JPH04199755A - 積層熱電素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａｌ産業上の利用分野 この発明は、それぞれ複数のｎ型半導体セラミクス層と
ｎ型半導体セラミクス層とを交互に積層してなる積層熱
電素子に関する。

（ｂｌ従来の技術 従来、それぞれ複数のｎ型半導体層とｎ型半導体層を積
層して多層化することにより熱起電力を高めた積層熱電
素子が熱センタや温度センサに用いられている。このよ
うな従来の積層熱電素子は、予め半導体セラミック薄板
を焼結し、複数の半導体セラミック薄板をガラスまたは
存機樹脂などの絶縁性接着材により接合一体化すること
により製造している。

ｆｃ１発明が解決しようとする課題 このように従来の積層型熱電素子は、セラミックの焼結
体で先ず薄板を個々に作成する必要がある。これらの薄
板は多層積層するために、その両面を平面化する必要が
あり、また、有効な感度を得るために、５０対（１００
層）以上積層しなければならないが、素子の大きさを考
慮すると１枚当りの厚みを１００μｍ以下にする必要が
ある。

しかし、厚さ１１００ＩＩ以下のセラミックの焼結体を
平板として得るのは非常に困難であるため、予め比較的
厚みのあるセラミック板を焼結した後、その両面を研磨
する方法により製造しなければならない。ところが、セ
ラミクスは金属などに比較して非常に脆く、焼結体を薄
く研磨することも難しく製造コストが嵩むという問題が
あった。

この発明の目的は、積層体を構成する各層の薄層化およ
び多層化を容易にし、小型で高感度な積層熱電素子を提
供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明の請求項１、□に係る積層熱電素子は、ｎ型半
導体セラミクス層とｎ型半導体セラミクス層とを絶縁１
生セラミクス層を介して複数層積層した積層体に、上記
ｎ型半導体セラミクス層とｎ型半導体セラミクス層間を
温冷接部て電気的に接続する導体を設けた積層熱電素子
であって、上記積層体は、ｐ型半導体セラミクス要用グ
リーンシートとＩ’ｌ型半導体セラミクス層用グリーン
シートおよび絶縁性セラミクス層用グリーンシー１−の
一体焼結体からなり、 上記導体は上記積層体の端面においてｐ盟主４体セラミ
クス層とｎ型半導体セラミクス層間を電気的に接続する
電極パターンであることを特徴とする。

また、請求項２に係る積層熱電素子は、前記ｎ型半導体
セラミクス層が１３　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏ３を主成分とする
材料からなり、前記ＩＪ型半導体セラミクス層がＮｉＯ
を主成分とする材料からなり、前記絶縁性セラミクス層
が２１・０２を主成分とする材料からなることを特徴と
する。

（ｅ）作用　　　　□ この発明の積層熱電素子では、積層体は、ｐ型半導体セ
ラミクス要用グリーンシートとｎ型半導体壱うミクス層
用グリーンシートおよび絶縁性セラミクス層用グリーン
シートの一体焼結体からなる。すなわち、ｐ型半導体セ
ラミクス要用グリーンシートとｎ型半導体セラミクス層
用グリーンシートおよび絶縁性セラミクス層用グリーン
シートの多層積層状態で一体焼成することにより得られ
る。したがって積層体の各層を構成するセラミック薄板
を予め焼結体として作成する必要がなく、焼結体の平面
研磨作業も不要となる。また、この発明の積層熱電素子
では上記積層体の端面においてｎ型半導体セラミクス層
とｎ型半導体セラミクス層間を電気的に接続する電極パ
ターンにより導体を形成したため、積層体の層間には電
極が介在されず、ｎ型半導体セラミクス層と絶縁性セラ
ミクス層間およびｎ型半導体セラミクス層と絶縁性セラ
ミクス層間はそれぞれ全面に亙って均一に接するため、
焼結時に歪が生じに＜＜、薄層で容易に多層化すること
ができ、小型で対数の多い積層熱電素子が得られる。

（ｆ）実施例 この発明の実施例に係る積層熱電素子の構造を第１図に
示す。同図は積層熱電素子の端面方向から見た図であり
、１はｎ型半導体セラミクス層、２は絶縁性セラミクス
層、３はｎ型半導体セラミクス層であり、図に示すよう
にｐ型半導体セラミクス層ｌとｎ型半導体セラミクス層
３とを絶縁性セラミクス層２を介して一体焼結している
。図において５ａ＋　　５ｂ、５ｃ、５ｄ＋　　４’）
＋　　４Ｃ＋　　４ｄはそれぞれ積層体の端面において
ｎ型半導体セラミクス層１とｎ型半導体セラミクス層３
間を電気的に接続する電極パターンである。また４ａ。

４ｅは積層体の最外層である半導体セラミクス層の端部
に形成した終端電極である。さらに、６゜６は図におけ
る正面側において上記終端電極４ａ、４ｅに電気的に導
通ずる引出電極である。このように一体焼結積層体の端
面に形成した電極パターンを温冷接部とする積層熱電素
子を構成している。

次に上述した積層熱電素子の製造方法について述べる。

先ず、ｐ型半導体セラミクス材料として組成：　０．９
９５　Ｎ　ｈ　Ｏ＋　０．００５　Ｌ　ｌ　２０ｎ型半
導体セラミクス材料として、 組成二０．８００８　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｚ＋０．１９８　
　ＣａＴｉＯ３ ＋　０．００２　　Ｙ２Ｏ３ 絶縁性セラミクス材料として、 組成：　１．０００　Ｚ　ｒ○２ の材料を用いて、それぞれ有機樹脂バインダとともに混
合した後、ドクターブレード法によりシート成型し、グ
リーンシートを作成する。

次に、斜視図として第２図に示すようにｐ型半導体セラ
ミクス層用シート１′、絶縁性セラミクス履用グリーン
シート２′およびｎ型セラミクス層用グリーンシート３
′をそれぞれ交互に積層し、温度６０℃、圧力約１００
ＭＰａで圧着し、圧着ブロックを作成する。

作成した圧着ブロックを適当な大きさにカントし、大気
中において１４００°Ｃて２時間焼成することにより、
各層が焼結された焼結積層体を得る。第３図は焼結積層
体の構造を示している。このようにｎ型半導体セラミク
ス層１、ｎ型半導体セラミクス層３が絶縁性セラミクス
層２を介してそれぞれ交互に積層された焼結体となる。

続いて第４図に示すように積層体の対向する２つの端面
に例えばＮｉの電気メソギまたは無電解メツキによる全
面電極４，５を形成する。

そして、第１図に示したようにｎ型半導体セラミクス層
とｒｉ型盟主体セラミクス層とが直列接続されるように
炭酸ガスレーザなどを用いて全面電極４，５をトリミン
グする。

その後、積層体をその積層方向（厚み方向）にダイヤモ
ンドカッターでスライスする。さらに必要に応じて第１
図に示したように終端電極４ａ。

４ｅに電気的に導通ずる引出電極６，６を形成する。

なお、第１図、第３図および第４図では図面を明瞭化す
るため積層数を少なく表したが、ｎ型半導体セラミクス
層とｎ型半導体セラミクス層をそれぞれ５０層とし、ス
ライス後の寸法が（積層方向寸法）３．０ｍｍｘ　（幅
）６．０ｍｍｘ　（スライスの厚み）Ｑ、１ｍｍの積層
熱電素子を試作したところ、約６０　ｍ　Ｖ　／　Ｋの
熱起電力が得られた（ｇ１発明の効果 この発明によれば、ｎ型半導体セラミクス層、ｎ型半導
体セラミクス層および絶縁性セラミクス層のいずれも予
め焼結板として作成する必要がなく、それぞれグリーン
シートの状態で積層し、同時に焼結させるようにしたた
め、各層を極めて薄層化できる。そのため、小型で高感
度な積層熱電素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の実施例に係る積層熱電素子
に関する図であり、第１図は積層熱電素子の正面図、第
２図はグリーンシート積層前の状態を表す斜視図、第３
図は一体焼成後の積層体の斜視画、第４図は全面電極形
成後の状態を表す斜視図である。 １’ｐ型半導体セラミクス層用 グリーンシート、 ２′−絶縁性セラミクス履用グリーンシート、３’−ｒ
ｒｎ型半導体セラミクス層 グリーンシート、 １−ｎ型半導体セラミクス層、 ２−絶縁性セラミクス層、 ３−ｎ型半導体セラミクス層、 ４．５−電極、 ６−引出電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ｐ型半導体セラミクス層とｎ型半導体セラミクス
   層とを絶縁性セラミクス層を介して複数層積層した積層
   体に、上記ｐ型半導体セラミクス層とｎ型半導体セラミ
   クス層間を温冷接部で電気的に接続する導体を設けた積
   層熱電素子であって、上記積層体は、ｐ型半導体セラミ
   クス層用グリーンシートとｎ型半導体セラミクス層用グ
   リーンシートおよび絶縁性セラミクス層用グリーンシー
   トの一体焼結体からなり、 上記導体は上記積層体の端面においてｐ型半導体セラミ
   クス層とｎ型半導体セラミクス層間を電気的に接続する
   電極パターンである積層熱電素子（２）前記ｎ型半導体
   セラミクス層は、ＢａＴｉＯ＿３を主成分とする材料か
   らなり、前記ｐ型半導体セラミクス層はＮｉＯを主成分
   とする材料からなり、前記絶縁性セラミクス層はＺｒＯ
   ＿２を主成分とする材料からなる請求項１記載の積層熱
   電素子。