JP2990352B2 - Thermoelectric element manufacturing method - Google Patents
Thermoelectric element manufacturing methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、P型及びN型熱電
材料からなるエレメントを備え、ゼーベック効果による
温度差発電(熱発電)や、ペルチェ効果による電子冷却
・発熱を可能とする熱電素子、及びその製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric element having an element made of P-type and N-type thermoelectric materials, and capable of performing temperature difference power generation (thermoelectric power generation) by the Seebeck effect and electronic cooling / heating by the Peltier effect. And its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】熱電素子は、P型熱電材料とN型熱電材
料とを、金属電極を介して接合し、PN接合対を形成す
ることにより作製される。この熱電素子は、接合対間に
温度差を与えることによりゼーベック効果に基づく電力
を発生することから発電装置として、また、素子に電流
を流すことにより接合部の一方で冷却、他方で発熱が起
こるいわゆるぺルチェ効果を利用した冷却装置や精密温
度制御装置などとしての用途がある。2. Description of the Related Art A thermoelectric element is manufactured by joining a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material via a metal electrode to form a PN junction pair. This thermoelectric element generates electric power based on the Seebeck effect by giving a temperature difference between the junction pair, and as a power generation device, and when current flows through the element, cooling occurs on one side of the junction and heat is generated on the other side It is used as a cooling device using the so-called Peltier effect or as a precision temperature control device.
【0003】一般に、熱電素子は、複数個の柱状(直方
体)のP型及びN型の熱電材料片(以下、エレメントと
呼ぶ)と、これらを接合する金属電極を備えた2枚の基
板とにより構成されている。P型及びN型のエレメント
は、2枚の基板に挟み込まれた状態で、一端面が一方の
基板の金属電極に、他端面がもう一方の基板の金属電極
にそれぞれ固着され、該金属電極を介してPN接合対が
形成されるとともに、各PN接合対が直列につながれる
ようになっている。[0003] Generally, a thermoelectric element is composed of a plurality of columnar (rectangular) P-type and N-type thermoelectric material pieces (hereinafter, referred to as elements) and two substrates provided with metal electrodes for joining them. It is configured. In a state where the P-type and N-type elements are sandwiched between two substrates, one end surface is fixed to a metal electrode of one substrate, and the other end surface is fixed to a metal electrode of the other substrate. PN junction pairs are formed via the PN junction pairs, and the PN junction pairs are connected in series.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記エレメ
ントは、例えば、Bi−Te系材料などにより形成され
た脆くてへき開し易いものであるため、特に、熱電素子
が製造される過程において、応力により破壊され易かっ
た。そして、各エレメントは直列につながれているた
め、破壊された一部のエレメントが原因で、オープン不
良(断線)や、ショート不良を引き起こしたりすること
があった。それにより、歩留まりを低下させていた。However, since the above-mentioned element is fragile and easily cleaved, for example, formed of a Bi-Te-based material or the like, particularly, in the process of manufacturing the thermoelectric element, the element is subject to stress due to stress. It was easy to be destroyed. Since the elements are connected in series, an open failure (disconnection) or a short failure may be caused by some of the destroyed elements. As a result, the yield has been reduced.
【0005】また、上記の柱状のエレメントの他に、例
えば、特開平8−97472に開示されているように、
高さ方向の断面積が断続的に変化するものもあるが、こ
れについても同様に、断続的に変化する部分が応力によ
り破壊されてしまうことがあった。この発明は、上記の
ような問題点を解決するためになされたもので、機械的
強度が高く、歩留まりを向上させることが可能なエレメ
ントを備えた熱電素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。In addition to the above columnar elements, for example, as disclosed in JP-A-8-97472,
In some cases, the cross-sectional area in the height direction changes intermittently, but also in this case, similarly, the portion that changes intermittently may be broken by stress. The present invention has been made in order to solve the above problems, and has an object to provide a thermoelectric element including an element having high mechanical strength and capable of improving the yield, and a method for manufacturing the same. And
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、P型熱電材料からなるP型エレメントと、N型熱電
材料からなるN型エレメントと、これらP型及びN型の
異種エレメントを一対ずつ接合してPN接合対を形成可
能な金属電極を有する第1の基板と、該第1の基板とと
もに、前記P型及びN型エレメントを挟み込む状態に配
置され、前記金属電極を有する第2の基板と、を備えた
熱電素子において、前記P型エレメント及びN型エレメ
ントが、それぞれ所定の形状の底面と、該底面と平行な
上面とを有し、これら底面及び上面と平行な断面の面積
が前記底面から前記上面に向けて連続的に減少する形状
に形成されるとともに、前記P型エレメント及び前記N
型エレメントが、その底面が前記第1の基板の金属電極
に、その上面が前記第2の基板の金属電極にそれぞれ固
着されている構成とした。In order to solve the above problems, a P-type element made of a P-type thermoelectric material, an N-type element made of an N-type thermoelectric material, and a pair of these P-type and N-type heterogeneous elements are provided. A first substrate having a metal electrode capable of being joined to form a PN junction pair, and a second substrate having the metal electrode disposed together with the first substrate so as to sandwich the P-type and N-type elements. Wherein the P-type element and the N-type element each have a bottom surface of a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface, and the area of a cross section parallel to the bottom surface and the upper surface is The P-type element and the N
The mold element has a configuration in which the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate and the upper surface is fixed to the metal electrode of the second substrate.
【0007】この発明によれば、P型エレメント及びN
型エレメントが、底面及び上面と平行な断面の面積が底
面から上面に向けて連続的に減少する形状に形成されて
いるため、従来の同じ特性を有する柱状(直方体)のエ
レメントと比較して、P型及びN型の各エレメントの底
面と、第1の基板との固着面の面積が拡大され、外部か
らの衝撃等に対して、P型及びN型の各エレメントと、
第1の基板との接合強度が向上することとなる。According to the present invention, a P-type element and an N-type element
Since the mold element is formed in a shape in which the area of the cross section parallel to the bottom surface and the top surface continuously decreases from the bottom surface to the top surface, compared to a conventional columnar (rectangular) element having the same characteristics, The area of the bottom surface of each of the P-type and N-type elements and the area of the fixing surface with the first substrate are enlarged, and the P-type and N-type elements are protected against external impact and the like.
The bonding strength with the first substrate is improved.
【0008】また、P型及びN型エレメントの形状を上
記形状としたことにより、せん断応力等に対するP型及
びN型エレメント自体の機械的強度が向上し、歩留まり
を向上させることが可能となる。具体的に、P型及びN
型熱電材料としては、例えば、Bi−Te系材料、Fe
−Si系材料、Si−Ge系材料、Co−Sb系材料な
どが挙げられる。[0008] In addition, since the P-type and N-type elements have the above-mentioned shapes, the mechanical strength of the P-type and N-type elements themselves against shear stress and the like can be improved, and the yield can be improved. Specifically, P-type and N
As the type thermoelectric material, for example, a Bi-Te-based material, Fe
-Si-based materials, Si-Ge-based materials, Co-Sb-based materials, and the like.
【0009】また、底面及び上面の形状は、例えば、正
方形、長方形などの四角形、その他の多角形、或いは円
形など何れの形状としてもよい。この発明は、熱電素子
であって、前記P型エレメント及びN型エレメントの前
記断面の形状が、四角形である構成とした。この発明に
よれば、P型エレメント及びN型エレメントの断面の形
状が、四角形であるため、P型及びN型エレメントの成
形が容易となる。また、それとともに、P型及びN型エ
レメントの成形工程を最小限とすることができる。Further, the shape of the bottom surface and the top surface may be any shape such as a square such as a square or a rectangle, another polygon, or a circle. The present invention is a thermoelectric element, wherein the cross-sectional shape of the P-type element and the N-type element is square. According to the present invention, since the cross-sectional shapes of the P-type element and the N-type element are square, the P-type element and the N-type element can be easily formed. In addition, the number of steps for forming the P-type and N-type elements can be minimized.
【0010】この発明は、P型熱電材料からなるP型エ
レメントと、N型熱電材料からなるN型エレメントと、
これらP型及びN型の異種エレメントを一対ずつ接合し
てPN接合対を形成可能な金属電極を有する第1の基板
と、該第1の基板とともに、前記P型及びN型エレメン
トを挟み込む状態に配置され、前記金属電極を有する第
2の基板とを備え、前記P型エレメント及びN型エレメ
ントは、それぞれ所定の形状の底面と、該底面と平行な
上面とを有し、これら底面及び上面と平行な断面の面積
が前記底面から前記上面に向けて連続的に減少する形状
に形成されるとともに、前記P型エレメント及びN型エ
レメントは、その底面が前記第1の基板の金属電極に、
その上面が前記第2の基板の金属電極にそれぞれ固着さ
れている熱電素子において、前記P型エレメント及びN
型エレメントの間隙に、絶縁層か形成されている構成と
した。The present invention provides a P-type element made of a P-type thermoelectric material, an N-type element made of an N-type thermoelectric material,
A first substrate having a metal electrode capable of forming a PN junction pair by joining these P-type and N-type heterogeneous elements one by one, and a state in which the P-type and N-type elements are sandwiched together with the first substrate. A second substrate having the metal electrode disposed thereon, wherein the P-type element and the N-type element each have a bottom surface having a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface. The area of the parallel cross section is formed in a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the top surface, and the P-type element and the N-type element have the bottom surfaces formed on the metal electrodes of the first substrate,
In a thermoelectric element having an upper surface fixed to a metal electrode of the second substrate, the P-type element and the N-type
An insulating layer was formed in the gap between the mold elements.
【0011】この発明によれば、P型エレメントとN型
エレメントが間隙に形成されている絶縁層を含め、板状
になるため、P型エレメント及びN型エレメントが独立
の柱である時に比べ、せん断応力等に対するP型及びN
型エレメント自体の機械的強度が向上し、歩留まりを向
上させることが可能となる。この発明は、P型熱電材料
からなるP型エレメントと、N型熱電材料からなるN型
エレメントと、これらP型及びN型の異種エレメントを
一対ずつ接合してPN接合対を形成可能な金属電極を有
する第1の基板と、該第1の基板とともに、前記P型及
びN型エレメントを挟み込む状態に配置され、前記金属
電極を有する第2の基板と、を備えた熱電素子の製造方
法において、前記P型エレメント及びN型エレメント
を、それぞれ所定の形状の底面と、該底面と平行な上面
とを有し、これら底面及び上面と平行な断面の面積が前
記底面から前記上面に向けて連続的に減少する形状に形
成し、前記P型エレメント及びN型エレメントを、絶縁
性接着剤ではりあわせた状態としてからその底面を前記
第1の基板の金属電極に固着、必要に応じて切断、削除
した後、その上面に前記第2の基板を固着する事により
PN接合対が形成されること特徴とする熱電素子の製造
方法。According to the present invention, since the P-type element and the N-type element have a plate shape including the insulating layer formed in the gap, the P-type element and the N-type element can be compared with the case where the P-type element and the N-type element are independent columns. P type and N for shear stress etc.
The mechanical strength of the mold element itself is improved, and the yield can be improved. The present invention provides a P-type element made of a P-type thermoelectric material, an N-type element made of an N-type thermoelectric material, and a metal electrode capable of forming a PN junction pair by joining these P-type and N-type heterogeneous elements in pairs. A method for manufacturing a thermoelectric device, comprising: a first substrate having: a first substrate; and a second substrate having the metal electrode, the second substrate having the first substrate and the P-type and N-type elements sandwiched therebetween. The P-type element and the N-type element each have a bottom surface of a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface, and the area of a cross section parallel to the bottom surface and the upper surface is continuous from the bottom surface to the upper surface. The P-type element and the N-type element are bonded to each other with an insulating adhesive, and the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate, and cut if necessary. After deleting method of the thermoelectric elements, wherein the PN junction pair is formed by securing the second substrate on the upper surface.
【0012】この発明によれば、前記P型エレメント及
びN型エレメントを、それぞれ所定の形状の底面と、該
底面と平行な上面とを有し、これら底面及び上面と平行
な断面の面積が前記底面から前記上面に向けて連続的に
減少する形状に形成し、P型エレメント及びN型エレメ
ントを、絶縁性接着剤ではりあわせた状態としてからそ
の底面を前記第1の基板の金属電極に固着、必要に応じ
て切断、削除した後、その上面に前記第2の基板を固着
するため、P型及びN型エレメントが絶縁性接着材と供
に第一の基板に強固に固着された状態となり、P型及び
N型エレメントが基板より離れたり、倒れたりすること
が低減される。According to the present invention, each of the P-type element and the N-type element has a bottom surface having a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface, and the area of the cross section parallel to the bottom surface and the upper surface is equal to the above-mentioned area. The P-type element and the N-type element are formed into a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the top surface, and the P-type element and the N-type element are bonded together with an insulating adhesive, and then the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate. After cutting and removing as necessary, the second substrate is fixed to the upper surface, so that the P-type and N-type elements are firmly fixed to the first substrate together with the insulating adhesive. , P-type and N-type elements are separated from the substrate and fall down.
【0013】この発明は、P型熱電材料からなるP型エ
レメントと、N型熱電材料からなるN型エレメントと、
これらP型及びN型の異種エレメントを一対ずつ接合し
てPN接合対を形成可能な金属電極を有する第1の基板
と、該第1の基板とともに、前記P型及びN型エレメン
トを挟み込む状態に配置され、前記金属電極を有する第
2の基板と、を備えた熱電素子の製造方法において、前
記P型熱電材料とN型熱電材料を、フィンを持った板状
に形成し、前記P型熱電材料及びN型熱電材料を、絶縁
性接着剤ではりあわせた状態としてから不要な部分を切
断及び研磨により削除し、その底面を前記第1の基板の
金属電極に固着、必要に応じて切断、削除した後、その
上面に前記第2の基板を固着する事によりPN接合対が
形成されること特徴とする熱電素子の製造方法。The present invention provides a P-type element made of a P-type thermoelectric material, an N-type element made of an N-type thermoelectric material,
A first substrate having a metal electrode capable of forming a PN junction pair by joining these P-type and N-type heterogeneous elements one by one, and a state in which the P-type and N-type elements are sandwiched together with the first substrate. A second substrate having the metal electrode disposed thereon, wherein the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are formed in a plate shape having fins, and the P-type thermoelectric material is formed. After the material and the N-type thermoelectric material are bonded together with an insulating adhesive, unnecessary portions are removed by cutting and polishing, and the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate, and cut as necessary. A method for manufacturing a thermoelectric element, wherein a PN junction pair is formed by fixing the second substrate on the upper surface after the deletion.
【0014】この発明によれば、前記P型熱電材料とN
型熱電材料をフィンを持った板状に形成し、前記P型熱
電材料とN型熱電材料を、絶縁性接着剤ではりあわせた
状態としてから不要な部分を切断及び研磨により削除
し、その底面を前記第1の基板の金属電極に固着、必要
に応じて切断、削除した後、その上面に前記第2の基板
を固着するため、 P型及びN型エレメントが絶縁性接
着材と供に第一の基板に強固に固着された状態となり、
P型及びN型エレメントが基板より離れたり、倒れたり
することが低減される。また、微細なエレメントの形成
も可能である。According to the present invention, the P-type thermoelectric material and N
The thermoelectric material is formed in a plate shape having fins, the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are bonded together with an insulating adhesive, and unnecessary portions are removed by cutting and polishing. Is fixed to the metal electrode of the first substrate, cut and removed as necessary, and then the second substrate is fixed to the upper surface thereof. It becomes a state firmly fixed to one substrate,
It is reduced that the P-type and N-type elements separate from the substrate or fall down. Further, a fine element can be formed.
【0015】P型熱電材料からなるP型エレメントと、
N型熱電材料からなるN型エレメントと、これらP型及
びN型の異種エレメントを一対ずつ接合してPN接合対
を形成可能な金属電極を有する第1の基板と、該第1の
基板とともに、前記P型及び前記N型エレメントを挟み
込む状態に配置され、前記金属電極を有する第2の基板
と、を備えた熱電素子の製造方法において、前記P型熱
電材料と前記N型熱電材料をフィンを持った板状に形成
し、前記フィンは、それぞれ所定の形状の底面と該底面
と平行な上面とを有し、これら底面及び上面と平行な断
面の面積が、一方は前記底面から前記上面に向けて連続
的に減少する形状に形成し、他方は前記底面から前記上
面に向けて連続的に増加する形状に形成し、前記P型熱
電材料及びN型熱電材料を絶縁性接着剤ではりあわせた
状態としてから不要な部分を切断及び研磨により削除
し、その底面を前記第1の基板の金属電極に固着し、そ
の上面に前記第2の基板を固着する事によりPN接合対
が形成されること特徴とする熱電素子の製造方法。A P-type element made of a P-type thermoelectric material;
A first substrate having an N-type element made of an N-type thermoelectric material, a metal electrode capable of forming a PN junction pair by joining these P-type and N-type heterogeneous elements one by one, and the first substrate; A second substrate having the metal electrode, the second substrate having the metal electrode, wherein the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are finned. Each of the fins has a bottom surface of a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface, and each of the fins has a cross-sectional area parallel to the bottom surface and the top surface, and one of the fins extends from the bottom surface to the top surface. The P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are bonded together with an insulating adhesive, and the other is formed into a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the top surface. From the state A PN junction pair is formed by fixing the bottom portion to the metal electrode of the first substrate and fixing the second substrate on the top surface thereof. Device manufacturing method.
【0016】この発明によれば、フィンを持った板状に
形成した前記P型熱電材料とN型熱電材料のフィンの形
状が、それぞれ所定の形状の底面と、該底面と平行な上
面とを有し、これら底面及び上面と平行な断面の面積
が、一方は前記底面から前記上面に向けて連続的に減少
する形状に形成され、他方は前記底面から前記上面に向
けて連続的に増加する形状に形成し、前記P型熱電材料
とN型熱電材料を、絶縁性接着剤ではりあわせた状態と
してから不要な部分を切断及び研磨により削除し、P型
熱電材料、N型熱電材料の断面積の大きい方の面を、前
記第1の基板の金属電極に固着、必要に応じて切断、削
除した後、その上に前記第2の基板を固着するため、
P型及びN型エレメントが絶縁性接着材と供に第1の基
板に強固に固着された状態となり、P型及びN型エレメ
ントが基板より離れたり、倒れたりすることが低減され
る。また、微細なエレメントの形成も可能である。According to the present invention, the fins of the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material formed into a plate shape having fins each have a bottom surface having a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface. The bottom surface and the area of the cross section parallel to the upper surface, one is formed in a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the upper surface, and the other continuously increases from the bottom surface toward the upper surface. After forming the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material together with an insulating adhesive, unnecessary portions are removed by cutting and polishing, and the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are cut. In order to fix the surface having a larger area to the metal electrode of the first substrate, cut and delete as necessary, and then fix the second substrate thereon,
The P-type and N-type elements are firmly fixed to the first substrate together with the insulating adhesive, so that the P-type and N-type elements are less likely to separate or fall from the substrate. Further, a fine element can be formed.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図1〜図5の図面を参照しながら説明する。図1
は本発明に係る熱電素子の概観を示す斜視図、図2は図
1の熱電素子の縦断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG.
1 is a perspective view showing an outline of the thermoelectric element according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the thermoelectric element shown in FIG.
【0018】この実施の形態の熱電素子1は、図1及び
図2に示すように、P型熱電材料からなるP型エレメン
ト3と、N型熱電材料からなるN型エレメント4と、こ
れら異種エレメント3、4を一対ずつ接合してPN接合
対を形成可能な金属電極5を有する基板2B(第1の基
板)、2A(第2の基板)等、から構成されている。P
型エレメント3及びN型エレメント4は、例えば、Bi
−Te系材料の焼結体により構成されている。As shown in FIGS. 1 and 2, a thermoelectric element 1 of this embodiment includes a P-type element 3 made of a P-type thermoelectric material, an N-type element 4 made of an N-type thermoelectric material, It comprises a substrate 2B (first substrate) and 2A (second substrate) having a metal electrode 5 capable of forming a PN junction pair by joining pairs 3 and 4 one by one. P
The type element 3 and the N-type element 4 are, for example, Bi
-It is composed of a sintered body of a Te-based material.
【0019】ここで、P型エレメント3は、その主な特
性が、例えば、ゼーベック係数が202μV/K、比抵
抗率が0.93mΩcm、熱伝導率が1.46W/m
K、一方、N型エレメント4は、その主な特性が、例え
ば、ゼーベック係数が−188μV/K、比抵抗率が
0.97mΩcm、熱伝導率が1.61W/mKとなっ
ている。Here, the main characteristics of the P-type element 3 are, for example, a Seebeck coefficient of 202 μV / K, a specific resistance of 0.93 mΩcm, and a thermal conductivity of 1.46 W / m.
K, on the other hand, the main characteristics of the N-type element 4 are, for example, a Seebeck coefficient of -188 μV / K, a specific resistance of 0.97 mΩcm, and a thermal conductivity of 1.61 W / mK.
【0020】P型エレメント3は、図2に示すように、
底面3b(例えば、形状が正方形)と、該底面3bと平
行な上面3a(例えば、形状が正方形)とを有し、これ
ら底面3b及び上面3aと平行な断面の面積が、底面3
bから上面3aに向けて連続的に減少する形状に形成さ
れている。このP型エレメント3は、その底面3bが基
板2Bの金属電極5に、その上面3aが基板2A(図
2)の金属電極5に、それぞれ、金属層6(例えば、N
i)および接合層7等を介して固着されている。The P-type element 3 is, as shown in FIG.
It has a bottom surface 3b (for example, square in shape) and an upper surface 3a (for example, square in shape) parallel to the bottom surface 3b, and the area of a cross section parallel to the bottom surface 3b and the upper surface 3a is
It is formed in a shape that continuously decreases from b to the upper surface 3a. The bottom surface 3b of the P-type element 3 corresponds to the metal electrode 5 of the substrate 2B, and the top surface 3a corresponds to the metal electrode 5 of the substrate 2A (FIG. 2).
i) and are fixed via the bonding layer 7 and the like.
【0021】また、N型エレメント4も、P型エレメン
ト3と同様、底面4b(例えば、形状が正方形)と、該
底面4bと平行な上面4a(例えば、形状が正方形)と
を有し、これら底面4b及び上面4aと平行な断面の面
積が、底面4bから上面4aに向けて連続的に減少する
形状に形成されている。このN型エレメント4は、その
底面4bが基板2Bの金属電極5に、その上面4aが基
板2A(図2)の金属電極5に、それぞれ、金属層6
(例えば、Ni)および接合層7等を介して固着されて
いる。Similarly to the P-type element 3, the N-type element 4 has a bottom surface 4b (for example, a square shape) and an upper surface 4a (for example, a square shape) parallel to the bottom surface 4b. The area of the cross section parallel to the bottom surface 4b and the top surface 4a is formed in a shape that continuously decreases from the bottom surface 4b to the top surface 4a. The N-type element 4 has a bottom surface 4b formed on the metal electrode 5 of the substrate 2B and a top surface 4a formed on the metal electrode 5 of the substrate 2A (FIG. 2).
(For example, Ni) and the bonding layer 7.
【0022】ここで、各エレメント3、4の上面3a、
4aと、底面3b、4bとの面積比は、各エレメント
3、4同士の間隔及び各エレメント3、4の高さを考慮
して、例えば、1:1から1:10までの範囲に設定さ
れている。そして、P型エレメント3及びN型エレメン
ト4は、2枚の基板2A、2Bに挟み込まれ、一端が基
板2Aの金属電極5に、他端が基板2Bの金属電極5に
それぞれ固着された状態において、該金属電極5を介し
てPN接合対が形成されるとともに、これらPN接合対
が直列につながれるようになっている。Here, the upper surface 3a of each element 3, 4
The area ratio between the bottom surface 4a and the bottom surfaces 3b and 4b is set in a range of, for example, 1: 1 to 1:10 in consideration of the interval between the elements 3 and 4 and the height of the elements 3 and 4. ing. The P-type element 3 and the N-type element 4 are sandwiched between the two substrates 2A and 2B, and one end is fixed to the metal electrode 5 of the substrate 2A and the other end is fixed to the metal electrode 5 of the substrate 2B. A PN junction pair is formed via the metal electrode 5, and the PN junction pairs are connected in series.
【0023】このように構成されるP型エレメント3及
びN型エレメント4は、従来の同じ特性を有する柱状
(直方体)のエレメントと比較すると、各エレメント
3、4の底面3b、4bと、基板2Bとの固着面の面積
が拡大されるため、外部からの衝撃等に対して、基板2
Bに対する接合強度が向上することとなる。また、各エ
レメント3、4は、それぞれ、底面3b、4b及び上面
3a、4aと平行な断面の面積が、底面3b、4bから
上面3a、4aに向けて連続的に減少する形状に形成さ
れているため、各エレメント3、4自体のせん断応力に
対する機械的強度が向上し、歩留まりを向上させること
が可能となる。The P-type element 3 and the N-type element 4 configured as described above are different from conventional columnar (rectangular) elements having the same characteristics in that the bottom surfaces 3b and 4b of the elements 3 and 4 and the substrate 2B The area of the fixing surface with the substrate 2 is increased, so that the substrate
The bonding strength for B is improved. Each of the elements 3 and 4 is formed so that the area of a cross section parallel to the bottom surfaces 3b and 4b and the top surfaces 3a and 4a decreases continuously from the bottom surfaces 3b and 4b toward the top surfaces 3a and 4a. Therefore, the mechanical strength of each of the elements 3 and 4 against shear stress is improved, and the yield can be improved.
【0024】次に、このように構成される熱電素子の製
造方法について本発明に係る部分を中心に説明する。こ
の製造方法では、まず、P型熱電材料ウエハー8及びN
型熱電材料ウエハー9を図3(a)に示すようにそれぞ
れ底面と、底面と平行な上面とを有し、これら底面及び
上面と平行な断面の面積が底面から上面に向けて連続的
に減少する形状に形成する。つづいて、図3(b)に示
すようにP型、N型熱電材料ウエハー8、9を、絶縁性
接着剤10で貼り合わせることにより、PN熱電材料ウ
エハー11とする。Next, a method of manufacturing the thermoelectric element having the above-described configuration will be described, focusing on the portion according to the present invention. In this manufacturing method, first, the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type
As shown in FIG. 3A, the mold thermoelectric material wafer 9 has a bottom surface and a top surface parallel to the bottom surface, and the area of the cross section parallel to the bottom surface and the top surface continuously decreases from the bottom surface to the top surface. It is formed in the shape to be. Subsequently, as shown in FIG. 3B, the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 are bonded together with an insulating adhesive 10 to form a PN thermoelectric material wafer 11.
【0025】つづいて、図3(c)に示すように、この
PN熱電材料ウエハー11を構成するP型、N型各熱電
材料の底面が、基板2Bの金属電極5に固着した状態に
形成する。ここで、PN熱電材料ウエハー11を構成す
るP型、N型各熱電材料ウエハー8、9の底面は、例え
ば、Niメッキ等(図示省略)を介してハンダ等(図示
省略)で基板2Bに固着されている。P型エレメント3
及びN型エレメント4は、このPN熱電材料ウエハー1
1を切断、削除することによって基板2Bに固着された
状態で形成することができる。Subsequently, as shown in FIG. 3C, the bottom surface of each of the P-type and N-type thermoelectric materials constituting the PN thermoelectric material wafer 11 is formed so as to be fixed to the metal electrode 5 of the substrate 2B. . Here, the bottom surfaces of the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 constituting the PN thermoelectric material wafer 11 are fixed to the substrate 2B by, for example, soldering (not shown) via Ni plating or the like (not shown). Have been. P-type element 3
And the N-type element 4 include the PN thermoelectric material wafer 1
1 can be formed in a state of being fixed to the substrate 2B by cutting and deleting.
【0026】また、上記P型熱電材料ウエハー8、N型
熱電材料ウエハー9の加工に際して、例えば、シリコン
半導体などの切断で使用されるダイシングブレードなど
を用いることができる。このダイシングブレードの刃の
形状(厚さ、先端部のカーブ等)は、 P型熱電材料ウ
エハー8及びN型熱電材料ウエハー9の形状を考慮し
て、選定され、それにより、所望の形状を形成すること
ができる。In processing the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type thermoelectric material wafer 9, for example, a dicing blade used for cutting a silicon semiconductor or the like can be used. The shape (thickness, curve at the tip, etc.) of the blade of the dicing blade is selected in consideration of the shapes of the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type thermoelectric material wafer 9, thereby forming a desired shape. can do.
【0027】熱電材料ウエハー11の切断、削除に際し
ては、ダイシングブレード、もしくはワイヤーソーを、
P型エレメント3、(N型エレメント)同士の間隔、及
びP型エレメント3、(N型エレメント)の形状を考慮
して選定し、それにより所望の形状及び間隔のエレメン
ト3,4を形成することができる。この製造方法では、
まず、P型熱電材料ウエハー8及びN型熱電材料ウエハ
ー9を図4(a)に示すようにフィンを持った構造に形
成する。次に、図4(b)に示すようにP型、N型熱電
材料ウエハー8、9のいずれか一方に絶縁性接着剤10
を充填し、図4(c)に示すように、P型、N型熱電材
料ウエハー8、9を絶縁性接着剤10を挟み込む形で組
み合わせた後、不要部分を切断削除することにより図4
(d)に示すような、PN熱電材料ウエハー11とす
る。When cutting or deleting the thermoelectric material wafer 11, a dicing blade or a wire saw is used.
Selection is made in consideration of the spacing between the P-type elements 3 and the (N-type elements) and the shapes of the P-type elements 3 and the (N-type elements), thereby forming the elements 3 and 4 having a desired shape and spacing. Can be. In this manufacturing method,
First, a P-type thermoelectric material wafer 8 and an N-type thermoelectric material wafer 9 are formed in a structure having fins as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4B, an insulating adhesive 10 is applied to one of the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9.
As shown in FIG. 4C, the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 are combined with the insulating adhesive 10 interposed therebetween, and unnecessary portions are cut and deleted.
A PN thermoelectric material wafer 11 as shown in FIG.
【0028】ここで、絶縁性接着剤10の充填に際して
は、P型及びN型熱電材料ウエハー8、9を組み合わせ
た後、充填してもよい。つづいて、図4(e)に示すよ
うに、このPN熱電材料ウエハー11を構成するP型、
N型各熱電材料ウエハー8、9の底面が、基板2Bの金
属電極5に固着した状態に形成する。ここで、PN熱電
材料ウエハー11を構成するP型、N型各熱電材料ウエ
ハー8、9の底面は、例えば、Niメッキ等(図示省
略)を介してハンダ等(図示省略)で基板2Bに固着さ
れている。P型エレメント3及びN型エレメント4は、
このPN熱電材料ウエハー11を、切断、削除すること
によってそれぞれ底面と、底面と平行な上面とを有し、
これら底面及び上面と平行な断面の面積が底面から上面
に向けて連続的に減少する形状で、基板2Bに固着され
た状態で形成することができる。At this time, the insulating adhesive 10 may be filled after the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 are combined. Subsequently, as shown in FIG. 4 (e), a P-type, which constitutes the PN thermoelectric material wafer 11,
The N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 are formed such that the bottom surfaces thereof are fixed to the metal electrodes 5 of the substrate 2B. Here, the bottom surfaces of the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 constituting the PN thermoelectric material wafer 11 are fixed to the substrate 2B by, for example, soldering (not shown) via Ni plating or the like (not shown). Have been. The P-type element 3 and the N-type element 4
By cutting and removing this PN thermoelectric material wafer 11, each has a bottom surface and an upper surface parallel to the bottom surface,
It can be formed in a state in which the area of the cross section parallel to the bottom surface and the top surface decreases continuously from the bottom surface to the top surface, and is fixed to the substrate 2B.
【0029】また、上記P型熱電材料ウエハー8、N型
熱電材料ウエハー9の加工に際して、例えば、ダイシン
グブレードもしくは、ワイヤーソー等を用いることがで
きる。熱電材料ウエハー11の切断、削除に際しては、
例えば、ダイシングブレードなどを、P型エレメント
3、(N型エレメント)同士の間隔、及びP型エレメン
ト3、(N型エレメント)の形状を考慮して選定し、そ
れにより所望の形状及び間隔のエレメント3,4を形成
することができる。In processing the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type thermoelectric material wafer 9, for example, a dicing blade or a wire saw can be used. When cutting or deleting the thermoelectric material wafer 11,
For example, a dicing blade or the like is selected in consideration of the distance between the P-type elements 3 and the (N-type elements) and the shape of the P-type elements 3 and the (N-type elements), whereby an element having a desired shape and distance is selected. 3, 4 can be formed.
【0030】この製造方法では、まず、P型熱電材料ウ
エハー8及びN型熱電材料ウエハー9の一方を図5
(a)i、他方を図5(a)iiに示すようなフィンを
持った構造に形成する。次に、図5(b)に示すように
P型、N型熱電材料ウエハー8、9のいずれか一方に絶
縁性接着剤10を充填し、図5(c)に示すように、P
型、N型熱電材料ウエハー8、9を絶縁性接着剤10を
挟み込む形で組み合わせた後、不要部分を切断削除する
ことにより図5(d)に示すような、PN熱電材料ウエ
ハー11とする。In this manufacturing method, first, one of the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type thermoelectric material wafer 9 is
(A) i, and the other is formed in a structure having fins as shown in FIG. 5 (a) ii. Next, as shown in FIG. 5 (b), one of the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 is filled with an insulating adhesive 10, and as shown in FIG.
After combining the mold and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 with the insulating adhesive 10 interposed therebetween, unnecessary portions are cut and deleted to obtain a PN thermoelectric material wafer 11 as shown in FIG. 5D.
【0031】ここで、絶縁性接着剤10の充填に際して
は、P型及びN型熱電材料ウエハー8、9を組み合わせ
た後、充填してもよい。つづいて、図5(e)に示すよ
うに、このPN熱電材料ウエハー11を構成するP型、
N型各熱電材料ウエハー8、9の断面積の大きい方が、
基板2Bの金属電極5に固着した状態に形成する。ここ
で、PN熱電材料ウエハー11を構成するP型、N型各
熱電材料ウエハー8、9は、例えば、Niメッキ等(図
示省略)を介してハンダ等(図示省略)で基板2Bに固
着されている。P型エレメント3及びN型エレメント4
は、このPN熱電材料ウエハー11を、切断、削除する
ことによってそれぞれ基板2Bに固着された状態で形成
することができる。Here, when filling the insulating adhesive 10, the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 may be combined and then filled. Subsequently, as shown in FIG. 5 (e), a P-type, which constitutes the PN thermoelectric material wafer 11,
The larger the cross-sectional area of each of the N-type thermoelectric material wafers 8 and 9,
It is formed so as to be fixed to the metal electrode 5 of the substrate 2B. Here, the P-type and N-type thermoelectric material wafers 8 and 9 constituting the PN thermoelectric material wafer 11 are fixed to the substrate 2B by, for example, soldering (not shown) via Ni plating or the like (not shown). I have. P-type element 3 and N-type element 4
Can be formed in a state in which each of the PN thermoelectric material wafers 11 is fixed to the substrate 2B by cutting and deleting.
【0032】また、上記P型熱電材料ウエハー8、N型
熱電材料ウエハー9の加工に際して、例えば、ダイシン
グブレードもしくは、ワイヤーソー、エンドミル等を用
いることができる。熱電材料ウエハー11の切断、削除
に際しては、例えば、ダイシングブレードなどを、P型
エレメント3、(N型エレメント)同士の間隔、及びP
型エレメント3、(N型エレメント)の形状を考慮して
選定し、それにより所望の形状及び間隔のエレメント
3,4を形成することができる。In processing the P-type thermoelectric material wafer 8 and the N-type thermoelectric material wafer 9, for example, a dicing blade, a wire saw, an end mill, or the like can be used. When cutting or deleting the thermoelectric material wafer 11, for example, a dicing blade or the like is used to move the P-type element 3, the interval between the (N-type elements),
Selection is made in consideration of the shapes of the mold elements 3 and (N-type elements), whereby the elements 3 and 4 having desired shapes and intervals can be formed.
【0033】そして、基板2B上に形成されたP型、N
型エレメント3,4の上面3a,4aを、各エレメント
が接合された基板2Bと対向する基板2Aの接合される
べき金属電極5に位置を合わせて、加圧しながら加熱す
ることにより、上面3a,4aのハンダ(図示省略)が
溶融し、各エレメント3,4と前記金属電極5との接合
が行われて、基板2B、2A上でPN接合を有する熱電
素子1が完成される。Then, the P-type and N-type layers formed on the substrate 2B are formed.
The upper surfaces 3a, 4a of the mold elements 3, 4 are heated while being pressed while being aligned with the metal electrodes 5 to be bonded of the substrate 2A opposed to the substrate 2B to which the respective elements are bonded. The solder 4a (not shown) is melted, and the elements 3, 4 and the metal electrode 5 are joined to complete the thermoelectric element 1 having a PN junction on the substrates 2B, 2A.
【0034】このように、 P型及びN型エレメント
3、4が絶縁性接着材で貼り合わされた状態で、その底
面3b、4bが基板2Bの金属電極5に固着された状態
に形成されてから基板2Aが接合されるため、各エレメ
ントが基板2Bに強固に固着された状態となり、P型及
びN型エレメントが基板2Bより離れたり、倒れたりす
ることが低減される。As described above, after the P-type and N-type elements 3 and 4 are bonded to each other with the insulating adhesive and the bottom surfaces 3b and 4b are fixed to the metal electrode 5 of the substrate 2B, Since the substrate 2A is joined, each element is firmly fixed to the substrate 2B, so that the P-type and N-type elements are less likely to separate or fall from the substrate 2B.
【0035】また、絶縁性接着剤10で貼り合わされた
エレメント3、4自体の機械的強度、並びに、エレメン
ト3、4と基板2Bとの接合強度の向上により、エレメ
ント3、4を小型化することが可能となり、同じ大きさ
の熱電素子1に、より多くのPN接合対を形成すること
が可能となる。そのため、小温度差においても、大きな
電力を発生させることが可能となり、熱電素子1を、例
えば、電子式腕時計などの各種携帯用電子機器の発電に
使用することが可能となる。The size of the elements 3 and 4 can be reduced by improving the mechanical strength of the elements 3 and 4 bonded together with the insulating adhesive 10 and the bonding strength between the elements 3 and 4 and the substrate 2B. And more PN junction pairs can be formed in the thermoelectric element 1 of the same size. Therefore, even with a small temperature difference, a large amount of electric power can be generated, and the thermoelectric element 1 can be used for power generation of various portable electronic devices such as an electronic wristwatch.
【0036】また、熱電素子1は、冷却素子として用い
る場合においても、絶大なる効果を発揮する。即ち、冷
却性能は熱電素子1に入力する電力によって決まるが、
この熱電素子1の場合、所定の電力を低電流で供給する
ことが可能となる。これにより、入出力用の配線を太く
したり、使用する電源を電流型の大きなものにする必要
がなくなる。従って、この熱電素子1を、例えば、半導
体レーザをはじめ、各種電子機器の冷却等に使用するこ
とが可能となる。Further, the thermoelectric element 1 exhibits a great effect even when used as a cooling element. That is, the cooling performance is determined by the power input to the thermoelectric element 1,
In the case of the thermoelectric element 1, it is possible to supply a predetermined electric power with a low current. As a result, it is not necessary to make the input / output wiring thicker or to use a large current type power supply. Therefore, the thermoelectric element 1 can be used for cooling various electronic devices such as a semiconductor laser, for example.
【0037】なお、この実施の形態で示したエレメント
3、4の大きさ及び材料、或いは特性については、これ
に限定されるものではない。例えば、大きさについて
は、一般的な大きさである数百μmからミリオーダーの
ものについても適用可能である。また、エレメント3、
4の材料として、Bi−Te系材料の焼結体を例として
挙げたが、例えば、Fe−Si系材料、Si−Ge系材
料、Co−Sb系材料等の各種熱電材料についても適用
可能である。The sizes, materials, and characteristics of the elements 3 and 4 shown in this embodiment are not limited to these. For example, the size can be applied to a general size of a few hundred μm to a millimeter order. Also, element 3,
As a material of No. 4, a sintered body of a Bi-Te-based material has been described as an example, but various thermoelectric materials such as a Fe-Si-based material, a Si-Ge-based material, and a Co-Sb-based material are also applicable. is there.
【0038】また、熱電素子1の製造方法で示したエレ
メント3、4の形成方法についても、従来の方法で行わ
れてきたように、個々のエレメント3、4を形成してか
ら、各々の基板2A、2Bに固着するようにしてもよ
い。As for the method of forming the elements 3 and 4 shown in the method of manufacturing the thermoelectric element 1, the individual elements 3 and 4 are formed and then each substrate is formed as in the conventional method. You may make it adhere to 2A, 2B.
【0039】[0039]
【発明の効果】この発明によれば、P型エレメント及び
N型エレメントが、底面及び上面と平行な断面の面積が
底面から上面に向けて連続的に減少する形状に形成され
ているため、従来の同じ特性を有する柱状(直方体)の
エレメントと比較して、P型及びN型の各エレメントの
底面と、第1の基板との固着面の面積が拡大され、外部
からの衝撃等に対して、P型及びN型の各エレメント
と、第1の基板との接合強度が向上することとなる。According to the present invention, the P-type element and the N-type element are formed in such a shape that the area of the cross section parallel to the bottom surface and the top surface continuously decreases from the bottom surface to the top surface. As compared with the columnar (rectangular parallelepiped) element having the same characteristics, the area of the bottom surface of each of the P-type and N-type elements and the area of the fixing surface to the first substrate are enlarged, , P-type and N-type elements and the first substrate are improved in bonding strength.
【0040】また、P型及びN型エレメントの形状を上
記形状としたことにより、せん断応力等に対するP型及
びN型エレメント自体の機械的強度が向上し、歩留まり
を向上させることが可能となる。この発明によれば、P
型エレメント及びN型エレメントの断面の形状が、四角
形であるため、P型及びN型エレメントの成形が容易と
なる。In addition, since the P-type and N-type elements have the above-described shapes, the mechanical strength of the P-type and N-type elements themselves against shear stress and the like can be improved, and the yield can be improved. According to the present invention, P
Since the cross-sectional shapes of the mold element and the N-type element are square, the molding of the P-type and N-type elements is facilitated.
【0041】また、それとともに、P型及びN型エレメ
ントの成形工程を最小限とすることができる。この発明
によれば、P型エレメントとN型エレメントが間隙に形
成されている絶縁層を含め、板状になるため、P型エレ
メント及びN型エレメントが独立の柱である時に比べ、
せん断応力等に対するP型及びN型エレメント自体の機
械的強度が向上し、歩留まりを向上させることが可能と
なる。In addition, the steps for forming the P-type and N-type elements can be minimized. According to the present invention, since the P-type element and the N-type element are plate-shaped, including the insulating layer formed in the gap, compared to when the P-type element and the N-type element are independent pillars,
The mechanical strength of the P-type and N-type elements themselves against shear stress and the like is improved, and the yield can be improved.
【0042】この発明によれば、前記P型エレメント及
びN型エレメントを、それぞれ所定の形状の底面と、該
底面と平行な上面とを有し、これら底面及び上面と平行
な断面の面積が前記底面から前記上面に向けて連続的に
減少する形状に形成し、P型エレメント及びN型エレメ
ントを、絶縁性接着剤ではりあわせた状態としてからそ
の底面を前記第1の基板の金属電極に固着、必要に応じ
て切断、削除した後、その上面に前記第2の基板を固着
するため、P型及びN型エレメントが絶縁性接着材と供
に第一の基板に強固に固着された状態となり、P型及び
N型エレメントが基板より離れたり、倒れたりすること
が低減される。According to the present invention, each of the P-type element and the N-type element has a bottom surface having a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface, and the area of the cross section parallel to the bottom surface and the upper surface is the same as that of the first embodiment. The P-type element and the N-type element are formed into a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the top surface, and the P-type element and the N-type element are bonded together with an insulating adhesive, and then the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate. After cutting and removing as necessary, the second substrate is fixed to the upper surface, so that the P-type and N-type elements are firmly fixed to the first substrate together with the insulating adhesive. , P-type and N-type elements are separated from the substrate and fall down.
【0043】この発明によれば、前記P型熱電材料とN
型熱電材料をフィンを持った板状に形成し、前記P型熱
電材料とN型熱電材料を、絶縁性接着剤ではりあわせた
状態としてから不要な部分を切断及び研磨により削除
し、その底面を前記第1の基板の金属電極に固着、必要
に応じて切断、削除した後、その上面に前記第2の基板
を固着するため、 P型及びN型エレメントが絶縁性接
着材と供に第一の基板に強固に固着された状態となり、
P型及びN型エレメントが基板より離れたり、倒れたり
することが低減される。また、微細なエレメントの形成
も可能である。According to the present invention, the P-type thermoelectric material and N
The thermoelectric material is formed in a plate shape having fins, the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are bonded together with an insulating adhesive, and unnecessary portions are removed by cutting and polishing. Is fixed to the metal electrode of the first substrate, cut and removed as necessary, and then the second substrate is fixed to the upper surface thereof. It becomes a state firmly fixed to one substrate,
It is reduced that the P-type and N-type elements separate from the substrate or fall down. Further, a fine element can be formed.
【0044】この発明によれば、フィンを持った板状に
形成した前記P型熱電材料とN型熱電材料のフィンの形
状が、それぞれ所定の形状の底面と、該底面と平行な上
面とを有し、これら底面及び上面と平行な断面の面積
が、一方は前記底面から前記上面に向けて連続的に減少
する形状に形成され、他方は前記底面から前記上面に向
けて連続的に増加する形状に形成し、前記P型熱電材料
とN型熱電材料を、絶縁性接着剤ではりあわせた状態と
してから不要な部分を切断及び研磨により削除し、P型
熱電材料、N型熱電材料の断面積の大きい方の面を、前
記第1の基板の金属電極に固着、必要に応じて切断、削
除した後、その上に前記第2の基板を固着するため、
P型及びN型エレメントが絶縁性接着材と供に第1の基
板に強固に固着された状態となり、P型及びN型エレメ
ントが基板より離れたり、倒れたりすることが低減され
る。また、微細なエレメントの形成も可能である。According to the present invention, the fins of the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material formed into a plate shape having fins each have a predetermined bottom surface and a top surface parallel to the bottom surface. The bottom surface and the area of the cross section parallel to the upper surface, one is formed in a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the upper surface, and the other continuously increases from the bottom surface toward the upper surface. After forming the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material together with an insulating adhesive, unnecessary portions are removed by cutting and polishing, and the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are cut. In order to fix the surface having a larger area to the metal electrode of the first substrate, cut and delete as necessary, and then fix the second substrate thereon,
The P-type and N-type elements are firmly fixed to the first substrate together with the insulating adhesive, so that the P-type and N-type elements are less likely to separate or fall from the substrate. Further, a fine element can be formed.
【図1】本発明に係る熱電素子の概観を示す斜視図であ
る。FIG. 1 is a perspective view showing an overview of a thermoelectric element according to the present invention.
【図2】図1の熱電素子の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the thermoelectric element of FIG.
【図3】本発明の製造工程の概要を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a manufacturing process of the present invention.
【図4】本発明の製造工程の概要を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an outline of a manufacturing process of the present invention.
【図5】本発明の製造工程の概要を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of a manufacturing process of the present invention.
1 熱電素子 2A 基板(第2の基板) 2B 基板(第1の基板) 3 P型エレメント 4 N型エレメント 5 金属電極 6 金属層 7 接合層 8 P型熱電材料ウエハー 9 N型熱電材料ウエハー 10 絶縁性接着剤 11 PN熱電材料ウエハー Reference Signs List 1 thermoelectric element 2A substrate (second substrate) 2B substrate (first substrate) 3 P-type element 4 N-type element 5 metal electrode 6 metal layer 7 bonding layer 8 P-type thermoelectric material wafer 9 N-type thermoelectric material wafer 10 insulation Adhesive 11 PN thermoelectric material wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−299704(JP,A) 特開 平1−235387(JP,A) 特開 平8−18109(JP,A) 特開 昭63−110779(JP,A) 特開 平8−97472(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 35/32 H01L 35/34 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-299704 (JP, A) JP-A 1-235387 (JP, A) JP-A-8-18109 (JP, A) JP-A-63-1988 110779 (JP, A) JP-A-8-97472 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 35/32 H01L 35/34
Claims (1)
てPN接合対を形成可能な金属電極を有する第1の基板
と、 該第1の基板とともに、前記P型及び前記N型エレメン
トを挟み込む状態に配置され、前記金属電極を有する第
2の基板と、 を備えた熱電素子の製造方法において、 前記P型熱電材料と前記N型熱電材料をフィンを持った
板状に形成し、前記フィンは、それぞれ所定の形状の底
面と該底面と平行な上面とを有し、これら底面及び上面
と平行な断面の面積が、一方は前記底面から前記上面に
向けて連続的に減少する形状に形成し、他方は前記底面
から前記上面に向けて連続的に増加する形状に形成し、
前記P型熱電材料及びN型熱電材料を絶縁性接着剤では
りあわせた状態としてから不要な部分を切断及び研磨に
より削除し、その底面を前記第1の基板の金属電極に固
着し、その上面に前記第2の基板を固着する事によりP
N接合対が形成されること特徴とする熱電素子の製造方
法。1. A P-type element made of a P-type thermoelectric material, an N-type element made of an N-type thermoelectric material, and a metal capable of forming a PN junction pair by joining these P-type and N-type dissimilar elements one by one. A method for manufacturing a thermoelectric element, comprising: a first substrate having an electrode; and a second substrate having the metal electrode, the second substrate having the first substrate and the P-type and N-type elements sandwiched therebetween. In the above, the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are formed in a plate shape having fins, and each of the fins has a bottom surface having a predetermined shape and an upper surface parallel to the bottom surface. The area of a cross section parallel to the one is formed in a shape that continuously decreases from the bottom surface toward the top surface, the other is formed in a shape that continuously increases from the bottom surface toward the top surface,
After the P-type thermoelectric material and the N-type thermoelectric material are bonded together with an insulating adhesive, unnecessary portions are removed by cutting and polishing, and the bottom surface is fixed to the metal electrode of the first substrate, and the upper surface thereof is fixed. By fixing the second substrate to P
A method for manufacturing a thermoelectric element, wherein an N-junction pair is formed.
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