JP3465879B2

JP3465879B2 - 熱電変換モジュールの製造方法

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Publication number: JP3465879B2
Application number: JP04467299A
Authority: JP
Inventors: 東行横地; 由美夫中村
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-02-23
Filing date: 1999-02-23
Publication date: 2003-11-10
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: JP2000244027A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱電変換に適した
棒状半導体を用いて熱電変換モジュールを製造する方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱電変換素子には、ビスマス・テルル
系、鉄・シリコン系、コバルト、アンチモン系などの半
導体素子が用いられている。図１に、ビスマス・テルル
系の熱電変換素子を用いて構成した熱電変換モジュール
の一例を示している。この熱電変換モジュール１０は、
チップ状の複数のｐ型およびｎ型の半導体素子２５およ
び２６がパイ状に組合わさるように交互に配置し、電極
（導電材）１２で接合して形成される。この熱電変換モ
ジュール１０は、電極１２に直流電流を供給すると、チ
ップ状のｐ型およびｎ型の半導体素子２５および２６の
一方の端を吸熱側、他方の端を放熱側として作用でき
る。

【０００３】従来、このような熱電変換モジュール１０
の製造方法としては、図６に模式的に示す製造方法等が
知られている。先ず、ビスマス・テルル系の結晶が育成
された結晶インゴット９０を製造し、結晶インゴット９
０をスライスしてウェハ状に加工する。次に、加工した
ウェハ９２の表面にニッケルメッキ１４を施し、一辺が
１〜３ｍｍ程度の立方体のチップ状に切断加工する。さ
らに、クリーム状の半田１５が印刷されたセラミック基
板１６上に、これらのチップ状のｐ型の半導体素子２５
とｎ型の半導体素子２６をセラミック基板１６の電極と
合致するように適当な隙間をあけて配置する。配置した
後、これらチップ状のｎ型の半導体素子２５とｐ型の半
導体素子２６の表面に、もう一枚のセラミック基板１７
をマントし、半田付けをする。そして、図１に示したよ
うな熱電変換モジュール１０が製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この製造方法では、結
晶インゴットから半導体素子を成型するために、ウェハ
化する工程と、チップ化する際に直交する面で切断する
工程が必要であり、切断工程が少なくとも３回となる。
したがって、コスト高である。また、結晶インゴット
は、へき開性を備えており、切断回数が多いほど割れや
欠けが発生する。したがって、歩留りが低くなりこの点
においてもコスト高となる。さらに、チップ加工後に、
セラミック基板上に多数の小さなチップ状の半導体素子
を、ｐ型とｎ型のチップ状の半導体素子が交互になるよ
うに配置するので手間がかかる。したがって、熱電変換
モジュールの製造コストはさらに高くなる。

【０００５】また、切断工程が多いと、チップ状の半導
体素子に応力が多く加わるので信頼性も低くなり易い。

【０００６】これに対して、ビスマス・テルル系の半導
体を棒状に結晶育成または焼結等で成型し熱電変換モジ
ュールを製造する方法が考えられている。この製造方法
は、先ず、複数の棒状半導体を適当な間隔をあけて交互
に並列に配置する。そして、複数の棒状半導体の隙間
に、これらの半導体が分離しないように樹脂製の充填材
を注入して母ユニットを形成する。次に、母ユニットを
棒状半導体の長手方向と直交する方向にスライスして、
素子ユニットを形成する。素子ユニットは、チップ状の
ｐ型の半導体素子とｎ型の半導体素子が充填材により束
ねられた状態となっているので、そのままセラミック基
板にマウントして半田付けし、その後に、充填材を適当
な方法で除去することにより、熱電変換モジュールを製
造できる。この製造方法では、チップ状の半導体素子を
形成するために母ユニットをスライスする切断が1回必
要となるだけであり、さらに、チップ状の半導体素子を
個々に並べる工程も必要ない。したがって、低コスト
で、高品質な熱電変換モジュールが製造できる。

【０００７】しかしながら、このような方法で熱電変換
モジュールを製造するためには、いくつかの問題があ
る。その１つは、ｐ型の棒状半導体とｎ型の棒状半導体
の間に、樹脂製の充填材を注入して母ユニットを形成す
る際に、充填材が体積変化することがある。体積変化す
ると、スライスしたときに、ｐ型の半導体素子とｎ型の
半導体素子の間隔と、セラミック基板の電極の間隔が合
致しなくなり、接続できないということがある。

【０００８】また、セラミック基板が半田付けされた後
に、樹脂製の充填材を取除く際の問題がある。取除くた
めに、温度を上げて融解して除去できる充填材を採用す
ると、メッキ処理または半田付け処理の際に、接着（支
持）機能を担っている充填材が融解してしまうので、セ
ラミック基板にチップ状のｐ型およびｎ型の半導体素子
が固定される前に、素子ユニットが分解してしまう。し
たがって、樹脂製の充填材は、メッキ処理およびセラミ
ック基板に接合する半田付け処理の際に融解しない素材
が要求される。しかしながら、半田付け処理後に、充填
材を融解して除去するために、半田の融解温度以上に加
熱すると、半田がとれる可能性があるので、充填材を熱
で溶かすのは難しい。

【０００９】一方、耐熱性を備えた樹脂製の充填材を用
い、その充填材を除去するために溶剤を用いる方法で
は、大量の溶剤が必要となり、時間がかかる。さらに、
その後の溶剤の処理（廃棄）の問題も生じる。

【００１０】これに対して、充填材に、樹脂以外の素
材、例えば、石こうを用いることも可能である。石こう
は、体積変化はほとんどない。しかしながら、耐熱性が
非常に高く、半田付け処理温度（リフロー温度）の範囲
内、または電極を備えた基板に影響ない温度では融解し
ない。また、溶剤で取除くことも難しい。したがって、
石こうは、機械的に引き抜く必要があるが、モジュール
化した後に、衝撃などをあたえて石こうを粉砕すること
は不可能である。石こうの代わりに、体積変化しない安
定した素材であるガラス板で棒状半導体を挟み込む方法
もあるが、石こうと同様に取外しが難しい。

【００１１】ガラス板等の充填材をそのままチップ状の
半導体素子の間に残しておくことも可能である。しかし
ながら、充填材の熱伝導に起因する能力低下（損失）が
生じる。したがって、熱電変換モジュールを作動させた
ときの温度差による熱応力、半導体素子の表面の状態、
さらに能力低下などを考慮すると、半導体素子の周囲か
ら充填材（絶縁体）を取除くことが望ましい。

【００１２】したがって、棒状半導体から母ユニットを
形成しスライスする上記の製造方法は、低コストで、信
頼性の高い熱電変換モジュールを製造できる可能性のあ
る優れた製造方法であるが、上記のような問題があるの
で、現状では、工業的に実際に使用することは難しい。

【００１３】そこで、本発明においては、棒状半導体を
用いた切断工程の少ない製造方法において、簡単に充填
材が取外しできるようにすることにより、信頼性が高
く、高品質な熱電変換モジュールを低コストで製造でき
る方法を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、複数の棒状半導体を適当な間隔をあけた所望の位
置に配置するために使われる充填材（素材）に、熱また
は溶剤に対して、溶け易い素材、あるいは、溶けにくい
素材のどちらか一方を単独で用いるのではなく、これら
の２種類の素材を組合せて、棒状半導体に積層するよう
に用いる。

【００１５】すなわち、本発明の熱電変換モジュールの
製造方法は、熱電素子となる複数の半導体素子を、電極
を備えた基板に接合し、熱電変換モジュールを形成する
熱電変換モジュールの製造方法において、複数の棒状半
導体の間に、後の工程で取付けられる電極との接合に影
響を与えずに、融解または溶解可能な第１の素材と、こ
の第１の素材を融解または溶解可能な条件では融解また
は溶解されない第２の素材とを積層し、棒状半導体が所
定の間隔で配置され母ユニットを形成する工程と、母ユ
ニットを棒状半導体の長手方向と直交する方向にスライ
スして素子ユニットを形成する工程と、棒状半導体がス
ライスされた素子ユニット中の半導体素子の少なくとも
一方の面に基板の電極を接合する工程と、第１の素材を
融解または溶解して除去する工程と、第２の素材を取外
す工程とを有することを特徴としている。

【００１６】基板を半田またはろう材などで接合する工
程において、半導体素子が基板にほぼ接合され、融解し
ないような温度で第１の素材のみが融解する場合は、接
合する工程と、第１の素材を除去する工程を１つの工程
で行うことができる。

【００１７】本発明の熱電変換モジュールの製造方法
は、棒状半導体同士の間に、第１および第２の素材を積
層して母ユニットを形成する。このため、これをスライ
スした素子ユニットにおいて、第１の素材を溶解または
融解すると、半導体素子と第２の素材との間に隙間が生
じる。したがって、第２の素材は、溶解または融解しな
くても取除くことができる。また、第２の素材に機械的
な衝撃を与えなくても、第２の素材を取除くことができ
る。

【００１８】第２の素材を取除くために必要な隙間は小
さくて良い。したがって、第１の素材は薄い層で良い。
このため、第１の素材を除去する溶媒の量は、少なくて
済み、短時間で除去できる。第１の素材は、第２の素材
に対して棒状半導体を接着する機能をもつ素材が選択で
き、この場合は、棒状半導体と第２の素材の間に第１の
素材が挟まれた構成となる。また、第２の素材として
は、体積変化の少ないものを選択できるので、母ユニッ
トをスライスして素子ユニットを形成した際に、半導体
素子同士の間隔と基板の電極の間隔が合致せず接続がで
きないという問題が発生しない。

【００１９】第１の素材が、電極を付けるためのメッキ
処理などの前処理の温度以下では融解されないが、半田
付け処理温度（リフロー温度）範囲内で融解可能なもの
を選択することも可能である。このときは、素子ユニッ
トに基板を半田付けする際に第１の素材を融解して除去
できる。第１の素材が融解しても、チップ状にスライス
された半導体素子は融解されない第２の素材と、基板に
より支持されるため、各々の半導体素子の位置がずれて
問題となることはなく、熱電変換モジュールを製造でき
る。この第１の素材を融解することにより、溶剤の廃棄
の問題が回避できる。さらに、第１の素材を溶剤で除去
する工程を省くことができる。

【００２０】このような本発明により、棒状半導体から
母ユニットを形成し、スライスする熱電変換モジュール
の製造方法において、簡単に充填材を取外しでき、低コ
ストで信頼性の高い熱電変換モジュールを製造できる。

【００２１】本発明の製造方法においては、第１の素材
としては、耐熱性の瞬間接着剤、光硬化型の接着剤、ま
たはホットメルト系接着剤を用いることができる。ま
た、第２の素材としては、加工性が高く、工程中に融解
されない耐熱性を備えた素材として、セラミックス、ま
たはフェノール樹脂を用いることができる。セラミック
スは、例えば、ガラス、フッ素金雲母、窒化アルミ、窒
化ホウ素、ワラストナイト、チタン酸アルミ、石こう、
磁器、フェライト、カーボン等を用いることが可能であ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。以下においては、先に図１に示し
たｐ型チップ２５およびｎ型チップ２６が適当な間隔を
空けて配列され、セラミック基板１６および１７に挟ま
れて構成された熱電変換モジュール１０を製造する方法
を例に本発明を説明する。この熱電変換モジュール１０
は、ビスマス・テルル系で複数のほぼ立方体形状のｐ型
チップ２５およびｎ型チップ２６を電気的に接合して、
電流が流せるように銅製の電極１２が設けたセラミック
基板１６および１７にｐ型チップ２５およびｎ型チップ
２６が挟まれている。セラミック基板１６および１７に
は、電力を供給するためのリード１３ａおよび１３ｂが
設けてある。この熱電変換モジュール１０は、セラミッ
ク基板１６から吸熱し、その熱を対峙する側のセラミッ
ク基板１７から放熱できる。

【００２３】図２および図３に、本例の熱電変換モジュ
ール１０の製造工程を模式的に示してある。本例の製造
方法では、先ず、図２（ａ）に示すように、ビスマス・
テルル系の棒状の熱電半導体結晶を、ｐ型の棒状半導体
２０とｎ型の棒状半導体２１に結晶育成または焼結で成
型する。

【００２４】次に、図２（ｂ）に示すように、複数のｐ
型の棒状半導体２０およびｎ型の棒状半導体２１を所定
の間隔をあけて交互に、左右および上下に並列し配置す
る。このとき、棒状半導体２０および２１の両端を複数
の孔の形成された適当な治具（不図示）を用いて保持し
ても良い。あるいは、治具を用いずに以下に説明する第
１および第２の素材を積層しながら棒状半導体２０およ
び２１の位置を設定しても良い。

【００２５】本例では、さらに、図２（ｂ）に示すよう
に、棒状半導体２０および２１の間に第１および第２の
素材を補充（充填）して位置決めする。

【００２６】第１の素材としては、樹脂製の瞬間接着剤
４０を用いる。この接着剤４０を棒状半導体２０および
２１の上下の面に塗布する。

【００２７】第２の素材としては、厚みが棒状半導体２
０および２１同士を配置する間隔とほぼ同じ、あるいは
それより若干薄い板ガラス４２を用いることができる。
この板ガラス４２を棒状半導体２０および２１の間に入
れることにより、棒状半導体２０および２１の間隔を所
定の値に保持できる。図４（ａ）および図４（ｂ）は、
母ユニット２２の断面図であり、これに示すように、第
１および第２の素材４０および４２を組合せて用いて積
層することで、棒状半導体２０および２１の間を第１お
よび第２の素材で充填できる。

【００２８】第１および第２の素材４０および４２を間
に挟みながら、棒状半導体２０および２１を数段に積重
ねた後、さらに、その両端にも板ガラス４２が取付けら
れる。そして、棒状半導体２０および２１が、それぞれ
所定の位置に仮止めされた母ユニット２２が形成され
る。本例の母ユニット２２では、板ガラス４２が位置決
め治具としての主な役割を担っている。したがって、樹
脂製の接着剤４０は少量で良く、また、できる限り薄い
層にすることが望ましい。

【００２９】次に、図２（ｃ）に示すように、母ユニッ
ト２２を棒状半導体２０および２１の長手方向に対して
直交する方向に、第１および第２の素材４０および４２
とともに、所望の厚さにスライスして、素子ユニット２
４を形成する。板ガラス４２は、棒状半導体２０および
２１と供に切断する加工用の補助材に適しており、スラ
イスした後も、母ユニット２２と同じ状態で半導体を保
持した素子ユニット２４を形成できる。

【００３０】したがって、本例の素子ユニット２４は、
図５（ａ）および図５（ｂ）に、平面図および断面図を
用いて示すように、複数のｐ型チップ２５およびｎ型チ
ップ２６が、第１の素材である接着剤４０によって、第
２の素材である板ガラス４２に接着され積層されたもの
となる。すなわち、第１および第２の素材４０および４
２により、ｐ型チップ２５およびｎ型チップ２６が挟ま
れた状態で保持される。したがって、ｐ型チップ２５お
よびｎ型チップ２６は、分離せず所望の位置に保持され
たユニットとして取扱うことができる。

【００３１】次に、図３（ａ）に示すように、素子ユニ
ット２４の表面にニッケルメッキ１４を施し、電極を接
合するための表面処理（メッキ処理）を行う。本例の接
着剤４０および板ガラス４２は、メッキ処理温度では融
解しない耐熱性の高い素材が選択されている。このた
め、メッキ処理工程中に、第１および第２の素材４０お
よび４２は融解せず、ｐ型チップ２５およびｎ型チップ
２６がバラバラになることはなく、そのままユニットと
して取扱える。

【００３２】メッキ処理された素子ユニット２４には、
図３（ｂ）に示すように、セラミック基板１６および１
７が組合わされる。セラミック基板１６および１７に
は、複数の電極１２が素子ユニット２４の中のｐ型チッ
プ２５およびｎ型チップ２６の各々を所定の組合せとな
るようにプリントされ、その電極１２にクリーム半田１
５が印刷されている。

【００３３】素子ユニット２４にセラミック基板１６お
よび１７が組み合わされた熱電変換モジュール１０は、
リフロー炉などに入れられて、ｐ型チップ２５およびｎ
型チップ２６とセラミック基板１６および１７の電極１
２が半田付けされ電気的に接合される。同時に、ｐ型チ
ップ２５およびｎ型チップ２６は、半田付けによりセラ
ミック基板１６および１７に支持される。

【００３４】図３（ｃ）に示すように、素子ユニット２
４にセラミック基板１６および１７が接合された熱電変
換モジュール１０は、次に、適当な有機溶剤等を用いて
洗浄することにより、第１の素材である接着剤４０を溶
解して除去する。なお、除去効率を上げるために、図３
（ｂ）に示した工程において、先ず、セラミック基板１
７を一方だけ接合し、第１の素材（接着剤４０）を除去
した後に、他方のセラミック基板１６を接合しても良
い。先に接合したセラミック基板１７によりｐ型チップ
２５およびｎ型チップ２６の各々の位置は維持できる。
したがって、このような方法を採用しても手間が増える
ことはない。

【００３５】接着剤４０を除去すると、次に、第２の素
材である板ガラス４２とｎ型チップ２５およびｐ型チッ
プ２６の間に隙間があく。このため、板ガラス４２を簡
単に取外しできる。熱電変換モジュール１０からこのよ
うにして、ｐ型チップ２５およびｎ型チップ２６の間を
埋めていた充填材（接着剤４０および板ガラス４２）が
完全に除去される。したがって、本例の製造方法により
製造された熱電変換モジュール１０は、半導体素子（ｐ
型チップ２５およびｎ型チップ２６）の間に絶縁物とな
る充填材がない状態となり、充填材の熱伝導に起因する
能力低下（損失）を防ぐことができる。また、絶縁物を
なくすことにより作動させたときに温度差による熱応力
が少なくなる。さらに、半導体素子の表面に絶縁物がな
いので、所定の優れた特性を得ることができる。

【００３６】このように、本例の製造方法は、複数の棒
状半導体２０および２１を分離しないように仮り止めす
る素材（充填材）に、適当な溶媒に対して溶ける接着剤
４０と、その工程中では溶解しない板ガラス４２を組合
せて用いる。このため、使用されている接着剤４０が少
量なので、接着剤４０を溶解させて除去する際に必要な
溶剤は少量で良く、短時間で溶解できると供に、廃棄す
る溶剤も少量になる。したがって、製造工程を短縮で
き、溶剤の廃棄に伴なうコストを低減できる。

【００３７】さらに、第１の素材である接着剤４０を溶
かすと、第２の素材であるガラス板４２は、熱電変換モ
ジュール１０から溶解または融解しなくても簡単に取外
すことができる。したがって、半導体素子あるいは組立
てた後の熱電変換モジュール１０に影響を与えずに短時
間で除去できる。

【００３８】本例において、第１および第２の素材４０
および４２を充填することにより、棒状半導体２０およ
び２１を組合せた母ユニット２２から素子ユニット２４
を形成する製造方法により、熱電変換モジュール１０を
実際に、そして簡単に製造している。したがって、本発
明により、切断工程が１回で済み、また短時間で熱電変
換モジュールを製造できる母ユニット２２を用いた製造
方法を実際に用いることができ、高品質な熱電変換モジ
ュールを低コストで提供できる。

【００３９】第１の素材となる接着剤としては、耐熱性
を備え、適当な溶剤に溶解可能な素材が好適である。例
えば、瞬間接着剤としては、セメダイン社製のアルキル
ーαーシアノアクリレートを主成分とする「瞬間接着剤
３０００ＤＸｌ」、「瞬間接着剤３０００ＲＸＬ」、ス
リーボンド社の「瞬間接着剤１７３１」、「瞬間接着剤
１７８２」を用いることができる。これらは、熱変形温
度が１３０度程度であり、十分な耐熱性を備えており、
さらに、適当な有機溶媒で溶解できる。さらに、東亜合
成社の「瞬間接着剤アロンアルファ２０１」、「瞬間接
着剤アロンアルファ４０１」、または「瞬間接着剤アロ
ンアルファ６０１」も適している。これらの素材は、ア
セトン、ジメチルホルムアミド、またはジメチルスルホ
キシド等の有機溶剤で溶解可能であり、ガラス転移点が
１４０度または１１５度程度の耐熱性を備えている。ま
た、これらの素材は、接着耐久性の向上のために、東亜
合成社の「前処理剤アロンガラスプライマー」を組合せ
て用いることが望ましい。さらに、接着面が小さい場合
など、硬化促進剤として、東亜合成社のエタノールを主
成分とする「ａａ・セッター」を供に用いることが望ま
しい。

【００４０】さらに、光硬化型の接着剤も、第１の素材
として用いることができる。例えば、東亜合成社のアク
リル系接着樹脂の「嫌気性固着剤アロンタイトのＢＵシ
リーズ（紫外線硬化型）」、「アロンタイトＶＬ−１３
０３（可視硬化型）」、または「アロンタイトＶＬ−５
３０３（可視硬化型）」を用いることができる。

【００４１】一方、第２の素材としては、加工性に優
れ、耐熱性を備えたセラミックスまたはフェノール樹脂
等の素材が好適である。セラミック系の素材としては、
先ず、上述した板ガラス４２等のガラス系の素材があ
る。ガラス系の素材では、石英ガラスに加えて、硬質ガ
ラスである「パイレックス」、軟質ガラスの「青板ガラ
ス」、「板ガラス」などを用いることができる。

【００４２】この他のセラミックス系の素材としては、
例えば、三井鉱山マテリアル社のフッ素金雲母を主結晶
相とする「マセライト系」、「ナノセラム」または、窒
化アルミニウム系を主結晶相とする「シェイパル系」の
素材が利用できる。さらに、窒化ホウ素、または、ワラ
ストナイトを主結晶相とする「マシナックス」、チタン
酸アルミを主結晶相とする「アルマタイト」が利用でき
る。

【００４３】さらに、第２の素材としては、硫酸カルシ
ウムを主成分としている石こうを利用するも可能であ
る。ムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）を主成分と
する磁器（硬質磁器）も利用できる。あるいは、α鉄ま
たはδ鉄等のほとんど純鉄に近い成分であるフェライト
を用いることも可能である。

【００４４】また、非酸化物セラミックとして、カーボ
ン（黒鉛）系の素材では、東洋炭素社の「等方性高密度
黒鉛ＩＧ−１５」を用いることも可能である。このカー
ボンは、高温下でも寸法精度の安定性が優れている。

【００４５】さらに、第２の素材として、住友ベークラ
イト社の「スミコンＰＭ」等の耐熱性に優れ、難燃性を
備えたフェノール系樹脂を用いることもできる。

【００４６】なお、第１の素材として、メッキ温度では
融解しないが、リフロー温度範囲内で融解するようなホ
ットメルト系接着剤を用いることも可能である。例え
ば、東亜合成社の熱硬化性樹脂の「アドフィックス
系」、「スカイワックス系」を用いることができる。ま
た、第２の素材は、上記したような素材を用いることが
できる。

【００４７】半田付け温度で融解する第１の素材を用い
て、熱電変換モジュール１０を製造する方法では、素子
ユニット２４にセラミック基板１６および１７が半田付
けされる際に、第１の素材も融解し除去することができ
る。このとき、ｐ型チップ２５およびｎ型チップ２６
は、半田でセラミック基板１６および１７に固定され、
さらに、融解されない第２の素材により支持されるた
め、バラバラにならずに、所望の位置を維持できる。そ
して、第１の素材が溶けると、第２の素材とｐ型チップ
２５およびｎ型チップ２６の間に隙間ができるので、半
田付け後に第２の素材を融解または溶解せずに取外すこ
とができる。

【００４８】なお、第２の素材の形状は、上記で説明し
た板ガラス４２のような板状のものに限定されないこと
はもちろんである。第２の素材として石こうを用る場合
は、石こうを流動化させて、第１の素材が付された棒状
半導体２０および２１の周囲に流し込むことも可能であ
る。また、第２の素材の形状は、棒状半導体素子２０お
よび２１の間に充填するのに適した円柱状または角柱状
であっても良く、例えば、棒ガラスを挟むこともでき
る。

【００４９】さらに、上記では、ビスマス・テルル系の
熱電変換素子を用いた例を説明しているが、鉄・シリコ
ン系などの他の組成の半導体であってももちろん良い。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の熱電変
換モジュールの製造方法は、棒状半導体同士の間に、接
着剤などの第１素材と、板ガラスなどの第２の素材を積
層して、母ユニットを形成している。このため、母ユニ
ットをスライスした素子ユニットを用いて熱電変換モジ
ュールに組立てた後に、第１の素材を溶解または融解す
ると、半導体素子と第２の素材との間に隙間が生じる。
したがって、第２の素材は、溶解または融解しなくても
熱電変換モジュールから取除くことができる。このた
め、第２の素材に機械的な衝撃を与えなくても、第２の
素材を取除くことができる。そして、第２の素材は、体
積変化が少ないものを採用できるので、母ユニットおよ
びスライスされた素子ユニットを製造する際に、半導体
素子同士の間隔を精度良く製造できる。さらに、第２の
素材を取除くために必要な隙間は、小さくて良いので、
第１の素材は薄い層で良い。したがって、第１の素材を
除去する溶剤の量は、少なくて済み短時間で除去できる
と供に、その後の溶剤の処理も簡単になる。

【００５１】第１の素材が、電極を付けるためのメッキ
処理などの前処理の温度以下では融解されないが、半田
付け処理温度（リフロー温度）範囲内で融解可能なもの
を選択するで、素子ユニットに基板が半田付けされる際
に、第１の素材を融解して除去することができる。この
第１の素材を融解することにより、溶剤の廃棄の問題が
回避できる。さらに、溶剤で除去する工程（洗浄工程）
を省くことができる。

【００５２】したがって、本発明により、棒状半導体か
ら母ユニットを形成し、スライスする熱電変換モジュー
ルの製造方法であって、簡単に充填材を取外しできる製
造方法を提供できる。このため、低コストで信頼性の高
い熱電変換モジュールを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱電変換モジュールの概略構成を
示す説明図である。

【図２】図１に示す熱電変換モジュールの製造工程を模
式的に示す図である。

【図３】図２に示す熱電変換モジュールの製造工程以降
の工程を模式的に示す図である。

【図４】図４（ａ）は、図２（ｂ）に示す熱電変換モジ
ュールの製造工程における母ユニットの縦断面を示す図
である。図４（ｂ）は、母ユニットの横断面を示す図で
ある。

【図５】図５（ａ）は、図２（ｃ）に示す素子ユニット
の平面図であり、図５（ｂ）は、素子ユニットの断面図
である。

【図６】従来の熱電変換モジュールの製造方法を模式的
に示す図である。

【符号の説明】

１０熱電変換モジュール１２電極１３リード１４ニッケルメッキ１５クリーム半田１６、１７セラミック基板２０ｐ型の棒状半導体２１ｎ型の棒状半導体２２母ユニット２４素子ユニット２５ｐ型チップ２６ｎ型チップ４０樹脂製の接着材（第１の素材）４２ガラス板（第２の素材）９０結晶インゴット９２ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 35/34 H01L 35/08 H01L 35/16 H01L 35/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の半導体素子を、電極を備えた基板
に接合し、熱電変換モジュールを形成する熱電変換モジ
ュールの製造方法において、棒状半導体の間に、後の工程で取付けられる電極との接
合に影響を与えずに融解または溶解可能な第１の素材
と、この第１の素材を融解または溶解可能な条件では融
解または溶解されない第２の素材とを積層し、前記棒状
半導体が所定の間隔で配置された母ユニットを形成する
工程と、前記母ユニットを前記棒状半導体の長手方向と直交する
方向にスライスして素子ユニットを形成する工程と、前記棒状半導体がスライスされた前記素子ユニット中の
半導体素子の少なくとも一方の面に前記基板の電極を接
合する工程と、前記第１の素材を融解または溶解して除去する工程と、前記第２の素材を取外す工程とを有することを特徴とす
る熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２】請求項１において、前記第１の素材は、
耐熱性の瞬間接着剤、光硬化型の接着剤、またはホット
メルト系接着剤であり、前記第２の素材は、セラミック
スまたはフェノール樹脂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。