JPH08153901A - 熱電変換モジュール及びその製造方法 - Google Patents
熱電変換モジュール及びその製造方法Info
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- JPH08153901A JPH08153901A JP6295449A JP29544994A JPH08153901A JP H08153901 A JPH08153901 A JP H08153901A JP 6295449 A JP6295449 A JP 6295449A JP 29544994 A JP29544994 A JP 29544994A JP H08153901 A JPH08153901 A JP H08153901A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子の熱電特性にば
らつきが発生せず、周囲への熱の発散及び周囲からの熱
の吸収を効率よく行うことができる。 【構成】第１絶縁性基板１１の片面の複数の第１導電性
化合物層２１の半分未満の片隅部分に複数の第１金属層
３１を介して複数のＮ型半導体化合物素子１６を立設
し、第２絶縁性基板１２の片面の複数の第２導電性化合
物層２２の半分未満の片隅部分に複数の第２金属層３２
を介して複数のＰ型半導体化合物素子１７を立設する。
第１及び第２絶縁性基板を、Ｎ型半導体化合物素子が第
２導電性化合物層のＰ型半導体化合物素子が形成されて
いない部分にかつＰ型半導体化合物素子が第１導電性化
合物層のＮ型半導体化合物素子が形成されていない部分
にそれぞれ対向させて重ね合わせ、Ｎ型及びＰ型半導体
化合物素子の各先端を第２及び第１導電性化合物層に導
電性接着剤１８又ははんだにより接着する。
らつきが発生せず、周囲への熱の発散及び周囲からの熱
の吸収を効率よく行うことができる。 【構成】第１絶縁性基板１１の片面の複数の第１導電性
化合物層２１の半分未満の片隅部分に複数の第１金属層
３１を介して複数のＮ型半導体化合物素子１６を立設
し、第２絶縁性基板１２の片面の複数の第２導電性化合
物層２２の半分未満の片隅部分に複数の第２金属層３２
を介して複数のＰ型半導体化合物素子１７を立設する。
第１及び第２絶縁性基板を、Ｎ型半導体化合物素子が第
２導電性化合物層のＰ型半導体化合物素子が形成されて
いない部分にかつＰ型半導体化合物素子が第１導電性化
合物層のＮ型半導体化合物素子が形成されていない部分
にそれぞれ対向させて重ね合わせ、Ｎ型及びＰ型半導体
化合物素子の各先端を第２及び第１導電性化合物層に導
電性接着剤１８又ははんだにより接着する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はペルチェ効果を有する熱
電半導体化合物素子を用いた熱電変換モジュール及びそ
の製造方法に関するものである。
電半導体化合物素子を用いた熱電変換モジュール及びそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４に示すように、熱電変換モジュール
１は複数のＮ型半導体化合物素子２とＰ型半導体化合物
素子３とをＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐの順に電気的に直列に接続す
るように複数の金属電極４ａ，４ｂにはんだ付けし、端
部のＮ型半導体化合物素子２ａ及び図示しないＰ型半導
体化合物素子にそれぞれリード線５及び６を接続して構
成される。このＮ側端子であるＮ型半導体化合物素子２
ａに直流電源のプラス、Ｐ側端子である図示しないＰ型
半導体化合物素子にマイナスの電圧ＶMを印加すると、
電流Ｉが各素子のＮ型からＰ型に流れ、上部各接合電極
４ａで吸収された熱量は各素子を通って下方に並列に輸
送される。その結果、モジュール１の上面で総熱量Ｑc
が吸収され、この熱が下部の電極面で総供給電力ＰMに
相当する熱量と合算され、総発熱量Ｑhとなってモジュ
ール１の下面で放出される。
１は複数のＮ型半導体化合物素子２とＰ型半導体化合物
素子３とをＮ，Ｐ，Ｎ，Ｐの順に電気的に直列に接続す
るように複数の金属電極４ａ，４ｂにはんだ付けし、端
部のＮ型半導体化合物素子２ａ及び図示しないＰ型半導
体化合物素子にそれぞれリード線５及び６を接続して構
成される。このＮ側端子であるＮ型半導体化合物素子２
ａに直流電源のプラス、Ｐ側端子である図示しないＰ型
半導体化合物素子にマイナスの電圧ＶMを印加すると、
電流Ｉが各素子のＮ型からＰ型に流れ、上部各接合電極
４ａで吸収された熱量は各素子を通って下方に並列に輸
送される。その結果、モジュール１の上面で総熱量Ｑc
が吸収され、この熱が下部の電極面で総供給電力ＰMに
相当する熱量と合算され、総発熱量Ｑhとなってモジュ
ール１の下面で放出される。
【０００３】従来、熱電変換モジュールは例えば次の方
法により製造される。先ずＮ型半導体化合物素子用のイ
ンゴット（結晶棒）及びＰ型半導体化合物素子用のイン
ゴットを用意する。Ｎ型半導体化合物素子用のインゴッ
トをスライスした後、粉砕し約５０μｍ以下の微粉末に
する。この微粉末をチップ状に圧縮成形し、焼結させた
後、Ｎｉめっきを施してＮ型半導体化合物素子を得る。
Ｐ型半導体化合物素子も同様に作製した後、複数のＮ型
及びＰ型半導体化合物素子は図５に示すようにＮ，Ｐ，
Ｎ，Ｐの順に配置され、所定の電気的接続となるように
金属電極にはんだ付けされる。
法により製造される。先ずＮ型半導体化合物素子用のイ
ンゴット（結晶棒）及びＰ型半導体化合物素子用のイン
ゴットを用意する。Ｎ型半導体化合物素子用のインゴッ
トをスライスした後、粉砕し約５０μｍ以下の微粉末に
する。この微粉末をチップ状に圧縮成形し、焼結させた
後、Ｎｉめっきを施してＮ型半導体化合物素子を得る。
Ｐ型半導体化合物素子も同様に作製した後、複数のＮ型
及びＰ型半導体化合物素子は図５に示すようにＮ，Ｐ，
Ｎ，Ｐの順に配置され、所定の電気的接続となるように
金属電極にはんだ付けされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
製造方法は、工程数が多くて複雑であり、またペルチェ
効果を有するためのＮ型半導体化合物素子とＰ型半導体
化合物素子の配置及び電極との接続に細心の注意を必要
とし、熱電変換モジュールを量産することが困難であっ
た。また、上述の従来の製造方法では、Ｎ型及びＰ型半
導体化合物素子がこれらの素子用インゴットの微粉末を
焼結することにより作られるため、素子を均質にするこ
とが難しく、各素子の熱電特性にばらつきが生じる問題
点もあった。
製造方法は、工程数が多くて複雑であり、またペルチェ
効果を有するためのＮ型半導体化合物素子とＰ型半導体
化合物素子の配置及び電極との接続に細心の注意を必要
とし、熱電変換モジュールを量産することが困難であっ
た。また、上述の従来の製造方法では、Ｎ型及びＰ型半
導体化合物素子がこれらの素子用インゴットの微粉末を
焼結することにより作られるため、素子を均質にするこ
とが難しく、各素子の熱電特性にばらつきが生じる問題
点もあった。
【０００５】本発明の目的は、Ｎ型及びＰ型半導体化合
物素子が均質であるため各素子の熱電特性にばらつきが
発生せず、周囲への熱の発散及び周囲からの熱の吸収を
効率よく行うことができる熱電変換モジュールを提供す
ることにある。本発明の別の目的は、工程数が比較的少
なく単純であって、ペルチェ効果を有するためのＮ型半
導体化合物素子とＰ型半導体化合物素子の配置及び電極
との接続が容易であって、熱電変換モジュールを量産し
得る製造方法を提供することにある。
物素子が均質であるため各素子の熱電特性にばらつきが
発生せず、周囲への熱の発散及び周囲からの熱の吸収を
効率よく行うことができる熱電変換モジュールを提供す
ることにある。本発明の別の目的は、工程数が比較的少
なく単純であって、ペルチェ効果を有するためのＮ型半
導体化合物素子とＰ型半導体化合物素子の配置及び電極
との接続が容易であって、熱電変換モジュールを量産し
得る製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成を、実施例に対応する図１及び図２を用
いて説明する。本発明の熱電変換モジュールは、第１絶
縁性基板１１の片面に等間隔に複数設けられＮ型半導体
化合物の融液１３が濡れない第１導電性化合物層２１
と、第１導電性化合物層２１の半分未満の片隅部分に設
けられＮ型半導体化合物の融液１３が濡れる第１金属層
３１と、第１金属層３１に立設されたＮ型半導体化合物
素子１６と、第１絶縁性基板１１と同形同大の第２絶縁
性基板１２の片面に第１導電性化合物層２１と同一間隔
に複数設けられＰ型半導体化合物の融液１４が濡れない
第２導電性化合物層２２と、第２導電性化合物層２２の
半分未満の片隅部分に設けられＰ型半導体化合物の融液
１４が濡れかつ第１金属層３１と同形同大の第２金属層
３２と、第２金属層３２に立設されＮ型半導体化合物素
子１６と同形同大のＰ型半導体化合物素子１７とを備え
たものである。その特徴ある構成は、第１絶縁性基板１
１と第２絶縁性基板１２とがＮ型半導体化合物素子１６
が第２導電性化合物層２２のＰ型半導体化合物素子１７
が形成されていない部分にかつＰ型半導体化合物素子１
７が第１導電性化合物層２１のＮ型半導体化合物素子１
６が形成されていない部分にそれぞれ対向するように重
ね合わせてＮ型及びＰ型半導体化合物素子１６，１７の
各先端を第２及び第１導電性化合物層２２，２１に導電
性接着剤１８又ははんだにより接着されたところにあ
る。
の本発明の構成を、実施例に対応する図１及び図２を用
いて説明する。本発明の熱電変換モジュールは、第１絶
縁性基板１１の片面に等間隔に複数設けられＮ型半導体
化合物の融液１３が濡れない第１導電性化合物層２１
と、第１導電性化合物層２１の半分未満の片隅部分に設
けられＮ型半導体化合物の融液１３が濡れる第１金属層
３１と、第１金属層３１に立設されたＮ型半導体化合物
素子１６と、第１絶縁性基板１１と同形同大の第２絶縁
性基板１２の片面に第１導電性化合物層２１と同一間隔
に複数設けられＰ型半導体化合物の融液１４が濡れない
第２導電性化合物層２２と、第２導電性化合物層２２の
半分未満の片隅部分に設けられＰ型半導体化合物の融液
１４が濡れかつ第１金属層３１と同形同大の第２金属層
３２と、第２金属層３２に立設されＮ型半導体化合物素
子１６と同形同大のＰ型半導体化合物素子１７とを備え
たものである。その特徴ある構成は、第１絶縁性基板１
１と第２絶縁性基板１２とがＮ型半導体化合物素子１６
が第２導電性化合物層２２のＰ型半導体化合物素子１７
が形成されていない部分にかつＰ型半導体化合物素子１
７が第１導電性化合物層２１のＮ型半導体化合物素子１
６が形成されていない部分にそれぞれ対向するように重
ね合わせてＮ型及びＰ型半導体化合物素子１６，１７の
各先端を第２及び第１導電性化合物層２２，２１に導電
性接着剤１８又ははんだにより接着されたところにあ
る。
【０００７】本発明の熱電変換モジュールの製造方法
は、第１絶縁性基板１１の片面にＮ型半導体化合物の融
液１３が濡れない第１導電性化合物層２１を等間隔に複
数設け更に第１導電性化合物層２１の半分未満の片隅部
分にＮ型半導体化合物の融液１３が濡れる第１金属層３
１を設ける工程と（図２（ａ））、第１絶縁性基板１１
と同形同大の第２絶縁性基板１２の片面にＰ型半導体化
合物の融液１４が濡れない第２導電性化合物層２２を第
１導電性化合物層２１と同一間隔に複数設け更に第２導
電性化合物層２２の半分未満の片隅部分にＰ型半導体化
合物の融液１４が濡れかつ第１金属層３１と同形同大の
第２金属層３２を設ける工程と（図２（ｄ））、不活性
雰囲気中でＮ型半導体化合物融液１３に第１絶縁性基板
１１を接触させて基板１１を冷却しながら引上げ第１金
属層３１にＮ型半導体化合物素子１６を形成する工程と
（図２（ｂ）及び図２（ｃ））、不活性雰囲気中でＰ型
半導体化合物融液１４に第２絶縁性基板１２を接触させ
て基板１２を冷却しながら引上げ第２金属層３２にＮ型
半導体化合物素子１６と同形同大のＰ型半導体化合物素
子１７を形成する工程と（図２（ｅ）及び図２
（ｆ））、第１絶縁性基板１１と第２絶縁性基板１２と
をＮ型半導体化合物素子１６が第２導電性化合物層２２
のＰ型半導体化合物素子１７が形成されていない部分に
かつＰ型半導体化合物素子１７が第１導電性化合物層２
１のＮ型半導体化合物素子１６が形成されていない部分
にそれぞれ対向するように重ね合わせてＮ型及びＰ型半
導体化合物素子１６，１７の各先端を第２及び第１導電
性化合物層２２，２１に導電性接着剤１８又ははんだに
より接着する工程と（図２（ｇ））を含む。
は、第１絶縁性基板１１の片面にＮ型半導体化合物の融
液１３が濡れない第１導電性化合物層２１を等間隔に複
数設け更に第１導電性化合物層２１の半分未満の片隅部
分にＮ型半導体化合物の融液１３が濡れる第１金属層３
１を設ける工程と（図２（ａ））、第１絶縁性基板１１
と同形同大の第２絶縁性基板１２の片面にＰ型半導体化
合物の融液１４が濡れない第２導電性化合物層２２を第
１導電性化合物層２１と同一間隔に複数設け更に第２導
電性化合物層２２の半分未満の片隅部分にＰ型半導体化
合物の融液１４が濡れかつ第１金属層３１と同形同大の
第２金属層３２を設ける工程と（図２（ｄ））、不活性
雰囲気中でＮ型半導体化合物融液１３に第１絶縁性基板
１１を接触させて基板１１を冷却しながら引上げ第１金
属層３１にＮ型半導体化合物素子１６を形成する工程と
（図２（ｂ）及び図２（ｃ））、不活性雰囲気中でＰ型
半導体化合物融液１４に第２絶縁性基板１２を接触させ
て基板１２を冷却しながら引上げ第２金属層３２にＮ型
半導体化合物素子１６と同形同大のＰ型半導体化合物素
子１７を形成する工程と（図２（ｅ）及び図２
（ｆ））、第１絶縁性基板１１と第２絶縁性基板１２と
をＮ型半導体化合物素子１６が第２導電性化合物層２２
のＰ型半導体化合物素子１７が形成されていない部分に
かつＰ型半導体化合物素子１７が第１導電性化合物層２
１のＮ型半導体化合物素子１６が形成されていない部分
にそれぞれ対向するように重ね合わせてＮ型及びＰ型半
導体化合物素子１６，１７の各先端を第２及び第１導電
性化合物層２２，２１に導電性接着剤１８又ははんだに
より接着する工程と（図２（ｇ））を含む。
【０００８】
【作用】熱電変換モジュール１０に電流を流すと、ペル
チェ効果により第１導電性化合物層２１又は第２導電性
化合物層２２が吸熱し、第２導電性化合物層２２又は第
１導電性化合物層２１が発熱する。第１及び第２絶縁性
基板１１，１２は比較的熱伝導性が良好であるため、第
１絶縁性基板１１又は第２絶縁性基板１２は速やかに冷
やされ、第２絶縁性基板１２又は第１絶縁性基板１１は
速やかに温まる。またＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７は均質であるので、各素子１６，１７の熱電特
性にばらつきが発生しない。Ｎ型及びＰ型半導体化合物
素子がＳｉ単結晶引上げ法と同様の方法によりＮ型及び
Ｐ型半導体化合物の融液から引上げることにより形成さ
れるので、ペルチェ効果を有するためのＮ型半導体化合
物素子とＰ型半導体化合物素子の配置及び電極との接続
が容易である。
チェ効果により第１導電性化合物層２１又は第２導電性
化合物層２２が吸熱し、第２導電性化合物層２２又は第
１導電性化合物層２１が発熱する。第１及び第２絶縁性
基板１１，１２は比較的熱伝導性が良好であるため、第
１絶縁性基板１１又は第２絶縁性基板１２は速やかに冷
やされ、第２絶縁性基板１２又は第１絶縁性基板１１は
速やかに温まる。またＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７は均質であるので、各素子１６，１７の熱電特
性にばらつきが発生しない。Ｎ型及びＰ型半導体化合物
素子がＳｉ単結晶引上げ法と同様の方法によりＮ型及び
Ｐ型半導体化合物の融液から引上げることにより形成さ
れるので、ペルチェ効果を有するためのＮ型半導体化合
物素子とＰ型半導体化合物素子の配置及び電極との接続
が容易である。
【０００９】
【実施例】次に本発明の第１実施例を図面に基づいて詳
しく説明する。図１及び図２に示すように、予めＡｌ2
Ｏ3により同形同大に形成された第１及び第２絶縁性基
板１１，１２の下面をＴｉＢ2ペーストの接着性を良く
するためにぞれぞれ研磨しておく。先ず第１絶縁性基板
１１の下面に所定の間隔をあけて複数箇所に同一面積と
なるようにＴｉＢ2ペーストをスクリーン印刷法により
塗布して乾燥させた後、上記複数箇所に塗布されたＴｉ
Ｂ2ペーストの下面のうち左側半分未満の片隅部分にＦ
ｅペーストをスクリーン印刷法により塗布して乾燥させ
る。
しく説明する。図１及び図２に示すように、予めＡｌ2
Ｏ3により同形同大に形成された第１及び第２絶縁性基
板１１，１２の下面をＴｉＢ2ペーストの接着性を良く
するためにぞれぞれ研磨しておく。先ず第１絶縁性基板
１１の下面に所定の間隔をあけて複数箇所に同一面積と
なるようにＴｉＢ2ペーストをスクリーン印刷法により
塗布して乾燥させた後、上記複数箇所に塗布されたＴｉ
Ｂ2ペーストの下面のうち左側半分未満の片隅部分にＦ
ｅペーストをスクリーン印刷法により塗布して乾燥させ
る。
【００１０】一方、第２絶縁性基板１２の下面の中央に
上記ＴｉＢ2ペーストと同一面積となるようにＴｉＢ2ペ
ーストをスクリーン印刷法により塗布し、同時にこの中
央のＴｉＢ2ペーストの両側２箇所に上記ＴｉＢ2ペース
トの間隔と同一の間隔をあけて上記Ｆｅペーストと同一
面積となるようにＴｉＢ2ペーストをスクリーン印刷法
により塗布して乾燥させる。その後、上記中央のＴｉＢ
2ペーストの下面のうち右側半分未満の片隅部分にＦｅ
ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、同時に中央
のＴｉＢ2ペーストの左側のＴｉＢ2ペーストの下面全面
にＦｅペーストをスクリーン印刷法により塗布して乾燥
させる。図２では本発明の基本的思想を簡単に説明する
ために上記ペーストの塗布箇所を２箇所又は３箇所で示
しているが、この塗布は所望のモジュールの仕様に応じ
てより多数の箇所にすることができる。
上記ＴｉＢ2ペーストと同一面積となるようにＴｉＢ2ペ
ーストをスクリーン印刷法により塗布し、同時にこの中
央のＴｉＢ2ペーストの両側２箇所に上記ＴｉＢ2ペース
トの間隔と同一の間隔をあけて上記Ｆｅペーストと同一
面積となるようにＴｉＢ2ペーストをスクリーン印刷法
により塗布して乾燥させる。その後、上記中央のＴｉＢ
2ペーストの下面のうち右側半分未満の片隅部分にＦｅ
ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、同時に中央
のＴｉＢ2ペーストの左側のＴｉＢ2ペーストの下面全面
にＦｅペーストをスクリーン印刷法により塗布して乾燥
させる。図２では本発明の基本的思想を簡単に説明する
ために上記ペーストの塗布箇所を２箇所又は３箇所で示
しているが、この塗布は所望のモジュールの仕様に応じ
てより多数の箇所にすることができる。
【００１１】上記ＴｉＢ2ペースト及びＦｅペーストが
所定の位置にそれぞれ塗布された第１及び第２絶縁性基
板１１，１２をＡｒガス雰囲気中、１２００℃で１時間
熱処理した。図２（ａ）に示すように、熱処理により２
箇所のＴｉＢ2ペーストは２つの第１導電性化合物層２
１となり、２箇所のＦｅペーストは２つの第１金属層３
１となる。また図２（ｄ）に示すように、熱処理により
３箇所のＴｉＢ2ペーストは３つの第２導電性化合物層
２２となり、２箇所のＦｅペーストは２つの第２金属層
３２となる。上記ＴｉＢ2ペーストはＴｉＢ2粉とガラス
フリットとを含み、ＦｅペーストはＦｅ粉とガラスフリ
ットとを含む。
所定の位置にそれぞれ塗布された第１及び第２絶縁性基
板１１，１２をＡｒガス雰囲気中、１２００℃で１時間
熱処理した。図２（ａ）に示すように、熱処理により２
箇所のＴｉＢ2ペーストは２つの第１導電性化合物層２
１となり、２箇所のＦｅペーストは２つの第１金属層３
１となる。また図２（ｄ）に示すように、熱処理により
３箇所のＴｉＢ2ペーストは３つの第２導電性化合物層
２２となり、２箇所のＦｅペーストは２つの第２金属層
３２となる。上記ＴｉＢ2ペーストはＴｉＢ2粉とガラス
フリットとを含み、ＦｅペーストはＦｅ粉とガラスフリ
ットとを含む。
【００１２】次いでＳｉＯ2により形成された第１るつ
ぼ４１に原子比でＢｉ４０％、Ｔｅ５７％、Ｓｅ３％の
Ｎ型半導体化合物を入れて加熱しＮ型半導体化合物の融
液１３を作り（図２（ｂ））、ＳｉＯ2により形成され
た第２るつぼ４２に原子比でＢｉ２８％、Ｔｅ６０％、
Ｓｅ１２％のＰ型半導体化合物を入れて加熱しＰ型半導
体化合物の融液１４を作る（図２（ｅ））。第１及び第
２導電性化合物層２１，２２はＮ型及びＰ型半導体化合
物の融液１３，１４に濡れず、第１及び第２金属層３
１，３２はＮ型及びＰ型半導体化合物の融液１３，１４
に濡れる性質を有する。
ぼ４１に原子比でＢｉ４０％、Ｔｅ５７％、Ｓｅ３％の
Ｎ型半導体化合物を入れて加熱しＮ型半導体化合物の融
液１３を作り（図２（ｂ））、ＳｉＯ2により形成され
た第２るつぼ４２に原子比でＢｉ２８％、Ｔｅ６０％、
Ｓｅ１２％のＰ型半導体化合物を入れて加熱しＰ型半導
体化合物の融液１４を作る（図２（ｅ））。第１及び第
２導電性化合物層２１，２２はＮ型及びＰ型半導体化合
物の融液１３，１４に濡れず、第１及び第２金属層３
１，３２はＮ型及びＰ型半導体化合物の融液１３，１４
に濡れる性質を有する。
【００１３】次にＡｒガス雰囲気中で第１絶縁性基板１
１を第１るつぼ４１に挿入して２つの第１金属層３１を
Ｎ型半導体化合物の融液１３に接触させ、この基板１１
を５ｍｍ／時の速度で冷却しながらゆっくり引上げ（図
２（ｂ））、引上げ量が所定値になったときに急激に引
上げると、２つの第１金属層３１の下面に所定長さの２
つのＮ型半導体化合物素子１６が形成される（図２
（ｃ））。一方、Ａｒガス雰囲気中で第２絶縁性基板１
２を第２るつぼ４２に挿入して２つの第２金属層３２を
Ｐ型半導体化合物の融液１４に接触させ、この基板１２
を５ｍｍ／時の速度で冷却しながらゆっくり引上げ（図
２（ｅ））、引上げ量が所定値になったときに急激に引
上げると、２つの第２金属層３２の下面に所定長さの２
つのＰ型半導体化合物素子１７が形成される（図２
（ｆ））。
１を第１るつぼ４１に挿入して２つの第１金属層３１を
Ｎ型半導体化合物の融液１３に接触させ、この基板１１
を５ｍｍ／時の速度で冷却しながらゆっくり引上げ（図
２（ｂ））、引上げ量が所定値になったときに急激に引
上げると、２つの第１金属層３１の下面に所定長さの２
つのＮ型半導体化合物素子１６が形成される（図２
（ｃ））。一方、Ａｒガス雰囲気中で第２絶縁性基板１
２を第２るつぼ４２に挿入して２つの第２金属層３２を
Ｐ型半導体化合物の融液１４に接触させ、この基板１２
を５ｍｍ／時の速度で冷却しながらゆっくり引上げ（図
２（ｅ））、引上げ量が所定値になったときに急激に引
上げると、２つの第２金属層３２の下面に所定長さの２
つのＰ型半導体化合物素子１７が形成される（図２
（ｆ））。
【００１４】更に第１絶縁性基板１１と第２絶縁性基板
１２とを、Ｎ型半導体化合物素子１６が第２導電性化合
物層２２のＰ型半導体化合物素子１７が形成されていな
い部分に対向し、かつＰ型半導体化合物素子１７が第１
導電性化合物層２１のＮ型半導体化合物素子１６が形成
されていない部分に対向するように重ね合せ（図２
（ｇ））、この状態でＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７の各先端を第２及び第１導電性化合物層２２，
２１に導電性エポキシ接着剤１８により接着することに
より、熱電変換モジュール１０を得た（図１）。導電性
エポキシ接着剤１８はＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７の先端又はこれらの素子１６，１７に対向する
第２及び第１導電性化合物層２２，２１のいずれか一方
又は双方に塗布される。
１２とを、Ｎ型半導体化合物素子１６が第２導電性化合
物層２２のＰ型半導体化合物素子１７が形成されていな
い部分に対向し、かつＰ型半導体化合物素子１７が第１
導電性化合物層２１のＮ型半導体化合物素子１６が形成
されていない部分に対向するように重ね合せ（図２
（ｇ））、この状態でＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７の各先端を第２及び第１導電性化合物層２２，
２１に導電性エポキシ接着剤１８により接着することに
より、熱電変換モジュール１０を得た（図１）。導電性
エポキシ接着剤１８はＮ型及びＰ型半導体化合物素子１
６，１７の先端又はこれらの素子１６，１７に対向する
第２及び第１導電性化合物層２２，２１のいずれか一方
又は双方に塗布される。
【００１５】このように製造された図１に示される熱電
変換モジュール１０では、左側の第２導電性化合物層２
２から右側の第２導電性化合物層２２に向って電流を流
すと、ペルチェ効果により２つの第１導電性化合物層２
１が吸熱し、２つの第２導電性化合物層２２が発熱す
る。第１及び第２絶縁性基板１１，１２は比較的熱伝導
性が良好であるため、第１絶縁性基板１１は速やかに冷
やされこの基板１１の周囲の熱を吸収でき、第２絶縁性
基板１２は速やかに温まりこの基板１２の周囲に熱を発
散できる。第１絶縁性基板１１の第２絶縁性基板１２と
は反対側の面にフィン（図示せず）を設け、第２絶縁性
基板１２の第１絶縁性基板１１とは反対側の面にフィン
（図示せず）を設ければ、更に周囲の熱の吸収及び周囲
への発散を効率よく行うことができる。またＮ型及びＰ
型半導体化合物素子１６，１７が均質であるので、各素
子１６，１７の熱電特性にばらつきが発生することがな
い。
変換モジュール１０では、左側の第２導電性化合物層２
２から右側の第２導電性化合物層２２に向って電流を流
すと、ペルチェ効果により２つの第１導電性化合物層２
１が吸熱し、２つの第２導電性化合物層２２が発熱す
る。第１及び第２絶縁性基板１１，１２は比較的熱伝導
性が良好であるため、第１絶縁性基板１１は速やかに冷
やされこの基板１１の周囲の熱を吸収でき、第２絶縁性
基板１２は速やかに温まりこの基板１２の周囲に熱を発
散できる。第１絶縁性基板１１の第２絶縁性基板１２と
は反対側の面にフィン（図示せず）を設け、第２絶縁性
基板１２の第１絶縁性基板１１とは反対側の面にフィン
（図示せず）を設ければ、更に周囲の熱の吸収及び周囲
への発散を効率よく行うことができる。またＮ型及びＰ
型半導体化合物素子１６，１７が均質であるので、各素
子１６，１７の熱電特性にばらつきが発生することがな
い。
【００１６】図３は本発明の第２実施例を示す。図３に
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。この例では、
第１絶縁性基板６１がＡｌ2Ｏ3により形成された第１基
板本体６１ａと、この基板本体６１ａのうち第１導電性
化合物層２１が設けられる片面、即ち第１基板本体６１
ａの下面に形成されたＳｉＯ2からなる第１絶縁層６１
ｂとを有する。また第２絶縁性基板６２がＡｌ2Ｏ3によ
り形成された第２基板本体６２ａと、この基板本体６２
ａのうち第２導電性化合物層２２が設けられる片面、即
ち第２基板本体６２の上面に形成されたＳｉＯ2からな
る第２絶縁層６２ｂとを有する。第１基板本体６１ａの
下面及び第２基板本体６２ａの上面にはＳｉＯ2粉末を
溶剤に混合して得られたスラリーをスピンコーティング
した後、Ａｒガス雰囲気中、１０００℃で１時間熱処理
することにより第１及び第２絶縁層６１ｂ，６２ｂを形
成した。ＳｉＯ2からなる絶縁層６１ｂ，６２ｂを基板
本体６１ａ，６２ａにそれぞれ形成することにより、基
板本体の平滑度を高めて基板の研磨を不要にするととも
に、基板本体の片面を化学的に安定にさせる。上記以外
の熱電変換モジュール６０の構成、製造方法及び作用は
第１実施例と同一であるので、繰返しの説明を省略す
る。
おいて図１と同一符号は同一部品を示す。この例では、
第１絶縁性基板６１がＡｌ2Ｏ3により形成された第１基
板本体６１ａと、この基板本体６１ａのうち第１導電性
化合物層２１が設けられる片面、即ち第１基板本体６１
ａの下面に形成されたＳｉＯ2からなる第１絶縁層６１
ｂとを有する。また第２絶縁性基板６２がＡｌ2Ｏ3によ
り形成された第２基板本体６２ａと、この基板本体６２
ａのうち第２導電性化合物層２２が設けられる片面、即
ち第２基板本体６２の上面に形成されたＳｉＯ2からな
る第２絶縁層６２ｂとを有する。第１基板本体６１ａの
下面及び第２基板本体６２ａの上面にはＳｉＯ2粉末を
溶剤に混合して得られたスラリーをスピンコーティング
した後、Ａｒガス雰囲気中、１０００℃で１時間熱処理
することにより第１及び第２絶縁層６１ｂ，６２ｂを形
成した。ＳｉＯ2からなる絶縁層６１ｂ，６２ｂを基板
本体６１ａ，６２ａにそれぞれ形成することにより、基
板本体の平滑度を高めて基板の研磨を不要にするととも
に、基板本体の片面を化学的に安定にさせる。上記以外
の熱電変換モジュール６０の構成、製造方法及び作用は
第１実施例と同一であるので、繰返しの説明を省略す
る。
【００１７】なお、上記第１実施例では第１及び第２絶
縁性基板をＡｌ2Ｏ3により形成したが、ＳｉＯ2，Ａｌ
Ｎ又はＳｉＣにより形成してもよい。また、上記第１実
施例では第１及び第２導電性化合物層をＴｉＢ2により
形成したが、導電性を有しかつＮ型及びＰ型半導体化合
物の融液が濡れなければ、第１及び第２導電性化合物層
はＴｉＮ等の導電性化合物でもよい。また、上記第１実
施例では第１及び第２金属層としてＦｅにより形成した
が、導電性を有しかつＮ型及びＰ型半導体化合物の融液
が濡れれば、第１及び第２金属層はＮｉ，Ｃｒ等の金属
でもよい。また、上記第１実施例で挙げたＮ型及びＰ型
半導体化合物の融液の各元素の種類及びこれらの元素の
混合比は一例であって、ペルチェ効果を有するＮ型及び
Ｐ型半導体化合物素子が得られれば上記元素の種類及び
これらの元素の混合比に限定されるものではない。ま
た、上記第１実施例では導電性接着剤として導電性エポ
キシ接着剤を挙げたが、導電性接着剤の代わりにＰｂ−
Ｓｎ系はんだ、Ｉｎ系はんだ、Ｂｉ−Ｓｎ系はんだでも
よい。
縁性基板をＡｌ2Ｏ3により形成したが、ＳｉＯ2，Ａｌ
Ｎ又はＳｉＣにより形成してもよい。また、上記第１実
施例では第１及び第２導電性化合物層をＴｉＢ2により
形成したが、導電性を有しかつＮ型及びＰ型半導体化合
物の融液が濡れなければ、第１及び第２導電性化合物層
はＴｉＮ等の導電性化合物でもよい。また、上記第１実
施例では第１及び第２金属層としてＦｅにより形成した
が、導電性を有しかつＮ型及びＰ型半導体化合物の融液
が濡れれば、第１及び第２金属層はＮｉ，Ｃｒ等の金属
でもよい。また、上記第１実施例で挙げたＮ型及びＰ型
半導体化合物の融液の各元素の種類及びこれらの元素の
混合比は一例であって、ペルチェ効果を有するＮ型及び
Ｐ型半導体化合物素子が得られれば上記元素の種類及び
これらの元素の混合比に限定されるものではない。ま
た、上記第１実施例では導電性接着剤として導電性エポ
キシ接着剤を挙げたが、導電性接着剤の代わりにＰｂ−
Ｓｎ系はんだ、Ｉｎ系はんだ、Ｂｉ−Ｓｎ系はんだでも
よい。
【００１８】また、上記第１実施例に挙げた導電性化合
物層や金属層や半導体化合物素子等の数は一例であって
これらに限定されるものではない。また絶縁性基板は横
方向及び縦方向に延びてもよい。この場合、導電性化合
物層や金属層や半導体化合物素子は複数列となる。ま
た、上記第１実施例では左側の第２導電性化合物層から
右側の第２導電性化合物層に向って電流を流したが、右
側の第２導電性化合物層から左側の第２導電性化合物層
に向って電流を流してもよい。この場合、２つの第１導
電性化合物層が発熱し、２つの第２導電性化合物層が吸
熱する。また、上記第２実施例では第１及び第２基板本
体をＡｌ2Ｏにより形成したが、ＡｌＮ又はＳｉＣによ
り形成してもよい。更に、上記第１及び第２実施例では
不活性雰囲気としてＡｒガスを挙げたが、Ｈｅガス又は
真空でもよい。
物層や金属層や半導体化合物素子等の数は一例であって
これらに限定されるものではない。また絶縁性基板は横
方向及び縦方向に延びてもよい。この場合、導電性化合
物層や金属層や半導体化合物素子は複数列となる。ま
た、上記第１実施例では左側の第２導電性化合物層から
右側の第２導電性化合物層に向って電流を流したが、右
側の第２導電性化合物層から左側の第２導電性化合物層
に向って電流を流してもよい。この場合、２つの第１導
電性化合物層が発熱し、２つの第２導電性化合物層が吸
熱する。また、上記第２実施例では第１及び第２基板本
体をＡｌ2Ｏにより形成したが、ＡｌＮ又はＳｉＣによ
り形成してもよい。更に、上記第１及び第２実施例では
不活性雰囲気としてＡｒガスを挙げたが、Ｈｅガス又は
真空でもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、第１及び第２絶縁性基板は比較的熱伝導性が良好で
あるため、ペルチェ効果により第１導電性化合物層又は
第２導電性化合物層が吸熱し、第２導電性化合物層又は
第１導電性化合物層が発熱すると、第１絶縁性基板又は
第２絶縁性基板は速やかに冷やされ、第２絶縁性基板又
は第１絶縁性基板は速やかに温まる。またＮ型及びＰ型
半導体化合物素子は均質であるので、各素子の熱電特性
にばらつきが発生しない。また本発明の製造方法によれ
ば、Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子がＳｉ単結晶引上げ
法と同様の方法によりＮ型及びＰ型半導体化合物の融液
から引上げることにより形成されるので、ペルチェ効果
を有するためのＮ型半導体化合物素子とＰ型半導体化合
物素子の配置及び電極との接続が容易であり、しかも比
較的少なく単純な工程で製造できる。
ば、第１及び第２絶縁性基板は比較的熱伝導性が良好で
あるため、ペルチェ効果により第１導電性化合物層又は
第２導電性化合物層が吸熱し、第２導電性化合物層又は
第１導電性化合物層が発熱すると、第１絶縁性基板又は
第２絶縁性基板は速やかに冷やされ、第２絶縁性基板又
は第１絶縁性基板は速やかに温まる。またＮ型及びＰ型
半導体化合物素子は均質であるので、各素子の熱電特性
にばらつきが発生しない。また本発明の製造方法によれ
ば、Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子がＳｉ単結晶引上げ
法と同様の方法によりＮ型及びＰ型半導体化合物の融液
から引上げることにより形成されるので、ペルチェ効果
を有するためのＮ型半導体化合物素子とＰ型半導体化合
物素子の配置及び電極との接続が容易であり、しかも比
較的少なく単純な工程で製造できる。
【図１】本発明一実施例の熱電変換モジュールの断面
図。
図。
【図２】その熱電変換モジュールの製造法を工程順に示
す断面図。
す断面図。
【図３】本発明の第２実施例を示す図１に対応する断面
図。
図。
【図４】従来の熱電変換モジュールの斜視図。
１０，６０ 熱電変換モジュール １１，６１ 第１絶縁性基板 １２，６２ 第２絶縁性基板 １３ Ｎ型半導体化合物の融液 １４ Ｐ型半導体化合物の融液 １６ Ｎ型半導体化合物素子 １７ Ｐ型半導体化合物素子 １８ 導電性エポキシ接着剤 ２１ 第１導電性化合物層 ２２ 第２導電性化合物層 ３１ 第１金属層 ３２ 第２金属層 ６１ａ 第１基板本体 ６１ｂ 第１絶縁層 ６２ａ 第２基板本体 ６２ｂ 第２絶縁層
Claims (4)
- 【請求項１】 第１絶縁性基板(11,61)の片面に等間隔
に複数設けられＮ型半導体化合物の融液(13)が濡れない
第１導電性化合物層(21)と、 前記第１導電性化合物層(21)の半分未満の片隅部分に設
けられ前記Ｎ型半導体化合物の融液(13)が濡れる第１金
属層(31)と、 前記第１金属層(31)に立設されたＮ型半導体化合物素子
(16)と、 第１絶縁性基板(11,61)と同形同大の第２絶縁性基板(1
2,62)の片面に前記第１導電性化合物層(21)と同一間隔
に複数設けられＰ型半導体化合物の融液(14)が濡れない
第２導電性化合物層(22)と、 前記第２導電性化合物層(22)の半分未満の片隅部分に設
けられ前記Ｐ型半導体化合物の融液(14)が濡れかつ前記
第１金属層(31)と同形同大の第２金属層(32)と、 前記第２金属層(32)に立設され前記Ｎ型半導体化合物素
子(16)と同形同大のＰ型半導体化合物素子(17)とを備
え、 前記第１絶縁性基板(11,61)と前記第２絶縁性基板(12,6
2)とが前記Ｎ型半導体化合物素子(16)が第２導電性化合
物層(22)のＰ型半導体化合物素子(17)が形成されていな
い部分にかつ前記Ｐ型半導体化合物素子(17)が第１導電
性化合物層(21)のＮ型半導体化合物素子(16)が形成され
ていない部分にそれぞれ対向するように重ね合わせて前
記Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子(16,17)の各先端を第
２及び第１導電性化合物層(21)に導電性接着剤(18)又は
はんだにより接着されたことを特徴とする熱電変換モジ
ュール。 - 【請求項２】 第１及び第２絶縁性基板(11,12)がそれ
ぞれＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ又はＳｉＣにより形成
された請求項１記載の熱電変換モジュール。 - 【請求項３】 第１絶縁性基板(61,62)がＡｌ2Ｏ3，Ａ
ｌＮ又はＳｉＣにより形成された第１基板本体(61a)
と、この基板本体(61a)のうち少なくとも第１導電性化
合物層(21)が設けられる片面に形成されたＳｉＯ2から
なる第１絶縁層(61b)とを有し；第２絶縁性基板(62)が
Ａｌ2Ｏ3，ＡｌＮ又はＳｉＣにより形成された第２基板
本体(62a)と、この基板本体(62a)のうち少なくとも第２
導電性化合物層(22)が設けられる片面に形成されたＳｉ
Ｏ2からなる第２絶縁層(62b)とを有する請求項１記載の
熱電変換モジュール。 - 【請求項４】 第１絶縁性基板(11,61)の片面にＮ型半
導体化合物の融液(13)が濡れない第１導電性化合物層(2
1)を等間隔に複数設け更に前記第１導電性化合物層(21)
の半分未満の片隅部分に前記Ｎ型半導体化合物の融液(1
3)が濡れる第１金属層(31)を設ける工程と、 前記第１絶縁性基板(11,61)と同形同大の第２絶縁性基
板(12,62)の片面にＰ型半導体化合物の融液(14)が濡れ
ない第２導電性化合物層(22)を前記第１導電性化合物層
(21)と同一間隔に複数設け更に前記第２導電性化合物層
(22)の半分未満の片隅部分に前記Ｐ型半導体化合物の融
液(14)が濡れかつ前記第１金属層(31)と同形同大の第２
金属層(32)を設ける工程と、 不活性雰囲気中でＮ型半導体化合物融液(13)に前記第１
絶縁性基板(11,61)を接触させて前記基板(11,61)を冷却
しながら引上げ前記第１金属層(31)にＮ型半導体化合物
素子(16)を形成する工程と、 不活性雰囲気中でＰ型半導体化合物融液(14)に前記第２
絶縁性基板(12,62)を接触させて前記基板(12,62)を冷却
しながら引上げ前記第２金属層(32)に前記Ｎ型半導体化
合物素子(16)と同形同大のＰ型半導体化合物素子(17)を
形成する工程と、 前記第１絶縁性基板(11,61)と前記第２絶縁性基板(12,6
2)とを前記Ｎ型半導体化合物素子(16)が第２導電性化合
物層(22)のＰ型半導体化合物素子(17)が形成されていな
い部分にかつ前記Ｐ型半導体化合物素子(17)が第１導電
性化合物層(21)のＮ型半導体化合物素子(16)が形成され
ていない部分にそれぞれ対向するように重ね合わせて前
記Ｎ型及びＰ型半導体化合物素子(16,17)の各先端を第
２及び第１導電性化合物層(22,21)に導電性接着剤(18)
又ははんだにより接着する工程とを含む熱電変換モジュ
ールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295449A JPH08153901A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6295449A JPH08153901A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153901A true JPH08153901A (ja) | 1996-06-11 |
Family
ID=17820741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6295449A Withdrawn JPH08153901A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08153901A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080782A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | パワー半導体モジュールとそれを用いたインバータシステム |
| JP2010283130A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Fujitsu Ltd | インターポーザ、半導体装置及び電子装置 |
| JP2012204452A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Komatsu Ltd | ＢｉＴｅ系多結晶熱電材料およびそれを用いた熱電モジュール |
| JP2014103246A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Aisin Takaoka Ltd | 熱電モジュールの製造方法及び熱電モジュール |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP6295449A patent/JPH08153901A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080782A (ja) * | 2008-09-26 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | パワー半導体モジュールとそれを用いたインバータシステム |
| JP2010283130A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Fujitsu Ltd | インターポーザ、半導体装置及び電子装置 |
| JP2012204452A (ja) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Komatsu Ltd | ＢｉＴｅ系多結晶熱電材料およびそれを用いた熱電モジュール |
| JP2014103246A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Aisin Takaoka Ltd | 熱電モジュールの製造方法及び熱電モジュール |
| US9716218B2 (en) | 2012-11-20 | 2017-07-25 | Aisin Takaoka Co., Ltd. | Method of manufacturing thermoelectric module, and thermoelectric module |
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|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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