JP5609984B2 - 熱電変換モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態に係る熱電変換モジュールを示す模式断面図である。
図9は、第2の実施形態に係る熱電変換モジュールを示す模式図である。本実施形態が第1の実施形態と異なる点はp型半導体ブロック11とn型半導体ブロック12との接合部に金属層31が設けられていることにあり、その他の構造は基本的に第1の実施形態と同様である。このため、図9において図1と同一物には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
図14は、第3の実施形態に係る熱電変換モジュールの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態が第1の実施形態に係る製造方法(図2参照)と異なる点は、ステップS13a,S13bが追加されていることにあり、その他のステップは基本的に第1の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明は省略する。
図16は、第4の実施形態に係る熱電変換モジュールの模式図である。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、p型半導体ブロック11及びn型半導体ブロック12の柱部11a,12aの先端部11c,12cと、接続部11b,12bとが金属粉末を含む熱電変換材料で形成されている点にある。図16において、図1と同一物には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
図21は、第5の実施形態に係る熱電変換モジュールの模式図である。本実施形態が第4の実施形態と異なる点は、p型半導体ブロック11とn型半導体ブロック12との接合部に金属層61が設けられていることにあり、その他の構造は基本的に第4の実施形態と同様である。このため、図21において図16と同一物には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
図25は、第6の実施形態に係る熱電変換モジュールの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態が第4の実施形態に係る製造方法(図17参照)と異なる点は、ステップS13a,13bが追加されていることにあり、その他のステップは基本的に第4の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明は省略する。
Claims (10)
- p型熱電変換材料により形成され、第1の柱部と該第1の柱部の一方の端部から横方向に突出する第1の接続部とを有し、前記第1の接続部及び前記第1の柱部の他方の端部に金属粉末を含む複数のp型半導体ブロックと、
n型熱電変換材料により形成され、第2の柱部と該第2の柱部の一方の端部から横方向に突出する第2の接続部とを有し、前記第2の接続部及び前記第2の柱部の他方の端部に金属粉末を含む複数のn型半導体ブロックとを具備し、
前記p型半導体ブロックの前記第1の接続部は前記n型半導体ブロックの前記第2の柱部の他方の端部に重なって接続され、前記n型半導体ブロックの前記第2の接続部は前記p型半導体ブロックの前記第1の柱部の他方の端部に重なって接続されて、前記複数のp型半導体ブロックと前記複数のn型半導体ブロックとが交互に且つ直列に接続されていることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 前記第1の接続部と前記第2の柱部との間、及び前記第2の接続部と前記第1の柱部との間には金属層が介在することを特徴とする請求項1に記載の熱電変換モジュール。
- 更に、前記複数のp型半導体ブロック及び前記複数のn型半導体ブロックを挟んで配置された一対の伝熱板を有し、前記複数のp型半導体ブロックの第1の接続部はいずれも一方の伝熱板側に配置され、前記複数のn型半導体ブロックの第2の接続部はいずれも他方の伝熱板側に配置されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の熱電変換モジュール。
- 前記第1の柱部及び前記第2の柱部はいずれも四角柱状に形成され、隣接するp型半導体ブロック及びn型半導体ブロックは、前記第1の柱部の角部と第2の柱部の角部とを対向させていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱電変換モジュール。
- 前記第1の柱部と前記第2の柱部との空間に、絶縁性の充填材が充填されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱電変換モジュール。
- 前記金属粉末は、Ag(銀)、Ag−Pd(銀−パラジウム)合金、Pt(白金)、Co(コバルト)及びMn(マンガン)のいずれか1種を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項1に記載の熱電変換モジュール。
- p型熱電変換材料からなる第1のp型熱電変換材料層と、金属粉末を含むp型熱電変換材料からなり前記第1のp型熱電変換材料層の上下に配置された第2のp型熱電変換材料層との積層構造を有する第1の基板を用意する工程と、
n型熱電変換材料からなる第1のn型熱電変換材料層と、金属粉末を含むn型熱電変換材料からなり前記第1のn型熱電変換材料層の上下に配置された第2のn型熱電変換材料層との積層構造を有する第2の基板を用意する工程と、
前記第1の基板に溝を格子状に設けて前記溝に囲まれた第1の柱部を形成し、前記第2の基板に溝を格子状に設けて前記溝に囲まれた第2の柱部を形成する工程と、
前記第1の基板と前記第2の基板とを、前記溝を形成した面を内側にし、且つ前記第1の柱部と前記第2の柱部とが交互に並ぶように重ね合わせ、前記第1の柱部と前記第2の基板の溝部、及び前記第2の柱部と前記第1の基板の溝部とを接合して張り合わせ基板とする工程と、
張り合わせ後の前記第1の基板の前記溝部及び前記第2の基板の前記溝部にそれぞれ個別に切れ込みを設けて、前記p型熱電変換材料からなるp型半導体ブロックと前記n型熱電変換材料からなるn型半導体ブロックとが交互に且つ直列に接続された構造とする工程と
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。 - 前記第1の基板及び前記第2の基板に前記溝を形成する工程の前に、前記第1の基板及び前記第2の基板の前記溝形成側の面に金属層を形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
- 前記張り合わせ基板とする工程と前記切れ込みを設ける工程との間に、前記張り合わせ基板の内側に絶縁性の充填材を充填する工程を有することを特徴とする請求項7又は8に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
- 前記金属粉末は、Ag(銀)、Ag−Pd(銀−パラジウム)合金、Pt(白金)、Co(コバルト)及びMn(マンガン)のいずれか1種を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
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