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公開番号2024129754
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-27
出願番号2023039160
出願日2023-03-13
発明の名称熱電変換モジュールの製造方法
出願人株式会社テックスイージー
代理人個人
主分類H10N 10/01 20230101AFI20240919BHJP()
要約【課題】マグネシウムアンチモン系熱電素子を備えた熱電変換モジュールの新規な製造方法を提供する。
【解決手段】マグネシウムアンチモン系熱電材料を焼結した焼結体310の端面に、溶射を行うことで、電極を接合するための電極接合層320を形成し、電極接合層320が形成された焼結体310を加工して、端面に電極接合層320を有する熱電素子110を形成し、得られた熱電素子110の電極接合層320に、熱電素子同士を電気的に接続するための電極を接合する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
複数の熱電素子と、前記複数の熱電素子を電気的に接続するための複数の電極と、前記複数の熱電素子及び前記複数の電極を挟むように配置された一対の絶縁基板とを備えた熱電変換モジュールの製造方法であって、
マグネシウムアンチモン系熱電材料の焼結体の端面に、溶射により電極接合層を形成する電極接合層形成工程と、
前記電極接合層が形成された焼結体から、端面に電極接合層を有する熱電素子を得る素子形成工程と、
前記素子形成工程で得られた熱電素子の電極接合層と前記電極とを接合する接合工程と
を備えたことを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記電極接合層形成工程は、金属を溶射することにより前記電極接合層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記金属は、銅である
ことを特徴とする請求項２に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記電極接合層の厚みは、１００～２００μｍ程度である
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁基板の一方の面に、前記電極を形成する電極形成工程を更に備え、
前記接合工程は、前記絶縁基板に形成された電極と、前記熱電素子の電極接合層とを接合する
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
両端面に前記電極接合層を有する複数の熱電素子と、前記電極が形成された一対の絶縁基板とを組み立てる組み立て工程を更に備え、
前記接合工程は、前記一対の絶縁基板に形成された電極と、前記熱電素子の両端の電極接合層とを同時に接合する
ことを特徴とする請求項５に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記焼結体は、複数の熱電素子を切り出すことが可能な大きさを有しており、
前記素子形成工程は、前記電極接合層が形成された前記焼結体を切断して、端面に電極接合層を有する熱電素子を複数得る
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記電極接合層形成工程は、Ｍｇ
3
Ｓｂ
2
系熱電材料で構成されるｎ型焼結体及びＭｇＡｇＳｂ系熱電材料で構成されるｐ型焼結体のそれぞれに対して、電極接合層を形成し、
前記素子形成工程は、前記電極接合層が形成された前記ｎ型焼結体から、端面に電極接合層を有するｎ型熱電素子を得ると共に、前記電極接合層が形成された前記ｐ型焼結体から、端面に電極接合層を有するｐ型熱電素子を得る
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の熱電変換モジュールの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換モジュールの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、熱電発電用や電子冷却用の熱電変換モジュールが知られている。このような熱電変換モジュールは、一般に、複数の熱電素子（ｎ型半導体素子及びｐ型半導体素子）と、複数の熱電素子を電気的に接続するための複数の金属電極と、複数の熱電素子及び複数の金属電極を挟持する一対の絶縁基板（例えば、セラミック基板）とによって構成されている。
【０００３】
一方、従来より、マグネシウム（Ｍｇ）及びアンチモン（Ｓｂ）を主成分とするマグネシウムアンチモン系熱電材料が知られており、マグネシウムアンチモン系熱電材料を使用した熱電素子（マグネシウムアンチモン系熱電素子）は、室温周辺で、比較的高い熱電性能（発電性能）を有することが知られている。
【０００４】
しかしながら、マグネシウムアンチモン系熱電材料の原料となるマグネシウム（Ｍｇ）は、一般に、ろう付やめっきが困難であり、そのようなマグネシウム（Ｍｇ）を主成分とするマグネシウムアンチモン系熱電素子については、金属電極との接合が課題となっている。
【０００５】
加えて、マグネシウムアンチモン系熱電材料の一種であるＭｇＡｇＳｂ系熱電材料については、４００℃以上の温度領域でその特性が変化してしまい、熱電性能が維持できないことが報告されており、この点からも、一般に、融点が４５０℃以上のろうを使用するろう付については使用することができない。
【０００６】
なお、特開２０１７－１１１０９号公報には、複数の熱電素子と、前記複数の熱電素子を電気的に接続するための複数の電極と、前記複数の熱電素子及び前記複数の電極を挟むように配置された一対の絶縁基板とを備えた熱電変換モジュールの製造方法であって、前記絶縁基板の表面に、前記電極用のパターンを活性金属ろうで形成する電極パターン形成工程と、前記複数の熱電素子と、前記電極用のパターンが形成された一対の絶縁基板とを組み立てる組み立て工程と、前記組み立て工程で組み立てられた熱電変換モジュールを加熱してろう付するろう付工程とを備えたことを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１７－１１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、マグネシウムアンチモン系熱電素子を備えた熱電変換モジュールの新規な製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱電変換モジュールの製造方法は、複数の熱電素子と、前記複数の熱電素子を電気的に接続するための複数の電極と、前記複数の熱電素子及び前記複数の電極を挟むように配置された一対の絶縁基板とを備えた熱電変換モジュールの製造方法であって、マグネシウムアンチモン系熱電材料の焼結体の端面に、溶射により電極接合層を形成する電極接合層形成工程と、前記電極接合層が形成された焼結体から、端面に電極接合層を有する熱電素子を得る素子形成工程と、前記素子形成工程で得られた熱電素子の電極接合層と前記電極とを接合する接合工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この場合において、前記電極接合層形成工程は、金属（例えば、銅）を溶射することにより前記電極接合層を形成するようにしてもよい。また、前記電極接合層の厚みは、１００～２００μｍ程度であるようにしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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