JP3109905B2 - 電子冷却素子用材料の製造方法 - Google Patents
電子冷却素子用材料の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ペルチェ効果を利用し
た電子冷却装置に用いられる電子冷却素子用材料の製造
方法に関する。
た電子冷却装置に用いられる電子冷却素子用材料の製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ビスマス（Ｂｉ）及びテルル（Ｔ
ｅ）、又はビスマス（Ｂｉ）及びアンチモン（Ｓｂ）を
主成分とする原料元素組成物をアンプルに真空封入する
と共に、このアンプルをロッキング炉に装填し、抵抗加
熱を施しつつ揺動攪拌してＢｉ−Ｔｅ系又はＢｉ−Ｓｂ
系のベース固溶体を生成している。その後、このベース
固溶体にドーパントを添加し、抵抗加熱又は高周波加熱
を施してこれらを再溶解することにより、Ｎ型又はＰ型
の固溶体インゴットを製造している。
ｅ）、又はビスマス（Ｂｉ）及びアンチモン（Ｓｂ）を
主成分とする原料元素組成物をアンプルに真空封入する
と共に、このアンプルをロッキング炉に装填し、抵抗加
熱を施しつつ揺動攪拌してＢｉ−Ｔｅ系又はＢｉ−Ｓｂ
系のベース固溶体を生成している。その後、このベース
固溶体にドーパントを添加し、抵抗加熱又は高周波加熱
を施してこれらを再溶解することにより、Ｎ型又はＰ型
の固溶体インゴットを製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のロッキ
ング炉を用いた製造方法では、偏析のない均質なベース
固溶体を５００グラム生成するのに少なくとも４時間以
上の揺動攪拌を必要とした。
ング炉を用いた製造方法では、偏析のない均質なベース
固溶体を５００グラム生成するのに少なくとも４時間以
上の揺動攪拌を必要とした。
【０００４】一方、ビスマス等の主原料元素にドーパン
トを予め添加した原料元素組成物を高周波誘導加熱によ
って溶解することも試みられているが、今までのところ
成功例がない。それは、一般的に行われている高周波誘
導加熱の条件では、十分に原料元素組成物を溶解するこ
とができなかったからである。又、高周波誘導加熱時に
ドーパント等の易揮発性成分が蒸発し、得られた固溶体
の組成が原料仕込み時の組成から外れ、求める組成の固
溶体インゴットが得られないという問題があった。
トを予め添加した原料元素組成物を高周波誘導加熱によ
って溶解することも試みられているが、今までのところ
成功例がない。それは、一般的に行われている高周波誘
導加熱の条件では、十分に原料元素組成物を溶解するこ
とができなかったからである。又、高周波誘導加熱時に
ドーパント等の易揮発性成分が蒸発し、得られた固溶体
の組成が原料仕込み時の組成から外れ、求める組成の固
溶体インゴットが得られないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、電子冷却素子として優れ
た冷却特性を発揮する組成の正確なインゴットを短時間
で効率的に製造することができる電子冷却素子用材料の
製造方法を提供することにある。
た冷却特性を発揮する組成の正確なインゴットを短時間
で効率的に製造することができる電子冷却素子用材料の
製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために本発明は、ガス圧が２００Ｔｏｒｒ〜１２０
０Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気中にて、１００ｋＨｚ〜
１０００ｋＨｚの高周波交流磁界に基づく高周波誘導加
熱を施すことによって、ビスマスを含む原料元素組成物
を溶解するようにした。
するために本発明は、ガス圧が２００Ｔｏｒｒ〜１２０
０Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気中にて、１００ｋＨｚ〜
１０００ｋＨｚの高周波交流磁界に基づく高周波誘導加
熱を施すことによって、ビスマスを含む原料元素組成物
を溶解するようにした。
【０００７】この方法によれば、高周波交流磁界に基づ
いて原料元素組成物に渦電流を生じさせ、その渦電流損
に起因するジュール熱によって、原料元素組成物を効率
的に加熱溶解することができる。更に、高周波誘導加熱
によれば、温度ムラのない均一な加熱を急速に施すこと
ができるため、各原料元素が加熱溶融された原料元素組
成物全体に均等に拡散することができる。又、不活性ガ
ス圧の適切な制御により、ビスマスと共に原料元素組成
物を構成する各種易揮発性成分、特にドーパント材など
の微量元素が雰囲気中に揮散するのを防止する。
いて原料元素組成物に渦電流を生じさせ、その渦電流損
に起因するジュール熱によって、原料元素組成物を効率
的に加熱溶解することができる。更に、高周波誘導加熱
によれば、温度ムラのない均一な加熱を急速に施すこと
ができるため、各原料元素が加熱溶融された原料元素組
成物全体に均等に拡散することができる。又、不活性ガ
ス圧の適切な制御により、ビスマスと共に原料元素組成
物を構成する各種易揮発性成分、特にドーパント材など
の微量元素が雰囲気中に揮散するのを防止する。
【０００８】従って、この方法によれば、組成が正確で
かつ偏析のない均質な原料インゴットを、従来の抵抗加
熱法よりも遙かに短い時間で製造することができる。以
下に、本発明について更に詳細に説明する。
かつ偏析のない均質な原料インゴットを、従来の抵抗加
熱法よりも遙かに短い時間で製造することができる。以
下に、本発明について更に詳細に説明する。
【０００９】前記原料元素組成物は、配合比率の大きい
主原料元素に、電子冷却素子の半導体特性（Ｎ型又はＰ
型）を左右するドーパントを必要に応じて少量配合して
なるものである。主原料元素としては、ビスマス（Ｂ
ｉ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、セレン
（Ｓｅ）等があげられ、ドーパントとしては、三ヨウ化
アンチモン（ＳｂＩ3 ）、臭化水銀（ＨｇＢｒ）、ヨウ
化銀（ＡｇＩ）等のハロゲン化物等があげられる。これ
ら主原料元素及びドーパントはペレット状又は粉末状に
て取り扱われ、高周波溶解の際には、微量元素のドーパ
ント材を下部に置いて石英製坩堝やパイレックスガラス
製の坩堝等の溶解用容器に仕込まれる。
主原料元素に、電子冷却素子の半導体特性（Ｎ型又はＰ
型）を左右するドーパントを必要に応じて少量配合して
なるものである。主原料元素としては、ビスマス（Ｂ
ｉ）、テルル（Ｔｅ）、アンチモン（Ｓｂ）、セレン
（Ｓｅ）等があげられ、ドーパントとしては、三ヨウ化
アンチモン（ＳｂＩ3 ）、臭化水銀（ＨｇＢｒ）、ヨウ
化銀（ＡｇＩ）等のハロゲン化物等があげられる。これ
ら主原料元素及びドーパントはペレット状又は粉末状に
て取り扱われ、高周波溶解の際には、微量元素のドーパ
ント材を下部に置いて石英製坩堝やパイレックスガラス
製の坩堝等の溶解用容器に仕込まれる。
【００１０】原料元素等の溶解用容器への仕込みに際し
ては、揮発性の高いテルルやドーパントはできるだけ容
器の奥に仕込むことが望ましい。このように揮発性の高
い成分が容器の開口付近に存在すると、これらが誘導加
熱によって容器外へ揮散し、得られるインゴットの組成
が原料の仕込み組成から外れて、欲する組成とならない
からである。
ては、揮発性の高いテルルやドーパントはできるだけ容
器の奥に仕込むことが望ましい。このように揮発性の高
い成分が容器の開口付近に存在すると、これらが誘導加
熱によって容器外へ揮散し、得られるインゴットの組成
が原料の仕込み組成から外れて、欲する組成とならない
からである。
【００１１】原料元素等の仕込みに際して、原料元素組
成物中に種インゴットを混入しておいてもよい。種イン
ゴットとしては、ビスマス−テルルの固溶体、ビスマス
−アンチモンの固溶体、又は本発明によって最終的に得
られる組成のインゴット等があげられる。
成物中に種インゴットを混入しておいてもよい。種イン
ゴットとしては、ビスマス−テルルの固溶体、ビスマス
−アンチモンの固溶体、又は本発明によって最終的に得
られる組成のインゴット等があげられる。
【００１２】一般に、高周波交流磁界に基づく渦電流
は、粉末状材料よりも塊状材料において生じ易い。即
ち、粉末状材料に比して塊状材料の方が低周波数領域か
らジュール熱を発生し易い。故に、原料元素組成物中に
種インゴットが存在すると、種インゴットが最初に溶融
を始め、その溶湯中へ周囲の粉末状原料が順次溶け込ん
でいく形で溶解が円滑に行われる。
は、粉末状材料よりも塊状材料において生じ易い。即
ち、粉末状材料に比して塊状材料の方が低周波数領域か
らジュール熱を発生し易い。故に、原料元素組成物中に
種インゴットが存在すると、種インゴットが最初に溶融
を始め、その溶湯中へ周囲の粉末状原料が順次溶け込ん
でいく形で溶解が円滑に行われる。
【００１３】高周波交流磁界の周波数範囲は１００ｋＨ
ｚ〜１０００ｋＨｚの範囲である。周波数が１００ｋＨ
ｚ未満では、長時間にわたって高周波交流磁界中に原料
元素組成物を置いても、これを溶解することができな
い。一方、周波数が１０００ｋＨｚを超えると、短時間
で原料元素組成物を均一に溶解することができず、この
条件で得られたインゴットを材料とした電子冷却素子の
性能は高くない。
ｚ〜１０００ｋＨｚの範囲である。周波数が１００ｋＨ
ｚ未満では、長時間にわたって高周波交流磁界中に原料
元素組成物を置いても、これを溶解することができな
い。一方、周波数が１０００ｋＨｚを超えると、短時間
で原料元素組成物を均一に溶解することができず、この
条件で得られたインゴットを材料とした電子冷却素子の
性能は高くない。
【００１４】一般に、高周波誘導加熱中の溶湯は溶解用
容器内を対流して一種の自己攪拌を行う。仮に、高周波
誘導加熱の周波数をｆとすると、前記攪拌能力は（ｆ）
1/2 に反比例することが知られている。即ち、周波数ｆ
が高いほど攪拌効率が低下する。高周波交流磁界の周波
数が１０００ｋＨｚを超えると、短時間で均質なインゴ
ットを得ることが困難になるのは、この攪拌効率の低下
によるものと考えられる。
容器内を対流して一種の自己攪拌を行う。仮に、高周波
誘導加熱の周波数をｆとすると、前記攪拌能力は（ｆ）
1/2 に反比例することが知られている。即ち、周波数ｆ
が高いほど攪拌効率が低下する。高周波交流磁界の周波
数が１０００ｋＨｚを超えると、短時間で均質なインゴ
ットを得ることが困難になるのは、この攪拌効率の低下
によるものと考えられる。
【００１５】本発明における高周波誘導加熱は、不活性
ガス雰囲気にて行われる。不活性ガスとしては、アルゴ
ン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）等に代表される希ガスの
他、窒素ガスがあげられる。この不活性ガスの圧力によ
って、原料元素組成物を構成する各種易揮発性成分の蒸
発が抑制され、原料元素組成物の仕込み組成を忠実に反
映した組成のインゴットを再現性よく製造することがで
きる。
ガス雰囲気にて行われる。不活性ガスとしては、アルゴ
ン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）等に代表される希ガスの
他、窒素ガスがあげられる。この不活性ガスの圧力によ
って、原料元素組成物を構成する各種易揮発性成分の蒸
発が抑制され、原料元素組成物の仕込み組成を忠実に反
映した組成のインゴットを再現性よく製造することがで
きる。
【００１６】不活性ガスの圧力は２００Ｔｏｒｒ〜１２
００Ｔｏｒｒの範囲である。不活性ガスの圧力が２００
Ｔｏｒｒ未満では、各種易揮発性成分の雰囲気中への揮
散を十分に抑制することができない。一方、ガス圧が１
２００Ｔｏｒｒを超えると、易揮発性成分の雰囲気中へ
の揮散を防止することはできるものの、逆に不活性ガス
が原料元素組成物中に吸収され、インゴットの組成を狂
わせて電子冷却素子としての性能を低下させる。
００Ｔｏｒｒの範囲である。不活性ガスの圧力が２００
Ｔｏｒｒ未満では、各種易揮発性成分の雰囲気中への揮
散を十分に抑制することができない。一方、ガス圧が１
２００Ｔｏｒｒを超えると、易揮発性成分の雰囲気中へ
の揮散を防止することはできるものの、逆に不活性ガス
が原料元素組成物中に吸収され、インゴットの組成を狂
わせて電子冷却素子としての性能を低下させる。
【００１７】従来の真空封入アンプルを用いる方法で
は、アンプル内の上部空間部の内壁にテルル等が蒸着し
易い。このような蒸着によってインゴットの最終組成が
変わってしまうのを防止するため、アンプルを揺動攪拌
して前記内壁に付着した原料元素を溶湯で洗い落とす必
要があった。しかし、本発明によれば、敢えて揺動攪拌
をしなくとも、均質で正確な組成のインゴットを得るこ
とができる。
は、アンプル内の上部空間部の内壁にテルル等が蒸着し
易い。このような蒸着によってインゴットの最終組成が
変わってしまうのを防止するため、アンプルを揺動攪拌
して前記内壁に付着した原料元素を溶湯で洗い落とす必
要があった。しかし、本発明によれば、敢えて揺動攪拌
をしなくとも、均質で正確な組成のインゴットを得るこ
とができる。
【００１８】仮に不活性ガス雰囲気中で溶融状態の原料
元素組成物を揺動攪拌した場合、原料元素組成物中に巻
き込まれた不活性ガスがインゴットの組成を微妙に狂わ
せ、電子冷却素子としての性能を低下させる虞れがあ
る。しかし、本発明によれば揺動攪拌の必要がなく、不
活性ガスがインゴットの組成を狂わせる心配はない。
元素組成物を揺動攪拌した場合、原料元素組成物中に巻
き込まれた不活性ガスがインゴットの組成を微妙に狂わ
せ、電子冷却素子としての性能を低下させる虞れがあ
る。しかし、本発明によれば揺動攪拌の必要がなく、不
活性ガスがインゴットの組成を狂わせる心配はない。
【００１９】電子冷却素子用材料が酸化されると比抵抗
が増大してペルチェ効果が低下する。故に、製造時にお
けるインゴットの酸化を防止するために、不活性ガス雰
囲気中に予め水素ガスを５〜１０％程度混入しておいて
もよい。この混入水素ガスは、雰囲気中に微量に存在す
る酸素を還元すると共に、原料元素組成物のペレット又
は粉末の表面に吸着している酸素を還元する。
が増大してペルチェ効果が低下する。故に、製造時にお
けるインゴットの酸化を防止するために、不活性ガス雰
囲気中に予め水素ガスを５〜１０％程度混入しておいて
もよい。この混入水素ガスは、雰囲気中に微量に存在す
る酸素を還元すると共に、原料元素組成物のペレット又
は粉末の表面に吸着している酸素を還元する。
【００２０】本発明の方法によってＮ型及びＰ型の電子
冷却素子用材料を製造すると共に、これら二種類の電子
冷却素子材料を周知の方法で加工し組み合わせることに
より、従来よりも冷却特性に優れた電子冷却装置を作製
することができる。
冷却素子用材料を製造すると共に、これら二種類の電子
冷却素子材料を周知の方法で加工し組み合わせることに
より、従来よりも冷却特性に優れた電子冷却装置を作製
することができる。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明を具体化した実施例１及び
２、並びに比較例１〜４について説明する。
２、並びに比較例１〜４について説明する。
【００２２】（実施例１）Ｎ型組成（Ｂｉ2 Ｔｅ2.85Ｓ
ｅ0.15＋０．０９wgt%ＳｂＩ3 ）の電子冷却素子用材料
を作る場合には下記表１に示すＮ型処方に従って、原料
元素組成物を調製した。又、Ｐ型組成（Ｂｉ0.5 Ｔｅ
3.0 Ｓｂ1.5 ）の電子冷却素子用材料を作る場合には下
記表１に示すＰ型処方に従って、原料元素組成物を調製
した。本実施例においては、Ｎ型材料及びＰ型材料の双
方について、それぞれ以下に示す方法で材料インゴット
を作製した。
ｅ0.15＋０．０９wgt%ＳｂＩ3 ）の電子冷却素子用材料
を作る場合には下記表１に示すＮ型処方に従って、原料
元素組成物を調製した。又、Ｐ型組成（Ｂｉ0.5 Ｔｅ
3.0 Ｓｂ1.5 ）の電子冷却素子用材料を作る場合には下
記表１に示すＰ型処方に従って、原料元素組成物を調製
した。本実施例においては、Ｎ型材料及びＰ型材料の双
方について、それぞれ以下に示す方法で材料インゴット
を作製した。
【００２３】
【表１】
【００２４】図１に示すように、高周波溶解炉１は内部
にコイル２を備えた密閉室３と高周波電源４とからな
り、コイル２は高周波電源４に接続されて高周波電圧の
供給を受ける。原料元素組成物Ｍは石英製の坩堝５中に
秤量され、この坩堝５はコイル２中に装着される。密閉
室３には開閉弁６及び７を介して真空ポンプ８及びアル
ゴンガスボンベ９が接続されており、密閉室３内は開閉
弁６及び７の操作により、アルゴンガスにて置換可能と
なっている。
にコイル２を備えた密閉室３と高周波電源４とからな
り、コイル２は高周波電源４に接続されて高周波電圧の
供給を受ける。原料元素組成物Ｍは石英製の坩堝５中に
秤量され、この坩堝５はコイル２中に装着される。密閉
室３には開閉弁６及び７を介して真空ポンプ８及びアル
ゴンガスボンベ９が接続されており、密閉室３内は開閉
弁６及び７の操作により、アルゴンガスにて置換可能と
なっている。
【００２５】コイル２中に坩堝５を装着した状態で、密
閉室３内をアルゴンガスで完全に置換し、そのガス圧を
７００Ｔｏｒｒに設定すると共に、コイル２に２００ｋ
Ｈｚの高周波電圧を印加した。すると、坩堝５内の原料
元素組成物Ｍに高周波誘導に基づくジュール熱が発生
し、原料元素組成物Ｍは約８分間で完全に溶解された。
その後、放冷して坩堝５内から略円柱状のインゴットを
取り出した。このインゴットのＸ線マイクロアナライザ
ー（ＥＰＭＡ）による分析及び電気抵抗分布の測定か
ら、得られたインゴットが偏析のない均質なインゴット
であることが確認された。
閉室３内をアルゴンガスで完全に置換し、そのガス圧を
７００Ｔｏｒｒに設定すると共に、コイル２に２００ｋ
Ｈｚの高周波電圧を印加した。すると、坩堝５内の原料
元素組成物Ｍに高周波誘導に基づくジュール熱が発生
し、原料元素組成物Ｍは約８分間で完全に溶解された。
その後、放冷して坩堝５内から略円柱状のインゴットを
取り出した。このインゴットのＸ線マイクロアナライザ
ー（ＥＰＭＡ）による分析及び電気抵抗分布の測定か
ら、得られたインゴットが偏析のない均質なインゴット
であることが確認された。
【００２６】続いて、図２に示すように、得られたイン
ゴットを石英製の細長坩堝１０に充填し、ブリッジマン
法によって結晶成長を行わせた。図２に示す結晶製造装
置は、アルゴンガスを流通可能な石英管１１の上半部外
周に加熱ヒーター１３を設けて石英管１１の上半部を加
熱域１１ａとすると共に、石英管１１の下半部を冷却域
１１ｂとしたものである。石英管１１内には前記細長坩
堝１０が相対移動可能に装着される。そして、インゴッ
トが充填された細長坩堝１０を加熱域１１ａから冷却域
１１ｂに徐々に相対移動させて、溶融状態から一方向性
凝固させることにより、高純度の円柱状結晶を製造し
た。
ゴットを石英製の細長坩堝１０に充填し、ブリッジマン
法によって結晶成長を行わせた。図２に示す結晶製造装
置は、アルゴンガスを流通可能な石英管１１の上半部外
周に加熱ヒーター１３を設けて石英管１１の上半部を加
熱域１１ａとすると共に、石英管１１の下半部を冷却域
１１ｂとしたものである。石英管１１内には前記細長坩
堝１０が相対移動可能に装着される。そして、インゴッ
トが充填された細長坩堝１０を加熱域１１ａから冷却域
１１ｂに徐々に相対移動させて、溶融状態から一方向性
凝固させることにより、高純度の円柱状結晶を製造し
た。
【００２７】図３に示すように、得られた円柱状結晶を
軸方向に対し垂直に切断して円板状切断片１４を得ると
共に、円板状切断片１４の上下両端面１４ａ，１４ｂに
ニッケルメッキを施した。これは、電子冷却モジュール
を組み立てる際のハンダの乗りをよくするためである。
その後、この円板状切断片１４を軸方向に沿って縦横に
切断して、直方体状の冷却素子片１５を得た。
軸方向に対し垂直に切断して円板状切断片１４を得ると
共に、円板状切断片１４の上下両端面１４ａ，１４ｂに
ニッケルメッキを施した。これは、電子冷却モジュール
を組み立てる際のハンダの乗りをよくするためである。
その後、この円板状切断片１４を軸方向に沿って縦横に
切断して、直方体状の冷却素子片１５を得た。
【００２８】以上の一連の工程をＮ型処方の原料元素組
成物とＰ型処方の原料元素組成物とで行うことにより、
Ｎ型の冷却素子片とＰ型の冷却素子片とを多数作製し
た。一方、図４に示すように、多数の電極１６が形成さ
れた一対のアルミナ製基板１７間に、Ｎ型の冷却素子片
１５ａとＰ型の冷却素子片１５ｂとを交番配置すると共
に、各電極１６上に予め印刷されたクリームハンダによ
って各冷却素子片１５ａ，１５ｂを両基板１７の対応す
る電極１６間に固着して、図５に示すような電子冷却モ
ジュール１８を組み立てた。この電子冷却モジュール１
８内には、各電極１６及び各冷却素子片１５ａ，１５ｂ
からなる直列回路が構成されており、この直列回路の両
端部に当たる電極１６ａ，１６ｂには、外部から直流電
流を供給するためのリード線１９ａ，１９ｂが接続され
ている。
成物とＰ型処方の原料元素組成物とで行うことにより、
Ｎ型の冷却素子片とＰ型の冷却素子片とを多数作製し
た。一方、図４に示すように、多数の電極１６が形成さ
れた一対のアルミナ製基板１７間に、Ｎ型の冷却素子片
１５ａとＰ型の冷却素子片１５ｂとを交番配置すると共
に、各電極１６上に予め印刷されたクリームハンダによ
って各冷却素子片１５ａ，１５ｂを両基板１７の対応す
る電極１６間に固着して、図５に示すような電子冷却モ
ジュール１８を組み立てた。この電子冷却モジュール１
８内には、各電極１６及び各冷却素子片１５ａ，１５ｂ
からなる直列回路が構成されており、この直列回路の両
端部に当たる電極１６ａ，１６ｂには、外部から直流電
流を供給するためのリード線１９ａ，１９ｂが接続され
ている。
【００２９】図６に示すように、電子冷却モジュール１
８の一方の基板１７Ａを恒温プレート２０（２７℃に保
持）に接触させた状態で電子冷却モジュール１８に直流
電流を通電し、ペルチェ効果による反対側基板１７Ｂの
温度低下幅ΔＴを測定した。その結果、最大温度低下幅
ΔＴMAX は７１℃という優れた値を示した。
８の一方の基板１７Ａを恒温プレート２０（２７℃に保
持）に接触させた状態で電子冷却モジュール１８に直流
電流を通電し、ペルチェ効果による反対側基板１７Ｂの
温度低下幅ΔＴを測定した。その結果、最大温度低下幅
ΔＴMAX は７１℃という優れた値を示した。
【００３０】（実施例２）前記実施例１において高周波
誘導加熱時の周波数を４００ｋＨｚに設定して、Ｎ型及
びＰ型の材料インゴットを製造すると共に、前記実施例
１と同様にして電子冷却モジュールを作製した。得られ
た電子冷却モジュールの性能試験を前記実施例１と同様
にして行ったところ、実施例１とほぼ同等の性能を示し
た。
誘導加熱時の周波数を４００ｋＨｚに設定して、Ｎ型及
びＰ型の材料インゴットを製造すると共に、前記実施例
１と同様にして電子冷却モジュールを作製した。得られ
た電子冷却モジュールの性能試験を前記実施例１と同様
にして行ったところ、実施例１とほぼ同等の性能を示し
た。
【００３１】（比較例１）前記実施例１において高周波
誘導加熱時の周波数を９０ｋＨｚに設定して、Ｎ型及び
Ｐ型の材料インゴットを製造しようとした。しかし、い
ずれの原料元素組成物においても、通電開始から４時間
経過後も溶解せず、材料インゴットを得ることができな
かった。
誘導加熱時の周波数を９０ｋＨｚに設定して、Ｎ型及び
Ｐ型の材料インゴットを製造しようとした。しかし、い
ずれの原料元素組成物においても、通電開始から４時間
経過後も溶解せず、材料インゴットを得ることができな
かった。
【００３２】（比較例２）前記実施例１において高周波
誘導加熱時の周波数を１１００ｋＨｚに設定して、Ｎ型
及びＰ型の材料インゴットを製造すると共に、前記実施
例１と同様にして電子冷却モジュールを作製した。得ら
れた電子冷却モジュールの性能試験を前記実施例１と同
様にして行ったところ、最大温度低下幅ΔＴMAX は４２
℃という低い値しか示さなかった。
誘導加熱時の周波数を１１００ｋＨｚに設定して、Ｎ型
及びＰ型の材料インゴットを製造すると共に、前記実施
例１と同様にして電子冷却モジュールを作製した。得ら
れた電子冷却モジュールの性能試験を前記実施例１と同
様にして行ったところ、最大温度低下幅ΔＴMAX は４２
℃という低い値しか示さなかった。
【００３３】尚、実施例１及び２並びに比較例１及び２
の結果より、高周波誘導の周波数と原料元素組成物の溶
解時間との間には、図７のグラフに示すような関係が存
在することが判明した。
の結果より、高周波誘導の周波数と原料元素組成物の溶
解時間との間には、図７のグラフに示すような関係が存
在することが判明した。
【００３４】（比較例３）前記実施例１において密閉室
３内のアルゴンガス圧力を２００Ｔｏｒｒ未満に設定
し、周波数２００ｋＨｚで高周波誘導加熱を施したとこ
ろ、溶融状態の原料元素組成物Ｍ中に一部成分の沸騰が
観察された。即ち、欲する組成の材料インゴットが得ら
れなかった。
３内のアルゴンガス圧力を２００Ｔｏｒｒ未満に設定
し、周波数２００ｋＨｚで高周波誘導加熱を施したとこ
ろ、溶融状態の原料元素組成物Ｍ中に一部成分の沸騰が
観察された。即ち、欲する組成の材料インゴットが得ら
れなかった。
【００３５】（比較例４）前記実施例１のＮ型処方又は
Ｐ型処方の原料元素組成物を開放状態のアンプルに充填
すると共に、このアンプルをアルゴン置換されたロッキ
ング炉に装填し、抵抗加熱を施しつつ揺動攪拌を４時間
以上施して材料インゴットを製造した。この原料インゴ
ットを使用して前記実施例１と同様にして電子冷却モジ
ュールを作製し、その性能試験を前記実施例１と同様に
して行った。その結果、最大温度低下幅ΔＴMAX は５４
℃という低い値しか示さなかった。
Ｐ型処方の原料元素組成物を開放状態のアンプルに充填
すると共に、このアンプルをアルゴン置換されたロッキ
ング炉に装填し、抵抗加熱を施しつつ揺動攪拌を４時間
以上施して材料インゴットを製造した。この原料インゴ
ットを使用して前記実施例１と同様にして電子冷却モジ
ュールを作製し、その性能試験を前記実施例１と同様に
して行った。その結果、最大温度低下幅ΔＴMAX は５４
℃という低い値しか示さなかった。
【００３６】尚、前記実施例１及び２においては、高周
波溶解によって得られたインゴットをブリッジマン法で
再結晶し、この結晶から電子冷却素子片を加工している
が、得られた材料インゴットを一旦粉末状に粉砕し、こ
の粉末を焼結して電子冷却素子片を作製することもでき
る。
波溶解によって得られたインゴットをブリッジマン法で
再結晶し、この結晶から電子冷却素子片を加工している
が、得られた材料インゴットを一旦粉末状に粉砕し、こ
の粉末を焼結して電子冷却素子片を作製することもでき
る。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ガ
ス圧が２００Ｔｏｒｒ〜１２００Ｔｏｒｒの不活性ガス
雰囲気中にて、１００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの高周波
交流磁界に基づく高周波誘導加熱を施すことによって、
ビスマスを含む原料元素組成物を溶解するようにしたの
で、電子冷却素子として優れた冷却特性を発揮する組成
の正確なインゴットを短時間で効率的に製造することが
できるという優れた効果を奏する。
ス圧が２００Ｔｏｒｒ〜１２００Ｔｏｒｒの不活性ガス
雰囲気中にて、１００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの高周波
交流磁界に基づく高周波誘導加熱を施すことによって、
ビスマスを含む原料元素組成物を溶解するようにしたの
で、電子冷却素子として優れた冷却特性を発揮する組成
の正確なインゴットを短時間で効率的に製造することが
できるという優れた効果を奏する。
【図１】高周波溶解炉の概略断面図である。
【図２】結晶製造装置の概略断面図である。
【図３】原料インゴットの切断状況を示す斜視図であ
る。
る。
【図４】電子冷却モジュールの分解斜視図である。
【図５】電子冷却モジュールの組立状態を示す斜視図で
ある。
ある。
【図６】電子冷却モジュールの使用状況を示す断面図で
ある。
ある。
【図７】高周波誘導の周波数と原料元素組成物の溶解時
間との関係を示すグラフである。
間との関係を示すグラフである。
１８ 電子冷却モジュール、Ｍ 原料元素組成物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林本 茂 愛知県小牧市大字北外山字早崎3005番地 シーケーディ株式会社 内 (72)発明者 北岡 暢 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ (72)発明者 柳谷 彰彦 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社 内 (72)発明者 田中 義和 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社 内 (72)発明者 桝田 哲智 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番 地 山陽特殊製鋼株式会社 内 (56)参考文献 特開 平１−276678（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−106478（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−149931（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−760（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭52−33041（ＪＰ，Ｂ１) 高柳ら”電子冷凍材料の研究”古河電 工時報 第34号（昭和39年４月）ｐ．９ −19 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 - 1/02 C01G 29/00 H01L 35/16 - 35/20
Claims (4)
- 【請求項１】 ペルチェ効果を利用した電子冷却装置
（１８）に用いられる電子冷却素子用材料の製造方法で
あって、 ガス圧が２００Ｔｏｒｒ〜１２００Ｔｏｒｒの不活性ガ
ス雰囲気中にて、１００ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚの高周
波交流磁界に基づく高周波誘導加熱を施すことによっ
て、ビスマスを含む原料元素組成物（Ｍ）を溶解する電
子冷却素子用材料の製造方法。 - 【請求項２】 前記原料元素組成物はビスマスの他に、
テルル、アンチモン、セレン及びハロゲン化物ドーパン
トから選択される少なくとも一種類を含んでなる請求項
１に記載の電子冷却素子用材料の製造方法。 - 【請求項３】 前記不活性ガス雰囲気中に水素を含ませ
た請求項１又は２に記載の電子冷却素子用材料の製造方
法。 - 【請求項４】 前記原料元素組成物中に種インゴットを
混入した請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子冷
却素子用材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04123962A JP3109905B2 (ja) | 1991-07-01 | 1992-05-15 | 電子冷却素子用材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16065991 | 1991-07-01 | ||
| JP3-160659 | 1991-07-01 | ||
| JP04123962A JP3109905B2 (ja) | 1991-07-01 | 1992-05-15 | 電子冷却素子用材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05155625A JPH05155625A (ja) | 1993-06-22 |
| JP3109905B2 true JP3109905B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=26460748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04123962A Expired - Fee Related JP3109905B2 (ja) | 1991-07-01 | 1992-05-15 | 電子冷却素子用材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3109905B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100656674B1 (ko) * | 2002-02-25 | 2006-12-11 | 닛코킨조쿠 가부시키가이샤 | 상변화형 메모리용 스퍼터링 타겟트 및 이 타겟트를사용하여 형성된 상변화 메모리용 막 및 상기 타겟트의제조방법 |
| CN106335923B (zh) * | 2016-08-29 | 2017-11-17 | 广东省稀有金属研究所 | 一种碘化锑的制备方法 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP04123962A patent/JP3109905B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高柳ら"電子冷凍材料の研究"古河電工時報 第３４号（昭和３９年４月）ｐ．９−１９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05155625A (ja) | 1993-06-22 |
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