JP7363055B2 - 接合材、熱電素子と金属電極との接合方法、及び熱電変換モジュール - Google Patents
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Description
特許文献1に記載のAu5Sn金属間化合物を含む接合材は、Auの使用量が多いために高価である。そのため熱電変換モジュールのコストアップを招く。そこで、本発明は、熱電素子と金属電極とを接合するための接合材であって、熱電変換モジュールのコストの増加を抑えることができ且つ高い耐熱性を有する接合材、そのような接合材を用いた熱電素子と金属電極との接合方法、及び、そのような接合材を用いた熱電変換モジュールを提供することを、目的とする。
本発明は、熱電変換モジュール(10)に用いられる熱電素子(13N,13P)と金属電極(14a,14b)とを接合するための接合材(16)であって、Au(金)、Cu(銅)、Sn(錫)からなる金属間化合物を含む、接合材を提供する。
AuSn合金ペーストとTLP接合材ペーストを体積比で1:1の割合で混合して、混合ペーストを作製した。このときに用いたAuSn合金ペーストは組成がAu78wt%、Sn22wt%で粒径が32μm以下のAuSn合金を含有するペースト(三菱マテリアル株式会社製)であり、TLP接合材ペーストは組成がCu40wt%、Sn60wt%で粒径が10μm以下のTLP接合材を含有するペースト(三菱マテリアル株式会社製)である。
AuSn合金ペーストとTLP接合材ペーストを体積比で、AuSn合金ペースト:TLP接合材ペースト=2:1の割合で混合して混合ペーストを作製したことを除き、実施例1と同様な方法で、実施例2に係る熱電変換モジュールを作製した。
AuSn合金ペーストとTLP接合材ペーストを体積比で、AuSn合金ペースト:TLP接合材ペースト=3:1の割合で混合して混合ペーストを作製したことを除き、実施例1と同様な方法で、実施例3に係る熱電変換モジュールを作製した。
AuSn合金ペーストとTLP接合材ペーストを体積比で、AuSn合金ペースト:TLP接合材ペースト=4:1の割合で混合して混合ペーストを作製したことを除き、実施例1と同様な方法で、実施例4に係る熱電変換モジュールを作製した。
AuSn共晶ハンダ(Au78wt%,Sn22wt%)を用いて熱電素子(13N,13P)を金属電極(14a,14b)に接合したことを除き、実施例1と同様な方法で、比較例に係る熱電変換モジュールを作製した。
作製した実施例及び比較例に係る熱電変換モジュールを350℃に加熱した。加熱温度を350℃に維持したまま、放熱基板11を固定するとともに吸熱基板12にその表面に平行な方向に沿った押圧力を加えた。これにより、金属電極(14a,14b)と熱電素子(13N,13P)とを接合している接合材にせん断荷重が作用する。そして、接合材がせん断破壊した時点におけるせん断荷重をせん断強度として測定した。また、加熱温度を300℃に設定して上記と同様にせん断強度を測定した。
Claims (3)
- 熱電変換モジュールに用いられる熱電素子と金属電極とを接合するための接合材であって、Au、Cu、Snからなる金属間化合物を含み、
前記金属間化合物が、(Au,Cu) 5 Snであり、
(Au,Cu) 5 Snを構成するCuの原子濃度が9.77at%以上である、接合材 - 請求項1に記載の接合材において、
(Au,Cu)5Snを構成するAuとCuとの原子濃度の総和に対するCuの原子濃度の比が、0.1165以上である、接合材。 - 複数のN型熱電半導体素子及び複数のP型熱電半導体素子と、
複数の金属製の放熱側電極及び複数の金属製の吸熱側電極と、
複数の前記放熱側電極が表面に形成された絶縁性の放熱基板と、
複数の前記吸熱側電極が表面に形成された絶縁性の吸熱基板と、を備え、
前記N型熱電半導体素子、前記吸熱側電極、前記P型熱電半導体素子、前記放熱側電極が、接合材を介してこの順で繰り返し直列接続されるように構成される熱電変換モジュールであって、
前記接合材が、請求項1又は2に記載の金属間化合物を含む、熱電変換モジュール。
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