JP2018125360A - Thermoelectric conversion module and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion module which is high in bond strength of a bonding layer that bonds between a thermoelectric conversion element and an electrode member, and which is also excellent in electrical conductivity and thermal conductivity, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: In a thermoelectric conversion module, a nickel-containing layer is provided on a surface of a thermoelectric conversion element and/or an electrode member; a conductive bonding layer bonding between the thermoelectric conversion element and the electrode member is a sintered body of a composite silver nanoparticle that has an organic coating layer comprising one or more of a 1-12C alcohol molecule derivative, an alcohol molecule residue, or an alcohol molecule, around silver nuclei comprising an aggregate of silver atoms and having an average particle size in the range of 1-20 nm; and bonding strength by the bonding layer is 20 MPa or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換モジュールの構造に係り、特に熱電変換素子と電極部材とを接合する導電性の接合層が複合銀ナノ粒子の焼結体で構成された熱電変換モジュールおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a structure of a thermoelectric conversion module that converts thermal energy into electric energy, and in particular, a thermoelectric element in which a conductive bonding layer for bonding a thermoelectric conversion element and an electrode member is composed of a sintered body of composite silver nanoparticles. The present invention relates to a conversion module and a manufacturing method thereof.

近年、深刻化しつつあるエネルギー資源の枯渇や地球温暖化などの環境問題を軽減する方法のひとつとして、排熱を直接電気エネルギーに変換することができる熱電発電が知られている。   In recent years, thermoelectric power generation that can directly convert exhaust heat into electrical energy is known as one of the methods for reducing environmental problems such as depletion of energy resources and global warming.

熱電発電に使用される熱電変換材料は、熱を直接、電気に変換することのできる材料として知られている。例えば、熱電変換材料の一端を高温として、他端を低温とすると、高温部と低温部の温度差に応じて端部の間に起電力が発生する。この材料の端部の間に発生した起電力を熱起電力と呼び、このような効果はゼーベック効果といわれる。ゼーベック効果は、熱電変換素子の接合層を高温にしたり低温にしたりすることで電流の方向は逆になる。また、熱電変換材料の他端から電流を流すと、両端に温度差が生じる現象はペルチェ効果といわれており、これらの効果を持つ素子を熱電変換素子と呼ばれる。熱電変換材料は、一般的に、熱によって励起されるキャリアが電子であるn型半導体と、ホールであるp型半導体が知られており、これらの熱電変換素子を、電極を介して交互に接合してπ型の熱電変換モジュールとする構成がよく知られている。このπ型熱電変換モジュールは、p型半導体の一端とn型半導体の一端とを電極により接合して構成され、この接合層を高温として、p型半導体及びn型半導体の他端を低温にすると、高温部と低温部の温度差に応じてp型半導体及びn型半導体の端部の間に発生する起電力が効率よく取り出すことができる。   Thermoelectric conversion materials used for thermoelectric power generation are known as materials that can directly convert heat into electricity. For example, when one end of the thermoelectric conversion material is set to a high temperature and the other end is set to a low temperature, an electromotive force is generated between the end portions according to a temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion. The electromotive force generated between the end portions of this material is called thermoelectromotive force, and such an effect is called Seebeck effect. In the Seebeck effect, the direction of the current is reversed by increasing or decreasing the temperature of the bonding layer of the thermoelectric conversion element. In addition, when a current is passed from the other end of the thermoelectric conversion material, a phenomenon in which a temperature difference occurs between both ends is called a Peltier effect, and an element having these effects is called a thermoelectric conversion element. Thermoelectric conversion materials are generally known as n-type semiconductors in which carriers excited by heat are electrons and p-type semiconductors in holes. These thermoelectric conversion elements are alternately joined via electrodes. Thus, a configuration of a π-type thermoelectric conversion module is well known. The π-type thermoelectric conversion module is configured by joining one end of a p-type semiconductor and one end of an n-type semiconductor with an electrode, and when the joining layer is at a high temperature and the other end of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor is at a low temperature. The electromotive force generated between the end portions of the p-type semiconductor and the n-type semiconductor can be efficiently extracted according to the temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion.

前記のような熱電変換モジュールは、駆動部がない、構造が単純、メンテナンスフリー等の特長を有する特徴から、例えば、溶鉱炉、焼却炉等の工業炉、自動車関連製品等への展開が検討されており、これらの製品に取り付けた場合、熱電変換モジュールは300〜600℃の高温環境下で発電を行うことが想定される。
しかしながら、前記高温環境下では、熱電変換モジュールにおいて熱電変換素子と電極部材間の熱膨張差により、熱電変換素子と電極部材とを接合している接合層に応力が発生し、前記接合層が破壊されることが懸念される。また、前記接合層に発生する応力は、使用環境温度が高いほど、または熱電変換素子と接合材、電極の線膨張係数差が大きいほど高くなる傾向にあり、モジュール設置箇所によっては、振動や衝撃を伴う可能性もあり、モジュールに生じる熱応力に振動や衝撃が加わることで接合層の破壊を助長することが懸念される。
したがって、前記接合層には、前記300〜600℃の高温環境下でも、接合強度が高く(接合信頼性)、導電性や熱伝導性に悪影響が出ないことが必要である。
The thermoelectric conversion module as described above has features such as no drive unit, simple structure, and maintenance-free characteristics. For example, it has been studied for use in industrial furnaces such as blast furnaces and incinerators, automobile-related products, etc. And when it attaches to these products, it is assumed that a thermoelectric conversion module generates electric power in a 300-600 degreeC high temperature environment.
However, in the high-temperature environment, stress is generated in the bonding layer that joins the thermoelectric conversion element and the electrode member due to a difference in thermal expansion between the thermoelectric conversion element and the electrode member in the thermoelectric conversion module, and the bonding layer is broken. There is concern about being done. In addition, the stress generated in the bonding layer tends to increase as the operating environment temperature increases, or as the linear expansion coefficient difference between the thermoelectric conversion element, the bonding material, and the electrode increases. There is also a concern that vibration and impact are added to the thermal stress generated in the module to promote the destruction of the bonding layer.
Therefore, it is necessary that the bonding layer has high bonding strength (bonding reliability) and does not adversely affect the conductivity and thermal conductivity even in the high temperature environment of 300 to 600 ° C.

前記接合層の構成については、例えば、電極面にスクリーン印刷でクリーム半田を塗布し、このクリーム半田で電極と熱電変換素子とを接合する方法(特許文献1)、熱電変換素子の接合面に予め導電性被膜(無電解Niメッキ層等)を形成し、この導電性被膜を介して電極と半田接合する方法(特許文献2)などが記載されている。
しかしながら、特許文献1、2に記載されている半田付けでは、高温熱源を利用する熱電変換モジュールに求められる耐熱性を満足させることができず、その結果として熱電変換素子と電極との間の接合層の接合信頼性等が低下する懸念がある。
また、前記結合層を構成する材料としては、銀ろうなどの金属ろう材が知られている。銀ろうの主成分である銀は、導電性や熱伝導性に優れるという特性がある一方で、接合処理に780℃を超えた高温に加熱する必要があり、この高温により、熱電変換材料の種類によってはダメージを受けてしまう懸念がある。
Regarding the configuration of the bonding layer, for example, cream solder is applied to the electrode surface by screen printing, and the electrode and the thermoelectric conversion element are bonded with the cream solder (Patent Document 1). A method of forming a conductive film (such as an electroless Ni plating layer) and soldering the electrode to the electrode through this conductive film (Patent Document 2) is described.
However, the soldering described in Patent Documents 1 and 2 cannot satisfy the heat resistance required for the thermoelectric conversion module using a high-temperature heat source, and as a result, the bonding between the thermoelectric conversion element and the electrode. There is a concern that the bonding reliability and the like of the layer may decrease.
Further, metal brazing materials such as silver brazing are known as materials constituting the bonding layer. Silver, which is the main component of silver solder, has the property of being excellent in electrical conductivity and thermal conductivity. On the other hand, it is necessary to heat to a high temperature exceeding 780 ° C. in the joining process. There is a concern that it may be damaged.

また、銀ろう以外にも、Ag及びCuの二元素系合金を主成分とし、Ti、Zr及びHfからなる群から選ばれる少なくとも1種の活性金属を0.1〜10質量%含有する活性金属ろう材(特許文献3)、主成分として銀および銅を含むとともに、インジウム,亜鉛および錫から選択される少なくとも1種の元素Aと、チタン,ジルコニウム,ハフニウムおよびニオブから選択される少なくとも1種の元素Bと、モリブデン,オスミウム,レニウムおよびタングステンから選択される少なくとも1種の元素Cとを含み、接合層を構成する全成分100質量%のうち、前記銅の含有量が35質量%以上50質量%以下であるろう材(特許文献4)なども知られている。
これらのろう材は、銀ろうの場合と比べて、接合時の処理温度を低く抑えることが可能になるものの、銀よりも導電性や熱伝導性が低い材料が使用されているため、導電性や熱伝導性の点で劣る懸念がある。
In addition to silver brazing, an active metal containing as a main component a two-element alloy of Ag and Cu, and containing 0.1 to 10% by mass of at least one active metal selected from the group consisting of Ti, Zr and Hf Brazing material (patent document 3), containing silver and copper as main components, at least one element A selected from indium, zinc and tin, and at least one selected from titanium, zirconium, hafnium and niobium The content of the copper is 35% by mass or more and 50% by mass in 100% by mass of all the components including the element B and at least one element C selected from molybdenum, osmium, rhenium, and tungsten, and constituting the bonding layer. % Or less brazing material (Patent Document 4) is also known.
Although these brazing materials can keep the processing temperature at the time of bonding lower than in the case of silver brazing, they are conductive because they use materials that have lower conductivity and thermal conductivity than silver. There is a concern that it is inferior in terms of heat conductivity.

また、前記熱電変換素子や電極部材には、耐久性を高めるために、表面に金属コーティングが施されることが知られており、中でも、ニッケルを含有するニッケルコーティングが保護性と導電性に優れることが知られている。
しかしながら、ニッケルに対する銀の接合強度は低く、例えば、銀ろうを用いて前記ニッケルコーティングを表面に有する熱電変換素子と電極部材との間に接合層を形成はできたとしても、軽い衝撃を加えると接合層が破損してしまう問題があった。
In addition, it is known that the thermoelectric conversion element and the electrode member are provided with a metal coating on the surface in order to enhance durability, and among them, the nickel coating containing nickel is excellent in protection and conductivity. It is known.
However, the bonding strength of silver to nickel is low. For example, even if a bonding layer can be formed between the thermoelectric conversion element having the nickel coating on the surface and the electrode member using silver brazing, if a light impact is applied. There was a problem that the bonding layer was damaged.

このように、熱電変換モジュールにおいて、表面にニッケル含有層を有する熱電変換素子と電極部材と間に設ける接合層として、構成材料に銀が含有されている場合には、その接合強度が高く、かつ導電性および熱伝導性にも優れた熱電変換モジュールを得るまでには至っていなかった。   Thus, in the thermoelectric conversion module, as a bonding layer provided between the thermoelectric conversion element having a nickel-containing layer on the surface and the electrode member, when the constituent material contains silver, the bonding strength is high, and It has not yet been achieved to obtain a thermoelectric conversion module excellent in conductivity and thermal conductivity.

特開2001−168402公報JP 2001-168402 A 特開2001−352107公報JP 2001-352107 A 特開2016−157749号公報JP 2006-157749 A 特開2012−119379号公報JP 2012-119379 A

本発明の目的は、熱電変換素子と電極部材とを接合する接合層の接合強度が高く、且つ導電性および熱伝導性に優れた熱電変換モジュールおよびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion module having a high bonding strength of a bonding layer for bonding a thermoelectric conversion element and an electrode member, and having excellent conductivity and thermal conductivity, and a method for manufacturing the same.

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、表面にニッケル含有層が設けられている熱電変換素子と電極部材との間を接合する接合層として、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子の焼結体を採用し、その焼結温度を350〜450℃の範囲に調整した場合に、熱電変換素子および/または電極部材の表面に設けたニッケル含有層に対する接合強度が顕著に向上するという現象を初めて見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have gathered silver atoms as a bonding layer for bonding between a thermoelectric conversion element having a nickel-containing layer on the surface and an electrode member. Composite silver having an organic coating layer composed of one or more alcohol molecule derivatives, alcohol molecule residues, or alcohol molecules having 1 to 12 carbon atoms around a silver nucleus having an average particle diameter of 1 to 20 nm. When a nanoparticle sintered body is used and the sintering temperature is adjusted to a range of 350 to 450 ° C., the bonding strength to the nickel-containing layer provided on the surface of the thermoelectric conversion element and / or electrode member is significantly improved. As a result, the present inventors have found the phenomenon to be performed for the first time and have completed the present invention.

即ち、本発明の要旨は、
(1)温度差を電力に変換するための熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により変換された電力を取り出すための電極部材と、
前記熱電変換素子と前記電極部材とを接合する導電性の接合層と、を有する熱電変換モジュールであって、
前記接合層と接触する前記熱電変換素子および/または前記電極部材の表面にニッケル含有層が設けられており、
前記接合層が、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子の焼結体であり、
前記接合層による接合強度が20MPa以上であることを特徴とする熱電変換モジュール、
(2)温度差を電力に変換するための熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により変換された電力を取り出すための電極部材と、
前記熱電変換素子と前記電極部材とを接合する導電性の接合層と、を有する熱電変換モジュールの製造方法であって、
前記熱電変換素子と前記電極部材との間に、複合銀ナノ粒子及び揮発性溶媒からなるナノ銀ペーストを塗布した後、350〜450℃で焼結処理する工程を有し、
前記接合層と接触する熱電変換素子および/または前記電極部材の表面にニッケル含有層が設けられており、
前記複合銀ナノ粒子が、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子であることを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法、
に関する。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) a thermoelectric conversion element for converting a temperature difference into electric power;
An electrode member for taking out the electric power converted by the thermoelectric conversion element;
A thermoelectric conversion module having a conductive bonding layer for bonding the thermoelectric conversion element and the electrode member,
A nickel-containing layer is provided on the surface of the thermoelectric conversion element and / or the electrode member in contact with the bonding layer;
The bonding layer is a kind of alcohol molecule derivative, alcohol molecule residue, or alcohol molecule having 1 to 12 carbon atoms around a silver nucleus having an average particle diameter of 1 to 20 nm made of an aggregate of silver atoms. It is a sintered body of composite silver nanoparticles having an organic coating layer composed of the above,
A thermoelectric conversion module characterized in that the bonding strength by the bonding layer is 20 MPa or more,
(2) a thermoelectric conversion element for converting a temperature difference into electric power;
An electrode member for taking out the electric power converted by the thermoelectric conversion element;
A method of manufacturing a thermoelectric conversion module, comprising: a conductive bonding layer that bonds the thermoelectric conversion element and the electrode member;
Between the thermoelectric conversion element and the electrode member, after applying a nano silver paste composed of composite silver nanoparticles and a volatile solvent, having a step of sintering at 350 to 450 ° C.,
A nickel-containing layer is provided on the surface of the thermoelectric conversion element and / or the electrode member in contact with the bonding layer;
The composite silver nanoparticles are an alcohol molecule derivative having 1 to 12 carbon atoms, an alcohol molecule residue, or an alcohol molecule around a silver nucleus having an average particle size of 1 to 20 nm composed of an aggregate of silver atoms. A method for producing a thermoelectric conversion module, which is a composite silver nanoparticle having an organic coating layer composed of one or more of the following:
About.

本発明の熱電変換モジュールによれば、表面にニッケル含有層を有する熱電変換素子と電極部材とを接合している接合層が高い接合強度を有し、かつ優れた導電性および熱伝導性を有するため、溶鉱炉、焼却炉等の工業炉、自動車関連製品等、様々な部材に設置することができ、前記部材から排出される排熱を効率よく電気に変換することが可能になる。   According to the thermoelectric conversion module of the present invention, the joining layer joining the thermoelectric conversion element having the nickel-containing layer and the electrode member on the surface has high joining strength, and has excellent conductivity and thermal conductivity. Therefore, it can be installed in various members such as industrial furnaces such as blast furnaces and incinerators, automobile-related products, etc., and the exhaust heat discharged from the members can be efficiently converted into electricity.

本発明の一実施形態による熱電変換モジュール1の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the thermoelectric conversion module 1 by one Embodiment of this invention. 試験例1で行った、接着層の接合強度の測定結果を示すグラフである。5 is a graph showing the measurement results of bonding strength of an adhesive layer, which was performed in Test Example 1.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, although embodiment of this invention is described based on drawing below, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings.

図1は本発明の一実施形態による熱電変換モジュールの構造を示す断面図である。同図に示す熱電変換モジュール1は、複数のp型熱電変換素子2と複数のn型熱電変換素子3とを有している。これらp型熱電変換素子2とn型熱電変換素子3は同一平面上に交互に配列されており、モジュール全体としてはマトリックス状に配置されて熱電変換素子群を構成している。1つのp型熱電変換素子2にはn型熱電変換素子3が隣接している。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a thermoelectric conversion module according to an embodiment of the present invention. The thermoelectric conversion module 1 shown in the figure has a plurality of p-type thermoelectric conversion elements 2 and a plurality of n-type thermoelectric conversion elements 3. These p-type thermoelectric conversion elements 2 and n-type thermoelectric conversion elements 3 are alternately arranged on the same plane, and the entire module is arranged in a matrix to constitute a thermoelectric conversion element group. An n-type thermoelectric conversion element 3 is adjacent to one p-type thermoelectric conversion element 2.

p型熱電変換素子2およびn型熱電変換素子3は、温度差を電力に変換することができる。前記熱電変換素子の材料としては、様々なものがあり、シリサイド系材料、酸化物系材料、スクッテルダイト(遷移金属とプニクトゲンの金属間化合物)、ハーフホイッスラー等を用いることができる。中でも、MnSi1.73、Mg2Siなどのシリサイド系材料、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、コバルト酸ナトリウム(NaCo24)などの酸化物系材料は、300〜600℃の高温条件下でも高い熱電性能が発揮できる。 The p-type thermoelectric conversion element 2 and the n-type thermoelectric conversion element 3 can convert a temperature difference into electric power. There are various materials for the thermoelectric conversion element, and silicide-based materials, oxide-based materials, skutterudites (intermetallic compounds of transition metals and pnictogens), half-Whistlers, and the like can be used. Among them, silicide materials such as MnSi 1.73 and Mg 2 Si, oxide materials such as zinc oxide (ZnO), strontium titanate (SrTiO 3 ), and sodium cobaltate (NaCo 2 O 4 ) are 300 to 600 ° C. High thermoelectric performance can be exhibited even under high temperature conditions.

1つのp型熱電変換素子2とこれに隣接する1つのn型熱電変換素子3の上部には、これら素子間を接続する第1の電極部材4が配置されている。他方、1つのp型熱電変換素子2とこれに隣接する1つのn型熱電変換素子3の下部には、これら素子間を接続する第2の電極部材5が配置されている。また、第1の電極部材4と第2の電極部材5は素子1個分だけずれた状態で配置されており、このような配置にすることで、p型熱電変換素子2、n型熱電変換素子3、p型熱電変換素子2、n型熱電変換素子3…の順に直流電流が流れるようになっている。   A first electrode member 4 that connects the p-type thermoelectric conversion elements 2 and one n-type thermoelectric conversion element 3 adjacent to the p-type thermoelectric conversion elements 2 is disposed. On the other hand, a second electrode member 5 for connecting these elements is disposed below one p-type thermoelectric conversion element 2 and one n-type thermoelectric conversion element 3 adjacent thereto. Moreover, the 1st electrode member 4 and the 2nd electrode member 5 are arrange | positioned in the state which shifted | deviated by one element, By making such arrangement | positioning, p-type thermoelectric conversion element 2, n-type thermoelectric conversion A direct current flows in the order of the element 3, the p-type thermoelectric conversion element 2, the n-type thermoelectric conversion element 3.

第1および第2の電極部材4、5を構成する材料としては、Cu、Ag、FeおよびNiから選ばれる少なくとも1種を主成分とする金属材料が好ましい。これらの金属材料は、熱電変換素子2、3と接合した際に、熱応力を緩和する働きを示すことで、第1および第2の電極部材4、5と熱電変換素子2、3との接合部の熱応力に対する信頼性、例えば熱サイクル特性を高めることが可能となり、さらに、Cu、Ag、Fe、Niを主成分とする金属材料は導電性に優れることから、例えば熱電変換モジュール1で発電した電力を効率よく取り出すことができる。   The material constituting the first and second electrode members 4 and 5 is preferably a metal material containing at least one selected from Cu, Ag, Fe and Ni as a main component. When these metal materials are bonded to the thermoelectric conversion elements 2 and 3, the metal materials exhibit a function of relieving thermal stress, thereby bonding the first and second electrode members 4 and 5 and the thermoelectric conversion elements 2 and 3. It is possible to improve the reliability against thermal stress of the part, for example, thermal cycle characteristics, and further, since the metal material mainly composed of Cu, Ag, Fe, Ni is excellent in conductivity, for example, the thermoelectric conversion module 1 generates power. Can be taken out efficiently.

p型およびn型熱電変換素子2、3と第1および第2の電極部材4、5とは、それぞれ接合層6を介して接合されている。このため、p型およびn型熱電変換素子2、3は接合層6を介して第1および第2の電極部材4、5に対して電気的および機械的に接続されている。   The p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the first and second electrode members 4 and 5 are joined via a joining layer 6, respectively. For this reason, the p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 are electrically and mechanically connected to the first and second electrode members 4 and 5 via the bonding layer 6.

前記接合層6と接触する熱電変換素子2、3および/または電極部材4、5の表面にはニッケル含有層7が設けられている。ニッケル含有層7は、図1に示すように、前記熱電変換素子2、3および電極部材4、5の表面すべてに設けられていてもよいし、図示しないが、前記熱電変換素子2、3または電極部材4、5の表面のいずれかに設けられていてもよい。
ニッケル含有層7を構成する材料としては、ニッケル、Ni−P合金、Ni−B合金、Ni−W合金、Ni−Fe合金などが挙げられる。
ニッケル含有層7は、前記熱電変換素子2、3の表面または電極部材4、5の表面にいわゆるメッキ処理を施すことで設けることができる。
前記メッキ処理の方法としては、公知の方法であればよく、特に限定はない。
また、前記熱電変換素子2、3または電極部材4、5の表面自体にニッケルが含有されている場合には、その表面もニッケル含有層7に含まれる。
A nickel-containing layer 7 is provided on the surfaces of the thermoelectric conversion elements 2 and 3 and / or the electrode members 4 and 5 that are in contact with the bonding layer 6. As shown in FIG. 1, the nickel-containing layer 7 may be provided on all the surfaces of the thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the electrode members 4 and 5. It may be provided on any of the surfaces of the electrode members 4 and 5.
Examples of the material constituting the nickel-containing layer 7 include nickel, Ni—P alloy, Ni—B alloy, Ni—W alloy, and Ni—Fe alloy.
The nickel-containing layer 7 can be provided by performing a so-called plating process on the surfaces of the thermoelectric conversion elements 2 and 3 or the surfaces of the electrode members 4 and 5.
The plating method may be a known method and is not particularly limited.
Further, when nickel is contained in the surface of the thermoelectric conversion elements 2, 3 or the electrode members 4, 5, the surface is also included in the nickel-containing layer 7.

前記接合層6は、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子の焼結体で構成される。かかる構成により、前記接合層6の接合強度が高くなり、かつ優れた導電性および熱伝導性を有するものとなる。   The bonding layer 6 includes an alcohol molecule derivative, an alcohol molecule residue, or an alcohol molecule having 1 to 12 carbon atoms around a silver nucleus having an average particle diameter of 1 to 20 nm composed of an aggregate of silver atoms. It is composed of a sintered body of composite silver nanoparticles having one or more organic coating layers. With this configuration, the bonding strength of the bonding layer 6 is increased, and excellent conductivity and thermal conductivity are provided.

前記複合銀ナノ粒子の銀核粒径は1〜20nmであり、複合銀ナノ粒子自体の粒径はアルコール有機被覆層の厚み分だけ増大するが、炭素数が1〜12に制限されるから、その厚みはそれほど大きくない。炭素数が小さくなるほどその厚みも小さくなり、同時に銀核重量比が増大し、接合強度も強くなる性質を有する。   The silver particle diameter of the composite silver nanoparticles is 1 to 20 nm, and the particle diameter of the composite silver nanoparticles themselves increases by the thickness of the alcohol organic coating layer, but the number of carbons is limited to 1-12. Its thickness is not so large. The smaller the number of carbon atoms, the smaller the thickness, and at the same time, the silver nucleus weight ratio increases and the bonding strength increases.

前記複合銀ナノ粒子の銀核粒径は、複合銀ナノ粒を高分解能透過型電子顕微鏡で観察することで確認できる。例えば、国際公開第2009/090846号に記載の複合銀ナノ粒子では、京都大学に設置されている加速電圧200kVの透過型電子顕微鏡JEM−2000FXにより撮影すると、単分散した状態にある複合銀ナノ粒子の銀核に格子像が確認されており、その銀核直径は1〜20nmの範囲にあり、格子間隔は0.24nmとなり、バルク銀の(111)面の面間隔と一致することが確認され、この結果から、銀核は多結晶ではなく、銀の単結晶であるか、単結晶に近い状態にあることが分かっている。従って、アルコール由来物質により銀核が被覆されている複合銀ナノ粒子は、格子像が観察される程度に結晶性が高く、その結果、銀核内部に粒界が殆んど無いため、電子散乱性や熱散乱性が小さく、高電気伝導性と高熱伝導性を有する。   The silver core particle diameter of the composite silver nanoparticles can be confirmed by observing the composite silver nanoparticles with a high-resolution transmission electron microscope. For example, in the composite silver nanoparticles described in International Publication No. 2009/090846, the composite silver nanoparticles are in a monodispersed state when photographed with a transmission electron microscope JEM-2000FX with an acceleration voltage of 200 kV installed at Kyoto University. A lattice image is confirmed in the silver nuclei, and the diameter of the silver nuclei is in the range of 1 to 20 nm, the lattice spacing is 0.24 nm, and it is confirmed that it matches the spacing of the (111) plane of bulk silver. From this result, it is known that the silver nucleus is not polycrystalline but is a single crystal of silver or a state close to a single crystal. Therefore, composite silver nanoparticles whose silver nuclei are coated with alcohol-derived substances are so crystalline that the lattice image is observed, and as a result, there are almost no grain boundaries inside the silver nuclei. And has high electrical conductivity and high thermal conductivity.

前記複合銀ナノ粒子では、前記銀核の周囲に、有機被覆層を有しており、前記有機被膜層が炭素数(C数)が1〜12のアルコールで構成されているため、C14以上と比較してアルコール分子量が従来よりも比較的小さく、焼成時の排ガス量が少ないだけにボイド発生量が少なくなり、接合強度が高く且つ銀核重量比が増大する利点がある。前記有機被覆層はアルコール由来成分から構成されるので、手肌に付着しても安全であり、焼成によりCO2とH2Oが気散するだけであるから極めて安全で、環境保全に有効である。アルコール分子誘導体とはアルコール分子から誘導生成されるアルコール誘導物質全般であり、カルボン酸やカルボン酸基、アルコキシドやアルコキシド基などが含まれる。アルコール分子残基とはアルコール分子の一部成分が分離された残基であり、アルコキシドやアルコキシド基も含まれ、その他の切断残基も含まれる。アルコール分子とはアルコール分子自体である。 The composite silver nanoparticles have an organic coating layer around the silver core, and the organic coating layer is composed of alcohol having 1 to 12 carbon atoms (C number). In comparison, the alcohol molecular weight is relatively smaller than that of the prior art, and since the amount of exhaust gas during firing is small, the amount of voids generated is reduced, the bonding strength is high, and the silver nucleus weight ratio increases. Since the organic coating layer is composed of an alcohol-derived component, it is safe even if it adheres to the skin of the hand, and is extremely safe and effective for environmental conservation because only CO 2 and H 2 O are diffused by firing. is there. Alcohol molecule derivatives are all alcohol derivatives derived from alcohol molecules and include carboxylic acids, carboxylic acid groups, alkoxides, alkoxide groups, and the like. An alcohol molecule residue is a residue from which some components of an alcohol molecule are separated, including alkoxides and alkoxide groups, and other cleavage residues. The alcohol molecule is the alcohol molecule itself.

前記有機被覆層において、アルコールの分子式をCn2n+1OHとしたとき、そのアルコキシド基とはCn2n+1Oであり、更に低級のアルコキシド基でも、前記アルコキシド基に相当する。アルコキシド基はアルコール分子残基といってもよいが、アルコール分子誘導体といっても構わない。また、アルコールの分子式をCn2n+1OHとしたとき、そのカルボン酸基とはCn-12n-1COOであるが、更に低級のカルボン酸基でも構わない。このカルボン酸基はアルコール分子誘導体に含まれる。
前記有機被覆層がカルボン酸基やアルコキシド基を含む場合には、複合銀ナノ粒子が極めて安全である。また、生成後の有機被覆層が時間的に変化して、カルボン酸基になったり、アルコキシド基になったり、それらの混合層に変化することもある。Cn2n+1Oは狭義のアルコキシド基であるが、本発明でアルコキシド被覆複合銀ナノ粒子と称する場合は広義の意味で使用され、前記アルコール由来有機被覆層を有した複合銀ナノ粒子を意味する。有機被覆層の材料は全てアルコール由来であり、アルコールの安全性は他の有機物と比較して極めて高いから、本発明で使用する複合銀ナノ粒子は、安全性、環境保全性、取扱容易性において保証される。
In the organic coating layer, when the molecular formula of the alcohol is C n H 2n + 1 OH, the alkoxide group is C n H 2n + 1 O, and even a lower alkoxide group corresponds to the alkoxide group. The alkoxide group may be called an alcohol molecule residue, but may be called an alcohol molecule derivative. When the molecular formula of the alcohol is C n H 2n + 1 OH, the carboxylic acid group is C n-1 H 2n-1 COO, but it may be a lower carboxylic acid group. This carboxylic acid group is contained in the alcohol molecule derivative.
When the organic coating layer contains a carboxylic acid group or an alkoxide group, the composite silver nanoparticles are extremely safe. Moreover, the organic coating layer after production | generation changes with time, may become a carboxylic acid group, may become an alkoxide group, or may change into those mixed layers. C n H 2n + 1 O is an alkoxide group in a narrow sense, but in the present invention, it is used in a broad sense when referred to as an alkoxide-coated composite silver nanoparticle, and the composite silver nanoparticle having the alcohol-derived organic coating layer is referred to as “Cn H 2n + 1 O”. means. Since the organic coating layer materials are all derived from alcohol, and the safety of alcohol is extremely high compared to other organic substances, the composite silver nanoparticles used in the present invention are safe, environmentally safe and easy to handle. Guaranteed.

前記複合銀ナノ粒子は、国際公開第2009/090846号に記載の方法で作製することができる。
例えば、銀塩微粒子を炭素数1〜12のアルコール溶媒中に混合してアルコール溶液を調製し、前記アルコール溶液を反応室中で所定の生成温度PTで所定の生成時間だけ加熱して、前記アルコール溶媒により前記銀塩微粒子を還元して平均粒径が1〜20nmの銀核を形成し、この銀核の周囲に前記アルコール溶媒のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を形成する複合銀ナノ粒子の製法が提供される。
The composite silver nanoparticles can be produced by the method described in WO2009 / 090846.
For example, silver salt fine particles are mixed in an alcohol solvent having 1 to 12 carbon atoms to prepare an alcohol solution, and the alcohol solution is heated in a reaction chamber at a predetermined generation temperature PT for a predetermined generation time, so that the alcohol The silver salt fine particles are reduced with a solvent to form silver nuclei having an average particle size of 1 to 20 nm, and around the silver nuclei from one or more of alcohol molecule derivatives, alcohol molecule residues, or alcohol molecules of the alcohol solvent. A method for producing composite silver nanoparticles forming an organic coating layer is provided.

前記銀塩としては、無機銀塩と有機銀塩が使用でき、無機銀塩には炭酸銀、塩化銀、硝酸銀、リン酸銀、硫酸銀、ほう酸銀、フッ化銀などがあり、また有機銀塩にはギ酸銀、酢酸銀などの脂肪酸塩、スルホ酸塩、ヒドロキシ基・チオール基・エノール基の銀塩などがある。この中でもC、H、OとAgからなる銀塩又はC、OとAgからなる銀塩が好ましく、炭酸銀(Ag2CO3)が好適である。
アルコールを溶媒として用いるから、アルコールの還元力により、無機銀塩でも有機銀塩でも比較的低温で本発明の複合銀ナノ粒子が生成できる。無機銀塩はアルコールに難溶性であるが、有機銀塩はアルコールに溶解するものと難溶性のものがある。アルコール溶解性有機銀塩としてはアビチエン酸銀など極めて少数であり、無機銀塩と多くの有機銀塩はアルコール難溶性と考えてよい。
As the silver salt, an inorganic silver salt and an organic silver salt can be used. Examples of the inorganic silver salt include silver carbonate, silver chloride, silver nitrate, silver phosphate, silver sulfate, silver borate, and silver fluoride. Salts include fatty acid salts such as silver formate and silver acetate, sulfonates, and silver salts of hydroxy, thiol, and enol groups. Among these, a silver salt composed of C, H, O and Ag or a silver salt composed of C, O and Ag is preferable, and silver carbonate (Ag 2 CO 3 ) is preferable.
Since alcohol is used as a solvent, the composite silver nanoparticles of the present invention can be produced at a relatively low temperature, whether an inorganic silver salt or an organic silver salt, by the reducing power of the alcohol. Inorganic silver salts are sparingly soluble in alcohol, while organic silver salts are soluble in alcohol and sparingly soluble. There are very few alcohol-soluble organic silver salts such as silver abitienate, and inorganic silver salts and many organic silver salts may be considered to be hardly soluble in alcohol.

前記アルコール溶液とは、銀塩とアルコールの混合液であり、アルコール量を増加させて、生成された複合銀ナノ粒子がアルコール中を浮遊する状態にすれば、相互の衝突確率が低減し、複合銀ナノ粒子の会合が阻止できる。また、大量のアルコール分子を前記銀塩微粒子の表面に吸着させ、表面反応を促進させる。アルコールの一般式はRnOH(Rnは炭化水素基)であり、Rnは疎水基で、OHは親水基であるから、考え方を変えればアルコールは界面活性作用を有した界面活性剤である。銀塩の多くはアルコール難溶性であるが、銀塩微粒子表面はアルコールのOH基が結合しやすい性質を有している。従って、銀塩微粒子はアルコールで取り囲まれ、銀塩微粒子の粒径が小さくなると安定な単分散コロイドになると云っても良い。銀塩微粒子の粒径が大きくなると、アルコール中を沈殿する可能性があるが、混合攪拌して一定時間分散状態にある場合には、その間に反応を完了させればよい。
また、アルコール自体でも還元作用を有するが、アルコールは200℃以下の生成温度でもアルデヒドに容易に変化し、このアルデヒドは強力な還元作用を有する。つまり、前記銀塩微粒子の表面にアルコール及び/又はアルデヒドが作用して次第に銀が析出し、最終的には銀塩微粒子の全領域が還元されて銀核へと転化する。この銀核の周囲に、アルコールに由来するアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層が形成されて複合銀ナノ粒子が生成される。生成温度PTを例えば200℃以下に設定すれば、金属化温度T3の低い複合銀ナノ粒子を生成できる。本発明では、生成温度PTを金属化温度T3(≦200℃)より低く設定して、低温焼成用の複合銀ナノ粒子を生成する。銀核の平均粒径は1〜20nmであるが、銀塩微粒子の微細化処理を徹底的に行えば、より小さな粒径の複合銀ナノ粒子を製造することができる。
The alcohol solution is a mixed solution of silver salt and alcohol. If the amount of alcohol is increased so that the generated composite silver nanoparticles are in a state of floating in the alcohol, the probability of mutual collision is reduced and the composite solution is reduced. Aggregation of silver nanoparticles can be prevented. Further, a large amount of alcohol molecules are adsorbed on the surface of the silver salt fine particles to promote the surface reaction. The general formula of alcohol is R n OH (R n is a hydrocarbon group), R n is a hydrophobic group, and OH is a hydrophilic group, so if you change the way of thinking, alcohol is a surfactant with a surfactant action is there. Most of the silver salts are hardly soluble in alcohol, but the surface of the silver salt fine particles has a property that the OH group of the alcohol is easily bonded. Therefore, it can be said that the silver salt fine particles are surrounded by alcohol and become a stable monodispersed colloid when the particle diameter of the silver salt fine particles is reduced. When the particle diameter of the silver salt fine particles is increased, the alcohol may precipitate, but when the mixture is stirred and dispersed for a certain period of time, the reaction may be completed during that time.
In addition, alcohol itself has a reducing action, but alcohol easily changes to an aldehyde even at a production temperature of 200 ° C. or lower, and this aldehyde has a strong reducing action. That is, alcohol and / or aldehyde act on the surface of the silver salt fine particles to gradually precipitate silver, and finally the entire region of the silver salt fine particles is reduced and converted into silver nuclei. Around this silver nucleus, an organic coating layer composed of one or more of alcohol molecule derivatives, alcohol molecule residues, or alcohol molecules derived from alcohol is formed to produce composite silver nanoparticles. If the generation temperature PT is set to 200 ° C. or less, for example, composite silver nanoparticles having a low metallization temperature T3 can be generated. In the present invention, the production temperature PT is set lower than the metallization temperature T3 (≦ 200 ° C.) to produce composite silver nanoparticles for low-temperature firing. Although the average particle diameter of the silver nuclei is 1 to 20 nm, composite silver nanoparticles having a smaller particle diameter can be produced if the silver salt fine particles are thoroughly refined.

前記複合銀ナノ粒子は、CnAgALとも表現される。n=1〜12に対応して、C1AgAL、C2AgAL、C3AgAL、C4AgAL、C5AgAL、C6AgAL、C7AgAL、C8AgAL、C9AgAL、C10AgAL、C11AgAL、C12AgALが存在する。その意味は、炭素数n=1〜12のアルコールから生成された複合銀ナノ粒子である。従って、C1はメタノール、C2はエタノール、C3はプロパノール、C4はブタノール、C5はペンタノール、C6はヘキサノール、C7はヘプタノール、C8はオクタノール、C9はノナノール、C10はデカノール、C11はウンデカノール、C12はドデカノールを意味している。n=偶数のアルコールは天然植物由来のアルコールであり、他方、n=奇数は化学合成アルコールであるから、n=偶数のアルコールは比較的安価であり、安価な複合銀ナノ粒子を提供できる。また、炭素数nが少なくなるに応じて銀核の重量比が高くなり、銀量の多い複合銀ナノ粒子を提供できる。   The composite silver nanoparticles are also expressed as CnAgAL. Corresponding to n = 1 to 12, there are C1AgAL, C2AgAL, C3AgAL, C4AgAL, C5AgAL, C6AgAL, C7AgAL, C8AgAL, C9AgAL, C10AgAL, C11AgAL, and C12AgAL. The meaning is a composite silver nanoparticle produced | generated from C1-C12 alcohol. Therefore, C1 is methanol, C2 is ethanol, C3 is propanol, C4 is butanol, C5 is pentanol, C6 is hexanol, C7 is heptanol, C8 is octanol, C9 is nonanol, C10 is decanol, C11 is undecanol, C12 is dodecanol Means. Since n = even alcohol is a natural plant-derived alcohol, while n = odd is a chemically synthesized alcohol, n = even alcohol is relatively inexpensive and can provide inexpensive composite silver nanoparticles. Further, as the carbon number n decreases, the weight ratio of silver nuclei increases, and composite silver nanoparticles with a large amount of silver can be provided.

前記複合銀ナノ粒子としては、国際公開第2009/090846号に記載の方法以外にも、国際公開第2009/116136号、国際公開第2009/116185号に記載の製造方法に準じて作製された複合銀ナノ粒子も好適に使用することができる。   In addition to the method described in International Publication No. 2009/0908446, the composite silver nanoparticles include composites prepared according to the production methods described in International Publication No. 2009/116136 and International Publication No. 2009/116185. Silver nanoparticles can also be suitably used.

本発明において、前記複合銀ナノ粒子の焼結体とは、前記複合銀ナノ粒子が350〜450℃の温度で焼結処理されたものをいう。例えば、前記複合銀ナノ粒子の焼結体は、電極部材4、5上に複合銀ナノ粒子及び揮発説溶媒からなるナノ銀ペーストを塗布し、さらにその上に熱電変換素子2、3を配置した後、これらを真空中や不活性雰囲気中で熱処理することにより、複合銀ナノ粒子中の銀の超粒子を溶融させて、一体化した金属の状態にし(金属化)、次いで、冷却して前記熱電変換素子2、3と前記電極部材4、5との間で焼結体とすることで、前記熱電変換素子2、3と前記電極部材4、5との間を電気的、機械的に接合することが可能になる。   In the present invention, the sintered body of the composite silver nanoparticles refers to a material obtained by sintering the composite silver nanoparticles at a temperature of 350 to 450 ° C. For example, in the sintered body of composite silver nanoparticles, a nanosilver paste composed of composite silver nanoparticles and a volatile solvent is applied on the electrode members 4 and 5, and thermoelectric conversion elements 2 and 3 are further disposed thereon. Thereafter, these are heat-treated in a vacuum or in an inert atmosphere to melt the silver super-particles in the composite silver nanoparticles into an integrated metal state (metallization), and then cooled to By forming a sintered body between the thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the electrode members 4 and 5, the thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the electrode members 4 and 5 are electrically and mechanically joined. It becomes possible to do.

前記焼結処理としては、接合層6の接合強度が顕著に高くなるという観点から、350〜450℃に加熱する焼結処理を行うことが好ましい。
前記焼結処理は、最終的に350〜450℃の温度範囲で一定時間加熱できればよい。例えば、350℃よりも低い温度から昇温していき、350〜450℃の範囲に維持して焼結処理を行ってもよい。
As the sintering process, it is preferable to perform a sintering process of heating to 350 to 450 ° C. from the viewpoint that the bonding strength of the bonding layer 6 is remarkably increased.
What is necessary is just to heat the said sintering process for a fixed time in the temperature range of 350-450 degreeC finally. For example, the temperature may be raised from a temperature lower than 350 ° C., and the sintering process may be performed while maintaining the temperature in the range of 350 to 450 ° C.

また、前記焼結処理においては、接合強度を向上する観点から、加熱時に圧力を加えてもよい。加圧する圧力としては、0.1〜40.0MPaの範囲であればよい。   Moreover, in the said sintering process, you may apply a pressure at the time of a heating from a viewpoint of improving joining strength. The pressure to be applied may be in the range of 0.1 to 40.0 MPa.

前記ナノ銀ペーストに使用される揮発性溶媒としては、疎水性非水系溶媒が挙げられ、例えば、トルエン、キシレン、ケロシン、シクロヘキサン等の石油系炭化水素類、及びテレピン油、ターピネオール等のテルペン類等の有機溶媒がある。また、親水性非水系溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類等がよく利用される。
更に、本発明で用いられる揮発性溶媒は、前記疎水性非水系溶媒でも親水性非水系溶媒でもよい。
Examples of the volatile solvent used in the nano silver paste include hydrophobic non-aqueous solvents such as petroleum hydrocarbons such as toluene, xylene, kerosene, and cyclohexane, and terpenes such as terpine oil and terpineol. There are organic solvents. As hydrophilic non-aqueous solvents, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone and the like are often used.
Furthermore, the volatile solvent used in the present invention may be the hydrophobic non-aqueous solvent or the hydrophilic non-aqueous solvent.

なお、本発明では、揮発性溶媒として水は排除される。例えば、複合銀ナノ粒子の中に水が入ると、銀原子を含む金属部分が空気と触れた時に酸化して金属酸化物に変質する。これらの理由から、本発明では、水は揮発性溶媒として排除される。   In the present invention, water is excluded as a volatile solvent. For example, when water enters composite silver nanoparticles, a metal part containing silver atoms is oxidized and transformed into a metal oxide when it comes into contact with air. For these reasons, water is excluded as a volatile solvent in the present invention.

また、前記ナノ銀ペーストは、粘性付与剤を含有していてもよい。前記粘性付与剤は前記溶液に添加して塗着し易い粘性を付与する材料であり、例えばテレピンオイル、ターピネオール、メチルセルロース、エチルセルロース、ブチラール、各種テルペン誘導体、IBCH(イソボルニルシクロヘキサノール)、グリセリン、C14以上の常温で固形のアルコールなどが利用できる。テルペン誘導体としては1,8−テルピンモノアセテート、1,8−テルピンジアセテートなどがある。IBCHは松脂状、グリセリンはシロップ状、C14以上のアルコールは固液変化する性質を有し、10℃以下では非流動性を有する。前記非流動性粘性付与剤に本発明の複合銀ナノ粒子を混合分散させて非流動性ペーストにすれば、10℃以下の低温では複合銀ナノ粒子が分散状に固定されているから、複合銀ナノ粒子同士の凝集が生起しない。使用する直前に前記非流動性ペーストを加熱すれば流動化してペーストとして塗着可能になり、ペーストとしての機能を発揮できる。また、使用直前に前記非流動性ペーストに溶剤を添加すれば、加熱しなくても流動性ペーストになり、ペーストとしての機能を発揮できる。
また、前記ナノ銀ペーストには、前記複合銀ナノ粒子の特性に悪影響を与えない範囲で、他の金属微粒子を含んでいてもよい。
The nano silver paste may contain a viscosity imparting agent. The viscosity-imparting agent is a material that imparts a viscosity that can be easily applied by adding to the solution. Alcohol that is solid at room temperature of C14 or higher can be used. Examples of terpene derivatives include 1,8-terpine monoacetate and 1,8-terpin diacetate. IBCH is rosin-like, glycerin is syrup-like, and alcohols of C14 or higher have a solid-liquid change property, and are non-flowing at 10 ° C. or less. If the composite silver nanoparticles of the present invention are mixed and dispersed in the non-flowable viscosity imparting agent to form a non-flowable paste, the composite silver nanoparticles are fixed in a dispersed state at a low temperature of 10 ° C. or lower. Aggregation of nanoparticles does not occur. If the non-flowable paste is heated immediately before use, it can be fluidized and applied as a paste, and the function as a paste can be exhibited. Further, if a solvent is added to the non-flowable paste immediately before use, it becomes a flowable paste without heating, and can function as a paste.
The nanosilver paste may contain other metal fine particles as long as the properties of the composite silver nanoparticles are not adversely affected.

前記複合銀ナノ粒子の焼結体では、前記揮発性溶媒が揮発して、実質的に銀を主成分とする金属化物となっており、銀の溶融温度である960℃以上に加熱しないと再溶融しないことから、前記接合層6は耐熱性が非常に優れたものとなる。   In the sintered body of the composite silver nanoparticles, the volatile solvent is volatilized to become a metallized material having silver as a main component, and it must be heated to 960 ° C. or higher, which is the melting temperature of silver. Since it does not melt, the bonding layer 6 is very excellent in heat resistance.

前記複合銀ナノ粒子の焼結体からなる接合層6による接合強度としては、20MPa以上であり、40MPa以上がより好ましい。
本発明において、接合層6の接合強度は、φ5mm銅継手試験片を用いた「JIS Z 3198−5」に準じて測定したせん断強度で表すことができる。前記接合強度(せん断強度)は、具体的には、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
The bonding strength by the bonding layer 6 made of the sintered body of the composite silver nanoparticles is 20 MPa or more, and more preferably 40 MPa or more.
In the present invention, the bonding strength of the bonding layer 6 can be represented by a shear strength measured according to “JIS Z 3198-5” using a φ5 mm copper joint test piece. Specifically, the bonding strength (shear strength) can be measured by the method described in Examples described later.

前記のような構成の接合層6を備えた熱電変換モジュール1では、熱電変換素子2、3を接合部6、ひいては電極部材4、5と強固に接合できることで、電気的、熱伝導的にも良好に接続することが可能となり、熱電変換素子2、3と電極部材4、5との間の熱抵抗や電気的接触抵抗の低減等に基づいて、電力を得るための熱(温度差)を熱電変換素子2、3に効率よく伝えることができる。これらによって、熱電変換モジュール1の熱電変換効率を向上させることが可能となる。   In the thermoelectric conversion module 1 including the bonding layer 6 having the above-described configuration, the thermoelectric conversion elements 2 and 3 can be firmly bonded to the bonding portion 6 and thus to the electrode members 4 and 5, so that it can be electrically and thermally conductive. It becomes possible to connect well, and heat (temperature difference) for obtaining electric power is reduced based on reduction of thermal resistance and electrical contact resistance between the thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the electrode members 4 and 5. It can be efficiently transmitted to the thermoelectric conversion elements 2 and 3. By these, it becomes possible to improve the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric conversion module 1.

また、前記構成を有する熱電変換モジュール1は、スケルトンタイプのままで使用してもよいし、前記電極部材4、5のうち、高温側または低温側の片方だけ絶縁性導熱板に固定されたハーフスケルトンタイプにしてもよいし、図1に示すように、電極部材4、5の両側が絶縁性導熱板などに固定されているタイプの熱電変換モジュールにしてもよい。   Moreover, the thermoelectric conversion module 1 having the above-described configuration may be used as it is as a skeleton type, or only one of the electrode members 4 and 5 on the high temperature side or the low temperature side is fixed to the insulating heat conducting plate. A skeleton type or a thermoelectric conversion module of a type in which both sides of the electrode members 4 and 5 are fixed to an insulating heat conducting plate or the like as shown in FIG.

例えば、図1に示すタイプの熱電変換モジュールは、第1の電極部材4の外側(熱電変換素子2、3と接合される面とは反対側の面)には、これら電極部材4に共通に接合された上部絶縁性導熱板8が配置されている。他方、第2の電極部材5の外側にも、これら電極部材5に共通に接合された下部絶縁性導熱板9が配置されている。すなわち、第1および第2の電極部材4、5はそれぞれ絶縁性導熱板8、9で支持されており、これらによってモジュール構造が維持されている。   For example, the thermoelectric conversion module of the type shown in FIG. 1 is common to these electrode members 4 on the outer side of the first electrode member 4 (the surface opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion elements 2 and 3). A joined upper insulating heat conducting plate 8 is disposed. On the other hand, a lower insulating heat conducting plate 9 joined in common to these electrode members 5 is also arranged outside the second electrode member 5. That is, the first and second electrode members 4 and 5 are supported by the insulating heat conducting plates 8 and 9, respectively, thereby maintaining the module structure.

絶縁性導熱板8、9は、絶縁性セラミックス板で構成することが好ましい。例えば、絶縁性導熱板8、9には熱伝導性に優れる窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素、アルミナおよびマグネシアから選ばれる少なくとも1種を主成分とする焼結体からなるセラミックス板を使用することが望ましい。   The insulating heat conducting plates 8 and 9 are preferably made of insulating ceramic plates. For example, the insulating heat conducting plates 8 and 9 are made of a ceramic plate made of a sintered body whose main component is at least one selected from aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, alumina, and magnesia, which are excellent in thermal conductivity. Is desirable.

第1および第2の電極部材4、5はそれぞれ接合部10を介して上部および下部絶縁性導熱板8、9に接合されている。前記絶縁性導熱板8、9と、前記電極部材4、5との接合には、熱伝導性のある接合材を用いればよいが、前記複合銀ナノ粒子の焼結体を用いれば電極部材4、5と絶縁性導熱板8、9との接合強度や接合信頼性を高めることができると共に、熱抵抗を低減することが可能となる。これらも熱電変換モジュール10のモジュール性能の向上に寄与する。   The first and second electrode members 4, 5 are joined to the upper and lower insulating heat conducting plates 8, 9 via the joint 10, respectively. For bonding the insulating heat conductive plates 8 and 9 and the electrode members 4 and 5, a heat conductive bonding material may be used. However, if the composite silver nanoparticle sintered body is used, the electrode member 4 may be used. 5 and the insulating heat conducting plates 8 and 9 can be increased in bonding strength and bonding reliability, and at the same time, the thermal resistance can be reduced. These also contribute to the improvement of the module performance of the thermoelectric conversion module 10.

図1に示した熱電変換モジュール1は、例えば上下の絶縁性導熱板8、9間に温度差を与えるように、上部絶縁性導熱板8を低温側(L)に配置し、かつ下部絶縁性導熱板9を高温側(H)に配置して使用される。この温度差に基づいて第1の電極部材4と第2の電極部材5との間に電位差が生じ、電極の終端に負荷を接続すると電力を取り出すことができる。このように、熱電変換モジュール1は発電モジュールとして有効に利用されるものである。この際、300〜600℃の高温で使用可能であり、かつ高い熱電変換性能を有するため、高温の熱源を利用した高効率の発電装置を実現することが可能となる。   In the thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1, the upper insulating heat conducting plate 8 is disposed on the low temperature side (L) so as to give a temperature difference between the upper and lower insulating heat conducting plates 8 and 9, for example, and the lower insulating heat conducting plate 1 The heat conducting plate 9 is used by being arranged on the high temperature side (H). Based on this temperature difference, a potential difference is generated between the first electrode member 4 and the second electrode member 5, and electric power can be taken out by connecting a load to the end of the electrode. Thus, the thermoelectric conversion module 1 is effectively used as a power generation module. At this time, since it can be used at a high temperature of 300 to 600 ° C. and has high thermoelectric conversion performance, it is possible to realize a high-efficiency power generator using a high-temperature heat source.

なお、熱電変換モジュール1は熱を電力に変換する発電用途に限らず、電気を熱に変換する加熱もしくは冷却用途に使用することも可能である。すなわち、直列接続されたp型熱電変換素子2およびn型熱電変換素子3に対して直流電流を流すと、一方の絶縁性導熱板側では放熱が起こり、他方の絶縁性導熱板側では吸熱が起こる。従って、放熱側の絶縁性導熱板上に被処理体を配置することによって、被処理体を加熱することができる。あるいは、吸熱側の絶縁性導熱板上に被処理体を配置することによって、被処理体から熱を奪って冷却することができる。例えば、半導体製造装置では半導体ウエハの温度制御を実施しており、このような温度制御に熱電変換モジュール1を適用することができる。   The thermoelectric conversion module 1 is not limited to a power generation application that converts heat into electric power, but can also be used for heating or cooling applications that convert electricity into heat. That is, when a direct current is passed through the p-type thermoelectric conversion element 2 and the n-type thermoelectric conversion element 3 connected in series, heat is radiated on one insulating heat conducting plate side and heat is absorbed on the other insulating heat conducting plate side. Occur. Therefore, a to-be-processed object can be heated by arrange | positioning a to-be-processed object on the insulating heat conducting plate by the side of heat radiation. Or by arrange | positioning a to-be-processed object on the heat-insulating insulating heat-conducting plate, it can cool by taking away heat from a to-be-processed object. For example, the semiconductor manufacturing apparatus performs temperature control of the semiconductor wafer, and the thermoelectric conversion module 1 can be applied to such temperature control.

次に、図1に記載の熱電変換モジュール1の製造方法について説明する。
まず、表面にニッケルコーティングを施した、熱電変換素子2、3と電極部材4、5を用意する。
次いで、電極部材5の表面の、熱電変換素子2、3との接合する部分に、ナノ銀ペースト(6)を適量、塗布する。
ナノ銀ペースト(6)の量は、350〜450℃の加熱を伴う焼結処理により金属化した銀接着層の厚さとして、15μm以上が好ましく、更に20μm〜50μmとなるよう調整する。
Next, a method for manufacturing the thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1 will be described.
First, thermoelectric conversion elements 2 and 3 and electrode members 4 and 5 having a nickel coating on the surface are prepared.
Next, an appropriate amount of nano silver paste (6) is applied to the surface of the electrode member 5 where the thermoelectric conversion elements 2 and 3 are to be joined.
The amount of the nano silver paste (6) is preferably 15 μm or more, and more preferably 20 μm to 50 μm, as the thickness of the silver adhesive layer metallized by the sintering treatment with heating at 350 to 450 ° C.

次いで、p型及びn型熱電変換素子2、3を各1個ずつ、一定の間隔をあけて1枚の電極部材5ごとに、ナノ銀ペースト(6)の塗布面に配置する。   Next, one each of the p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 are arranged on the application surface of the nano silver paste (6) for each one of the electrode members 5 at a certain interval.

ナノ銀ペースト(6)により一体となった、電極部材5とp型及びn型熱電変換素子2,3を、電気炉に入れ、350〜450℃の加熱を伴う焼結処理を施してナノ銀ペーストを金属化する。焼結処理時間は、前記ナノ銀ペースト中の複合銀ナノ粒子の焼結が完了するまでの時間であればよいが、電極部材5、熱電変換素子2、3への熱による影響を抑える観点から、10〜60分程度が好ましい。   The electrode member 5 and the p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 integrated with the nanosilver paste (6) are placed in an electric furnace and subjected to a sintering process with heating at 350 to 450 ° C. Metalize the paste. The sintering treatment time may be a time until the sintering of the composite silver nanoparticles in the nanosilver paste is completed. From the viewpoint of suppressing the influence of heat on the electrode member 5 and the thermoelectric conversion elements 2 and 3. 10 to 60 minutes is preferable.

次いで、上記工程でナノ銀ペーストを金属化して得られた接着層6により強固に固着一体となった、p型及びn型熱電変換素子2,3と電極部材5を、熱電変換モジュールの形状となるよう、図1に示すように、一定の方向で、一定の間隔に配置し、各p型及びn型熱電変換素子2,3の上に、ナノ銀ペースト(6)を塗布する。ナノ銀ペーストの量は、前記工程と同様である。   Next, the p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 and the electrode member 5 which are firmly fixed and integrated by the adhesive layer 6 obtained by metallizing the nano silver paste in the above-described process are combined with the shape of the thermoelectric conversion module. As shown in FIG. 1, the nano silver paste (6) is applied on each of the p-type and n-type thermoelectric conversion elements 2 and 3 in a constant direction and at a constant interval. The amount of nano silver paste is the same as in the above step.

その後、熱電変換モジュールの最終形態である、p型熱電変換素子2、n型熱電変換素子3が交互に直列に接続するよう、熱電変換素子に塗布したナノ銀ペースト(6)の上に電極部材4を設置する。   Thereafter, an electrode member is placed on the nanosilver paste (6) applied to the thermoelectric conversion element so that the p-type thermoelectric conversion element 2 and the n-type thermoelectric conversion element 3 which are the final forms of the thermoelectric conversion module are alternately connected in series. 4 is installed.

次いで、p型熱電変換素子2、n型熱電変換素子3がナノ銀ペースト(6)を介して、電極部材4で交互に固着され、一体となったものを、電気炉に入れ、350〜450℃の加熱を伴う焼結処理を施し、ナノ銀ペースト(6)を金属化せしめ、熱電変換素子2、3を電極部材4と強固に固着して熱電変換モジュール1を得る。ナノ銀ペーストの特性として、金属化する温度は、該ナノ銀ペーストを加熱処理して得られる焼結体の融点よりはるかに低いため、この焼結処理により、先に固着した接合層6に悪影響を与えない。   Next, the p-type thermoelectric conversion element 2 and the n-type thermoelectric conversion element 3 are alternately fixed by the electrode member 4 via the nano silver paste (6), and the integrated one is put into an electric furnace, and 350 to 450 The thermoelectric conversion module 1 is obtained by performing a sintering process with heating at 0 ° C., metallizing the nano silver paste (6), and firmly fixing the thermoelectric conversion elements 2 and 3 to the electrode member 4. As a characteristic of the nano silver paste, the metallizing temperature is much lower than the melting point of the sintered body obtained by heat-treating the nano silver paste, and this sintering treatment adversely affects the bonding layer 6 previously fixed. Not give.

次いで、熱電変換素子2、3と接合していない側の電極部材4、5の表面に、前記ナノ銀ペーストを滴下または塗布し、この塗布したナノ銀ペーストの表面に絶縁性導熱板8、9を設置し、該ナノ銀ペーストを上記と同様にして乾燥固化及び焼結処理により金属化して接合部10を形成して、図1に示す熱電変換モジュール1を製造することができる。   Next, the nano silver paste is dropped or applied on the surface of the electrode members 4 and 5 on the side not joined to the thermoelectric conversion elements 2 and 3, and the insulating heat conductive plates 8 and 9 are applied to the surface of the applied nano silver paste. 1 is formed, and the nanosilver paste is metallized by dry solidification and sintering in the same manner as described above to form the joint 10, and the thermoelectric conversion module 1 shown in FIG. 1 can be manufactured.

以上説明した実施形態では、電極部材を片側ずつ加熱接合させていたが、両面を同時に加熱接合することも可能である。   In the embodiment described above, the electrode members are heat-bonded one by one, but both surfaces can be heat-bonded simultaneously.

次に、本発明の熱電円環モジュール1を備えた熱交換器の実施形態について説明する。前記熱交換器は、上述した実施形態による熱電変換モジュール1を具備する。熱交換器は基本的には熱電変換モジュール1の片側に加熱面(吸熱面)が配置され、その反対側に冷却面(放熱面)が配置された構造を有する。例えば、吸熱面は熱源からの高熱の媒体が通過する通路を備え、その反対側の放熱面は冷却水や空気等の低温の熱媒が通過する通路を備える。熱媒が通過する通路やその外側には、フィンや邪魔板(バッフル)等が配置されていてもよい。水通路やガス通路に代えて、放熱板、フィン、吸熱板等を使用してもよい。   Next, an embodiment of a heat exchanger provided with the thermoelectric ring module 1 of the present invention will be described. The heat exchanger includes the thermoelectric conversion module 1 according to the above-described embodiment. The heat exchanger basically has a structure in which a heating surface (heat absorption surface) is disposed on one side of the thermoelectric conversion module 1 and a cooling surface (heat radiation surface) is disposed on the opposite side. For example, the endothermic surface has a passage through which a high-heat medium from a heat source passes, and the opposite heat radiation surface has a passage through which a low-temperature heat medium such as cooling water or air passes. A fin, a baffle plate, or the like may be disposed in the passage through which the heat medium passes or outside thereof. Instead of the water passage or the gas passage, a heat radiating plate, a fin, a heat absorbing plate or the like may be used.

前記熱交換器は熱電変換モジュール1の片側の面に接触するようにガス通路が配置されており、その反対側の面には水流路が接触するように配置されている。ガス通路内には例えばごみ焼却炉からの高温の排ガスが導入される。他方、水流路内には冷却水が導入される。熱電変換モジュール1の片側の面はガス通路内を流れる高温排ガスにより高温側となり、他方は水流路内を流通する冷却水により低温側となる。
このようにして、熱電変換モジュール1の両端に温度差を生じさせることによって、熱交換器を構成する熱電変換モジュール1から電力が取り出される。吸熱面については燃焼炉からの高温排ガスに限らず、例えば自動車エンジンの排気ガス、ボイラー内水管等を適用するとこができ、さらには各種燃料を燃焼させる燃焼部自体であってもよい。
In the heat exchanger, a gas passage is disposed so as to contact one surface of the thermoelectric conversion module 1, and a water flow path is disposed so as to contact the opposite surface. For example, high-temperature exhaust gas from a waste incinerator is introduced into the gas passage. On the other hand, cooling water is introduced into the water flow path. One side of the thermoelectric conversion module 1 becomes a high temperature side due to high temperature exhaust gas flowing in the gas passage, and the other side becomes a low temperature side due to cooling water flowing in the water flow path.
Thus, electric power is taken out from the thermoelectric conversion module 1 which comprises a heat exchanger by producing a temperature difference in the both ends of the thermoelectric conversion module 1. FIG. The endothermic surface is not limited to the high temperature exhaust gas from the combustion furnace, but can be applied to, for example, an exhaust gas of an automobile engine, a water pipe in a boiler, or the like, and may be a combustion section itself for burning various fuels.

(試験例1:接着層の接合強度の測定)
図1に示す熱電変換モジュールと同様の金属組成を用いた試験片を準備し、国際公開第2009/090846号記載の複合銀ナノ粒子を含有したナノ銀ペースト(アルコナノ(登録商標)銀ペースト)を用いて接合し、得られた接合体テストピースを用いて、JIS Z 3198−5に準じてせん断強度を測定した。
(Test Example 1: Measurement of bonding strength of adhesive layer)
A test piece using the same metal composition as the thermoelectric conversion module shown in FIG. 1 was prepared, and a nano silver paste (Arconano (registered trademark) silver paste) containing composite silver nanoparticles described in International Publication No. 2009/090846 was prepared. The shear strength was measured according to JIS Z 3198-5 using the joined test piece obtained.

なお、テストピースの材料は以下のものを用いた。
銅試験片(φ10mm,t=5mm)
ニッケル試験片(φ5mm,t=2mm)
ナノ銀ペースト(商品名「ANP−4」:株式会社日本スペリア社製)
The material of the test piece was as follows.
Copper test piece (φ10mm, t = 5mm)
Nickel test piece (φ5mm, t = 2mm)
Nano silver paste (trade name “ANP-4”: manufactured by Nippon Superior Co., Ltd.)

テストピース作製条件は、以下のとおり。
φ10mm銅試験片上にステンシルを用いて、ナノ銀ペーストを50μmの膜厚になるように塗布する。
次に、ナノ銀ペーストを塗布した銅試験片を以下の手順と条件にて焼結処理を行いテストピースとした。
Test piece production conditions are as follows.
Using a stencil, a nano silver paste is applied on a φ10 mm copper test piece to a thickness of 50 μm.
Next, the copper test piece coated with the nano silver paste was subjected to a sintering process according to the following procedure and conditions to obtain a test piece.

焼結処理前にテストピースを予め130℃で1分間加熱し、次いで、窒素雰囲気下にて10MPaで加圧をかけながら、昇温させ所定温度に達した後、3分間その温度を維持して焼結処理を行った。所定温度は、300℃、350℃、400℃、450℃の4点に調整した。
得られたせん断強度の結果を図2に示す。なお、テストピースは4つを用意し、平均値を結果とした。
Prior to the sintering treatment, the test piece was preheated at 130 ° C. for 1 minute, and then heated up to a predetermined temperature while applying pressure at 10 MPa under a nitrogen atmosphere, and then maintained at that temperature for 3 minutes. Sintering was performed. The predetermined temperature was adjusted to four points of 300 ° C, 350 ° C, 400 ° C, and 450 ° C.
The obtained shear strength results are shown in FIG. Four test pieces were prepared and the average value was used as the result.

図2に示されるように、せん断強度は、300℃の焼結処理では11MPa付近であったが、350℃の焼結処理では51MPa付近に上昇し、400℃の焼結処理では90MPa、450℃の焼結処理では測定限界を超える高さの強度となった。
なお、せん断強度の測定はエーアンドディ社製テンシロン万能試験機にて実施した。
また、テストピース熱電変換モジュールにおいて、p型またはn型の熱電変換素子と電極部材との間に設けた接合層が20MPaを超える接合強度を有していれば、排熱を利用するために様々な部材に設置しても十分な接合強度を有しており、合格品に相当すると予想される。したがって、350〜450℃の焼結処理を行うことで、前記接合層の結合強度が十分な高さを有する熱電変換モジュールを得られることがわかる。
As shown in FIG. 2, the shear strength was around 11 MPa in the sintering process at 300 ° C., but increased to around 51 MPa in the sintering process at 350 ° C., and 90 MPa and 450 ° C. in the sintering process at 400 ° C. In the sintering process, the strength exceeded the measurement limit.
The shear strength was measured with a Tensilon universal testing machine manufactured by A & D.
Further, in the test piece thermoelectric conversion module, if the bonding layer provided between the p-type or n-type thermoelectric conversion element and the electrode member has a bonding strength exceeding 20 MPa, it is various for using the exhaust heat. Even if it is installed on a simple member, it has a sufficient bonding strength and is expected to correspond to an acceptable product. Therefore, it is understood that a thermoelectric conversion module having a sufficiently high bond strength of the bonding layer can be obtained by performing a sintering process at 350 to 450 ° C.

1 熱電変換モジュール
2 熱電変換素子(p型)
3 熱電変換素子(n型)
4、5 電極部材
6 接合層
7 ニッケル含有層
8、9 絶縁性導熱板
10 接合部
1 Thermoelectric conversion module 2 Thermoelectric conversion element (p-type)
3 Thermoelectric conversion element (n-type)
4, 5 Electrode member 6 Joining layer 7 Nickel-containing layer 8, 9 Insulating heat conducting plate 10 Joining portion

Claims (2)

温度差を電力に変換するための熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により変換された電力を取り出すための電極部材と、
前記熱電変換素子と前記電極部材とを接合する導電性の接合層と、を有する熱電変換モジュールであって、
前記接合層と接触する前記熱電変換素子および/または前記電極部材の表面にニッケル含有層が設けられており、
前記接合層が、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子の焼結体であり、
前記接合層による接合強度が20MPa以上であることを特徴とする熱電変換モジュール。
A thermoelectric conversion element for converting the temperature difference into electric power;
An electrode member for taking out the electric power converted by the thermoelectric conversion element;
A thermoelectric conversion module having a conductive bonding layer for bonding the thermoelectric conversion element and the electrode member,
A nickel-containing layer is provided on the surface of the thermoelectric conversion element and / or the electrode member in contact with the bonding layer;
The bonding layer is a kind of alcohol molecule derivative, alcohol molecule residue, or alcohol molecule having 1 to 12 carbon atoms around a silver nucleus having an average particle diameter of 1 to 20 nm made of an aggregate of silver atoms. It is a sintered body of composite silver nanoparticles having an organic coating layer composed of the above,
A thermoelectric conversion module characterized in that the bonding strength of the bonding layer is 20 MPa or more.
温度差を電力に変換するための熱電変換素子と、
前記熱電変換素子により変換された電力を取り出すための電極部材と、
前記熱電変換素子と前記電極部材とを接合する導電性の接合層と、を有する熱電変換モジュールの製造方法であって、
前記熱電変換素子と前記電極部材との間に、複合銀ナノ粒子及び揮発性溶媒からなるナノ銀ペーストを塗布した後、350〜450℃で焼結処理する工程を有し、
前記接合層と接触する熱電変換素子および/または前記電極部材の表面にニッケル含有層が設けられており、
前記複合銀ナノ粒子が、銀原子の集合体からなる平均粒径が1〜20nmの範囲にある銀核の周囲に、炭素数が1〜12のアルコール分子誘導体、アルコール分子残基、又はアルコール分子の一種以上からなる有機被覆層を有する複合銀ナノ粒子であることを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
A thermoelectric conversion element for converting the temperature difference into electric power;
An electrode member for taking out the electric power converted by the thermoelectric conversion element;
A method of manufacturing a thermoelectric conversion module, comprising: a conductive bonding layer that bonds the thermoelectric conversion element and the electrode member;
Between the thermoelectric conversion element and the electrode member, after applying a nano silver paste composed of composite silver nanoparticles and a volatile solvent, having a step of sintering at 350 to 450 ° C.,
A nickel-containing layer is provided on the surface of the thermoelectric conversion element and / or the electrode member in contact with the bonding layer;
The composite silver nanoparticles are an alcohol molecule derivative having 1 to 12 carbon atoms, an alcohol molecule residue, or an alcohol molecule around a silver nucleus having an average particle size of 1 to 20 nm composed of an aggregate of silver atoms. A method for producing a thermoelectric conversion module, which is a composite silver nanoparticle having an organic coating layer composed of one or more of the following.
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