JPH08181358A - 熱電変換素子並びにその製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱電変換素子の通電面に形成される導電体の
密着力が強い熱電変換素子の提供を目的とする。 【構成】 少なくとも電極が電気的に接続される熱電変
換素子の対向する通電面に、導電体を焼結してなること
を特徴とする熱電変換素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱電変換素子並びにそ
の製造方法及びその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の技術としては、例えば特
開平３−１６２８１号公報に開示される技術が知られて
いる。これは、主成分がテルル化ビスマス及びテルル化
アンチモンの固溶体粉末を、真空中又は不活性ガス中で
加熱しながら加圧、成形した、粉末焼結体より熱電変換
素子を構成したものである。

【０００３】更に、上記方法により成形した熱電変換素
子の電極が接着される通電面に、電極をはんだ付けによ
り接着可能とするため、導電体であるニッケルでメッキ
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術にお
いては、熱電変換素子に電極を接着可能とするためにニ
ッケルメッキを施しているが、メッキでは熱電変換素子
との密着力が小さく剥がれやすいという問題がある。も
し、メッキが剥がれれば、熱電変換素子に電流を流すと
メッキと熱電変換素子との間にスパークが発生する。ス
パークが発生すると、このときの熱ではんだは溶け、は
んだ付け不良の事態を招くことになる。そして、はんだ
付け不良になると、熱電変換素子の性能が設計通りの十
分な性能が得られなくなる。

【０００５】本発明は、熱電変換素子の通電面に形成さ
れる導電体の密着力が強い熱電変換素子の提供を技術的
課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため請求項１の発明において講じた技術的手段
は、少なくとも電極が電気的に接続される熱電変換素子
の対向する通電面に、導電体を焼結してなることであ
る。

【０００７】請求項２の発明において講じた技術的手段
は、熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した第１型と、
凹部に嵌入された熱電変換素子をその押圧面にて押圧可
能な第２型と、第１型及び第２型にて熱電変換素子を押
圧する際に熱電変換素子を加熱可能な加熱手段とを有
し、凹部の少なくとも底面に導電体の箔又は粉を設置し
た後、電極が電気的に接続される熱電変換素子の一方の
通電面が導電体に接触するように嵌入させ、更に一方の
通電面に対向する他方の通電面に導電体の箔又は粉を設
置し、第１型と第２型にて熱電変換素子を押圧しながら
加熱手段にて熱電変換素子を加熱することである。

【０００８】請求項３の発明において講じた技術的手段
は、熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した第１型と、
熱電変換素子を保持可能な凸部を有した第２型と、第１
型及び第２型にて熱電変換素子を押圧する際に熱電変換
素子を加熱可能な加熱手段とを有し、第２型の凸部に導
電体の箔又は粉を設置した後、電極が電気的に接続され
る熱電変換素子の一方の通電面が導電体に接触するよう
に配置し、更に一方の通電面に対向する他方の通電面に
導電体の箔又は粉を設置し、第１型と第２型にて熱電変
換素子を押圧しながら加熱手段にて熱電変換素子を加熱
することである。

【０００９】請求項４の発明において講じた技術的手段
は、熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した第１型と、
凹部に嵌入された熱電変換素子をその押圧面にて押圧可
能な第２型と、第１及び第２型にて熱電変換素子を押圧
する際に熱電変換素子を加熱可能な加熱手段を備えたこ
とである。

【００１０】

【作用】請求項１の発明においては、熱電変換素子の通
電面に導電体を焼結してなるため、熱電変換素子と導電
体との密着力に優れたものである。

【００１１】請求項２及び請求項３の発明においては、
熱電変換素子の通電面に導電体の箔又は粉を接触させた
状態で加圧しながら加熱することにより、融点が比較的
低い熱電変換素子の方が導電体の箔又は粉に拡散して、
焼結される。

【００１２】請求項４の発明においては、熱電変換素子
の通電面、もしくは第１及び第２型が熱電変換素子に接
触する部位に、導電体の箔又は粉を設置させた状態で、
熱電変換素子を第１型と第２型にて加圧し、更に加熱手
段により加熱する。これにより、融点が比較的低い熱電
変換素子の方が導電体の箔又は粉に拡散して、焼結され
る。

【００１３】

【実施例】本発明に係る実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１４】図１は、本実施例の熱電変換素子の外観斜
視図である。同図において、熱電変換素子１１は、略立
方体状を呈していて、その通電面（図中上面及び下面）
には、ニッケルや銅などの導電体で且つ熱伝導の良好な
材料よりなる金属層１１、１２が形成されている。金属
層１２、１３は、熱電変換素子１１に焼結されて焼結体
１０を構成している。

【００１５】図２及び図３は、図１に示す熱電変換素子
の焼結体１０の製造方法を工程別に表していて、図に基
づいて焼結体１０の製造方法を説明する。

【００１６】先ず、図２を用いて第１の方法を説明す
る。第１型２０には、略立方体状を呈した熱電変換素子
１１が嵌入可能な凹部２１が形成されている。この凹部
２１の底面に上述した金属層１２、１３の材料となる導
電体の箔（又は粉）２２を設置し、そこへ熱電変換素子
１１の一方の通電面が導電体の箔２２に接触するように
熱電変換素子１１を嵌め込む。次に、熱電変換素子１１
の他方の通電面となる上面に同じように導電体の箔２３
を設置する。そして、第２型２４を下降させて、第１型
２０と第２型２４とで熱電変換素子１１を押圧する。こ
のとき、スイッチ２５を閉とする。これにより、第１型
２０及び第２型２４にそれぞれ接続された電極から型２
０、２４、熱電変換素子１１、並びに導電体の箔２２、
２３に電流が流れてジュール熱が発生する。このジュー
ル熱によって、熱電変換素子１１が導電体の箔２２、２
３に拡散しながら押圧され、焼結される。尚、スイッチ
２５、電源２６は、加熱手段を構成している。

【００１７】次に、図３を用いて第２の方法を説明す
る。尚、第１の方法と同じ名称の部材には、同一符号を
用いている。第２型２４には、略立方体状を呈した熱電
変換素子１１を保持可能な凸部２４ａが形成されてい
る。この凸部２４ａの上面に、導電体の箔（又は粉）２
３を設置し、そこへ熱電変換素子１１の一方の通電面が
導電体の箔２３に接触するように熱電変換素子１１を置
く。次に、熱電変換素子１１の他方の通電面となる上面
に同じように導電体の箔２２を設置する。そして第１型
２０を、第１型２０に形成された凹部２１内に熱電変換
素子１１が嵌入するように下降させ、第１型２０と第２
型２４とで熱電変換素子１１を押圧する。このとき、上
述した第１の方法と同じようにスイッチ２５を閉とす
る。これにより、型２０、２４内を電流が流れてジュー
ル熱が発生し、熱電変換素子１１が加熱される。そし
て、第１の方法と同じように熱電変換素子１１が導電体
の箔２２、２３に拡散し、押圧されて、焼結される。

【００１８】本実施例においては、熱電変換素子１１の
通電面に導電体よりなる金属層１２、１３を焼結してな
るため、熱電変換素子１１と金属層１２、１３との密着
力に優れたものであり、はんだ付け不良による熱電変換
素子１１の性能低下を防止することができる。

【００１９】又、本実施例においては、熱電変換素子１
１の通電面に導電体の箔（又は粉）２２、２３を接触さ
せた状態で加圧しながら加熱することにより、融点が比
較的低い熱電変換素子１１の方が導電体の箔２２、２３
に拡散して焼結されるため、熱電変換素子１１と導電体
の箔２２、２３（即ち、金属層１２、１３）との密着力
に優れ、はんだ付け不良による熱電変換素子の性能低下
を防止することができる。

【００２０】尚、本実施例においては、加熱手段として
電源２６とスイッ２５を用い、型２０、２４に電流を流
して加熱する方法を採用しているため、型２０、２４の
加熱の時間を短くすることができたり、熱電変換素子１
１内部の変質を少なくし性能を安定させることができた
りする利点がある。しかしながら、特にこのジュール熱
を利用する方法に限定するものではなく、ヒーターや熱
媒体を利用した方法を採用してもよい。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明においては、熱電変換素
子の通電面に導電体を焼結してなるため、熱電変換素子
と導電体との密着力に優れたものであり、はんだ付け不
良による熱電変換素子の性能低下を防止することができ
る。

【００２２】請求項２及び請求項３の発明においては、
熱電変換素子の通電面に導電体の箔又は粉を接触させた
状態で加圧しながら加熱することにより、融点が比較的
低い熱電変換素子の方が導電体の箔又は粉に拡散して焼
結されるため、熱電変換素子と導電体との密着力に優
れ、はんだ付け不良による熱電変換素子の性能低下を防
止することができる。

【００２３】請求項４の発明においては、熱電変換素子
の通電面、もしくは第１及び第２型が熱電変換素子に接
触する部位に、導電体の箔又は粉を設置させた状態で、
熱電変換素子を第１型と第２型にて加圧し、更に加熱手
段により加熱する。これにより、融点が比較的低い熱電
変換素子の方が導電体の箔又は粉に拡散して、焼結され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱電変換素子の外観斜視図を示
す。

【図２】本発明に係る熱電変換素子の製造方法を表した
工程図を示す。

【図３】本発明に係る熱電変換素子の製造方法を表した
工程図を示す。

【符号の説明】

１０・・・熱電変換素子の焼結体 １１・・・熱電変換素子 １２・・・金属層 １３・・・金属層 ２０・・・第１型 ２１・・・凹部 ２２、２３・・・導電体 ２４・・・第２型 ２５・・・スイッチ（加熱手段） ２６・・・電源（加熱手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横 井 道 治 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも電極が電気的に接続される熱
   電変換素子の対向する通電面に、導電体を焼結してなる
   ことを特徴とする熱電変換素子。
2. 【請求項２】 熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した
   第１型と、前記凹部に嵌入された前記熱電変換素子をそ
   の押圧面にて押圧可能な第２型と、前記第１型及び前記
   第２型にて前記熱電変換素子を押圧する際に前記熱電変
   換素子を加熱可能な加熱手段とを有し、前記凹部の少な
   くとも底面に導電体の箔又は粉を設置した後、電極が電
   気的に接続される前記熱電変換素子の一方の通電面が前
   記導電体に接触するように嵌入させ、更に前記一方の通
   電面に対向する他方の通電面に前記導電体の箔又は粉を
   設置し、前記第１型と前記第２型にて前記熱電変換素子
   を押圧しながら前記加熱手段にて前記熱電変換素子を加
   熱することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。
3. 【請求項３】 熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した
   第１型と、前記熱電変換素子を保持可能な凸部を有した
   第２型と、前記第１型及び前記第２型にて前記熱電変換
   素子を押圧する際に前記熱電変換素子を加熱可能な加熱
   手段とを有し、前記第２型の前記凸部に前記導電体の箔
   又は粉を設置した後、電極が電気的に接続される前記熱
   電変換素子の一方の通電面が前記導電体に接触するよう
   に配置し、更に前記一方の通電面に対向する他方の通電
   面に前記導電体の箔又は粉を設置し、前記第１型と前記
   第２型にて前記熱電変換素子を押圧しながら前記加熱手
   段にて前記熱電変換素子を加熱することを特徴とする熱
   電変換素子の製造方法。
4. 【請求項４】 熱電変換素子を嵌入可能な凹部を有した
   第１型と、前記凹部に嵌入された前記熱電変換素子をそ
   の押圧面にて押圧可能な第２型と、前記第１及び前記第
   ２型にて前記熱電変換素子を押圧する際に前記熱電変換
   素子を加熱可能な加熱手段を備えたことを特徴とする熱
   電変換素子の製造装置。