JP3151759B2 - 熱電半導体針状結晶及び熱電半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電半導体素子及
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビスマス・テルル系、鉄シリコン系、及
びコバルトアンチモン系等の化合物からなる熱電半導体
を利用したサーモモジュールが知られている。サーモモ
ジュールはヒートポンプの一種であり、各種半導体装置
の冷却や温度の安定化に広く使用されている。

【０００３】図２４及び図２５にこのようなサーモモジ
ュールの１例を示す。このサーモモジュールは、ｐ型と
ｎ型からなる２種類の熱電半導体を金属電極で接合し、
π型直列回路を構成すると共に、これらの熱電半導体及
び金属電極をセラミック基板で挟んだものである。この
金属電極に電源を接続してｎ型からｐ型の方向へ電流を
流すと、ペルチエ効果によってπ型の上部で吸熱、下部
で放熱が起こり、熱が上部から下部へ向かってポンピン
グされる。

【０００４】従来、このようなサーモモジュールに使用
されているビスマス・テルル系化合物半導体小片の製造
方法としては、図２６に示す方法が知られている。

【０００５】まず、単結晶の製造方法としては、この図
の（ａ）に示すように、引下げ法によりａ軸方向に成長
させたインゴット状の単結晶をスライスして円板状に形
成し、さらにこの円板をダイシングして一辺が１〜３ｍ
ｍ程度の多数の立方体状の単結晶小片を製造する。ま
た、この図の（ｂ）に示すように、同様のプロセスで多
結晶小片を製造する方法も知られている。

【０００６】さらに、他の方法としては、図２６（ｃ）
に示すように、インゴットを合成した後、粉末化し、加
熱・加圧し、焼結して円板状の焼結体を形成し、これを
ダイシングして立方体状の焼結体小片を製造する方法が
知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のサーモモジュールは熱電半導体と金属電極をセラミ
ックの基板で挟んだものであるため、吸熱面及び放熱面
が固い平面に限定されてしまう。このため、例えば外形
が曲面である場所に取り付けることができないという問
題点があった。

【０００８】また、従来のビスマス・テルル系化合物半
導体小片の製造方法のうち、単結晶の製造方法は、小片
がヘキ開面で分割され易いために不良発生が多く加工歩
留りが悪い。そして、スライスに一工程、ダイシングに
二工程の切断工程が必要であるため、コストが高くなっ
てしまう。このため、性能の良好な結晶が製造できるに
もかかわらず、量産には使用されていない。

【０００９】同様の方法で多結晶を製造した場合には、
加工歩留りの問題は起こらないものの、コストが高いと
いう問題点は残る。さらに、単結晶と比較すると多結晶
の性能は劣る。

【００１０】また、焼結体小片を製造する方法も工程数
が多いためコストが高い。また、出来上がった小片の性
能は単結晶と多結晶より劣る。

【００１１】さらに、どの方法で作成した小片を用いて
も、加工後の小片を１個ずつ配列することでサーモモジ
ュールの組み立てを行なっていたため、サーモモジュー
ルのコストが高くなってしまう。

【００１２】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、コストの低いサーモモジュールを製造
できる熱電半導体素子を提供することを目的とする。ま
た、本発明は柔軟性があり、かつコストの低いサーモモ
ジュールを作成できる熱電半導体素子を提供することを
目的とする。さらに、本発明はこれらの熱電半導体素子
を低コストで製造する方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】また、本発明は高性能なビスマス・テルル
系やその他の熱電半導体の針状結晶（直径０．５ｍｍ〜
３ｍｍ程度）を低コストで製造する方法を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る熱電半導体素子は、互いに同数ずつの
ｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体結晶を柔軟な絶
縁物又は硬質絶縁物で架橋したことを特徴とするもので
ある。

【００１５】また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の
製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、
加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融
液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙
内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御
しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程
とを備えることを特徴とするものである。

【００１６】さらに、本発明に係る熱電半導体素子の製
造方法は、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体針状結晶及
びｎ型熱電半導体針状結晶を組立治具内に配列する工程
と、組立治具と針状結晶の間、及び針状結晶相互の間に
スペーサーを配列する工程と、針状結晶及びスペーサー
の間に耐熱性樹脂を充填する工程と、充填した耐熱性樹
脂を硬化させる工程と、硬化した耐熱性樹脂により一体
化された針状結晶及びスペーサーの成型体を組立治具か
ら取り出す工程と、この成型体をその長手方向と直交す
る方向に切断する工程と、切断された成型体からスペー
サーを除去する工程とからなることを特徴とするもので
ある。

【００１７】そして、本発明に係る熱電半導体素子の製
造方法は、複数の穴を有する硬質絶縁物の板を複数枚組
立治具内に組み込む工程と、互いに同数ずつのｐ型熱電
半導体針状結晶とｎ型熱電半導体針状結晶を複数枚の硬
質絶縁物の穴へ挿入する工程と、硬質絶縁物と針状結晶
とを接着する工程と、針状結晶を複数枚の硬質絶縁物の
板の間で長手方向と直交する方向に切断する工程とを備
えることを特徴とするものである。

【００１８】本発明に係る熱電半導体素子によれば、互
いに同数ずつのｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体
結晶が柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物で架橋されている。
したがって、柔軟な絶縁物で架橋されている半導体結晶
を、例えば導電性プラスチック電極で接続し、ゴム等の
基板で挟めば、柔軟なサーモモジュールを構成すること
ができる。

【００１９】本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方
法によれば、高品質の針状結晶を一度に多数本製造する
ことができる。そして、本発明に係る熱電半導体素子の
製造方法によれば、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体結
晶とｎ型熱電半導体結晶が柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物
で架橋された熱電半導体素子を一度に多数個製造するこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しながら、〔１〕熱電半導体素子及びそれを
使用したサーモモジュールの構造、〔２〕熱電半導体の
針状単結晶の製造方法、〔３〕熱電半導体素子及びそれ
を使用したサーモモジュールの製造方法、の順序で詳細
に説明する。

【００２１】〔１〕熱電半導体素子及びそれを使用した
サーモモジュールの構造 図１に本発明に係る熱電半導体素子の構成の一例を示
す。ここで（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。こ
の図において、ｐ、ｎと記載されているのは、それぞれ
断面が円形のｐ型とｎ型の熱電半導体の単結晶である。
そして、これらの単結晶は熱伝導性の低い、ゴム、プラ
スチック、シリコーン樹脂のような柔軟な絶縁物１で架
橋されている。また、柔軟な絶縁物１には、半導体単結
晶の架橋に必要な部分以外には孔２を形成して、熱電半
導体素子の表面と裏面を熱的に絶縁している。ここで
は、ｐ型とｎ型の半導体の断面を円形にしたが、後述す
る本発明に係る熱電半導体の針状単結晶の製造方法によ
れば、断面を方形等の任意の形状に形成することができ
る。また、ｐ型とｎ型の半導体は多結晶であってもよ
い。

【００２２】図２は図１の熱電半導体素子を使用したサ
ーモモジュールの断面図である。このサーモモジュール
は、図１の熱電半導体素子におけるｐ型とｎ型の半導体
単結晶を導電性プラスチック電極３で接続し、その両面
をゴム、プラスチック等の柔軟な絶縁物の基板４で挟ん
だものである。前述したように、熱電半導体素子は多数
のｐ型とｎ型の半導体単結晶を柔軟な絶縁物１で架橋し
たものであるため、柔軟性がある。そして、電極３及び
基板４も柔軟性があるので、サーモモジュール全体とし
ても柔軟性がある。したがって、取り付ける場所の形状
に応じて外形が変形するので、任意の形状の場所に取り
付けることができる。

【００２３】図３に本発明に係る熱電半導体素子の構成
の他の一例を示す。ここで（ａ）は平面図、（ｂ）は断
面図である。この図において、ｐ、ｎと記載されている
のは、それぞれ断面が円形のｐ型とｎ型の熱電半導体の
単結晶である。そして、セラミックス又はガラスエポキ
シで構成された硬質絶縁物５で架橋されている。また、
硬質絶縁物５の厚みを半導体単結晶の厚みよりも薄くし
て、この熱電半導体素子をサーモモジュールの電極に接
続する工程を容易にしている。この熱電半導体素子によ
れば、半導体単結晶素材の強度を硬質絶縁物５により補
強することができる。

【００２４】図４は図３の熱電半導体素子を使用したサ
ーモモジュールの断面図である。このサーモモジュール
は、図３の熱電半導体素子におけるｐ型とｎ型の半導体
単結晶を銅電極７で接続し、その両面をアルミナ基板６
で挟んだものである。このサーモモジュールにおいて
は、コールドジャンクションとホットジャンクションと
の間に硬質絶縁物が存在するので、空気の対流による熱
損失を低減できる。

【００２５】〔２〕熱電半導体の針状単結晶の製造方法 熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの
製造方法を説明する前に、まずそれに使用する針状単結
晶の製造方法を説明する。本発明は引下げ法又は温度勾
配法により針状単結晶を製造する。

【００２６】図５は熱電半導体の針状単結晶を製造する
装置の要部を示す。垂直方向に配置された石英チューブ
１１の内部には、結晶の原料を収容する容器１２が、そ
の下端が石英チューブ１１の底部に当接した状態で配置
されている。そして、容器１２の内部には融解した結晶
の原料を針状に成型するための形枠１３が配置されてい
る。形枠１３は加圧棒１５で上から下へ押されることに
より容器１２の内部を下方へ移動する。このとき、容器
１２の底部にある融液が形枠１３の垂直方向に空けられ
た複数の長孔（空けられている方向に長い孔）１４に収
容される。石英チューブ１１内の垂直方向の温度及び温
度勾配はヒーター１６により制御される。

【００２７】図６は前記容器１２及び形枠１３の構成例
である。容器１２は、カーボンや窒化ホウソ等のセラミ
ックス製でこの図の（ａ）に示すような箱型に形成され
ている。また、形枠１３もカーボンや石英ガラスでこの
図の（ｂ）に示すような、角柱に断面の形状が方形であ
る多数の長孔１４を空けたような形に形成されている。

【００２８】図７は形枠１３の他の構成例である。この
例では、形枠１３をこの図の（ａ），（ｂ）に示すよう
に垂直方向に溝１４’を切った板状に形成し、これを重
ね合わせている。このように構成すると、板状の形枠１
３を互いに分離することにより内部に形成された針状単
結晶を容易に取り出すことができる。なお、図７（ｂ）
における両端以外の形枠はその両面に溝を切ってもよ
い。また、溝の形状は三角形や四角形にしてもよい。

【００２９】次に図８を参照しながら針状単結晶の製造
工程を説明する。

【００３０】まず、この図の（ａ）に示すように、容器
１２の底部に熱電半導体単結晶製造用の原料１７を収容
し、真空ポンプ（図示せず）及びヒーター１６を動作さ
せて、原料１７の表面の不純物、容器１２内の水分や酸
素等を除去し、容器１２の内部に結晶と形枠１３とが化
学的に結合しない清浄な雰囲気を作りながら、原料１７
を融液にする。

【００３１】原料１７が融液になったら、この図の
（ｂ）に示すように、空気圧等の外力を加圧棒１５に加
えて形枠１３を融液１８の方向へ移動させる。この時、
融液１８は形枠１３に形成された長孔１４に導入され
る。

【００３２】そして、この図の（ｃ）に示すように、形
枠１３を容器１２の底まで移動させ、形枠１３の長孔１
４内に融液の充填が完了したら、次に（ｄ）に示すよう
に、石英チューブ１１を徐々に下方へ移動させ、形枠１
３の長孔１４に収容された融液１８を下方から固化させ
る。この時、石英チューブ１１内の垂直方向の温度勾配
を大きな値（例えば、ビスマス・テルル系化合物の場合
には２０〜４０°Ｃ／ｃｍ程度）にすることにより、結
晶長軸方向がａ軸方向に成長するように制御する。な
お、この時、石英チューブ１１を引き下げる代わりに、
ヒーター１６の温度を制御して冷却・固化させるように
してもよい。

【００３３】融液が固化し、結晶が形成されたら、容器
１２から形枠１３を取り出し、長孔１４から針状の単結
晶を取り出す。なお、融液を急冷することにり針状の多
結晶を製造することもできる。

【００３４】〔３〕熱電半導体素子及びそれを使用した
サーモモジュールの製造方法 （１）熱電半導体素子の製造方法の第一の形態 （１−１）材料と用具 図９に熱電半導体素子の製造に用いる材料と用具を示
す。ｐ型針状単結晶２１とｎ型針状単結晶２２は前述し
た方法で製造した熱電半導体である。針状のスペーサー
２３はワックス又はポリマーにより構成した。組立治具
２４と分割台２５はアルミ又は真鍮により構成した。分
割台２５には針状単結晶２１，２２及びスペーサー２３
を載せるための溝２６が形成されている。なお、組立治
具２４の内面には、窒化ホウソ又はカーボンのスプレー
剥離剤を塗布しておく。

【００３５】（１−２）１段目の分割台の組み込み まず、図１０に示すように、組立治具２４の底部の両端
に第１の分割台２５−１と第２の分割台２５−２を置
き、その上にｐ型針状単結晶２１とｎ型針状単結晶２２
を交互に２本ずつ載せた後、これら４本の針状単結晶を
挟むように、第１の分割台２５−１の上に第３の分割台
２５−３（図示せず）を、第２の分割台２５−２の上に
第４の分割台２５−４（図示せず）を載せる。そして、
分割台の間に組立治具２４の上部からシリコーン接着剤
等の耐熱性樹脂を注入し、針状単結晶２１，２２の上面
になるようにならす。

【００３６】図１１はシリコーン接着剤２７を注入して
針状単結晶２１，２２の上面になるようにならした後の
様子の断面図である。ここで（ａ）は図１０のＸ１−Ｙ
１の位置における断面図であり、（ｂ）はＸ２−Ｙ２の
位置における断面図である。 （１−３）１段目のスペーサーの組み込み 次に、図１２に示すように、一端の分割台２５−１，２
５−３と他端の分割台２５−２，２５−４の間及び組立
治具２４内面とこれら４個の分割台２５−１〜２５−４
の間に５本の針状スペーサー２３を載せる。そして、ス
ペーサー２３の上部から再びシリコーン接着剤２７を注
入し、スペーサー２３の上面のレベルにならす。なお、
図１２（ａ）は図１０のＸ２−Ｙ２に相当する位置にお
ける断面図であり、図１２（ｂ）は組立治具２４の長手
方向から見た断面図である（ただし、組立治具２４の外
形は図示した）。

【００３７】（１−４）２段目の分割台とスペーサーの
組み込み 次に、図１３に示すように、１段目の分割台と同様、ｐ
型針状単結晶とｎ型針状単結晶を交互に２本ずつ挟むよ
うに２段目の分割台２５−５，２５−６（図示せず），
２５−７，２５−８（図示せず）を組み込む。このと
き、ｐ型針状単結晶とｎ型針状単結晶の配列順序を１段
目と逆にする。次に、１段目のスペーサーの組み込みと
同様にして２段目のスペーサーを組み込む。

【００３８】（１−５）最終組立形状 同様の工程を繰り返すことにより、図１４に示すように
４段目の分割台まで組み込みを行う。ただし、４段目の
分割台の組み込み時には、ｐ型とｎ型針状単結晶は１本
ずつ使用し、残りの２本はスペーサー２３を載せる。こ
れはサーモモジュールの電極を取り付ける位置になるか
らである。このときの図１０のＸ２−Ｙ２に相当する位
置における断面図は図１５（ａ）のようになる。また、
組立治具２４の長手方向から見ると図１５（ｂ）のよう
になる。

【００３９】（１−６）熱電半導体素子への整形 図１４、図１５の状態で２４時間放置し、シリコーン接
着剤２７を常温で硬化させた後、組立治具２４からシリ
コーン接着剤２７により固定され一体化されたｐ型針状
単結晶２１、ｎ型針状単結晶２２、及びスペーサー２３
の成型ブロックを取り出す。

【００４０】次に、図１６に示すように、この成型ブロ
ックの両端をスペーサー２３の端部から切断して取り除
く。そして、残った部分を１．５ｍｍ〜２ｍｍの幅で切
断する。この結果、５０〜６０枚の熱電半導体素子がで
きる。この状態ではまだスペーサー２３が残っているの
で、これをエタノールやアセトンのような有機溶剤で溶
かして除去し、図１７に示す熱電半導体素子に整形す
る。

【００４１】（２）サーモモジュールの製造方法 次に、図１８を参照しながらサーモモジュールの製造方
法を説明する。

【００４２】まず、前述した方法で製造した熱電半導体
素子から、図１８（ａ）に示すように不要な外側の部分
を切除して図１８（ｂ）のように整形する。また、図１
８（ｃ）の平面図及び（ｄ）の断面図に示すような、ア
ルミナ基板３１に銅電極３２と端子３４を設け、銅電極
３２にハンダペースト３３を塗布した下部電極を用意し
ておく。同様に、図１８（ｅ）の平面図及び（ｆ）の断
面図に示すような、アルミナ基板３５に銅電極３６を設
け、ハンダペースト３７を塗布した上部電極を用意して
おく。

【００４３】そして、図１８（ｂ）のように整形した熱
電半導体素子を前記上部電極と下部電極で挟み、２００
〜２５０°Ｃに加熱して銅電極３２，３６がｐ型とｎ型
の半導体に接続されるように一体化することによりサー
モモジュールを完成させる。なお、このサーモモジュー
ルの実施例では電極と基板を固い物質により構成した
が、図２に示したような物質、つまり銅電極の代わりに
導電性プラスチックを又基板として柔軟性のあるゴムや
プラスチックを用いて構成することも勿論可能である。

【００４４】（３）熱電半導体素子の製造方法の第二の
形態 （３−１）材料と用具 図１９に熱電半導体素子の製造に用いる材料と用具を示
す。ｐ型針状単結晶４１とｎ型針状単結晶４２は前述し
た方法で製造した熱電化合物半導体である。穴空き絶縁
板４３は厚さ０．３〜０．５ｍｍのセラミックス又はガ
ラスエポキシにより構成され、両側端近傍には垂直方向
にＶ字溝（図示せず）が形成されている。そして、針状
単結晶４１及び４２を挿入するための多数の穴４４が空
けられている。組立治具は２枚の溝付き側板４５と１枚
の底板４８とから構成されている。これらはアルミ製で
あり、溝付き側板４５に空けられたネジ穴４７と底板４
８ に空けられたネジ穴４９との間にネジを通すことによ
り固定されている。溝付き側板４５には、所定の間隔、
例えば２〜３ｍｍ間隔で垂直方向の溝４６が数十個形成
されている。この溝４６には前述した穴空き絶縁板４３
が嵌め込まれる。

【００４５】（３−２）穴空き絶縁板の組み込み まず、図２０に示すように、組立治具の内部に穴空き絶
縁板４３を組み込む。このとき、溝付き側板４５の側面
の垂直方向に形成された溝４６の中に穴空き絶縁板４３
の両端を嵌め込むことにより、穴空き絶縁板４３を立て
る。なお、ここでは便宜上両端の２枚の穴空き絶縁板の
み図示した。

【００４６】（３−３）針状単結晶の挿入 次に、図２１に示すように、穴空き絶縁板４３の穴４４
へｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２を通す。
このとき、ｐ型とｎ型が図３（ａ）に示す順序で配列さ
れるように通す。なお、ここでは便宜上１本のｐ型針状
単結晶のみ図示した。

【００４７】（３−４）接着剤による固化 次に、組立治具と数十個の穴空き絶縁板４３とにより形
成される空間にポリアミド等の接着剤を注入し、ｐ型針
状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２と穴空き絶縁板４
３とを接着する。

【００４８】（３−５）針状単結晶の切断 次に、接着剤により穴空き絶縁板４３と接着されたｐ型
針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２を穴空き絶縁板
４３の中間の部分から切断する。前述した接着剤により
穴空き絶縁板４３は組立治具とも固定されているので、
図２２に示すように、組立治具と共に切断する。切断は
ワイヤーソーにより行なう。図２２には２個の切断面の
み示した。図２３（ａ）に切断する部分を拡大して示し
た。なお、図２３（ａ）には示さなかったが、実際には
ｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２の表面は接
着剤で覆われている。この切断により、図３（ｂ）に示
した熱電半導体素子が数十個同時に作成できる。ただ
し、この段階では、図２３（ｂ）に示すように穴空き絶
縁板と切断された組立治具とが接着されたままなので、
両側の溝付き側板４５に力を加え、Ｖ字溝の位置におい
て折ることにより、この組立治具を取り除く。

【００４９】以上説明した工程により図３（ａ），
（ｂ）に示した熱電半導体素子を数十個同時に作成する
ことができる。そして、前述したサーモモジュールの製
造方法においてこの熱電半導体素子を用いることによ
り、図４に示したサーモモジュールを製造することがで
きる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る熱電半導体素子を使用することにより、製造コストの
低いサーモモジュール、及び柔軟性があり、かつ製造コ
ストの低いサーモモジュールを得ることができる。した
がって、任意の形状の場所に取り付けることができるサ
ーモモジュールを低価格で提供できるので、サーモモジ
ュールの適用対象が広がる。

【００５１】また、本発明によれば、高性能な熱電半導
体の針状結晶を低コストで製造することができる。

【００５２】さらに、本発明によれば、互いに同数ずつ
のｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体結晶が柔軟な
絶縁物又は硬質絶縁物で架橋された熱電半導体素子を低
コストで製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱電半導体素子の構成の一例を示
す図である。

【図２】図１の熱電半導体素子を使用したサーモモジュ
ールの断面図である。

【図３】本発明に係る熱電半導体素子の構成の他の一例
を示す図である。

【図４】図３の熱電半導体素子を使用したサーモモジュ
ールの断面図である。

【図５】熱電半導体の針状単結晶を製造する装置の要部
を示す図である。

【図６】図５の容器及び形枠の構成例である。

【図７】図５の形枠の他の構成例である。

【図８】熱電半導体の針状単結晶の製造工程を示す図で
ある。

【図９】図１の熱電半導体素子の製造に用いる材料と用
具を示す図である。

【図１０】組立治具内に１段目の針状単結晶を配列した
様子を示す図である。

【図１１】組立治具内に１段目の針状単結晶を配列し、
接着剤を注入した様子を示す断面図である。

【図１２】組立治具内に１段目のスペーサーを配列し、
接着剤を注入した様子を示す断面図である。

【図１３】組立治具内に２段目の針状単結晶を配列した
様子を示す図である。

【図１４】組立治具内に全ての針状単結晶を配列した様
子を示す図である。

【図１５】組立治具内に全ての針状単結晶とスペーサー
を配列し、接着剤を注入した様子を示す図である。

【図１６】組立治具から取り出した成型ブロックを切断
する様子を説明する図である。

【図１７】切断された成型ブロックから作成した熱電半
導体素子を示す図である。

【図１８】サーモモジュールの製造工程を説明する図で
ある。

【図１９】図３の熱電半導体素子の製造に用いる材料と
用具を示す図である。

【図２０】組立治具の内部に穴空き絶縁板を組み込む様
子示す図である。

【図２１】穴空き絶縁板の穴へ針状単結晶を通す様子を
示す図である。

【図２２】針状単結晶を穴空き絶縁板の中間で切断する
様子を示す図である。

【図２３】切断する部分の一部を拡大した図である。

【図２４】従来のサーモモジュールの断面図である。

【図２５】従来のサーモモジュールの斜視図である。

【図２６】ビスマス・テルル系化合物半導体小片の従来
の製法を示す図である。

【符号の説明】

１…柔軟な絶縁物、２…孔、５…硬質絶縁物、１２…容
器、１３…形枠、１４…長孔、１４’…溝、１６…ヒー
ター、１７…原料、１８…融液、２１，４１…ｐ型針状
単結晶、２２，４２…ｎ型針状単結晶、２３…スペーサ
ー、２４…組立治具、２７…接着剤、４３…穴空き絶縁
板、４５…溝付き側板、４８…底板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 500018550 Ｐｏｓｔｓｔｒａｓｓｅ ４ＣＨ−6301 Ｚｏｕｇ Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ (73)特許権者 500016981 フリヂスター貿易株式会社 東京都品川区西五反田二丁目26番９号 五輪プラザビル３階 (72)発明者 櫻木 史郎 茨城県北相馬郡利根町布川454番地41 (56)参考文献 特開 昭61−201484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20880（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 35/32 C30B 29/46 C30B 29/62 H01L 35/14 H01L 35/34

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に
   収容し、加熱して融液にする工程と、 （ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移
   動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記
   融液を導入する工程と、 （ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端
   より前記融液を冷却して固化する工程とを備えることを
   特徴とする熱電半導体針状結晶の製造方法。
2. 【請求項２】 前記形枠を上方から下方へ垂直方向に移
   動させる請求項１に記載の熱電半導体針状結晶の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記形枠は所定の方向に空けられた複数
   の長孔を有する柱状部材であり、該長孔内に前記融液を
   導入する請求項１又は２に記載の熱電半導体針状結晶の
   製造方法。
4. 【請求項４】 前記形枠は所定の方向に形成された複数
   の溝を有する複数の板状部材を、該溝が対向するように
   重ね合わせたものであり、該溝内に前記融液を導入する
   請求項１又は２に記載の熱電半導体針状結晶の製造方
   法。
5. 【請求項５】 （ａ）複数の穴を有する硬質絶縁物の板
   を複数枚組立治具内に組み込む工程と、 （ｂ）互いに同数ずつのｐ型熱電半導体針状結晶とｎ型
   熱電半導体針状結晶をを前記硬質絶縁物の穴へ挿入する
   工程と、 （ｃ）前記硬質絶縁物と前記針状結晶とを接着する工程
   と、 （ｄ）前記針状結晶を前記複数枚の硬質絶縁物の板の間
   で長手方向と直交する方向に切断する工程とを備えるこ
   とを特徴とする熱電半導体素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記組立治具は底板と該底板の両側に固
   定された側板とからなり、該側板の互いに対向する面に
   は前記硬質絶縁物の板が嵌め込まれる溝が所定の間隔で
   複数形成されている請求項５に記載の熱電半導体素子の
   製造方法。
7. 【請求項７】 前記硬質絶縁物の板における前記溝に嵌
   め込まれる部位の近傍には垂直方向に溝が形成されてい
   る請求項５又は６に記載の熱電半導体素子の製造方法。