JP4385898B2 - Method for manufacturing thermoelectric conversion element - Google Patents

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Description

本発明は、熱電変換素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thermoelectric conversion element.

従来、チャンバー中で焼結用治具に原料粉体を入れ、上部パンチと下部パンチで挟み、両方から加圧機構により所定加圧力を加えながら、上下パンチにそれぞれ接続された上下パンチ電極間に焼結電源からパルス電流を流し、粉体粒子間にプラズマ放電させて焼結する熱電変換素子の製造方法がある(特許文献1参照)。   Conventionally, raw material powder is put into a sintering jig in a chamber, sandwiched between an upper punch and a lower punch, and a predetermined pressurizing force is applied from both to the upper and lower punch electrodes respectively connected to the upper and lower punch electrodes. There is a method for manufacturing a thermoelectric conversion element in which a pulse current is supplied from a sintering power source and plasma is discharged between powder particles to sinter (see Patent Document 1).

そして、このような熱電変換素子の製造方法においては、焼結材をダイシング刃により碁盤目状でチップ状素子に切断する方法が用いられている。
特開平5−55640号公報
And in the manufacturing method of such a thermoelectric conversion element, the method of cut | disconnecting a sintered material into a chip-shaped element by a grid pattern with a dicing blade is used.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-55640

しかしながら、焼結材をダイシング刃により碁盤目状でチップ状素子に切断する場合には、切断代(ダイシングの刃の厚みに相当)の素子が無駄になる。すなわち、例えばチップ状素子を0.65mm角とすれば、0.2mm厚のダイシング刃で切断すれば、チップ状素子の周囲を0.2mmづつ削ることになるので、0.65mm角のチップ状素子を切断するためには、隣り合うチップ状素子との兼ね合いで、0.85mm角の大きさが必要となる。また、大掛かりなダイシングの設備も必要となる。   However, when the sintered material is cut into chip-like elements in a grid pattern with a dicing blade, an element having a cutting allowance (corresponding to the thickness of the dicing blade) is wasted. That is, for example, if the chip-shaped element is 0.65 mm square, if the chip-shaped element is cut with a dimming blade having a thickness of 0.2 mm, the periphery of the chip-shaped element is cut by 0.2 mm. In order to cut the element, a size of 0.85 mm square is required in consideration of the adjacent chip-shaped element. In addition, large-scale dicing equipment is required.

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、素子の無駄が少なく、大掛かりなダイシングの設備も不要な熱電変換素子の製造方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thermoelectric conversion element in which elements are not wasted and no large-scale dicing equipment is required.

前記課題を解決するために、本発明の熱電変換素子の製造方法は、熱電変換素子用の所定形状の焼結材を製造する工程と、前記焼結材の表面と裏面との少なくとも一方の面に、電極層用めっきを施す工程と、前記電極層用めっきを施した焼結材をチップ状素子のサイズに区切った区切りブロックに押し込んで、チップ状素子に分離する工程とを含むことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing a thermoelectric conversion element of the present invention includes a step of manufacturing a sintered material having a predetermined shape for a thermoelectric conversion element, and at least one surface of the surface and the back surface of the sintered material. A step of performing plating for the electrode layer, and a step of pushing the sintered material subjected to the plating for the electrode layer into a partition block divided into the size of the chip-shaped element to separate it into chip-shaped elements. It is what.

本発明の熱電変換素子の製造方法は、熱電変換素子用の所定形状の焼結材を製造する工程と、前記焼結材の表面と裏面との少なくとも一方の面に、電極層を接合する工程と、前記電極層を接合した焼結材をチップ状素子のサイズに区切った区切りブロックに押し込んで、チップ状素子に分離する工程とを含むことを特徴とするものである。 The method for manufacturing a thermoelectric conversion element of the present invention includes a step of manufacturing a sintered material having a predetermined shape for a thermoelectric conversion element, and a step of bonding an electrode layer to at least one surface of the surface and the back surface of the sintered material. And a step of pushing the sintered material joined with the electrode layer into a partition block divided into chip-like element sizes and separating them into chip-like elements.

前記電極層の接合前に、前記焼結材の対向面に凹凸の加工を施す工程を含むことができる。   Before joining the electrode layers, a process of forming irregularities on the facing surface of the sintered material can be included.

前記電極層の接合は、導電性粉末材料を焼結して形成する工程を含むことができる。   The joining of the electrode layer may include a step of sintering and forming a conductive powder material.

本発明の製造方法によれば、区切りブロックに焼結材を押し込んで、チップ状素子に分離するようにしたから、焼結材は、ダイシング刃による切断では無く、押し込みによる分離であるから、切断代(ダイシング刃の厚みに相当)が不要になるので、素子の無駄が少なくなって歩留まりが向上するようになる。また、焼結材の押し込み工程で、チップ状素子の剪断面に剪断力が働くので、素子内の結晶が押し込み方向に配向しやすくなるため、熱電変換素子の性能が向上するようになる。   According to the manufacturing method of the present invention, since the sintered material is pushed into the partition block and separated into chip-like elements, the sintered material is not cut by a dicing blade, but is separated by pushing. Since the cost (corresponding to the thickness of the dicing blade) is not required, the waste of the elements is reduced and the yield is improved. In addition, since a shearing force acts on the shearing surface of the chip-like element in the step of pushing the sintered material, the crystals in the element are easily oriented in the pushing direction, so that the performance of the thermoelectric conversion element is improved.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1および図9(a)は、第1実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。   FIG. 1 and FIG. 9A are manufacturing process diagrams of the thermoelectric conversion element of the first embodiment.

チャンバー1の上部に、上下動する上部パンチ2を設けるとともに、チャンバー1の下部に、固定の下部パンチ3を設ける。このチャンバー1、上部パンチ2、下部パンチ3は、ホットプレスを構成する。なお、上部パンチ2が固定で下部パンチ3が上下動するようにしても良いし、上部パンチ2と下部パンチ3とが相対的に上下動するようにしても良い。   An upper punch 2 that moves up and down is provided at the upper part of the chamber 1, and a fixed lower punch 3 is provided at the lower part of the chamber 1. The chamber 1, the upper punch 2 and the lower punch 3 constitute a hot press. The upper punch 2 may be fixed and the lower punch 3 may be moved up and down, or the upper punch 2 and the lower punch 3 may be moved up and down relatively.

前記下部パンチ3の上面には、区切りブロック4を取り出し可能に設置している。この区切りブロック4は、図9(a)(c)に示すように、内幅Wがチップ状素子(熱電変換素子)11の外幅のサイズ(例えば、0.65mm角)と一致するように、区切り板4aで碁盤目状に区切ったものである。この区切り板4aの厚みtは、例えば0.2mmであって、その先端は、分離刃となるエッジ部4bに形成している。   On the upper surface of the lower punch 3, a separation block 4 is installed so as to be removable. As shown in FIGS. 9A and 9C, the partition block 4 has an inner width W that matches the size of the outer width of the chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 (for example, 0.65 mm square). These are divided into a grid pattern by the separator 4a. The partition plate 4a has a thickness t of, for example, 0.2 mm, and the tip thereof is formed on the edge portion 4b serving as a separation blade.

先ず、熱電変換素子用の焼結材10を製造する。この工程は、具体的に図示しないが、材料粉末をホットプレス等により所定形状の焼結材10に形成する工程であり、例えば、ホットプレスであれば、温度300〜600℃、圧力20〜50MPa、時間0.5〜2hで行うことができる。この焼結材10は、ウェハー状であっても良く、その他の形状であっても良い。なお、この工程は、次述する工程の直ぐ前の工程で行う必要は全く無く、別の工場で製造された焼結材10を搬送等して、次述する工程で使用することもできる。   First, the sintered material 10 for thermoelectric conversion elements is manufactured. Although not specifically illustrated, this step is a step of forming the material powder on the sintered material 10 having a predetermined shape by hot pressing or the like. For example, in the case of hot pressing, the temperature is 300 to 600 ° C. and the pressure is 20 to 50 MPa. For 0.5 to 2 hours. The sintered material 10 may have a wafer shape or other shapes. In addition, this process does not need to be performed at all in the process immediately before the process described below, and can be used in the process described below by transporting the sintered material 10 manufactured in another factory.

次に、図1(a)のように、チャンバー1内に焼結材10を入れて、下部パンチ3の上に設置した区切りブロック4の上に置く。このとき、ホットプレスは、例えば温度300〜600℃に設定しているので、焼結材10は軟化するようになる。   Next, as shown in FIG. 1A, the sintered material 10 is put in the chamber 1 and placed on the partition block 4 installed on the lower punch 3. At this time, since the hot press is set to a temperature of 300 to 600 ° C., for example, the sintered material 10 is softened.

ついで、図1(b)のように、上部パンチ2を下動させると、軟化した焼結材10が例えば圧力20〜50MPaで区切りブロック4内に押し込まれ、区切り板4aにより剪断されて、多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。例えば、区切りブロック4が縦横100個に区切られていると、10000個のチップ状素子11に分離されることになる。   Next, as shown in FIG. 1B, when the upper punch 2 is moved downward, the softened sintered material 10 is pushed into the partition block 4 with a pressure of 20 to 50 MPa, for example, and sheared by the partition plate 4a. The chip-like elements 11 are separated. For example, if the separation block 4 is divided into 100 vertical and horizontal, it is separated into 10,000 chip-like elements 11.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、図1(c)(d)のように、区切りブロック4の区切り個数に対応する押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、チップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。   Thereafter, the chip-shaped element 11 separated in the partition block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-shaped element 11 is taken out from the chamber 1 together with the partition block 4, and FIG. The chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 can be manufactured by extruding each chip-like element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5 corresponding to the number of divisions of the separation block 4 as shown in (d). It becomes like this.

前記実施形態では、上部パンチ2→焼結材10→区切りブロック4→下部パンチ3の順にプレスを行ったが、下部パンチ3の上面に焼結材10を置き、その上に区切りブロック4を設置して、上部パンチ2→区切りブロック4→焼結材10→下部パンチ3の順にプレスを行うこともできる。   In the above embodiment, pressing was performed in the order of the upper punch 2 → sintered material 10 → separation block 4 → lower punch 3, but the sintered material 10 was placed on the upper surface of the lower punch 3 and the separation block 4 was placed thereon. Then, pressing can be performed in the order of the upper punch 2 → the separation block 4 → the sintered material 10 → the lower punch 3.

第1実施形態の製造方法によれば、区切りブロック4に焼結材10を押し込んで、チップ状素子11に分離するようにしたから、焼結材10は、ダイシング刃による切断では無く、押し込みによる分離であるから、切断代(ダイシング刃の厚みに相当)が不要になるので、素子の無駄が少なくなって歩留まりが向上するようになる。   According to the manufacturing method of the first embodiment, since the sintered material 10 is pushed into the partition block 4 and separated into the chip-like elements 11, the sintered material 10 is not cut by a dicing blade, but by pushing. Since the separation is not necessary, a cutting allowance (corresponding to the thickness of the dicing blade) is not required, so that the waste of the elements is reduced and the yield is improved.

また、焼結材10の押し込み工程で、チップ状素子11の剪断面に剪断力が働くので、素子内の結晶が押し込み方向に配向しやすくなるため、熱電変換素子の性能が向上するようになる。   Further, since a shearing force acts on the shearing surface of the chip-like element 11 in the step of pushing the sintered material 10, the crystals in the element are easily oriented in the pushing direction, so that the performance of the thermoelectric conversion element is improved. .

図2および図9(b)は、第2実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。第1実施形態とは、ホットプレスの構成が同じであり、熱電変換素子用の焼結材10を製造する工程も同じである。   FIG. 2 and FIG. 9B are manufacturing process diagrams of the thermoelectric conversion element of the second embodiment. The structure of a hot press is the same as 1st Embodiment, and the process of manufacturing the sintered material 10 for thermoelectric conversion elements is also the same.

第2実施形態では、製造された焼結材10の表面と裏面とに、電極層用めっき13をそれぞれ施している。   In 2nd Embodiment, the plating 13 for electrode layers is given to the surface and back surface of the sintered material 10 which were manufactured, respectively.

この電極層用めっき13としては、先ず、ニッケル(Ni)めっきを施し、このニッケル(Ni)メッキの上に金(Au)めっきを施すことが好ましい。   As the electrode layer plating 13, first, nickel (Ni) plating is preferably performed, and then gold (Au) plating is preferably performed on the nickel (Ni) plating.

そして、図2(a)のように、チャンバー1内に、電極層用めっき13付きの焼結材10を入れて、下部パンチ3の上に設置した区切りブロック4の上に置く。   Then, as shown in FIG. 2A, the sintered material 10 with the electrode layer plating 13 is placed in the chamber 1 and placed on the partition block 4 installed on the lower punch 3.

ついで、図2(b)のように、上部パンチ2を下動させると、軟化した電極層用めっき13付き焼結材10が区切りブロック4内に押し込まれ、区切り板4aにより電極層用めっき13とともに剪断されて、多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。   Then, as shown in FIG. 2B, when the upper punch 2 is moved downward, the softened sintered material 10 with electrode layer plating 13 is pushed into the partition block 4, and the electrode layer plating 13 is formed by the partition plate 4a. Together with this, it is separated into a large number of chip-like elements 11.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、図2(c)(d)のように、押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層13付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。なお、焼結材10の表面と裏面との少なくとも一方の面にのみ電極層用めっき13を施すことも可能である。   Thereafter, the chip-like element 11 separated in the separation block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-like element 11 is taken out of the chamber 1 together with the separation block 4, and FIG. As shown in (d), the chip-shaped element 11 with the electrode layer 13 (thermoelectric conversion element) 11 can be manufactured by extruding each chip-shaped element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5. It is also possible to apply the electrode layer plating 13 only to at least one of the front and back surfaces of the sintered material 10.

第2実施形態の製造方法によれば、第1実施形態の効果に加えて、電極層13付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を容易に製造できるから、熱電変換素子の組み付け時の半田付けが容易に行えるようになる。また、押し込み力で、電極層用めっき13とチップ状素子11との密着強度が向上するようになる。   According to the manufacturing method of the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 with the electrode layer 13 can be easily manufactured. Can be easily attached. Moreover, the adhesion strength between the electrode layer plating 13 and the chip-like element 11 is improved by the pushing force.

図3は、第3実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。第1実施形態とは、ホットプレスの構成が同じであり、熱電変換素子用の焼結材10を製造する工程も同じである。   FIG. 3 is a manufacturing process diagram of the thermoelectric conversion element of the third embodiment. The structure of a hot press is the same as 1st Embodiment, and the process of manufacturing the sintered material 10 for thermoelectric conversion elements is also the same.

第3実施形態では、図3(a)のように、チャンバー1内に、下部電極層用導電性材料14aと焼結材10と上部電極用導電性材料14bとを入れて、下部パンチ3の上に設置した区切りブロック4の上に下部電極層用導電性材料14aを置き、その上に焼結材10を置き、その上に上部電極用導電性材料14bを置く。   In the third embodiment, as shown in FIG. 3A, the lower electrode layer conductive material 14a, the sintered material 10, and the upper electrode conductive material 14b are placed in the chamber 1, and the lower punch 3 The lower electrode layer conductive material 14a is placed on the partition block 4 placed above, the sintered material 10 is placed thereon, and the upper electrode conductive material 14b is placed thereon.

ついで、図3(b)のように、上部パンチ2を下動させると、下部電極層用導電性材料14aと軟化した焼結材10と上部電極用導電性材料14bとが区切りブロック4内に押し込まれる。   3B, when the upper punch 2 is moved downward, the lower electrode layer conductive material 14a, the softened sintered material 10 and the upper electrode conductive material 14b are separated into the partition block 4. Pushed in.

この押し込み力によって、軟化した焼結材10に下部電極層用導電性材料14aと上部電極用導電性材料14bとが接合されると同時に、焼結材10は、区切り板4aにより下部電極層用導電性材料14aと上部電極用導電性材料14bとともに剪断されて、多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。   The lower electrode layer conductive material 14a and the upper electrode conductive material 14b are joined to the softened sintered material 10 by the pushing force, and at the same time, the sintered material 10 is used for the lower electrode layer by the partition plate 4a. It is sheared together with the conductive material 14 a and the upper electrode conductive material 14 b so as to be separated into a large number of chip-like elements 11.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、図3(c)(d)のように、押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。なお、焼結材10の表面と裏面との少なくとも一方の面にのみ電極層14aまたは14bを接合することも可能である。   Thereafter, the chip-like element 11 separated in the separation block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-like element 11 is taken out of the chamber 1 together with the separation block 4, and FIG. As shown in (d), the chip-like elements (thermoelectric conversion elements) 11 with the electrode layers 14a and 14b can be manufactured by extruding each chip-like element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5. Become. It is also possible to bond the electrode layer 14a or 14b only to at least one of the front and back surfaces of the sintered material 10.

第3実施形態の製造方法によれば、第1実施形態の効果に加えて、電極層14a,14bを接合する工程とチップ状素子11に分離する工程とが同時に行えるから、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を効率的に製造できるようになる。また、押し込み力で、電極層14a,14bとチップ状素子11との密着強度が向上するようになる。   According to the manufacturing method of the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the step of joining the electrode layers 14a, 14b and the step of separating into the chip-like elements 11 can be performed at the same time, so the electrode layers 14a, 14b The attached chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 can be efficiently manufactured. Further, the adhesion strength between the electrode layers 14a and 14b and the chip-like element 11 is improved by the pushing force.

図4は、第3実施形態の変形例の熱電変換素子の製造工程図である。   FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a thermoelectric conversion element according to a modification of the third embodiment.

第3実施形態の変形例では、図4(a)のように、チャンバー1内に、下部電極層用導電性材料14aと区切りブロック4と焼結材10と上部電極用導電性材料14bとを入れて、下部パンチ3の上に下部電極層用導電性材料14aを置き、その上に区切りブロック4を置き、その上に焼結材10を置き、その上に上部電極用導電性材料14bを置く。   In the modification of the third embodiment, as shown in FIG. 4A, the lower electrode layer conductive material 14a, the partition block 4, the sintered material 10, and the upper electrode conductive material 14b are placed in the chamber 1. The lower electrode layer conductive material 14a is placed on the lower punch 3, the partition block 4 is placed thereon, the sintered material 10 is placed thereon, and the upper electrode conductive material 14b is placed thereon. Put.

ついで、図4(b)のように、上部パンチ2を下動させると、軟化した焼結材10と上部電極用導電性材料14bとが区切りブロック4内に押し込まれる。   Next, as shown in FIG. 4B, when the upper punch 2 is moved downward, the softened sintered material 10 and the upper electrode conductive material 14 b are pushed into the partition block 4.

この押し込み力によって、先ず、軟化した焼結材10に上部電極用導電性材料14bが接合されると同時に、焼結材10は、区切り板4aにより上部電極用導電性材料14bとともに剪断されるとともに、下部電極層用導電性材料14aも区切り板4aにより剪断されるようになる。そして、上部パンチ2の最下動位置における押し込み力によって、剪断された焼結材10に、剪断された下部電極層用導電性材料14aが接合されて、多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。   By this pushing force, first, the upper electrode conductive material 14b is joined to the softened sintered material 10, and at the same time, the sintered material 10 is sheared together with the upper electrode conductive material 14b by the separator 4a. The lower electrode layer conductive material 14a is also sheared by the partition plate 4a. Then, the lower electrode layer conductive material 14a is joined to the sheared sintered material 10 by the pushing force at the lowest position of the upper punch 2, and separated into a large number of chip-like elements 11. Become so.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、第3実施形態の図3(c)(d)のように、押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。   Thereafter, the chip-shaped element 11 separated in the partition block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-shaped element 11 is taken out of the chamber 1 together with the partition block 4 to obtain the third embodiment. As shown in FIGS. 3C and 3D, the chip-shaped elements (thermoelectric conversion elements) 11 with the electrode layers 14 a and 14 b are extruded by extruding each chip-shaped element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5. Can be manufactured.

第3実施形態の変形例の製造方法によれば、第1,3実施形態の効果に加えて、下部電極層用導電性材料14aが区切りブロック4による剪断力を受けにくいため、下部電極層用導電性材料14aの押し込み力による変形が少なくなり、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11の歩留まりが向上するようになる。   According to the manufacturing method of the modified example of the third embodiment, in addition to the effects of the first and third embodiments, the lower electrode layer conductive material 14a is not easily subjected to the shearing force by the partition block 4, so The deformation due to the pushing force of the conductive material 14a is reduced, and the yield of the chip-like elements (thermoelectric conversion elements) 11 with the electrode layers 14a and 14b is improved.

図5は、第4実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。第1実施形態とは、ホットプレスの構成が同じであり、熱電変換素子用の焼結材10を製造する工程も同じである。また、第3実施形態とは、基本的に共通する工程を含むものである。   FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the thermoelectric conversion element of the fourth embodiment. The structure of a hot press is the same as 1st Embodiment, and the process of manufacturing the sintered material 10 for thermoelectric conversion elements is also the same. Further, the third embodiment basically includes common steps.

第4実施形態では、図5(a)のように、チャンバー1内に、下部電極層用導電性材料14aと焼結材10と上部電極用導電性材料14bとを入れて、下部パンチ3の上に設置した区切りブロック4の上に下部電極層用導電性材料14aを置き、その上に焼結材10を置き、その上に上部電極用導電性材料14bを置く。   In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5A, the lower electrode layer conductive material 14 a, the sintered material 10, and the upper electrode conductive material 14 b are placed in the chamber 1, and the lower punch 3 The lower electrode layer conductive material 14a is placed on the partition block 4 placed above, the sintered material 10 is placed thereon, and the upper electrode conductive material 14b is placed thereon.

前記下部電極層用導電性材料14aと上部電極用導電性材料14bとは、予め焼結材10の対向面に凹凸14cの加工をそれぞれ施している。この凹凸14cは、エッチング工程または研磨による粗化工程で施すことができる。   The conductive material 14a for the lower electrode layer and the conductive material 14b for the upper electrode are each processed in advance with the unevenness 14c on the opposing surface of the sintered material 10. The unevenness 14c can be applied by an etching process or a roughening process by polishing.

ついで、図5(b)のように、上部パンチ2を下動させると、下部電極層用導電性材料14aと軟化した焼結材10と上部電極用導電性材料14bとが区切りブロック4内に押し込まれる。   5B, when the upper punch 2 is moved downward, the lower electrode layer conductive material 14a, the softened sintered material 10 and the upper electrode conductive material 14b are separated into the partition block 4. Pushed in.

この押し込み力によって、軟化した焼結材10に下部電極層用導電性材料14aと上部電極用導電性材料14bとが接合されると同時に、焼結材10は、区切り板4aにより下部電極層用導電性材料14aと上部電極用導電性材料14bとともに剪断されて、多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。   The lower electrode layer conductive material 14a and the upper electrode conductive material 14b are joined to the softened sintered material 10 by the pushing force, and at the same time, the sintered material 10 is used for the lower electrode layer by the partition plate 4a. It is sheared together with the conductive material 14 a and the upper electrode conductive material 14 b so as to be separated into a large number of chip-like elements 11.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、図5(c)(d)のように、押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。   Thereafter, the chip-shaped element 11 separated in the partition block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-shaped element 11 is taken out from the chamber 1 together with the partition block 4, and FIG. As shown in (d), the chip-like elements (thermoelectric conversion elements) 11 with the electrode layers 14a and 14b can be manufactured by extruding each chip-like element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5. Become.

第4実施形態の製造方法によれば、第3実施形態の効果に加えて、凹凸14cの加工により電極層14a,14bとチップ状素子11との接合面積が増加するので、電極層14a,14bとチップ状素子11との密着強度がより向上するようになる。   According to the manufacturing method of the fourth embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the bonding area between the electrode layers 14a and 14b and the chip-like element 11 increases due to the processing of the projections and recesses 14c, and thus the electrode layers 14a and 14b. And the adhesion strength between the chip-like element 11 are further improved.

図6は、第5実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。第1実施形態とは、ホットプレスの構成が同じであり、熱電変換素子用の焼結材10を製造する工程も同じである。また、第3実施形態とは、基本的に共通する工程を含むものである。   FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the thermoelectric conversion element of the fifth embodiment. The structure of a hot press is the same as 1st Embodiment, and the process of manufacturing the sintered material 10 for thermoelectric conversion elements is also the same. Further, the third embodiment basically includes common steps.

第5実施形態では、図6(a)のように、チャンバー1内に、下部電極層用導電性粉末材料14a´と区切りブロック4と焼結材10と上部電極用導電性粉末材料14b´とを入れて、下部パンチ3の上に下部電極層用導電性粉末材料14a´を置き、その上に区切りブロック4を置き、その上に焼結材10を置き、その上に上部電極用導電性粉末材料14b´を置く。   In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6A, in the chamber 1, the lower electrode layer conductive powder material 14a ', the partition block 4, the sintered material 10, and the upper electrode conductive powder material 14b' The lower electrode layer conductive powder material 14a 'is placed on the lower punch 3, the partition block 4 is placed thereon, the sintered material 10 is placed thereon, and the upper electrode conductive material is placed thereon. Place powder material 14b '.

ついで、図6(b)のように、上部パンチ2を下動させると、ホットプレスによって、軟化した焼結材10との間で上部電極層用導電性粉末材料14b´が焼結されることで、上部電極層用導電性材料14bが形成されて、焼結材10と上部電極用導電性材料14bとが区切りブロック4内に押し込まれる。   Next, as shown in FIG. 6B, when the upper punch 2 is moved downward, the conductive powder material 14b ′ for the upper electrode layer is sintered with the softened sintered material 10 by hot pressing. Thus, the conductive material 14b for the upper electrode layer is formed, and the sintered material 10 and the conductive material 14b for the upper electrode are pushed into the partition block 4.

この押し込み力によって、先ず、軟化した焼結材10に上部電極用導電性材料14bが接合されると同時に、焼結材10は、区切り板4aにより上部電極用導電性材料14bとともに剪断されるようになる。   By this pushing force, first, the upper electrode conductive material 14b is joined to the softened sintered material 10, and at the same time, the sintered material 10 is sheared together with the upper electrode conductive material 14b by the separator 4a. become.

また、下部電極層用導電性粉末材料14a´は、区切り板4aにより剪断(分離)されて、上部パンチ2の最下動位置におけるホットプレスによって、剪断された焼結材10との間で、下部電極層用導電性粉末材料14a´が焼結されることで、下部電極層用導電性材料14aが形成されるとともに、剪断された焼結材10に下部電極用導電性材料14aが接合されるようになる。   Further, the conductive powder material 14a ′ for the lower electrode layer is sheared (separated) by the partition plate 4a, and between the sintered material 10 sheared by hot pressing at the lowest movement position of the upper punch 2, By sintering the lower electrode layer conductive powder material 14a ′, the lower electrode layer conductive material 14a is formed, and the lower electrode conductive material 14a is joined to the sheared sintered material 10. Become so.

その後は、図6(c)(d)のように、押し出し治具5を用いて、区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。   Thereafter, as shown in FIGS. 6C and 6D, the chip-shaped elements 11 having the electrode layers 14a and 14b (thermoelectric conversion) are extruded by extruding each chip-shaped element 11 from the separation block 4 using the extrusion jig 5. Element) 11 can be manufactured.

第5実施形態の製造方法によれば、第3実施形態の効果に加えて、導電性粉末材料14a´,14b´をホットプレスによって焼結材10との間で焼結するときに、導電性粉末材料14a´,14b´が焼結材10に凹凸14cのように食い込むようになるから、電極層14a,14bとチップ状素子11との接合面積が増加するので、電極層14a,14bとチップ状素子11との密着強度が向上するようになる。   According to the manufacturing method of the fifth embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the conductive powder materials 14a ′ and 14b ′ are electrically conductive when sintered with the sintered material 10 by hot pressing. Since the powder materials 14a ′ and 14b ′ bite into the sintered material 10 like irregularities 14c, the bonding area between the electrode layers 14a and 14b and the chip-like element 11 increases, so the electrode layers 14a and 14b and the chip The adhesion strength with the element 11 is improved.

図7は、第6実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。この工程は、第1〜第5実施形態の製造工程に利用できるものであるが、第2実施形態の電極層用めっき13付きの焼結材10を用いたものを例示している。   FIG. 7 is a manufacturing process diagram of the thermoelectric conversion element of the sixth embodiment. Although this process can be utilized for the manufacturing process of 1st-5th embodiment, what used the sintered material 10 with the electrode layer plating 13 of 2nd Embodiment is illustrated.

図7(a)のように、縦長のチャンバー1内に、電極層用めっき13付きの焼結材10を入れて、下部パンチ3の上に設置した区切りブロック4の上に置く。そして、焼結材10の上に仕切板15を置き、この仕切板15の上に区切りブロック4を置き、区切りブロック4の上に焼結材10を置く。同様のことを繰り返して、複数組(本例では4組)の焼結材10を積層する。   As shown in FIG. 7A, the sintered material 10 with the electrode layer plating 13 is put in the vertically long chamber 1 and placed on the partition block 4 installed on the lower punch 3. Then, the partition plate 15 is placed on the sintered material 10, the partition block 4 is placed on the partition plate 15, and the sintered material 10 is placed on the partition block 4. By repeating the same process, a plurality of sets (four sets in this example) of the sintered materials 10 are stacked.

ついで、図7(b)のように、上部パンチ2を下動させると、各層の電極層用めっき13付き焼結材10が各層の区切りブロック4内に押し込まれ、区切り板4aにより電極層用めっき13とともに剪断されて、各層で多数個のチップ状素子11に分離されるようになる。   Next, as shown in FIG. 7B, when the upper punch 2 is moved downward, the sintered material 10 with the electrode layer plating 13 of each layer is pushed into the partition block 4 of each layer, and the electrode layer is used by the partition plate 4a. It is sheared together with the plating 13 and separated into a large number of chip-like elements 11 in each layer.

その後、区切りブロック4で分離された状態のチップ状素子11をチャンバー1内で冷却して硬化させ、この硬化状態のチップ状素子11を区切りブロック4とともにチャンバー1から取り出して、図2(c)(d)を参照すれば、押し出し治具5を用いて、各層の区切りブロック4から各チップ状素子11を押し出すことで、電極層13付きのチップ状素子(熱電変換素子)11を製造できるようになる。   Thereafter, the chip-like element 11 separated in the separation block 4 is cooled and cured in the chamber 1, and the cured chip-like element 11 is taken out of the chamber 1 together with the separation block 4, and FIG. Referring to (d), the chip-shaped element (thermoelectric conversion element) 11 with the electrode layer 13 can be manufactured by extruding each chip-shaped element 11 from the separation block 4 of each layer using the extrusion jig 5. become.

第6実施形態の製造方法によれば、電極層用めっき13付きの焼結材10を積層するから、1回の工程で製造できるチップ状素子11の個数が大幅に増加するので、生産効率が向上するようになる。   According to the manufacturing method of the sixth embodiment, since the sintered material 10 with the electrode layer plating 13 is laminated, the number of chip-like elements 11 that can be manufactured in one step is greatly increased, and thus the production efficiency is increased. To improve.

図8(a)(b)は、第3実施形態の工程で製造された電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11であり、特徴とする点は、電極層14a,14bが導電性のメッシュ板である。ここで、メッシュ板とは、線状の導電性材料を編み込んでいる形状のシートである。   FIGS. 8A and 8B show a chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 with electrode layers 14a and 14b manufactured in the process of the third embodiment, and the characteristic point is the electrode layers 14a and 14b. Is a conductive mesh plate. Here, the mesh plate is a sheet having a shape in which a linear conductive material is knitted.

このように、導電性のメッシュ板である電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11であれば、電極層14a,14bとチップ状素子11との接合面積が増加するので、電極層14a,14bとチップ状素子11との密着強度がより向上するようになる。   Thus, if the chip-like element (thermoelectric conversion element) 11 with the electrode layers 14a and 14b, which are conductive mesh plates, the bonding area between the electrode layers 14a and 14b and the chip-like element 11 is increased. The adhesion strength between the electrode layers 14a and 14b and the chip-like element 11 is further improved.

かかる導電性のメッシュ板である電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11は、第3実施形態の工程で製造されたものに限られず、他の製造方法によっても製造することができることは言うまでもない。   The chip-shaped element (thermoelectric conversion element) 11 with the electrode layers 14a and 14b, which is such a conductive mesh plate, is not limited to the one manufactured in the process of the third embodiment, and is manufactured by another manufacturing method. Needless to say, you can.

また、電極層14a,14b付きのチップ状素子(熱電変換素子)11は、図8(c)(d)のように、例えば縦横に4列づつ、計16個のチップ状素子11を配列して、下部基板17の下部電極回路17aに電極層14aを電気的に接続するとともに、上部基板18の上部電極回路18aに電極層14bを電気的に接続して、P型及びN型の熱電変換素子11を交互に電気的に直列接続してユニット化することができる。なお、図8(d)では、電極層14a,14bや電極回路17a,18aの図示は省略している。   The chip-like elements (thermoelectric conversion elements) 11 with the electrode layers 14a and 14b are arranged by arranging a total of 16 chip-like elements 11 in, for example, four rows and columns, as shown in FIGS. Then, the electrode layer 14a is electrically connected to the lower electrode circuit 17a of the lower substrate 17, and the electrode layer 14b is electrically connected to the upper electrode circuit 18a of the upper substrate 18, so that P-type and N-type thermoelectric conversions are performed. The elements 11 can be unitized by alternately electrically connecting them in series. In FIG. 8D, illustration of the electrode layers 14a and 14b and the electrode circuits 17a and 18a is omitted.

第1実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of a 1st embodiment. 第2実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing-process figure of the thermoelectric conversion element of 2nd Embodiment. 第3実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of 3rd Embodiment. 第3実施形態の変形例の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of the modification of 3rd Embodiment. 第4実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of 4th Embodiment. 第5実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of 5th Embodiment. 第6実施形態の熱電変換素子の製造工程図である。It is a manufacturing process figure of the thermoelectric conversion element of 6th Embodiment. 導電性のメッシュ板である電極層付きのチップ状素子であり、(a)は側面図、(b)は斜視図、(c)は複数個の電極層付きのチップ状素子を縦横に配列した熱電変換素子のユニットの側面図、(d)は(c)の略画的斜視図である。A chip-shaped element with an electrode layer, which is a conductive mesh plate, (a) is a side view, (b) is a perspective view, and (c) is a plurality of chip-shaped elements with electrode layers arranged vertically and horizontally. The side view of the unit of a thermoelectric conversion element, (d) is a schematic perspective view of (c). (a)は第1実施形態の熱電変換素子の製造装置の斜視図、(b)は第2実施形態の熱電変換素子の製造装置の斜視図、(c)は区切りブロックの区切り板の要部断面図である。(A) is a perspective view of the manufacturing apparatus of the thermoelectric conversion element of 1st Embodiment, (b) is a perspective view of the manufacturing apparatus of the thermoelectric conversion element of 2nd Embodiment, (c) is the principal part of the partition plate of a partition block It is sectional drawing.

符号の説明Explanation of symbols

1 チャンバー
2 上部パンチ
3 下部パンチ
4 区切りブロック
4a 区切り板
5 押し出し治具
10 焼結材
11 チップ状素子(熱電変換素子)
13 電極層用めっき
14a,14b 電極層
14c 凹凸
15 仕切り板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Upper punch 3 Lower punch 4 Separation block 4a Separation plate 5 Extrusion jig 10 Sintered material 11 Chip-shaped element (thermoelectric conversion element)
13 Electrode layer plating 14a, 14b Electrode layer 14c Concavity and convexity 15 Partition plate

Claims (4)

熱電変換素子用の所定形状の焼結材を製造する工程と、
前記焼結材の表面と裏面との少なくとも一方の面に、電極層用めっきを施す工程と、
前記電極層用めっきを施した焼結材をチップ状素子のサイズに区切った区切りブロックに押し込んで、チップ状素子に分離する工程とを含むことを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
Producing a sintered material having a predetermined shape for a thermoelectric conversion element;
A step of performing electrode layer plating on at least one of the front and back surfaces of the sintered material;
A method of manufacturing a thermoelectric conversion element, comprising: pressing the sintered material subjected to the electrode layer plating into a partition block divided into chip-like element sizes to separate the chip-like element.
熱電変換素子用の所定形状の焼結材を製造する工程と、
前記焼結材の表面と裏面との少なくとも一方の面に、電極層を接合する工程と、
前記電極層を接合した焼結材をチップ状素子のサイズに区切った区切りブロックに押し込んで、チップ状素子に分離する工程とを含むことを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
Producing a sintered material having a predetermined shape for a thermoelectric conversion element;
A step of bonding an electrode layer to at least one of the front and back surfaces of the sintered material;
A method of manufacturing a thermoelectric conversion element, comprising: a step of pressing the sintered material bonded with the electrode layer into a partition block divided into chip-like element sizes to separate the chip-like element.
前記電極層の接合前に、前記焼結材の対向面に凹凸の加工を施す工程を含むことを特徴とする請求項記載の熱電変換素子の製造方法。 The method for manufacturing a thermoelectric conversion element according to claim 2 , further comprising a step of forming irregularities on the opposing surface of the sintered material before joining the electrode layers. 前記電極層の接合は、導電性粉末材料を焼結して形成する工程を含むことを特徴とする請求項記載の熱電変換素子の製造方法。 The method of manufacturing a thermoelectric conversion element according to claim 2, wherein the joining of the electrode layers includes a step of sintering and forming a conductive powder material.
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