JP5482063B2 - 熱電変換素子及びその製造方法 - Google Patents
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熱電変換材料を含む熱電変換層と、
金属材料を含む電極層と、
前記熱電変換層と前記電極層との間に挟まれた密着層と、
を有し、
前記密着層は、前記熱電変換材料と、前記金属材料と、空隙と、を含むことを特徴とする熱電変換素子。
前記密着層中には、前記金属材料及び前記空隙が分散しており、
前記密着層中の前記金属材料が、前記熱電変換層側よりも、前記電極層側に多く偏在し、前記密着層中の前記空隙が、前記電極層側よりも、前記熱電変換層側に多く偏在することを特徴とする付記1に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記金属材料は、層の厚さ方向に均一に分布していることを特徴とする付記1に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記空隙は、層の厚さ方向に均一に分布していることを特徴とする付記3に記載の熱電変換素子。
前記熱電変換材料は酸化物であることを特徴とする付記1〜4の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記熱電変換材料はCa3CO4O9であり、前記金属材料はAgであることを特徴とする付記5に記載の熱電変換素子。
前記密着層は、前記金属材料によって形成される導電性粒子と、前記空隙としての気孔とを有し、前記熱電変換材料内に、前記導電性粒子及び前記気孔が分散していることを特徴とする付記1〜5の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記金属材料の一部は、前記電極層と前記密着層との界面に分布していることを特徴とする付記1〜6の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記金属材料の濃度は5〜50体積%であることを特徴とする付記1〜7の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記空隙の濃度は5〜50体積%であることを特徴とする付記1〜8の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記密着層は、前記熱電変換材料を主成分とすることを特徴とする付記1〜9の何れか一項に記載の熱電変換素子。
前記密着層内の前記金属材料及び前記空隙は、層の面方向に均一に分布していることを特徴とする付記1〜10の何れか一項に記載の熱電変換素子。
一つの前記熱電変換層と、
一対の前記電極層と、
一対の前記密着層と、
を有し、
一方の前記電極層上に一方の前記密着層が配置され、
一方の前記密着層上に前記熱電変換層が配置され、
前記熱電変換層上に他方の前記密着層が配置され、
他方の前記密着層上に他方の前記電極層が配置されることを特徴とする付記1〜11の何れか一項に記載の熱電変換素子。
熱電変換材料粉末を含む第1のグリーンシートを形成する工程と、
前記熱電変換材料粉末、金属粒子、及び樹脂粒子を含む第2のグリーンシートを形成する工程と、
前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを積層し、加熱及び加圧することにより積層体を形成する工程と、
第1の温度で前記積層体を加熱することにより、前記樹脂粒子を分解させて、前記積層体中の前記樹脂粒子の部分に空隙を形成する工程と、
前記第1の温度よりも高い第2の温度で前記積層体を焼結することにより、前記積層体の前記第1のグリーンシートを含んだ部分から熱電変換層を形成すると同時に、前記積層体の前記第2のグリーンシートを含んだ部分から前記金属粒子及び前記空隙を有する密着層を形成する焼結工程と、
前記密着層の表面に、前記金属粒子を形成する金属を含む電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
前記第2のグリーンシートは、前記樹脂粒子と、前記金属粒子と、前記熱電変換材料粉末と、これらを結合するバインダと、前記バインダを溶解する溶剤とを用いて形成されており、
前記樹脂粒子は、前記溶剤に対して不溶性であるか、又は前記バインダよりも前記溶剤に対して溶解度が低いことを特徴とする付記12に記載の熱電変換素子の製造方法。
前記電極層を形成する工程は、
前記密着層の表面に、前記金属粒子を形成する金属により形成された薄膜を蒸着する工程と、
前記薄膜上に、前記金属粒子を含むペーストを塗布して第2積層体を形成する工程と、
前記第2積層体を焼成する焼成工程と、
を有することを特徴とする付記12又は13に記載の熱電変換素子の製造方法。
前記薄膜を蒸着する工程では、
前記密着層の表面に露出する空隙内に前記薄膜の一部を充填する工程を有することを特徴とする付記16に記載の熱電変換素子の製造方法。
前記第2のグリーンシートは、前記熱電変換材料粉末、前記金属粒子、及び前記樹脂粒子を含む第3のグリーンシート上に、前記熱電変換材料粉末、前記金属粒子、及び前記樹脂粒子を含む第4のグリーンシートが積層されて形成されており、
前記第3のグリーンシートには、前記樹脂粒子が、前記第4のグリーンシートよりも多く含まれており、
前記第4のグリーンシートには、前記金属粒子が、前記第3のグリーンシートよりも多く含まれていることを特徴とする付記12〜17の何れか一項に記載の熱電変換素子の製造方法。
熱電変換材料粉末及び有機成分を含むグリーンシートを形成する工程と、
前記グリーンシートを加熱及び加圧する工程と、
次いで、第1の温度で前記グリーンシートを加熱することにより、前記グリーンシートに含まれた前記有機成分を揮発させる工程と、
次いで、前記第1の温度よりも高い第2の温度で前記グリーンシートを焼結することにより、前記グリーンシートから熱電変換層を形成する工程と、
前記熱電変換層の表面に、前記熱電変換材料粉末、金属粒子、及び樹脂粒子を含むペーストを塗布する工程と、
第3の温度で、前記ペーストが塗布された前記熱電変換層を焼結することにより、前記樹脂粒子を分解して、前記ペースト中の前記樹脂粒子の部分に空隙を形成すると同時に、前記熱電変換層の表面に前記金属粒子及び前記空隙を含む密着層を形成する工程と、
前記密着層の表面に、前記金属粒子を形成する金属を含む電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
熱電変換材料粉末を含む第1のグリーンシート上に、前記熱電変換材料粉末及び金属粒子を含み且つ厚さ方向に延びる複数の孔を有する第2のグリーンシートを積層して、第1積層体を形成する工程と、
前記第1積層体を焼結し、前記第1のグリーンシート及び前記第2のグリーンシートを焼結する焼結工程と、
前記第1積層体の焼結された前記第2のグリーンシート上に、前記金属粒子を形成する金属を含む電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
11 熱電変換層
12 電極層
13 密着層
14 気孔(空隙)
15 導電性粒子(金属材料)
16 導電性粒子(金属材料)
17、17a、17b 気孔(空隙)
18 導電性粒子(金属材料)
20 第2のグリーンシート
20a グリーンシート
21 第1のグリーンシート
21a グリーンシート
22 第1積層体(積層体)
23 樹脂粉末の粒子
24 薄膜
25 ペースト
26 第2積層体
30 ペースト
31 積層体
40 第3のグリーンシート
40a グリーンシート
41 第4のグリーンシート
41a グリーンシート
42 第1積層体
50 孔
51 第1積層体
52 第2積層体
Claims (5)
- 熱電変換材料を含む熱電変換層と、
金属材料を含む電極層と、
前記熱電変換層と前記電極層との間に挟まれた密着層と、
を有し、
前記密着層は、前記熱電変換材料と、前記金属材料と、空隙と、を含み、
前記密着層中には、前記金属材料及び前記空隙が分散しており、
前記密着層中の前記金属材料が、前記熱電変換層側よりも、前記電極層側に多く偏在し、前記密着層中の前記空隙が、前記電極層側よりも、前記熱電変換層側に多く偏在し、
前記密着層内の前記金属材料の濃度は5〜50体積%であることを特徴とする熱電変換素子。 - 前記密着層内の前記金属材料は、前記電極層と前記密着層との界面に分布していることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換素子。
- 熱電変換材料粉末を含む第1のグリーンシートを形成する工程と、
前記熱電変換材料粉末、金属粒子、及び樹脂粒子を含む第2のグリーンシートを形成する工程と、
前記第1のグリーンシートと前記第2のグリーンシートとを積層し、加熱及び加圧することにより積層体を形成する工程と、
第1の温度で前記積層体を加熱することにより、前記樹脂粒子を分解させて、前記積層体中の前記樹脂粒子の部分に空隙を形成する工程と、
前記第1の温度よりも高い第2の温度で前記積層体を焼結することにより、前記積層体の前記第1のグリーンシートを含んだ部分から熱電変換層を形成すると同時に、前記積層体の前記第2のグリーンシートを含んだ部分から前記金属粒子及び前記空隙を有する密着層を形成する焼結工程と、
前記密着層の表面に、前記金属粒子を形成する金属を含む電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 前記第2のグリーンシートは、前記熱電変換材料粉末、前記金属粒子、及び前記樹脂粒子を含む第3のグリーンシート上に、前記熱電変換材料粉末、前記金属粒子、及び前記樹脂粒子を含む第4のグリーンシートが積層されて形成されており、
前記第3のグリーンシートには、前記樹脂粒子が、前記第4のグリーンシートよりも多く含まれており、
前記第4のグリーンシートには、前記金属粒子が、前記第3のグリーンシートよりも多く含まれていることを特徴とする請求項3に記載の熱電変換素子の製造方法。 - 熱電変換材料粉末及び有機成分を含むグリーンシートを形成する工程と、
前記グリーンシートを加熱及び加圧する工程と、
次いで、第1の温度で前記グリーンシートを加熱することにより、前記グリーンシートに含まれた前記有機成分を揮発させる工程と、
次いで、前記第1の温度よりも高い第2の温度で前記グリーンシートを焼結することにより、前記グリーンシートから熱電変換層を形成する工程と、
前記熱電変換層の表面に、前記熱電変換材料粉末、金属粒子、及び樹脂粒子を含むペーストを塗布する工程と、
第3の温度で、前記ペーストが塗布された前記熱電変換層を焼結することにより、前記樹脂粒子を分解して、前記ペースト中の前記樹脂粒子の部分に空隙を形成すると同時に、前記熱電変換層の表面に前記金属粒子及び前記空隙を含む密着層を形成する工程と、
前記密着層の表面に、前記金属粒子を形成する金属を含む電極層を形成する工程と、
を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
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JP2009224969A JP5482063B2 (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 熱電変換素子及びその製造方法 |
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Family Applications (1)
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JP2009224969A Active JP5482063B2 (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 熱電変換素子及びその製造方法 |
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