおいては、マスク側の短い辺を上底Ｂｕ、マスクと反対側の長い辺を下底Ｂｌとして示している）。そこで、本実施形態においては、予めサンドブラスト加工により熱電素子が台形となることを見越してマスクの位置および大きさ、スズメッキの位置および大きさを決めておくことにより、図４Ａ，４Ｂに示すように第１熱電素子および第２熱電素子が配置されるように構成されている。すなわち、ステップＳ１２５においては、マスクの形状が正方形であるとともに各辺が第１基板Ｐｂ１あるいは第２基板Ｐｂ２の各辺に平行になるように設定される。また、マスク間の距離（中心間の距離）が所定距離Ｌになるように設定される。 Further, in such a trapezoidal thermoelectric element, of the sides in the direction parallel to the first substrate Pb 1 or the second substrate Pb 2 , the side on the mask side is short and the side opposite to the mask (hem side) is long. (In FIG. 4C, the short side on the mask side is shown as the upper base Bu, and the long side opposite to the mask is shown as the lower base Bl). Therefore, in the present embodiment, the position and size of the mask and the position and size of the tin plating are determined in advance in anticipation that the thermoelectric element becomes a trapezoid by sandblasting, as shown in FIGS. 4A and 4B. The first thermoelectric element and the second thermoelectric element are arranged. That is, in step S125, the shape of the mask each side with a square is set to be parallel to the first substrate Pb 1 or the second sides of the substrate Pb 2. The distance between the masks (the distance between the centers) is set to be a predetermined distance L.
さらに、マスクの各辺の大きさは図４Ｃに示す上底Ｂｕと同一となるように設定されている（すなわち、マスクは上底Ｂｕと同一の長さの４辺を有する正方形である）。さらに、上底Ｂｕの長さは、電極Ｅの幅（例えば、図４Ｂに示す電極Ｅ1におけるｘ方向の幅）よりも小さくなるように設定され、本実施形態においては熱電素子の高さに応じて決められる。すなわち、サンドブラスト加工の加工法に依存して熱電素子が台形となり、当該台形の斜辺の傾きは加工時間（研磨材の吹きつけ時間）に依存した傾きとなる。そこで、予め予定された加工時間のサンドブラスト加工後に形成される下底Ｂｌの長さが電極Ｅの幅（例えば、図４Ｂに示す電極Ｅ1におけるｘ方向の幅）と同一になるように、熱電素子の高さ毎に上底Ｂｕの長さが決められる。 Furthermore, the size of each side of the mask is set to be the same as the upper base Bu shown in FIG. 4C (that is, the mask is a square having four sides having the same length as the upper base Bu). Furthermore, the length of the upper base Bu is set so as to be smaller than the width of the electrode E (for example, the width in the x direction of the electrode E 1 shown in FIG. 4B). It is decided accordingly. That is, the thermoelectric element is trapezoidal depending on the processing method of sandblasting, and the inclination of the hypotenuse of the trapezoid is dependent on the processing time (abrasive blowing time). Therefore, the thermoelectric power is set so that the length of the lower base Bl formed after sandblasting for a predetermined processing time is the same as the width of the electrode E (for example, the width in the x direction of the electrode E 1 shown in FIG. 4B). The length of the upper base Bu is determined for each height of the element.
ステップＳ１０５においてスズメッキが形成される部位の形状も正方形であり、当該スズメッキの中心位置は、ステップＳ１２５におけるマスクの中心位置の直下である（マスクの中心位置とスズメッキが形成される部位の中心位置とはｘ−ｙ平面内で同一の位置である）。また、スズメッキが形成される部位となる正方形において、一辺は図４Ｃに示す下底Ｂｌと同一であり、当該下底Ｂｌの大きさは電極Ｅの幅（例えば、図４Ｂに示す電極Ｅ1におけるｘ方向の幅）と同一である。 The shape of the portion where tin plating is formed in step S105 is also square, and the center position of the tin plating is directly below the center position of the mask in step S125 (the center position of the mask and the center position of the portion where tin plating is formed) Are the same position in the xy plane). In addition, in the square as a portion where the tin plating is formed, one side is the same as the lower base Bl shown in FIG. 4C, and the size of the lower base Bl is the width of the electrode E (for example, in the electrode E 1 shown in FIG. 4B). x-direction width).
なお、本実施形態においては、サンドブラスト加工によって第１熱電素子および第２熱電素子の断面形状が台形となるため、ステップＳ１３５において第１基板Ｐｂ１と第２基板Ｐｂ２とを向かい合わせる際の作業が非常に容易である。例えば、第１基板Ｐｂ１に支持された第１熱電素子Ｐｎ同士の間隔は、下底部分で短く、上底部分で長い。第２基板Ｐｂ２に支持された第２熱電素子Ｐｐ同士の間隔も同様である。従って、第１基板Ｐｂ１と第２基板Ｐｂ２とを向かい合わせて近づける際に、熱電素子の角同士が接触する確率は低く、熱電素子同士の接触によって熱電素子が欠けることを防止することができる。 In the present embodiment, since the cross-sectional shapes of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are trapezoidal by sandblasting, the work when the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2 face each other in step S135. Is very easy. For example, the interval between the first thermoelectric elements Pn supported by the first substrate Pb 1 is short in the lower bottom portion and long in the upper bottom portion. The same applies to the interval between the second thermoelectric elements Pp supported by the second substrate Pb 2 . Therefore, when the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2 are brought close to each other, the probability that the corners of the thermoelectric elements are in contact with each other is low, and it is possible to prevent the thermoelectric elements from being lost due to contact between the thermoelectric elements. it can.
（２）実施形態：
本発明は、上述の実施形態以外にも種々の実施形態を採用することが可能である。また、種々の要素を発明特定事項とすることができる。例えば、第１熱電素子および第２熱電素子に対して絶縁コートを行ってもよい。具体的には、サンドブラスト加工後に形成された複数個の第１熱電素子および第２熱電素子のそれぞれに対して、接合部以外の部位にＺｒＯ2や樹脂などの皮膜を形成し、仮に第１熱電素子と第２熱電素子とが接触した場合であっても両者が電気的に絶縁されているように構成する。この構成によれば、熱電変換モジュールを製造する際の歩留まりを向上することができる。
(2) Embodiment:
The present invention can employ various embodiments other than the above-described embodiments. Various elements can be specified as invention-specific matters. For example, an insulating coat may be applied to the first thermoelectric element and the second thermoelectric element. Specifically, for each of the plurality of first thermoelectric elements and second thermoelectric elements formed after sandblasting, a film such as ZrO 2 or a resin is formed at a portion other than the joint portion, and the first thermoelectric element is assumed. Even when the element and the second thermoelectric element are in contact with each other, they are configured to be electrically insulated. According to this structure, the yield at the time of manufacturing a thermoelectric conversion module can be improved.
さらに、第１熱電素子および第２熱電素子の高さ（基板と垂直な方向の長さ）を１００μｍ以上とする構成を採用してもよい。すなわち、熱電変換モジュールにおいては、一対の基板のうちの一方を高温側、他方を低温側とした状態で熱電変換を行うため、基板間には温度差が生じている必要がある。従って、一対の基板（第１基板と第２基板）の間には所定の温度差が生じている状態を維持することが好ましい。そして、基板間に挟まれる熱電素子の高さを１００μｍ以上にすれば、第１熱電素子および第２熱電素子の高さ方向に充分な温度差が生じている状態を維持することができる。 Furthermore, a configuration in which the height (the length in the direction perpendicular to the substrate) of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is 100 μm or more may be employed. That is, in the thermoelectric conversion module, since thermoelectric conversion is performed in a state where one of the pair of substrates is on the high temperature side and the other is on the low temperature side, there is a need for a temperature difference between the substrates. Therefore, it is preferable to maintain a state where a predetermined temperature difference is generated between the pair of substrates (the first substrate and the second substrate). If the height of the thermoelectric element sandwiched between the substrates is 100 μm or more, it is possible to maintain a state in which a sufficient temperature difference is generated in the height direction of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element.
さらに、上述のようにして製造された熱電変換モジュールは、第１基板と第２基板とのいずれか一方を高温側、他方を低温側とすることで熱電変換を行うことができるが、高温側とする基板を選択することによって熱電変換性能を高めることが可能である。図４Ｃ等に示すように、サンドブラスト加工によって形成された熱電素子は高さ方向の断面が台形となる。従って、第１熱電素子および第２熱電素子において上底Ｂｕに近い部位と下底Ｂｌに近い部位とでは基板に平行な方向の断面積が異なり、後者の断面積の方が前者の断面積よりも大きい。 Furthermore, the thermoelectric conversion module manufactured as described above can perform thermoelectric conversion by setting one of the first substrate and the second substrate to the high temperature side and the other to the low temperature side. It is possible to improve the thermoelectric conversion performance by selecting the substrate. As shown in FIG. 4C and the like, the thermoelectric element formed by sandblasting has a trapezoidal cross section in the height direction. Therefore, in the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, the cross-sectional area in the direction parallel to the substrate is different between the portion close to the upper base Bu and the portion close to the lower base Bl, and the latter cross-sectional area is more than the former cross-sectional area. Is also big.
また、一般に、熱電素子の温度が高くなると電気抵抗率ρが大きくなり、性能指数Ｚ（Ｚ＝α２／（ρ×κ））が小さくなる傾向にある。従って、高温側の基板付近においては、低温側の基板付近よりも性能指数Ｚが低下する。 In general, as the temperature of the thermoelectric element increases, the electrical resistivity ρ increases and the figure of merit Z (Z = α 2 / (ρ × κ)) tends to decrease. Therefore, the figure of merit Z is lower in the vicinity of the high temperature side substrate than in the vicinity of the low temperature side substrate.
熱電変換モジュールは第１熱電素子と第２熱電素子とを挟む構造であるため、第１熱電素子と第２熱電素子とのいずれにおいても一端が高温側とされ、他端が低温側とされる。しかし、第１熱電素子と第２熱電素子との性能指数Ｚを比較した場合、通常、両者に差があるため、性能指数Ｚがより小さい熱電素子において面積の広い下底Ｂｌが高温側を向くように基板の向きを調整すると、熱電素子を利用する上で不利な条件を軽減することができる。一般的にはＰ型の熱電素子よりもＮ型の熱電素子のほうが性能指数Ｚが低く且つ電気抵抗率ρも大きい。上述の実施形態では実際には電気抵抗率ρの大きなＮ型の熱電素子の裾を高温側へ配置することになる。 Since the thermoelectric conversion module has a structure sandwiching the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, one end of each of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is a high temperature side, and the other end is a low temperature side. . However, when the figure of merit Z is compared between the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, there is usually a difference between the two. Therefore, in the thermoelectric element having a smaller figure of merit Z, the lower bottom Bl having a large area faces the high temperature side. If the orientation of the substrate is adjusted as described above, it is possible to reduce a disadvantageous condition in using the thermoelectric element. In general, an N-type thermoelectric element has a lower figure of merit Z and a higher electric resistivity ρ than a P-type thermoelectric element. In the embodiment described above, the bottom of the N-type thermoelectric element having a large electric resistivity ρ is actually arranged on the high temperature side.
すなわち、性能指数Ｚがより小さい熱電素子において面積の広い下底Ｂｌが高温側を向くように基板の向きを調整すると、高温になるにつれて電気抵抗率ρが増加して低下傾向にある熱電性能（性能指数Ｚ）を熱電素子の形状によって軽減することができ、熱電変換モジュールの性能を最大限に発揮することができる。より具体的には、図４Ｂに示す例において、第１熱電素子Ｐｎと第２熱電素子Ｐｐとで第１熱電素子Ｐｎの方が性能指数Ｚが小さい場合、第１熱電素子Ｐｎにおける下底Ｂｌ側の基板である第１基板Ｐｐ１が高温部側に向くように第１基板Ｐｂ１と第２基板Ｐｂ２との方向を設定して熱電変換を行う。この構成によれば、性能指数Ｚが相対的に小さい第１熱電素子Ｐｎが高温になることによって熱電性能が低下することを、面積が大きい下底Ｂｌを高温側とすることによって軽減することができ、熱電変換モジュールの性能を最大限に利用することができる。 That is, when the orientation of the substrate is adjusted so that the lower bottom Bl having a large area faces the high temperature side in the thermoelectric element having a smaller figure of merit Z, the electric resistivity ρ increases and the thermoelectric performance tends to decrease as the temperature increases ( The figure of merit Z) can be reduced by the shape of the thermoelectric element, and the performance of the thermoelectric conversion module can be maximized. More specifically, in the example shown in FIG. 4B, when the first thermoelectric element Pn has a smaller figure of merit Z in the first thermoelectric element Pn and the second thermoelectric element Pp, the lower base Bl in the first thermoelectric element Pn. Thermoelectric conversion is performed by setting the directions of the first substrate Pb 1 and the second substrate Pb 2 so that the first substrate Pp 1 which is the side substrate faces the high temperature part side. According to this configuration, it is possible to reduce the lowering of the thermoelectric performance due to the high temperature of the first thermoelectric element Pn having a relatively small figure of merit Z by making the lower bottom Bl having a large area the high temperature side. It is possible to make the best use of the performance of the thermoelectric conversion module.
Ｂｎ，Ｂｐ…バルク、Ｅ…電極、Ｐｂ１…第１基板、Ｐｂ２…第２基板、Ｐｎ…第１熱電素子、Ｐｐ…第２熱電素子、Ｗｎ，Ｗｐ…ウエハ
Bn, Bp ... bulk, E ... electrode, Pb 1 ... first substrate,
Claims (7)
前記第１熱電素子および前記第２熱電素子は、前記第１基板および前記第２基板に垂直な軸に対して略一定の角度で傾斜した複数の側面を有し、
隣接する前記第１熱電素子および前記第２熱電素子において向かい合う前記側面は略平行である、
熱電変換モジュール。 In a thermoelectric module in which a plurality of first thermoelectric elements and a plurality of second thermoelectric elements sandwiched between a first substrate and a second substrate are arranged to be electrically connected in series,
The first thermoelectric element and the second thermoelectric element have a plurality of side surfaces inclined at a substantially constant angle with respect to an axis perpendicular to the first substrate and the second substrate,
The side surfaces facing each other in the adjacent first thermoelectric element and the second thermoelectric element are substantially parallel.
Thermoelectric conversion module.
請求項１に記載の熱電変換モジュール。 2. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein the first thermoelectric element and the second thermoelectric element are arranged such that a skirt of an element having a smaller figure of merit faces a high temperature part side.
第２熱電材料のウエハからサンドブラスト加工によって前記第１熱電素子の間に配置可能な複数個の第２熱電素子を形成する第２熱電素子形成工程と、
第１基板と第２基板との間に複数個の前記第１熱電素子と複数個の前記第２熱電素子とが支持されるとともに、複数個の前記第１熱電素子の間に複数個の前記第２熱電素子が配置された熱電変換モジュールを製造するモジュール化工程と、
を含む熱電変換モジュールの製造方法。 A first thermoelectric element forming step of forming a plurality of first thermoelectric elements from a wafer of the first thermoelectric material by sandblasting;
A second thermoelectric element forming step of forming a plurality of second thermoelectric elements that can be arranged between the first thermoelectric elements by sandblasting from a wafer of the second thermoelectric material;
A plurality of the first thermoelectric elements and a plurality of the second thermoelectric elements are supported between the first substrate and the second substrate, and a plurality of the thermoelectric elements are interposed between the plurality of first thermoelectric elements. A modularization process for producing a thermoelectric conversion module in which the second thermoelectric element is disposed;
A method for manufacturing a thermoelectric conversion module including:
前記第２熱電素子形成工程では、前記第２基板上に予め形成された電極に前記第２熱電材料のウエハを接合し、当該ウエハに前記第２熱電素子となる部分を保護するマスクを形成し、前記サンドブラスト加工によって前記第２熱電素子を形成し、
前記モジュール化工程では、前記第１熱電素子が形成された前記第１基板と、前記第２熱電素子が形成された前記第２基板とを向かい合わせた状態で、前記第１基板上に形成された前記電極と前記第２熱電素子とを接合し、前記第２基板上に形成された前記電極と前記第１熱電素子とを接合することで、前記熱電変換モジュールを製造する、
請求項３に記載の熱電変換モジュールの製造方法。 In the first thermoelectric element forming step, a wafer made of the first thermoelectric material is bonded to an electrode previously formed on the first substrate, and a mask for protecting a portion to be the first thermoelectric element is formed on the wafer. , Forming the first thermoelectric element by the sandblasting,
In the second thermoelectric element forming step, a wafer made of the second thermoelectric material is bonded to an electrode previously formed on the second substrate, and a mask for protecting a portion that becomes the second thermoelectric element is formed on the wafer. , Forming the second thermoelectric element by the sandblasting,
In the modularization step, the first substrate on which the first thermoelectric element is formed and the second substrate on which the second thermoelectric element is formed face each other. Bonding the electrode and the second thermoelectric element, and manufacturing the thermoelectric conversion module by bonding the electrode formed on the second substrate and the first thermoelectric element;
The manufacturing method of the thermoelectric conversion module of Claim 3.
前記第２熱電素子形成工程では、前記第２基板上で前記電極が形成される面に平行であるとともに互いに直交する２軸に平行な方向に前記所定間隔で複数個の前記第２熱電素子を形成する、
請求項３または請求項４のいずれかに記載の熱電変換モジュールの製造方法。 In the first thermoelectric element forming step, a plurality of the first thermoelectric elements are formed at predetermined intervals in a direction parallel to two axes orthogonal to each other and parallel to the surface on which the electrodes are formed on the first substrate. And
In the second thermoelectric element forming step, a plurality of the second thermoelectric elements are arranged at predetermined intervals in a direction parallel to two axes orthogonal to each other and parallel to a surface on which the electrodes are formed on the second substrate. Form,
The manufacturing method of the thermoelectric conversion module in any one of Claim 3 or Claim 4.
請求項３〜請求項５のいずれかに記載の熱電変換モジュールの製造方法。 A height of the first thermoelectric element in a direction perpendicular to the first substrate and a height of the second thermoelectric element in a direction perpendicular to the second substrate are 100 μm or more;
The manufacturing method of the thermoelectric conversion module in any one of Claims 3-5.
前記第１熱電素子と前記第２熱電素子とにおいて前記サンドブラスト加工によって形成された裾であって、前記第１熱電素子と前記第２熱電素子とで性能指数が小さい方の素子における前記裾が前記高温部側に向くように前記第１基板と前記第２基板との方向を設定して熱電変換を行う、
熱電変換方法。 The thermoelectric conversion which performs thermoelectric conversion by making one side of said 1st board | substrate and said 2nd board | substrate into a high temperature part and the other is a low temperature part in the thermoelectric conversion module manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 3-6. A method,
The skirt formed by the sandblasting in the first thermoelectric element and the second thermoelectric element, and the skirt in the element having a smaller figure of merit in the first thermoelectric element and the second thermoelectric element is the skirt. Thermoelectric conversion is performed by setting the direction of the first substrate and the second substrate so as to face the high temperature part side,
Thermoelectric conversion method.
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|---|---|---|---|---|
| WO2016209040A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | 엘지이노텍 주식회사 | Thermoelectric leg, and thermoelectric element comprising same and method for manufacturing same |
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2012
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