JP2017175046A - Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module - Google Patents
Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017175046A JP2017175046A JP2016061617A JP2016061617A JP2017175046A JP 2017175046 A JP2017175046 A JP 2017175046A JP 2016061617 A JP2016061617 A JP 2016061617A JP 2016061617 A JP2016061617 A JP 2016061617A JP 2017175046 A JP2017175046 A JP 2017175046A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric conversion
- conversion module
- metal electrode
- substrate
- insulating substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 98
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 77
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 77
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 6
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 4
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010062 adhesion mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052839 forsterite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N magnesium orthosilicate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] HCWCAKKEBCNQJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007719 peel strength test Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 steatite Chemical compound 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
本発明は、熱電変換モジュール用基板、熱電変換モジュール及び熱電変換モジュール用基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a thermoelectric conversion module substrate, a thermoelectric conversion module, and a method for manufacturing a thermoelectric conversion module substrate.
従来、熱電変換素子のゼーベック効果又はペルチェ効果を利用して、熱エネルギーを電気エネルギーに、又は電気エネルギーを熱エネルギーに直接変換する熱電変換モジュールが知られている（例えば特許文献１〜３）。 Conventionally, thermoelectric conversion modules that directly convert thermal energy into electrical energy or electrical energy into thermal energy using the Seebeck effect or Peltier effect of thermoelectric conversion elements are known (for example, Patent Documents 1 to 3).
熱電変換モジュールは、可動部（機械的な駆動部分）を持たず構造が簡単であるため、摩耗劣化などの心配がなく信頼性・耐久性に優れる、メンテナンスが容易である、小型化・軽量化が容易で適用場所の制限が少ない、という利点がある。このような利点を有することから、大量の熱が排出される工業炉（電気炉や燃焼炉等、各種産業分野で溶解、精錬、加熱等の工程で使用される炉）にも比較的容易に設置することができる。また、熱電変換モジュールを用いた熱電発電装置は、二酸化炭素を排出することもなく、廃熱を回収してエネルギー源として再利用することができる技術として、環境保全や省エネルギーの観点から非常に注目されている。 The thermoelectric conversion module has no moving parts (mechanical drive parts) and has a simple structure, so there is no worry about wear deterioration, etc., it is excellent in reliability and durability, easy maintenance, miniaturization and weight reduction. However, there is an advantage that there are few restrictions on the application place. Because of these advantages, it is relatively easy for industrial furnaces (furnace used in melting, refining, and heating processes in various industrial fields such as electric furnaces and combustion furnaces) from which a large amount of heat is discharged. Can be installed. In addition, thermoelectric power generation devices using thermoelectric conversion modules have attracted considerable attention from the viewpoint of environmental conservation and energy saving as a technology that can recover waste heat and reuse it as an energy source without discharging carbon dioxide. Has been.
一般的な熱電変換モジュールは、熱電素子であるｐ型半導体とｎ型半導体を金属電極によって「π」型に接続した熱電素子対を、多数集合させて電気的に直列に接続し、２枚の絶縁基板（例えばセラミック基板）で狭持した構成を有する。 In general thermoelectric conversion modules, a large number of thermoelectric element pairs in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, which are thermoelectric elements, are connected in a “π” type by metal electrodes are assembled and electrically connected in series. The structure is held by an insulating substrate (for example, a ceramic substrate).
金属電極と絶縁基板を接合する手法としては、例えば銀ロウ（硬ロウ）を用いたロウ付け、半田（軟ロウ）を用いた半田付けが知られている。この場合、金属電極と絶縁基板との間に銀ロウ又は半田からなる接着層が介在する。また例えば、銀ペーストを絶縁基板にスクリーン印刷して、銀ペーストの焼結体を金属電極として適用する場合もある。以下において、金属電極と絶縁基板との接合部分を「電極接合部」と称する。 As a technique for joining the metal electrode and the insulating substrate, for example, brazing using silver solder (hard solder) and soldering using solder (soft solder) are known. In this case, an adhesive layer made of silver solder or solder is interposed between the metal electrode and the insulating substrate. In some cases, for example, a silver paste is screen-printed on an insulating substrate, and a sintered body of the silver paste is applied as a metal electrode. Hereinafter, the joint portion between the metal electrode and the insulating substrate is referred to as an “electrode joint portion”.
ここで、「銀ロウ」とは、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎを主成分とするロウ材であり、通常、Ａｇ含有率は８０％以下である。用途により、Ｃｄ、Ｓｎ又はＮｉ等が添加されているものもある。一方、銀ペーストとは、有機バインダー（樹脂）中にＡｇの微粉末を混入してペースト状にしたものであり、銀ロウとは明確に区別される。銀ペーストにおけるＡｇ含有率は銀ロウよりも高い（例えば９０％以上）。 Here, “silver brazing” is a brazing material mainly composed of Ag, Cu, and Zn, and the Ag content is usually 80% or less. Depending on the application, Cd, Sn, Ni or the like may be added. On the other hand, the silver paste is a paste formed by mixing fine powder of Ag in an organic binder (resin) and is clearly distinguished from silver wax. The Ag content in the silver paste is higher than that of silver wax (for example, 90% or more).
しかしながら、銀ロウや半田は耐熱温度（溶融温度）が純銀に比較して低く、高温環境に対する耐性が低い上、酸化しやすい元素が含まれているため、銀ロウ又は半田からなる接着層を含む電極接合部は、大気中では絶縁基板と金属電極の接合部が酸化し、高温環境下において接合強度が低下しやすい。一方、銀ペーストの焼結体を金属電極として適用する場合、マスクを使用して印刷するため、厚く塗りすぎると自重で銀ペーストが広がり、印刷精度が悪くなり、電極形成において均一性や精度が落ちることが懸念される。さらに、銀ペーストの焼結体は、Ａｇ原子が結合している銀箔と異なり、細かい粒子が局部収縮しており、Ａｇ同士の結合が弱いため、電極接合部の接合強度は高いが、絶縁基板が割れると銀ペーストからなる金属電極も一緒に割れる傾向にあり、熱電素子の熱膨張及び熱収縮に追従できずに、熱電変換モジュールが破損する虞がある。 However, silver solder and solder have a lower heat-resistant temperature (melting temperature) than pure silver, have low resistance to high-temperature environments, and contain an element that easily oxidizes, so an adhesive layer made of silver solder or solder is included. In the electrode junction, the junction between the insulating substrate and the metal electrode is oxidized in the atmosphere, and the bonding strength is likely to decrease in a high temperature environment. On the other hand, when applying a sintered body of silver paste as a metal electrode, since printing is performed using a mask, if it is applied too thickly, the silver paste spreads by its own weight, resulting in poor printing accuracy and uniformity and accuracy in electrode formation. Concerned about falling. Furthermore, the silver paste sintered body is different from the silver foil in which Ag atoms are bonded, and fine particles are locally contracted, and the bonding strength between the electrodes is high because the bonding between Ag is weak. If the crack is broken, the metal electrode made of silver paste tends to crack together, and the thermoelectric conversion module may be damaged without being able to follow the thermal expansion and contraction of the thermoelectric element.
本発明の目的は、高温環境下やヒートサイクル下での使用にも耐えうる信頼性の高い熱電変換モジュール用基板及び熱電変換モジュールを提供することである。 An object of the present invention is to provide a highly reliable substrate for a thermoelectric conversion module and a thermoelectric conversion module that can withstand use under a high temperature environment or a heat cycle.
本発明の他の目的は、上記の信頼性の高い熱電変換モジュール用基板及び熱電変換モジュールを実現するための熱電変換モジュール用基板の製造方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a highly reliable thermoelectric conversion module substrate and a method of manufacturing a thermoelectric conversion module substrate for realizing the thermoelectric conversion module.
本発明の第１の側面を反映した熱電変換モジュール用基板は、セラミックスからなる絶縁基板と、
前記絶縁基板上に配置される金属電極と、
前記絶縁基板と前記金属電極との間に介在する接着層と、を備え、
前記接着層は、Ａｇ含有率が９０％以上である銀ペーストの焼結体であることを特徴とする。
The thermoelectric conversion module substrate reflecting the first aspect of the present invention includes an insulating substrate made of ceramics,
A metal electrode disposed on the insulating substrate;
An adhesive layer interposed between the insulating substrate and the metal electrode,
The adhesive layer is a sintered body of a silver paste having an Ag content of 90% or more.
本発明の第２の側面を反映した熱電変換モジュールは、上記の熱電変換モジュール用基板と、
前記金属電極上に配置される熱電素子と、を備えることを特徴とする。
The thermoelectric conversion module reflecting the second aspect of the present invention is the above-described thermoelectric conversion module substrate,
And a thermoelectric element disposed on the metal electrode.
本発明の第３の側面を反映した熱電変換モジュール用基板の製造方法は、
（Ａ）セラミックスからなる絶縁基板を用意する工程と、
（Ｂ）前記絶縁基板上にＡｇ含有率が９０％以上である銀ペーストを塗布する工程と、
（Ｃ）前記銀ペースト上に金属電極を配置して、所定の圧力を印加しながら焼結する工程と、を含むことを特徴とする。
A method of manufacturing a substrate for a thermoelectric conversion module reflecting the third aspect of the present invention,
(A) preparing an insulating substrate made of ceramic;
(B) applying a silver paste having an Ag content of 90% or more on the insulating substrate;
(C) arranging a metal electrode on the silver paste and sintering it while applying a predetermined pressure.
本発明によれば、酸化しやすい元素が電極接合部に含まれないため、高温環境下やヒートサイクル下においても電極接合部の接合強度が保持される。また、熱電変換モジュールにおいて熱電素子と絶縁基板との間に金属電極と電極接合部が介在するため、熱電素子の熱膨張及び熱収縮は金属電極によって吸収される。したがって、高温環境下やヒートサイクル下での使用にも耐えうる信頼性の高い熱電変換モジュール用基板及び熱電変換モジュールが提供される。 According to the present invention, since an element that easily oxidizes is not included in the electrode bonding portion, the bonding strength of the electrode bonding portion is maintained even under a high temperature environment or a heat cycle. Further, since the metal electrode and the electrode joint are interposed between the thermoelectric element and the insulating substrate in the thermoelectric conversion module, the thermal expansion and contraction of the thermoelectric element are absorbed by the metal electrode. Therefore, a highly reliable substrate for a thermoelectric conversion module and a thermoelectric conversion module that can withstand use under a high temperature environment or a heat cycle are provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施の形態に係る熱電変換モジュール１を示す図である。図１に示すように、熱電変換モジュール１は、熱電素子１１が熱電変換モジュール用基板１２で挟持された構成を有する。平板状の熱電変換モジュール１を、一方の面が高温側、他方の面が低温側となるように配置して両面間に温度差を与えると、起電力が生じる。この電力は、熱電変換モジュール１に接続された電流リード１４、１５を介して取り出される。逆に、電流リード１４、１５を介して熱電変換モジュール１に電流を流すと、一方の面で発熱が生じ、他方の面で吸熱が生じる。 FIG. 1 is a diagram showing a thermoelectric conversion module 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the thermoelectric conversion module 1 has a configuration in which a thermoelectric element 11 is sandwiched between thermoelectric conversion module substrates 12. When the flat thermoelectric conversion module 1 is arranged such that one surface is on the high temperature side and the other surface is on the low temperature side, and a temperature difference is given between both surfaces, an electromotive force is generated. This electric power is taken out through current leads 14 and 15 connected to the thermoelectric conversion module 1. Conversely, when a current is passed through the thermoelectric conversion module 1 via the current leads 14 and 15, heat is generated on one surface and heat is absorbed on the other surface.
熱電素子１１は、ｐ型半導体からなる第１の熱電素子１１１及びｎ型半導体からなる第２の熱電素子１１２を有する。熱電素子１１は、半導電性を有するセラミックス（以下「セラミック半導体」と称する）からなる角柱状又は円柱状の部材である。セラミック半導体としては、例えば酸化物系の化合物半導体が好適である。酸化物系半導体は適用温度が高く、１０００℃近い高温環境下でも動作させることができるためである。一例として、ｐ型の第１の熱電素子１１１としてはＣａ3Ｃｏ4Ｏ9を適用でき、ｎ型の第２の熱電素子１１２としてはＬａＮｉＯ3を適用できる。 The thermoelectric element 11 includes a first thermoelectric element 111 made of a p-type semiconductor and a second thermoelectric element 112 made of an n-type semiconductor. The thermoelectric element 11 is a prismatic or columnar member made of ceramic having semiconductivity (hereinafter referred to as “ceramic semiconductor”). As the ceramic semiconductor, for example, an oxide-based compound semiconductor is preferable. This is because an oxide-based semiconductor has a high application temperature and can be operated in a high-temperature environment near 1000 ° C. As an example, Ca 3 Co 4 O 9 can be applied as the p-type first thermoelectric element 111, and LaNiO 3 can be applied as the n-type second thermoelectric element 112.
熱電変換モジュール用基板１２は、絶縁基板１２１及び金属電極１２２（例えばＡｇ電極）を有する。絶縁基板１２１は、絶縁性のセラミックスで形成される。絶縁基板１２１には、例えばアルミナ、窒化ケイ素、窒化アルミ、ジルコニア、イットリア、炭化ケイ素、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、コージライト、またはこれらを含む複合セラミック材料等を適用できる。 The thermoelectric conversion module substrate 12 includes an insulating substrate 121 and a metal electrode 122 (for example, an Ag electrode). The insulating substrate 121 is made of insulating ceramics. For the insulating substrate 121, for example, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, zirconia, yttria, silicon carbide, mullite, steatite, forsterite, cordierite, or a composite ceramic material containing these can be used.
金属電極１２２は、例えば銀箔で形成される。第１の熱電素子１１１と第２の熱電素子１１２が、金属電極１２２によって「π」型に接続されることにより、熱電素子対（符号略）が形成される。熱電変換モジュール１においては、多数の熱電素子対が電気的に直列に接続される。熱電素子１１と金属電極１２２は、例えば導電性ペーストを用いた焼成により接合される。 The metal electrode 122 is made of, for example, silver foil. The first thermoelectric element 111 and the second thermoelectric element 112 are connected in a “π” shape by the metal electrode 122, thereby forming a thermoelectric element pair (not shown). In the thermoelectric conversion module 1, a large number of thermoelectric element pairs are electrically connected in series. The thermoelectric element 11 and the metal electrode 122 are joined by baking using, for example, a conductive paste.
金属電極１２２として銀箔を使用することにより、金属特有の延性や展性が働き、熱電モジュールとして使用した際に、熱電素子１１の膨張率と絶縁基板１２１や金属電極１２２の膨張率の差によって接合界面に発生する応力を緩和することができる。銀箔ではなく、銀ペーストの焼結体を金属電極１２２に適用することも考えられるが、細かいＡｇ粒子が微粒子状で焼結しているだけなので、柔軟性に欠け、熱電モジュールとして使用した場合に、金属電極１２２と熱電素子１１の接合界面で破壊してしまう虞がある。したがって、金属電極１２２は、銀箔で形成されるのが好ましい。 By using silver foil as the metal electrode 122, ductility and malleability peculiar to metal work, and when used as a thermoelectric module, bonding is performed due to the difference between the expansion coefficient of the thermoelectric element 11 and the expansion coefficient of the insulating substrate 121 and the metal electrode 122. The stress generated at the interface can be relaxed. Although it is conceivable to apply a sintered body of silver paste to the metal electrode 122 instead of silver foil, since the fine Ag particles are only sintered in the form of fine particles, they lack flexibility and are used as thermoelectric modules. There is a possibility that the metal electrode 122 and the thermoelectric element 11 are broken at the bonding interface. Therefore, the metal electrode 122 is preferably formed of silver foil.
図２は、金属電極１２２と絶縁基板１２１の接合状態を示す図である。図２に示すように、絶縁基板１２１と金属電極１２２の間には、接着層１２３が介在する。接着層１２３は、Ａｇ含有率が９０％以上である銀ペーストの焼結体であり、銀ロウや半田のように、酸化されやすい元素を含まない。したがって、高温環境下やヒートサイクル下においても電極接合部の接合強度が保持される。すなわち、熱電変換モジュール用基板１２の電極接合部は、高温環境及びヒートサイクルに対して高い耐性を有する。 FIG. 2 is a diagram illustrating a bonding state between the metal electrode 122 and the insulating substrate 121. As shown in FIG. 2, an adhesive layer 123 is interposed between the insulating substrate 121 and the metal electrode 122. The adhesive layer 123 is a sintered body of a silver paste having an Ag content of 90% or more, and does not contain an easily oxidizable element such as silver solder or solder. Therefore, the bonding strength of the electrode bonding portion is maintained even under a high temperature environment or a heat cycle. That is, the electrode bonding portion of the thermoelectric conversion module substrate 12 has high resistance to high temperature environments and heat cycles.
ここで、金属電極１２２の厚さｔ１は、５０μｍ以上であることが好ましい。これにより、金属電極１２２は、熱電変換モジュール１が高温環境下又はヒートサイクル下で使用されたときの熱電素子１１の熱膨張及び熱収縮に対して高い追従性を有するようになる。したがって、熱電変換モジュール１の破損を防止することができる。また、金属電極１２２を厚くすることにより、熱電変換モジュール１の抵抗が低下するので、熱電変換性能が向上する。ただし、金属電極１２２の厚さがある程度厚くなると、熱電変換モジュール１の抵抗を低下させる効果は飽和すること、金属電極１２２が厚くなるとその分コストが増大することを考慮すると、金属電極１２２の厚さは、３００μｍ以下であることが好ましい。 Here, the thickness t1 of the metal electrode 122 is preferably 50 μm or more. Thereby, the metal electrode 122 comes to have high followability with respect to the thermal expansion and contraction of the thermoelectric element 11 when the thermoelectric conversion module 1 is used in a high temperature environment or a heat cycle. Therefore, damage to the thermoelectric conversion module 1 can be prevented. Moreover, since the resistance of the thermoelectric conversion module 1 falls by making the metal electrode 122 thick, thermoelectric conversion performance improves. However, considering that the effect of reducing the resistance of the thermoelectric conversion module 1 is saturated when the thickness of the metal electrode 122 is increased to some extent, and that the cost is increased as the metal electrode 122 is increased, the thickness of the metal electrode 122 is increased. The thickness is preferably 300 μm or less.
また、接着層１２３の厚さｔ２については、８μｍ未満であると、金属電極１２２と絶縁基板１２１との間の接着力が不足し、４５μｍを超えると、熱電変換モジュール１の抵抗を低下させる効果は飽和し、厚くなる分コストが増大する。したがって、接着層１２３の厚さｔ２は、８μｍ以上４５μｍ以下であることが好ましい。 In addition, when the thickness t2 of the adhesive layer 123 is less than 8 μm, the adhesive force between the metal electrode 122 and the insulating substrate 121 is insufficient, and when it exceeds 45 μm, the resistance of the thermoelectric conversion module 1 is reduced. Saturates and thickens, increasing costs. Therefore, the thickness t2 of the adhesive layer 123 is preferably 8 μm or more and 45 μm or less.
図３は、熱電変換モジュール用基板１２の製造工程図である。図３に示すように、絶縁基板１２１と金属電極１２２を接合する場合、絶縁基板１２１を用意し（ステップＳ１、工程Ａ）、絶縁基板１２１の所定の領域に、例えばスクリーン印刷により銀ペーストを塗布する（ステップＳ２、工程Ｂ）。ステップＳ２では、ステップＳ３における印加圧力を考慮して、銀ペーストを焼成させた後の厚さが８μｍ以上となるように、塗布厚さが調整される。 FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the thermoelectric conversion module substrate 12. As shown in FIG. 3, when the insulating substrate 121 and the metal electrode 122 are bonded, the insulating substrate 121 is prepared (step S1, step A), and silver paste is applied to a predetermined region of the insulating substrate 121 by, for example, screen printing. (Step S2, Step B). In step S2, in consideration of the applied pressure in step S3, the coating thickness is adjusted so that the thickness after baking the silver paste is 8 μm or more.
そして、銀ペースト上に金属電極１２２を配置し、高圧下において銀ペーストの加熱焼成を行う（ステップＳ３、工程Ｃ）。これにより、銀ペーストの焼結体からなる接着層１２３が形成され、金属電極１２２と絶縁基板１２１は接着層１２３を介して高強度で接合される。また、圧力をかけることで金属電極１２２が銀ペーストに埋没し、金属電極１２２の側面の一部が接着層１２３で覆われた状態となるので、金属電極１２２と接着層１２３の接合強度がさらに向上する。この場合、金属電極１２２の側面の接着層１２３で覆われる部分の高さは、少なくとも５μｍ以上であることが好ましい。 Then, the metal electrode 122 is disposed on the silver paste, and the silver paste is heated and fired under high pressure (step S3, step C). Thus, an adhesive layer 123 made of a sintered body of silver paste is formed, and the metal electrode 122 and the insulating substrate 121 are bonded with high strength via the adhesive layer 123. Further, since the metal electrode 122 is buried in the silver paste by applying pressure and a part of the side surface of the metal electrode 122 is covered with the adhesive layer 123, the bonding strength between the metal electrode 122 and the adhesive layer 123 is further increased. improves. In this case, the height of the portion covered with the adhesive layer 123 on the side surface of the metal electrode 122 is preferably at least 5 μm or more.
ここで、ステップＳ３における印加圧力は、１ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが好ましい。印加圧力を１ＭＰａ以上とすることにより、絶縁基板１２１の接合界面近傍（例えば界面からの深さが２０）μｍの領域）における空孔にＡｇが入り込んで密着性が高まるため、電極接合部の接合強度がさらに向上する。一方、圧力をかけすぎると基板割れや金属電極が脆くなることや、金属電極１２２の変形が顕著になり寸法精度が悪くなることが懸念される。また、一定以上圧力をかけても加圧による効果の増大は見込めず、高荷重を印加するためには高価で大がかりな装置が必要となる。したがって、印加圧力は１０ＭＰa以下であることが好ましい。 Here, the applied pressure in step S3 is preferably 1 MPa or more and 10 MPa or less. By setting the applied pressure to 1 MPa or more, Ag enters a hole in the vicinity of the bonding interface of the insulating substrate 121 (for example, a region having a depth of 20 μm from the interface) and adhesion is increased. Strength is further improved. On the other hand, if too much pressure is applied, there is a concern that the substrate cracks or the metal electrode becomes brittle, or the deformation of the metal electrode 122 becomes remarkable and the dimensional accuracy deteriorates. Moreover, even if pressure is applied above a certain level, the effect of pressurization is not expected to increase, and an expensive and large-scale device is required to apply a high load. Therefore, the applied pressure is preferably 10 MPa or less.
図４は、高圧下（ここでは３ＭＰａ）で銀ペーストを焼結したときの金属電極と絶縁基板の接合界面を示す図である。図５は、低圧下（ここでは１６ｋＰａ）で銀ペーストを焼結したときの金属電極と絶縁基板の接合界面を示す図である。図４Ａ、図５Ａは拡大率５００倍の画像で、図４Ｂ、図５Ｂは拡大率１０００倍の画像である。図４、図５において、絶縁基板１２１に点在する黒い部分は、空孔である。また、接着層１２３における黒い部分は隙間である。図４では、絶縁基板１２１の接合界面近傍に白い部分が点在しており、空孔にＡｇが侵入していることが確認できる。また、図４では、接着層１２３の隙間が小さくなっており、密着性が向上していることが確認できる。 FIG. 4 is a diagram showing the bonding interface between the metal electrode and the insulating substrate when the silver paste is sintered under high pressure (here, 3 MPa). FIG. 5 is a diagram showing a bonding interface between the metal electrode and the insulating substrate when the silver paste is sintered under a low pressure (16 kPa in this case). 4A and 5A are images with a magnification of 500 times, and FIGS. 4B and 5B are images with a magnification of 1000 times. 4 and 5, black portions scattered on the insulating substrate 121 are holes. Further, the black portion in the adhesive layer 123 is a gap. In FIG. 4, white portions are scattered in the vicinity of the bonding interface of the insulating substrate 121, and it can be confirmed that Ag has entered the holes. Moreover, in FIG. 4, the clearance gap between the contact bonding layers 123 is small, and it can confirm that the adhesiveness is improving.
このように、本実施の形態に係る熱電変換モジュール用基板１２は、セラミックスからなる絶縁基板１２１と、絶縁基板１２１上に配置される金属電極１２２と、絶縁基板１２１と金属電極１２２との間に介在する接着層１２３と、を備える。接着層１２３は、Ａｇ含有率が９０％以上である銀ペーストの焼結体である。 As described above, the thermoelectric conversion module substrate 12 according to the present embodiment includes the insulating substrate 121 made of ceramic, the metal electrode 122 disposed on the insulating substrate 121, and the insulating substrate 121 and the metal electrode 122. And an intervening adhesive layer 123. The adhesive layer 123 is a silver paste sintered body having an Ag content of 90% or more.
熱電変換モジュール用基板１２によれば、酸化しやすい元素が電極接合部に含まれないため、高温環境下やヒートサイクル下においても電極接合部の接合強度が保持される。また、熱電変換モジュール１において熱電素子１１と絶縁基板１２１との間に金属電極１２２と接着層１２３が介在するため、熱電素子１１の熱膨張及び熱収縮は金属電極１２２が変形することによって吸収される。したがって、熱電変換モジュール用基板１２及びこれを用いた熱電変換モジュール１は、高温環境下やヒートサイクル下での使用にも耐えうる高い信頼性を有する。 According to the thermoelectric conversion module substrate 12, an element that easily oxidizes is not included in the electrode bonding portion, and therefore the bonding strength of the electrode bonding portion is maintained even in a high-temperature environment or under a heat cycle. In addition, since the metal electrode 122 and the adhesive layer 123 are interposed between the thermoelectric element 11 and the insulating substrate 121 in the thermoelectric conversion module 1, the thermal expansion and contraction of the thermoelectric element 11 are absorbed by the deformation of the metal electrode 122. The Therefore, the thermoelectric conversion module substrate 12 and the thermoelectric conversion module 1 using the same have high reliability that can withstand use in a high-temperature environment or heat cycle.
［実施例１］
実施例１では、絶縁基板に、銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、銀ペースト上に金属電極を配置して乾燥させた後、大気中にて高温（Ａｇ融点）で４時間の加熱焼成を行った。絶縁基板には、６０ｍｍ×３０ｍｍ×０．６３５ｍｍのアルミナ基板を使用し、金属電極には、５ｍｍ×２８ｍｍ×０．３ｍｍの銀箔を使用した。また、銀ペーストの塗布厚は１５μｍとした。焼成工程における印加圧力を１．５ＭＰａ（実施例１−１）、２．５ＭＰａ（実施例１−２）、１６ｋＰａ（実施例１−３）、３２ｋＰａ（実施例１−４）に設定し、作成された熱電変換モジュール用基板について、接合強度を評価した。
[Example 1]
In Example 1, a silver paste was applied to an insulating substrate by screen printing, a metal electrode was placed on the silver paste and dried, followed by heating and baking in the atmosphere at a high temperature (Ag melting point) for 4 hours. It was. A 60 mm × 30 mm × 0.635 mm alumina substrate was used as the insulating substrate, and a 5 mm × 28 mm × 0.3 mm silver foil was used as the metal electrode. The coating thickness of the silver paste was 15 μm. The applied pressure in the firing step was set to 1.5 MPa (Example 1-1), 2.5 MPa (Example 1-2), 16 kPa (Example 1-3), and 32 kPa (Example 1-4). The bonding strength of the thermoelectric conversion module substrate thus obtained was evaluated.
接合強度についての評価は、初期の接合強度と、６００℃→１００℃のサイクルを２０回繰り返したヒートサイクル後の接合強度を測定した。接合強度の測定は、ＪＩＳ Ｃ ５０１６（９０°剥離強度試験）に準拠して行った。なお、各条件ともに、５つの試料について接合強度を測定し、その中央値によって接合強度を比較した。 For the evaluation of the bonding strength, the initial bonding strength and the bonding strength after a heat cycle in which a cycle of 600 ° C. → 100 ° C. was repeated 20 times were measured. The bonding strength was measured in accordance with JIS C 5016 (90 ° peel strength test). In each condition, the bonding strength was measured for five samples, and the bonding strength was compared by the median value.
［比較例１］
比較例１では、絶縁基板に、銀ロウを用いたロウ付け及び半田付けにより金属電極を接合した。接合方法以外の条件は実施例１と同様とした。そして、実施例１と同様に接合強度を評価した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a metal electrode was joined to an insulating substrate by brazing using silver solder and soldering. Conditions other than the joining method were the same as in Example 1. Then, the bonding strength was evaluated in the same manner as in Example 1.
実施例１及び比較例１の評価結果を表１に示す。表１において、ヒートサイクル後（ＨＳ後）の接合強度は、それぞれの初期の接合強度を基準に、ほとんど低下しない場合を“○”、低下したが実用レベルである場合を“△”、著しく低下した場合を“×”で示している。 The evaluation results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1. In Table 1, the bonding strength after the heat cycle (after HS) is markedly reduced by “◯” when the initial bonding strength is hardly decreased, “△” when it is reduced but at a practical level, and markedly decreased. This case is indicated by “×”.
表１に示すように、銀ペーストを使用して絶縁基板と金属電極を接合した場合（実施例１−１〜実施例１−４）、ロウ付け又は半田付けにより接合した場合（比較例１−１、比較例１−２）に比較して、ヒートサイクル後における接合強度の低下が小さいことが確認できた。 As shown in Table 1, when an insulating substrate and a metal electrode are joined using silver paste (Example 1-1 to Example 1-4), when joined by brazing or soldering (Comparative Example 1- 1 and Comparative Example 1-2), it was confirmed that the decrease in bonding strength after the heat cycle was small.
また、焼結工程における印加圧力を高圧とした場合（実施例１−１、実施例１−２）、印加圧力を低圧とした場合（実施例１−３、実施例１−４）に比較して、ヒートサイクル後における接合強度の低下が小さかった。実施例１−１、実施例１−２では、接着層の密着性が高く、絶縁基板の空孔にはＡｇが侵入する（図４参照）。この絶縁基板に侵入したＡｇは、絶縁基板のアルミナ粒子に引っかかり、ガラス成分以外の接着機構として機能すると考えられる。これに対して、実施例１−３、１−４では、接着層の密着性が低く、絶縁基板の空孔にＡｇは侵入しない（図５参照）。ヒートサイクル下においては、接合を担うガラス成分が熱膨張及び熱収縮によって破壊されたために、接合強度が若干低下したと考えられる。 Also, compared to the case where the applied pressure in the sintering process is high (Example 1-1, Example 1-2) and the case where the applied pressure is low (Example 1-3, Example 1-4). Thus, the decrease in bonding strength after the heat cycle was small. In Example 1-1 and Example 1-2, the adhesiveness of the adhesive layer is high, and Ag enters the pores of the insulating substrate (see FIG. 4). Ag entering the insulating substrate is caught by the alumina particles of the insulating substrate and is considered to function as an adhesion mechanism other than the glass component. On the other hand, in Examples 1-3 and 1-4, the adhesiveness of the adhesive layer is low, and Ag does not enter the holes of the insulating substrate (see FIG. 5). Under the heat cycle, it is considered that the bonding strength was slightly reduced because the glass component responsible for bonding was destroyed by thermal expansion and contraction.
［実施例２］
実施例２では、実施例１と同様に、絶縁基板に、銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、銀ペースト上に金属電極を配置して乾燥させた後、大気中にて高温（Ａｇ融点）で４時間の加熱焼成を行った。絶縁基板には、６０ｍｍ×３０ｍｍ×０．６３５ｍｍのアルミナ基板を使用し、金属電極には、５ｍｍ×２８ｍｍ×ｔ１の銀箔を使用した。銀ペーストの塗布厚は１５μｍとした。焼成工程における印加圧力は、２．５ＭＰａに設定した。金属電極の厚さｔ１を１００μｍ（実施例２−１）、１５０μｍ（実施例２−２）、３００μｍ（実施例２−３）、３０μｍ（実施例２−４）に設定した。
[Example 2]
In Example 2, as in Example 1, silver paste was applied to an insulating substrate by screen printing, a metal electrode was placed on the silver paste and dried, and then at high temperature (Ag melting point) in the atmosphere. The baking was performed for 4 hours. A 60 mm × 30 mm × 0.635 mm alumina substrate was used as the insulating substrate, and a 5 mm × 28 mm × t1 silver foil was used as the metal electrode. The coating thickness of the silver paste was 15 μm. The applied pressure in the firing step was set to 2.5 MPa. The thickness t1 of the metal electrode was set to 100 μm (Example 2-1), 150 μm (Example 2-2), 300 μm (Example 2-3), and 30 μm (Example 2-4).
［比較例２］
比較例２では、絶縁基板に、銀ペーストをスクリーン印刷により塗布し、大気中にて高温（Ａｇ融点）で４時間の加熱焼成を行い、銀ペーストの焼結体を金属電極とした。絶縁基板のサイズは実施例２と同様とし、銀ペーストの塗布厚は５０μｍとした。
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 2, a silver paste was applied to an insulating substrate by screen printing, and baked for 4 hours at high temperature (Ag melting point) in the atmosphere, and the sintered body of the silver paste was used as a metal electrode. The size of the insulating substrate was the same as in Example 2, and the coating thickness of the silver paste was 50 μm.
実施例１、実施例２で作成した熱電変換モジュール用基板について、ヒートサイクル後の電極状態と、熱電変換モジュールの熱電変換性能への寄与度を評価した。ヒートサイクル後の電極状態は目視で観察し、熱電変換性能への寄与度は熱電変換モジュールの抵抗値を測定して評価した。 About the substrate for thermoelectric conversion modules created in Example 1 and Example 2, the electrode state after the heat cycle and the degree of contribution to the thermoelectric conversion performance of the thermoelectric conversion module were evaluated. The electrode state after the heat cycle was visually observed, and the contribution to the thermoelectric conversion performance was evaluated by measuring the resistance value of the thermoelectric conversion module.
実施例２の評価結果を表２に示す。表２において、電極状態の評価は、金属電極が破断することなく９０度剥離試験を実施できた場合を“○”、金属電極が破断した場合を“×”で示している。 The evaluation results of Example 2 are shown in Table 2. In Table 2, the evaluation of the electrode state is indicated by “◯” when the 90 ° peel test can be performed without breaking the metal electrode, and by “X” when the metal electrode is broken.
表２に示すように、実施例２−１〜実施例２−３では、ヒートサイクル後の電極状態は良好であった。これに対して、実施例２−４、比較例２では、ヒートサイクル後に電極割れが観察された。熱電素子の熱膨張及び熱収縮に対して金属電極が追従できなかったためと考えられる。また、実施例２−４、比較例２では、熱電変換モジュールの抵抗値を低下させる効果はほとんどなかった。 As shown in Table 2, in Example 2-1 to Example 2-3, the electrode state after the heat cycle was good. On the other hand, in Example 2-4 and Comparative Example 2, electrode cracking was observed after the heat cycle. This is probably because the metal electrode could not follow the thermal expansion and contraction of the thermoelectric element. In Example 2-4 and Comparative Example 2, there was almost no effect of reducing the resistance value of the thermoelectric conversion module.
なお、実施例２−３では、熱電変換性能への寄与度は高いが、金属電極の厚さが実施例２−２の２倍であるにも関わらず、寄与度はそれほど変わらなかった。すなわち、金属厚さが一定値を超えると、熱電変換性能に対する影響は小さく、厚みを増大させるメリットよりもコスト面でのデメリットが大きくなるといえる。本発明者等は、さらに実験を重ね、金属電極の厚さが３００μｍを超えると、熱電変換モジュールの抵抗値はほぼ一定となり、熱電変換性能への寄与度が飽和することを確認している。また、実施例２−４は、電極状態及び熱電変換性能への寄与度については良好な評価が得られていないが、ヒートサイクル後における接合強度の低下は小さく、一定の効果は得られる。実施例２より、銀箔を適用した金属電極の厚さは、５０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましいといえる。 In Example 2-3, the degree of contribution to the thermoelectric conversion performance was high, but the degree of contribution did not change much even though the thickness of the metal electrode was twice that of Example 2-2. That is, when the metal thickness exceeds a certain value, the influence on the thermoelectric conversion performance is small, and it can be said that the demerit in cost is greater than the merit of increasing the thickness. The inventors have further experimented and confirmed that when the thickness of the metal electrode exceeds 300 μm, the resistance value of the thermoelectric conversion module becomes almost constant, and the contribution to the thermoelectric conversion performance is saturated. Moreover, although Example 2-4 has not acquired favorable evaluation about the contribution to an electrode state and thermoelectric conversion performance, the fall of the joining strength after a heat cycle is small, and a fixed effect is acquired. From Example 2, it can be said that the thickness of the metal electrode to which the silver foil is applied is preferably 50 μm or more and 300 μm or less.
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be changed without departing from the gist thereof.
例えば、本発明は、２種類の熱電変換素子を用い両面に絶縁基板を設けるπ型熱電変換モジュールや、一方の面に絶縁基板を設けないハーフスケルトン型の熱電変換モジュールに適用することもできる。また例えば、１種類の熱電素子を用いる、ユニレグ構造の熱電変換モジュールに適用することもできる。 For example, the present invention can be applied to a π-type thermoelectric conversion module in which two types of thermoelectric conversion elements are used and an insulating substrate is provided on both surfaces, and a half skeleton type thermoelectric conversion module in which an insulating substrate is not provided on one surface. Further, for example, it can be applied to a thermoelectric conversion module having a unileg structure using one type of thermoelectric element.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 熱電変換モジュール
１１ 熱電素子
１１１ 第１の熱電素子
１１２ 第２の熱電素子
１２ 熱電変換モジュール用基板
１２１ 絶縁基板
１２２ 金属電極
１２３ 接着層
1 Thermoelectric Conversion Module 11 Thermoelectric Element 111 First Thermoelectric Element 112 Second Thermoelectric Element 12 Thermoelectric Conversion Module Substrate 121 Insulating Substrate 122 Metal Electrode 123 Adhesive Layer
Claims (9)
前記絶縁基板上に配置される金属電極と、
前記絶縁基板と前記金属電極との間に介在する接着層と、を備え、
前記接着層は、Ａｇ含有率が９０％以上である銀ペーストの焼結体であることを特徴とする熱電変換モジュール用基板。 An insulating substrate made of ceramics;
A metal electrode disposed on the insulating substrate;
An adhesive layer interposed between the insulating substrate and the metal electrode,
2. The thermoelectric conversion module substrate according to claim 1, wherein the adhesive layer is a silver paste sintered body having an Ag content of 90% or more.
前記金属電極上に配置される熱電素子と、を備えることを特徴とする熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module substrate according to any one of claims 1 to 6,
A thermoelectric conversion module comprising: a thermoelectric element disposed on the metal electrode.
（Ｂ）前記絶縁基板上にＡｇ含有率が９０％以上である銀ペーストを塗布する工程と、
（Ｃ）前記銀ペースト上に金属電極を配置して、所定の圧力を印加しながら焼結する工程と、を含むことを特徴とする熱電変換モジュール用基板の製造方法。 (A) preparing an insulating substrate made of ceramic;
(B) applying a silver paste having an Ag content of 90% or more on the insulating substrate;
(C) arranging a metal electrode on the silver paste, and sintering it while applying a predetermined pressure. A method for manufacturing a substrate for a thermoelectric conversion module, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016061617A JP2017175046A (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016061617A JP2017175046A (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017175046A true JP2017175046A (en) | 2017-09-28 |
Family
ID=59972152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016061617A Pending JP2017175046A (en) | 2016-03-25 | 2016-03-25 | Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017175046A (en) |
-
2016
- 2016-03-25 JP JP2016061617A patent/JP2017175046A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101046499B1 (en) | Ceramic Electronic Components and Manufacturing Method Thereof | |
| US9414486B2 (en) | Wiring board, wiring board with lead, and electronic device | |
| KR102154369B1 (en) | Power module | |
| JP6833818B2 (en) | Ceramic circuit board and semiconductor device using it | |
| JP2012522709A (en) | Metal ceramic substrate | |
| EP3093882B1 (en) | Electronic circuit device | |
| KR102444696B1 (en) | Thermoelectric conversion module, and method of manufacturing the thermoelectric conversion module | |
| JP2016051778A (en) | Metal-ceramic bonded substrate | |
| JPWO2014098225A1 (en) | heater | |
| JP5158200B2 (en) | Thermoelectric conversion module and method for manufacturing thermoelectric conversion module | |
| JP6904094B2 (en) | Manufacturing method of insulated circuit board | |
| JP2010278035A (en) | Thermoelectric conversion module | |
| JP5707896B2 (en) | Power module substrate with heat sink, power module, and method of manufacturing power module substrate | |
| JP2010109054A (en) | Thermoelectric conversion module and cooler, generator and temperature controller | |
| JP2017175046A (en) | Substrate for thermoelectric conversion module, thermoelectric conversion module, and method for manufacturing substrate for thermoelectric conversion module | |
| JP2008034721A (en) | Thermoelectric power generation element, and its manufacturing method | |
| JP2009238976A (en) | Ceramic laminated substrate and method for manufacturing the ceramic laminated body | |
| JP2006013200A (en) | Thermoelectric transducing module, substrate therefor cooling device, and power generating device | |
| JP2015149349A (en) | Metal member with ground layer, insulating circuit board, semiconductor device, insulating circuit board with heat sink, and method of manufacturing metal member with ground layer | |
| JP2007250807A (en) | Manufacturing method for electronic-part loading circuit board and manufacturing method for module using it | |
| JP2017084947A (en) | Thermoelectric conversion module | |
| JP2000312057A (en) | Wiring substrate and manufacture thereof | |
| JPH09232638A (en) | Thermoelectric element | |
| Gundel et al. | Highly reliable thick film solutions for power LEDs and electronics | |
| JP2015095610A (en) | Peltier element |