JP2654504B2 - 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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- 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
子腕時計の熱電素子の製造方法において、断熱性基板に
一定間隔をおいて熱電材料をストライプ状に形成し、こ
れを積層し、電極を形成することにより、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
子腕時計の熱電素子の製造方法において、断熱性基板に
一定間隔をおいて熱電材料をストライプ状に形成し、こ
れを積層し、電極を形成することにより、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次電池との組合わせにより半永久電源
を得ることができる。
量コンデンサや２次電池との組合わせにより半永久電源
を得ることができる。
ところが腕時計においては熱電素子の得ることができ
る温度差は１〜３℃と小さく、しかもその面積は最大6c
m2程度が限度である。
る温度差は１〜３℃と小さく、しかもその面積は最大6c
m2程度が限度である。
常温付近で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Ｎ形およびＰ形ともゼーベック係数は200μV/K程度
であり、従ってたとえば温度差２℃で電圧2Vを得るため
には５千個もの素子が必要となり、しかも素子の温度差
方向の厚みは大きいほど温度差がとれ、少なくとも５〜
6mmは必要でかつ、素子断面積は0.12mm2以下となる。
（Bi,Sb）２（Te,Se）３系熱電材料があるが、この材料
でもＮ形およびＰ形ともゼーベック係数は200μV/K程度
であり、従ってたとえば温度差２℃で電圧2Vを得るため
には５千個もの素子が必要となり、しかも素子の温度差
方向の厚みは大きいほど温度差がとれ、少なくとも５〜
6mmは必要でかつ、素子断面積は0.12mm2以下となる。
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、たとえば電子通信技術研究報告CP
M84−76にみられるごとく、薄膜プロセスを利用するこ
とが考えられる。
は不可能であるため、たとえば電子通信技術研究報告CP
M84−76にみられるごとく、薄膜プロセスを利用するこ
とが考えられる。
熱電素子の製造方法として薄膜プロセスを利用した場
合、得られる膜厚に限度があり、抵抗が大きくなるた
め、生ずる電流が小さくなるという欠点があり、また電
極の形成なども容易でない。
合、得られる膜厚に限度があり、抵抗が大きくなるた
め、生ずる電流が小さくなるという欠点があり、また電
極の形成なども容易でない。
また薄膜プロセスにより形成できる熱電材料は限られ
ており、性能指数のすぐれたものは利用できない。
ており、性能指数のすぐれたものは利用できない。
（１）本発明では電子腕時計用の熱電素子の製造方法と
して、ガラス、磁器、雲母、有機樹脂のような断熱性基
板の片面または両面に一定間隔をおいて熱電材料をスト
ライプ状に形成し、この断熱基板を積層し、その後電極
を形成する。
して、ガラス、磁器、雲母、有機樹脂のような断熱性基
板の片面または両面に一定間隔をおいて熱電材料をスト
ライプ状に形成し、この断熱基板を積層し、その後電極
を形成する。
（２）また特に望ましい場合として、熱電材料をストラ
イプ状に形成する方法として、断熱基板に全面に、焼結
体の張り合わせ、厚膜プロセスなどで熱電材料を形成し
た後、レーザー加工、エッチング、放電加工、と粒を使
用した研削加工などの物理的、化学的、機械的方法によ
り不必要な部分を除去する。
イプ状に形成する方法として、断熱基板に全面に、焼結
体の張り合わせ、厚膜プロセスなどで熱電材料を形成し
た後、レーザー加工、エッチング、放電加工、と粒を使
用した研削加工などの物理的、化学的、機械的方法によ
り不必要な部分を除去する。
（３）熱電材料をストライプ状に形成する方法として厚
膜プロセスを利用する。
膜プロセスを利用する。
更にある場合には工程をより一層簡単とするために、 （４）断熱性基板の同一面上の熱電材料はＮ形またはＰ
形の一方のみの熱電材料とする。
形の一方のみの熱電材料とする。
（５）積層体の最上層および最下層は電極形成を容易な
らしめるため、熱電材料を１列おきに絶縁材料で置換す
る。
らしめるため、熱電材料を１列おきに絶縁材料で置換す
る。
断熱基板上に素子を形成することで強度も向上でき、
かつ１度に多量の微細な素子を扱えるようになり、積層
後に電極を形成することで、電極形成が容易となる。
かつ１度に多量の微細な素子を扱えるようになり、積層
後に電極を形成することで、電極形成が容易となる。
以下、図面により説明する。
第１図に断熱性基板の片面にストライプ状に一方の熱
電材料を形成したときの部分断面図を示す。断熱性基板
１にＮ形熱電材料２がストライプ状に形成される。
電材料を形成したときの部分断面図を示す。断熱性基板
１にＮ形熱電材料２がストライプ状に形成される。
第２図に断熱性基板の両面にストライプ状に同じ種類
の熱電材料が形成されたときの部分断面図を示す。断熱
性基板１の両面にＮ形熱電材料２が形成される。
の熱電材料が形成されたときの部分断面図を示す。断熱
性基板１の両面にＮ形熱電材料２が形成される。
第３図には断熱性基板の一方の面にＮ形の他方の面に
Ｐ形の熱電材料がストライプ状に形成されたときの部分
断熱面を示す。
Ｐ形の熱電材料がストライプ状に形成されたときの部分
断熱面を示す。
断熱性基板１の一方の面にＮ形熱電材料２が他方の面
にＰ形熱電材料３が形成される。
にＰ形熱電材料３が形成される。
第４図に断熱性基板にストライプ状に熱電材料を形成
したときの部分平面図を示す。
したときの部分平面図を示す。
断熱性基板１にＮ形熱電材料２が形成されている。こ
のようにすることにより、温度差方向の寸法は5mm以上
でも容易に長くでき、しかも熱電材料の厚み0.1mm、幅
0.1mm程度も可能である。
のようにすることにより、温度差方向の寸法は5mm以上
でも容易に長くでき、しかも熱電材料の厚み0.1mm、幅
0.1mm程度も可能である。
このように断熱性基板にストライプ状に形成する方法
としては、ガラス、磁器、雲母などの高温焼結に耐える
断熱性基板に、粉末原料として溶剤または結合剤などを
混合した塗料の印刷により形成するいわゆる厚膜法によ
り全面に熱電材料を形成した後、レーザー加工、エッチ
ング、放電加工、研削などの物理的、化学的、機械的方
法により、ストライプ状にする方法や、寸法精度の許容
がやや大きい場合には、直接、厚膜法によりストライプ
状に形成することが可能である。
としては、ガラス、磁器、雲母などの高温焼結に耐える
断熱性基板に、粉末原料として溶剤または結合剤などを
混合した塗料の印刷により形成するいわゆる厚膜法によ
り全面に熱電材料を形成した後、レーザー加工、エッチ
ング、放電加工、研削などの物理的、化学的、機械的方
法により、ストライプ状にする方法や、寸法精度の許容
がやや大きい場合には、直接、厚膜法によりストライプ
状に形成することが可能である。
また焼結体をエポキシ樹脂などの有機樹脂に張り合わ
せ、エッチングなどでストライプ状にすることも可能で
ある。
せ、エッチングなどでストライプ状にすることも可能で
ある。
このようにして熱電材料を形成した断熱性基板は次に
第５図に部分平面図として示すように積層する。断熱性
基板１にＮ形熱電材料２または、Ｐ形熱電材料３のいず
れか一方がストライプ状に形成されたものを交互に積層
する。
第５図に部分平面図として示すように積層する。断熱性
基板１にＮ形熱電材料２または、Ｐ形熱電材料３のいず
れか一方がストライプ状に形成されたものを交互に積層
する。
あるいは第６図に部分平面図として示すように断熱性
基板１にＮ形熱電材料２とＰ形熱電材料３とが交互に形
成されたものを積層する。
基板１にＮ形熱電材料２とＰ形熱電材料３とが交互に形
成されたものを積層する。
断熱性基板のひとつの面に一方の熱電材料のみが形成
された場合は、電極形成を容易にするため積層体の最上
層および最下層の熱電材料層は第７図に部分平面図とし
て示すように、耐の熱電材料層に対し、熱電材料が１列
おきに断熱材料により置換することが好ましい。
された場合は、電極形成を容易にするため積層体の最上
層および最下層の熱電材料層は第７図に部分平面図とし
て示すように、耐の熱電材料層に対し、熱電材料が１列
おきに断熱材料により置換することが好ましい。
すなわち断熱性基板１に形成されたＮ形熱電材料２は
その下のＰ形熱電材料３に対し、断熱性基板の一部によ
り１列おきに置換されている。
その下のＰ形熱電材料３に対し、断熱性基板の一部によ
り１列おきに置換されている。
このようにして形成された熱電材料は第８図に部分平
面図として示すようにＮ形熱電材料とＰ形熱電材料が電
極４により直列に結合される。
面図として示すようにＮ形熱電材料とＰ形熱電材料が電
極４により直列に結合される。
実施例１ 厚み0.2mmのエポキシ樹脂上に0.1mm厚みの（Bi,Sb）
２（Se,Te）３系熱電材料焼結体を張り合わせ、エッチ
ングで0.1mmの幅で0.2mmの間隔でストライプ状に形成し
た。これを6mmの幅で3cmの長さ、熱電材料にして100列
が収まったものを切り出し、Ｎ形とＰ形が交互になるよ
うに、80層を空隙部にエポキシ樹脂を充填しながら積層
し、素子数8000個で温度差方向が6mmで断面積３×2.4cm
2の熱電素子を作製した。電極はスパッタにより全面に
金属薄膜を形成した後、エッチングにより所定のパター
ンとした。
２（Se,Te）３系熱電材料焼結体を張り合わせ、エッチ
ングで0.1mmの幅で0.2mmの間隔でストライプ状に形成し
た。これを6mmの幅で3cmの長さ、熱電材料にして100列
が収まったものを切り出し、Ｎ形とＰ形が交互になるよ
うに、80層を空隙部にエポキシ樹脂を充填しながら積層
し、素子数8000個で温度差方向が6mmで断面積３×2.4cm
2の熱電素子を作製した。電極はスパッタにより全面に
金属薄膜を形成した後、エッチングにより所定のパター
ンとした。
実施例２ 厚み0.15mmの石英ガラス上に厚膜法で厚み0.1mmの（B
i,Sb）２（Se,Te）３系の熱電材料を形成し、レーザー
加工により、0.1mm幅で0.2mm間隔のストライプを形成
し、実施例１と同様に6mm×3cmに切り出し、50層を積層
し、素子数5000個の熱電素子を作製した。
i,Sb）２（Se,Te）３系の熱電材料を形成し、レーザー
加工により、0.1mm幅で0.2mm間隔のストライプを形成
し、実施例１と同様に6mm×3cmに切り出し、50層を積層
し、素子数5000個の熱電素子を作製した。
実施例３ 厚み0.15mmの石英ガラス上に厚膜法で厚み0.1mmの（B
i,Sb）２（Se,Te）３系の熱電材料を0.1mm幅で0.2mm間
隔でストライプ状に形成し、実施例２と同様に熱電素子
を作製した。
i,Sb）２（Se,Te）３系の熱電材料を0.1mm幅で0.2mm間
隔でストライプ状に形成し、実施例２と同様に熱電素子
を作製した。
以上述べたように本発明では、断熱性基板にストライ
プ状に熱電材料を形成し、これを積層後、電極を形成す
ることにより、微小で強度の劣る数千個の熱電素子の形
成が効果的に行える。
プ状に熱電材料を形成し、これを積層後、電極を形成す
ることにより、微小で強度の劣る数千個の熱電素子の形
成が効果的に行える。
第１図・第２図・第３図は断熱性基板上への熱電材料を
ストラプ状に形成した例の部分断面図であり、第４図は
断熱性基板上へ熱電材料をストライプ状に形成した例の
部分平面図である。第５図及び第６図は熱電材料を形成
した断熱性基板の積層状態を示す部分平面図である。第
７図は最上層の熱電材料層が１列おきに絶縁体で置換さ
れた場合の積層状態を示す部分平面図であり、第８図は
電極形成状態を示す部分平面図である。 １……断熱性基板 ２……Ｎ形熱電材料 ３……Ｐ形熱電材料 ４……電極
ストラプ状に形成した例の部分断面図であり、第４図は
断熱性基板上へ熱電材料をストライプ状に形成した例の
部分平面図である。第５図及び第６図は熱電材料を形成
した断熱性基板の積層状態を示す部分平面図である。第
７図は最上層の熱電材料層が１列おきに絶縁体で置換さ
れた場合の積層状態を示す部分平面図であり、第８図は
電極形成状態を示す部分平面図である。 １……断熱性基板 ２……Ｎ形熱電材料 ３……Ｐ形熱電材料 ４……電極
Claims (2)
- 【請求項１】断熱性基板の片面に一定間隔をおいて熱電
材料をストライプ状に形成する工程と、 この熱電材料を一列おきに断熱材料に置換する工程と、 この断熱性基板を最上層及び最下層として積層し積層体
を形成する工程と、この積層体に電極を形成する工程を
有する電子腕時計用熱電素子の製造方法。 - 【請求項２】断熱性基板の片面又は両面に一定間隔をお
いて熱電材料をストライプ状に形成する工程と、 この熱電材料を形成した断熱性基板の空隙部に樹脂を充
填しながら積層し積層体を形成する工程と、 この積層体に電極を形成する工程を有する電子腕時計用
熱電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61214339A JP2654504B2 (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP61214339A JP2654504B2 (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 電子腕時計用熱電素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370463A JPS6370463A (ja) | 1988-03-30 |
| JP2654504B2 true JP2654504B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=16654123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61214339A Expired - Lifetime JP2654504B2 (ja) | 1986-09-11 | 1986-09-11 | 電子腕時計用熱電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2654504B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6310383B1 (en) | 1997-08-01 | 2001-10-30 | Citizen Watch Co., Ltd. | Thermoelectric element and method for manufacturing the same |
| EP0954036A4 (en) | 1997-08-25 | 2000-08-09 | Citizen Watch Co Ltd | THERMOELECTRIC DEVICE |
| JP5598035B2 (ja) * | 2010-03-16 | 2014-10-01 | 富士通株式会社 | 熱電変換装置 |
Family Cites Families (3)
| 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 |
-
1986
- 1986-09-11 JP JP61214339A patent/JP2654504B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6370463A (ja) | 1988-03-30 |
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