JP2602646B2 - 電子腕時計用熱電素子の製造方法 - Google Patents
電子腕時計用熱電素子の製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromechanical Clocks (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子腕時計のエネルギー源として利用する熱
電素子の製造方法に関するものである。
電素子の製造方法に関するものである。
本発明は得られる温度差が小さく、限られた素子容積
のため微細な熱電材料を数千個も形成する必要がある電
子腕時計用熱電素子の製造方法において、耐熱断熱性基
板に厚膜法により熱電材料を形成し、これを有機樹脂層
を介在して積層し、その後電極を形成することにより性
能のすぐれた熱電素子を簡易に製造することを可能とす
るものである。
のため微細な熱電材料を数千個も形成する必要がある電
子腕時計用熱電素子の製造方法において、耐熱断熱性基
板に厚膜法により熱電材料を形成し、これを有機樹脂層
を介在して積層し、その後電極を形成することにより性
能のすぐれた熱電素子を簡易に製造することを可能とす
るものである。
電子腕時計において、体温を利用した熱電素子と大容
量コンデンサや２次電池の組合わせにより半永久電源を
形成することができる。
量コンデンサや２次電池の組合わせにより半永久電源を
形成することができる。
ところが腕時計においては熱電素子の得ることのでき
る温度差は１〜３℃と小さく、しかもその面積は最大6c
m2程度である。
る温度差は１〜３℃と小さく、しかもその面積は最大6c
m2程度である。
常温付近でも最もすぐれた性能指数をもつものとして
（Bi,Sb）２（Te,Se）３系熱電材料があるが、この材料
でも実用可能なゼーベック係数はＮ形およびＰ形ともに
200μV/K程度であり、従って温度差２℃で電圧2Vを得る
には５千個もの素子が必要となる。
（Bi,Sb）２（Te,Se）３系熱電材料があるが、この材料
でも実用可能なゼーベック係数はＮ形およびＰ形ともに
200μV/K程度であり、従って温度差２℃で電圧2Vを得る
には５千個もの素子が必要となる。
このような微細で数多い素子を１個１個組立てること
は不可能であるために、たとえば昭和61年電気学会全国
大会講演論文集No1194にみられるように厚膜法を利用す
ることが考えられる。
は不可能であるために、たとえば昭和61年電気学会全国
大会講演論文集No1194にみられるように厚膜法を利用す
ることが考えられる。
熱電素子の製造方法として（Bi,Sb）２（Te,Se）３系
熱電材料を厚膜法で形成する場合、焼結を行うために基
板としてはガラス・磁器・雲母のような耐熱断熱性基板
を使用する必要があり、これらは空気や、有機樹脂に比
較して熱伝導率が大きいため、素子にかかる温度差が小
さくなるという欠点がある。
熱電材料を厚膜法で形成する場合、焼結を行うために基
板としてはガラス・磁器・雲母のような耐熱断熱性基板
を使用する必要があり、これらは空気や、有機樹脂に比
較して熱伝導率が大きいため、素子にかかる温度差が小
さくなるという欠点がある。
本発明では耐熱断熱性基板に厚膜法により熱電材料を
形成し、これを有機樹脂層を介在しながら積層する。
形成し、これを有機樹脂層を介在しながら積層する。
有機樹脂層を介在させることにより素子が得ることの
できる温度差が大きくなる。
できる温度差が大きくなる。
以下図面に基づき説明する。
耐熱断熱性基板上への熱電材料の形成方法としては第
１図に部分断面図に示すように、耐熱断熱性基板１にた
とえばＮ形熱電材料２を一定の幅と厚みで、一定間隔で
ストライプ状に厚膜法で形成する。
１図に部分断面図に示すように、耐熱断熱性基板１にた
とえばＮ形熱電材料２を一定の幅と厚みで、一定間隔で
ストライプ状に厚膜法で形成する。
この場合、（Bi,Sb）２（Te,Se）３系の原料粉末にプ
ロピレングリコールなどを溶剤とした加え、スクリーン
印刷法により、ガラス・磁器・雲母などの上に印刷す
る。これを非酸化性雰囲気で500℃付近で焼結する。
ロピレングリコールなどを溶剤とした加え、スクリーン
印刷法により、ガラス・磁器・雲母などの上に印刷す
る。これを非酸化性雰囲気で500℃付近で焼結する。
あるいは第２図に部分断面図に示すように耐熱断熱性
基板１の一方の面にＮ形熱電材料２、他方の面にＰ形熱
電材料３を全面に形成する。
基板１の一方の面にＮ形熱電材料２、他方の面にＰ形熱
電材料３を全面に形成する。
これを焼結後、エッチングまたはレーザー加工により
第３図に部分断面図として示すように、耐熱断熱性基板
１の両面に、Ｎ形熱電材料２およびＰ形熱電材料３をス
トライプ状に加工する。
第３図に部分断面図として示すように、耐熱断熱性基板
１の両面に、Ｎ形熱電材料２およびＰ形熱電材料３をス
トライプ状に加工する。
耐熱断熱性基板上の熱電材料はまた第４図に部分断面
図として示すように、耐熱断熱性基板１の両面にＮ形熱
電材料２とＰ形熱電材料３とを交互にストライプ状に形
成することも考えられる。
図として示すように、耐熱断熱性基板１の両面にＮ形熱
電材料２とＰ形熱電材料３とを交互にストライプ状に形
成することも考えられる。
以上にほんの数例を示したが、厚膜法により耐熱断熱
性基板上に熱電材料を形成する方法は数多く考えられ
る。
性基板上に熱電材料を形成する方法は数多く考えられ
る。
（Bi,Sb）２（Se,Te）３系の熱電材料は非酸化性雰囲
気での比較的低温での焼結とするため、良好な溶剤ある
いは結合剤が使用できないため、形状制御性あるいは寸
法精度が劣る欠点がある。
気での比較的低温での焼結とするため、良好な溶剤ある
いは結合剤が使用できないため、形状制御性あるいは寸
法精度が劣る欠点がある。
また同一基板面上にＮ形およびＰ形熱電材料を寸法精
度良くストライプ状に形成するのは難しい。
度良くストライプ状に形成するのは難しい。
一方、基板面上に全面に熱電材料を形成し、エッチン
グ、レーザー加工などでストライプ状に加工する方法は
比較的良好な形状と寸法精度を得ることができる。
グ、レーザー加工などでストライプ状に加工する方法は
比較的良好な形状と寸法精度を得ることができる。
上記のようにして熱電材料がストライプ状に形成され
た耐熱断熱性基板は第５図に部分平面図に示すように積
層する。
た耐熱断熱性基板は第５図に部分平面図に示すように積
層する。
すなわち有機樹脂４とＮ形熱電材料２とＰ形熱電材料
３が形成された耐熱断熱性基板１を交互に順に所定の数
だけ積層する。
３が形成された耐熱断熱性基板１を交互に順に所定の数
だけ積層する。
耐熱断熱性基板上のひとつの面の熱電材料がＰ形また
はＮ形のいずれか一方のみである場合は、電極形成の都
合上、第６図に部分平面図で示すように、最上層および
最下層の熱電材料はたとえば耐熱断熱性基板４の１部に
よりＮ形熱電材料２は下の層のＰ形熱電材料３に対し、
１列おきに、置換されるなどの工夫が必要となる。
はＮ形のいずれか一方のみである場合は、電極形成の都
合上、第６図に部分平面図で示すように、最上層および
最下層の熱電材料はたとえば耐熱断熱性基板４の１部に
よりＮ形熱電材料２は下の層のＰ形熱電材料３に対し、
１列おきに、置換されるなどの工夫が必要となる。
耐熱断熱性基板上に熱電材料を全面に形成した場合に
は、第７図に部分平面図として示すようにＮ形熱電材料
２およびＰ形熱電材料３を両面に形成した耐熱断熱性基
板１を有機樹脂４と交互に積層し、次に第８図に部分平
面図として示すように積層面に垂直に、温度差を与える
方向に平行に一定間隔で切断する。これを第９図に部分
平面図として示すように周囲を有機樹脂４で保護し、電
極形成のため、熱電材料の一部に絶縁被覆５を形成す
る。
は、第７図に部分平面図として示すようにＮ形熱電材料
２およびＰ形熱電材料３を両面に形成した耐熱断熱性基
板１を有機樹脂４と交互に積層し、次に第８図に部分平
面図として示すように積層面に垂直に、温度差を与える
方向に平行に一定間隔で切断する。これを第９図に部分
平面図として示すように周囲を有機樹脂４で保護し、電
極形成のため、熱電材料の一部に絶縁被覆５を形成す
る。
このあと第10図に部分平面図で示すように電極６を形
成する。
成する。
このようにして製造した熱電素子は第11図に部分断面
図に示すように電極６の上に絶縁層７を形成し、伝熱板
８を形成する。
図に示すように電極６の上に絶縁層７を形成し、伝熱板
８を形成する。
このようにして熱電材料と熱電材料の間の空気層とす
るか、あるいは有機樹脂で埋めることにより、そしてこ
の空気層あるいは有機樹脂の部分をできるだけ多くする
ことにより、厚膜法などで、熱電材料を形成する基板と
して比較的熱伝導率の大きな耐熱断熱性のガラス・磁器
等を使用しても、素子にかかる温度差を大きくすること
ができ、生ずる電圧が大きくなり、変換効率も向上す
る。
るか、あるいは有機樹脂で埋めることにより、そしてこ
の空気層あるいは有機樹脂の部分をできるだけ多くする
ことにより、厚膜法などで、熱電材料を形成する基板と
して比較的熱伝導率の大きな耐熱断熱性のガラス・磁器
等を使用しても、素子にかかる温度差を大きくすること
ができ、生ずる電圧が大きくなり、変換効率も向上す
る。
以上述べたように、本発明によれば、腕時計のエネル
ギー源のような、小形で高集積度の必要な熱電素子が厚
膜法により簡易に高性能なものが製造できる。
ギー源のような、小形で高集積度の必要な熱電素子が厚
膜法により簡易に高性能なものが製造できる。
第１図から第４図は耐熱断熱性基板への熱電材料の形成
状態を示す部分断面図であり、第５図から第９図は熱電
材料を形成した耐熱断熱性基板と有機樹脂の積層状態を
示す部分平面図であり、第10図は積層体の電極を示す部
分平面図であり、第11図は熱電素子の完成状態を示す部
分断面図である。 １……耐熱断熱性基板 ２……Ｎ形熱電材料 ３……Ｐ形熱電材料 ４……有機樹脂 ５……絶縁被覆 ６……電極 ７……絶縁層 ８……伝熱板
状態を示す部分断面図であり、第５図から第９図は熱電
材料を形成した耐熱断熱性基板と有機樹脂の積層状態を
示す部分平面図であり、第10図は積層体の電極を示す部
分平面図であり、第11図は熱電素子の完成状態を示す部
分断面図である。 １……耐熱断熱性基板 ２……Ｎ形熱電材料 ３……Ｐ形熱電材料 ４……有機樹脂 ５……絶縁被覆 ６……電極 ７……絶縁層 ８……伝熱板
Claims (6)
- 【請求項１】無機耐熱断熱性基板の片面または両面に厚
膜法により（Bi,Sb）２（Te,Se）３を有する熱電材料を
形成し、前記無機耐熱性基板を有機樹脂を介在しながら
積層し、電極を形成することを特徴とする電子腕時計用
熱電素子の製造方法。 - 【請求項２】前記熱電材料を前記無機耐熱断熱性基板上
にストライプ状に形成することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電子腕時計用熱電材料の製造方法。 - 【請求項３】前記熱電材料を前記無機耐熱断熱性基板の
全面に形成し、レーザーまたはエッチングによりストラ
イプ状に加工することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の電子腕時計用熱電材料の製造方法。 - 【請求項４】前記熱電材料を前記無機耐熱断熱性基板全
面に形成し、積層後、積層面に垂直で、かつ温度差を与
える方向に平行に一定間隔に分離し、電極を形成するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子腕時計
用熱電材料の製造方法。 - 【請求項５】前記無機耐熱断熱性基板の一方の面にＮ形
の前記熱電材料および他方の面にＰ形の前記熱電材料を
形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電子腕時計用熱電材料の製造方法。 - 【請求項６】前記無機耐熱断熱性基板と前記熱電材料と
前記有機樹脂からなる積層体において最上層の前記熱電
材料と最下層の前記熱電材料がストライプ状でかつ１列
おきに交互に前記熱電材料ご絶縁材料で置換されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子腕時
計用熱電材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220653A JP2602646B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 電子腕時計用熱電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220653A JP2602646B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 電子腕時計用熱電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6376386A JPS6376386A (ja) | 1988-04-06 |
| JP2602646B2 true JP2602646B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=16754340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61220653A Expired - Fee Related JP2602646B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 電子腕時計用熱電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2602646B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0760530B1 (en) * | 1994-05-16 | 1999-08-04 | Citizen Watch Co. Ltd. | Manufacture of thermoelectric power generation unit |
| US5824561A (en) * | 1994-05-23 | 1998-10-20 | Seiko Instruments Inc. | Thermoelectric device and a method of manufacturing thereof |
| KR100320760B1 (ko) | 1997-08-01 | 2002-01-18 | 하루타 히로시 | 열전 소자와 그 제조 방법 |
| JP4881000B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2012-02-22 | 学校法人立命館 | 熱電変換デバイス |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5235487B2 (ja) * | 1972-07-27 | 1977-09-09 | ||
| JPS531154B2 (ja) * | 1973-10-23 | 1978-01-14 | ||
| JPS5421879A (en) * | 1977-07-20 | 1979-02-19 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Electronic wristwatch |
| JPS57183082A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Citizen Watch Co Ltd | Thermoelectric battery |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61220653A patent/JP2602646B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6376386A (ja) | 1988-04-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |