JP2893373B2 - 熱電素子 - Google Patents
熱電素子Info
- Publication number
- JP2893373B2 JP2893373B2 JP6122873A JP12287394A JP2893373B2 JP 2893373 B2 JP2893373 B2 JP 2893373B2 JP 6122873 A JP6122873 A JP 6122873A JP 12287394 A JP12287394 A JP 12287394A JP 2893373 B2 JP2893373 B2 JP 2893373B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor material
- module
- electrode
- electrodes
- thermoelectric semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温度差による発電、ある
いは電流を流すことにより冷却・発熱を行うことができ
る熱電素子に関するものである。
いは電流を流すことにより冷却・発熱を行うことができ
る熱電素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電素子は金属電極を介してＰ型熱電半
導体材料とＮ型熱電半導体材料を接合することによりＰ
Ｎ接合素子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
ク効果に基づく起電力を発生することから発電装置とし
て、また、接合部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ペルチェ効果を利
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。
導体材料とＮ型熱電半導体材料を接合することによりＰ
Ｎ接合素子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
ク効果に基づく起電力を発生することから発電装置とし
て、また、接合部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ペルチェ効果を利
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。
【０００３】一般に、熱電素子は複数個の素子が直列に
繋がれた熱電モジュールとして用いられる。この熱電モ
ジュールの構造は一辺が数百μｍから数ｍｍのＰ型及び
Ｎ型熱電半導体材料が二枚のアルミナや窒化アルミニウ
ムなどの電気絶縁性の基板で挟み込まれており、Ｐ型熱
電半導体材料とＮ型熱電半導体材料が基板上で金属等の
電気導電性の物質により接合されると同時に、複数個の
接合が二枚の基板で直列に繋がれている。熱電モジュー
ルの性能は、それを構成している材料や熱設計に加え、
モジュールを形成している熱電素子の数が重要な要素と
なっている。とくに温度差を利用した発電では発生する
起電圧は素子数に比例するため、高い電圧を取り出すこ
とを目的とするモジュールでは直列に並べる素子数を多
くすることが望まれている。また、冷却素子や温度制御
用の素子として熱電モジュールを用いる場合において
も、直流に並べた素子の数が少ないと素子に流す電流が
大きくなり、配線を太くしたり、電源を大きくする必要
があった。このため、直列に素子を多く並べることが冷
却素子として使う場合にも望まれていた。
繋がれた熱電モジュールとして用いられる。この熱電モ
ジュールの構造は一辺が数百μｍから数ｍｍのＰ型及び
Ｎ型熱電半導体材料が二枚のアルミナや窒化アルミニウ
ムなどの電気絶縁性の基板で挟み込まれており、Ｐ型熱
電半導体材料とＮ型熱電半導体材料が基板上で金属等の
電気導電性の物質により接合されると同時に、複数個の
接合が二枚の基板で直列に繋がれている。熱電モジュー
ルの性能は、それを構成している材料や熱設計に加え、
モジュールを形成している熱電素子の数が重要な要素と
なっている。とくに温度差を利用した発電では発生する
起電圧は素子数に比例するため、高い電圧を取り出すこ
とを目的とするモジュールでは直列に並べる素子数を多
くすることが望まれている。また、冷却素子や温度制御
用の素子として熱電モジュールを用いる場合において
も、直流に並べた素子の数が少ないと素子に流す電流が
大きくなり、配線を太くしたり、電源を大きくする必要
があった。このため、直列に素子を多く並べることが冷
却素子として使う場合にも望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱電素
子を直列に多く並べる場合、配線あるいは熱電半導体材
料の一カ所でも断線するとモジュールとしての機能を損
なってしまう。この問題は製造における歩留まりの低下
をきたし、同時にコスト面でも大きな課題ともなってい
た。
子を直列に多く並べる場合、配線あるいは熱電半導体材
料の一カ所でも断線するとモジュールとしての機能を損
なってしまう。この問題は製造における歩留まりの低下
をきたし、同時にコスト面でも大きな課題ともなってい
た。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、モジュール内で熱電半導体材料を直列に繋ぐため
に熱電半導体材料を挟んでいる基板に形成されている金
属等の配線のうち全部あるいは一部に熱電半導体材料を
接合するだけでなく外部との接続やモジュール内の他の
電極と接続するための電極を設けるようにする。
めに、モジュール内で熱電半導体材料を直列に繋ぐため
に熱電半導体材料を挟んでいる基板に形成されている金
属等の配線のうち全部あるいは一部に熱電半導体材料を
接合するだけでなく外部との接続やモジュール内の他の
電極と接続するための電極を設けるようにする。
【０００６】
【作用】基板配線に電極を設けることにより、モジュー
ルの組立時あるいは組立後、モジュール内の熱電半導体
材料あるいは基板上の配線に断線等の欠陥があった場
合、欠陥のある部分を避けるように、電極間を電気的に
接続することにより、全体としての性能は機能的に削除
した分だけ低下するが、モジュールとして機能させるこ
とができるのである。また、これらの電極を検査用の電
極として用いることにより、モジュール内の断線等の欠
陥の存在とその位置を知ることができる。さらに本発明
の電極は、入出力電極として用いることもできる。
ルの組立時あるいは組立後、モジュール内の熱電半導体
材料あるいは基板上の配線に断線等の欠陥があった場
合、欠陥のある部分を避けるように、電極間を電気的に
接続することにより、全体としての性能は機能的に削除
した分だけ低下するが、モジュールとして機能させるこ
とができるのである。また、これらの電極を検査用の電
極として用いることにより、モジュール内の断線等の欠
陥の存在とその位置を知ることができる。さらに本発明
の電極は、入出力電極として用いることもできる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明を図面を参考に実施例に基づき
説明する。図１はＰ型熱電半導体材料とＮ型熱電半導体
材料を金属を介してＰＮ接合を形成し二枚のアルミナ基
板に挟むことにより作製した熱電モジュールを一枚の基
板上方より金属配線部のみを表した図である。
説明する。図１はＰ型熱電半導体材料とＮ型熱電半導体
材料を金属を介してＰＮ接合を形成し二枚のアルミナ基
板に挟むことにより作製した熱電モジュールを一枚の基
板上方より金属配線部のみを表した図である。
【０００８】図１で、実線部１は上部基板上に設けられ
たＰＮ接合用配線・電極である上部基板配線を表し、破
線２は下部基板上にもうけられたＰＮ接合用配線・電極
である下部基板配線を表している。Ｐ型熱電半導体材料
３及びＮ型熱電半導体材料４はこれらの実線と破線が交
わっている円形部に交互に挟み込まれており、二つの入
出力用電極５の間（以下、二つの電極の間のことを電極
間と称す）で直列に繋がれている。電極６は本発明であ
るモジュール補修および検査用電極として下部基板上の
配線のうち外周部に設けたものである。電極６を複数個
設けることにより電極間に検査用の探針電極を接触させ
ることにより電極６間（例えば、図１の電極６−ａと６
−ｂの間）に存在する断線等の欠陥の存在を調べること
ができる。また、電極６間に欠陥が存在した場合、電極
間を電気的に接続することにより、欠陥部を電気的に孤
立させ、無欠陥部だけでモジュールを形成することがで
きる。例えば、図１のＡ点で断線があった場合、電極６
−ａと電極６−ｂとを電気的に短絡させることによりモ
ジュールとして機能させることが出来るのである。
たＰＮ接合用配線・電極である上部基板配線を表し、破
線２は下部基板上にもうけられたＰＮ接合用配線・電極
である下部基板配線を表している。Ｐ型熱電半導体材料
３及びＮ型熱電半導体材料４はこれらの実線と破線が交
わっている円形部に交互に挟み込まれており、二つの入
出力用電極５の間（以下、二つの電極の間のことを電極
間と称す）で直列に繋がれている。電極６は本発明であ
るモジュール補修および検査用電極として下部基板上の
配線のうち外周部に設けたものである。電極６を複数個
設けることにより電極間に検査用の探針電極を接触させ
ることにより電極６間（例えば、図１の電極６−ａと６
−ｂの間）に存在する断線等の欠陥の存在を調べること
ができる。また、電極６間に欠陥が存在した場合、電極
間を電気的に接続することにより、欠陥部を電気的に孤
立させ、無欠陥部だけでモジュールを形成することがで
きる。例えば、図１のＡ点で断線があった場合、電極６
−ａと電極６−ｂとを電気的に短絡させることによりモ
ジュールとして機能させることが出来るのである。
【０００９】図１では熱電半導体材料が挟まれている箇
所は数十箇所であるが、この図は説明を簡略化するため
のものであり、発明者は図１のＸ方向に５０列、Ｙ方向
に１０列からなる温度差発電用モジュールについて実験
を行ったが断線１箇所についてＸ方向に２列（素子数で
１０対）を配線から削除することになるが、発電性能は
削除された素子数の割合であった。性能の低下はモジュ
ールの使用目的により異なるが、素子数を多くした温度
差発電、冷却を目的としたモジュールでは数％から１０
％程度の素子数の減少は大きな問題とはならない場合が
多いが、あらかじめ不良となる素子数を見込んでおき、
その分素子数を多くしておくことによって解決できる。
また、図１の配線構造を有するようなモジュールの場
合、図中のＹ方向の素子数を極力減らし、Ｘ方向の素子
数を多くするような配線構造にすることにより、断線等
の不良が生じ電極６−ａと電極６−ｂを接続するにして
も全体の素子数に対する動作しない素子数の割合を小さ
くすることができる。
所は数十箇所であるが、この図は説明を簡略化するため
のものであり、発明者は図１のＸ方向に５０列、Ｙ方向
に１０列からなる温度差発電用モジュールについて実験
を行ったが断線１箇所についてＸ方向に２列（素子数で
１０対）を配線から削除することになるが、発電性能は
削除された素子数の割合であった。性能の低下はモジュ
ールの使用目的により異なるが、素子数を多くした温度
差発電、冷却を目的としたモジュールでは数％から１０
％程度の素子数の減少は大きな問題とはならない場合が
多いが、あらかじめ不良となる素子数を見込んでおき、
その分素子数を多くしておくことによって解決できる。
また、図１の配線構造を有するようなモジュールの場
合、図中のＹ方向の素子数を極力減らし、Ｘ方向の素子
数を多くするような配線構造にすることにより、断線等
の不良が生じ電極６−ａと電極６−ｂを接続するにして
も全体の素子数に対する動作しない素子数の割合を小さ
くすることができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明による電極を熱電モジュールの基
板上の配線に形成することにより、熱電モジュールの検
査を行うことができ、断線、接続不良等の欠陥を調べる
ことができると同時に欠陥が存在した場合、欠陥部分を
避けるように、電極を接続することにより熱電モジュー
ルとしての機能を発揮することができるようにすること
ができる。これにより、モジュールの製造上の歩留まり
を格段に高めることができ、コストにおいてもその低減
が図れる。
板上の配線に形成することにより、熱電モジュールの検
査を行うことができ、断線、接続不良等の欠陥を調べる
ことができると同時に欠陥が存在した場合、欠陥部分を
避けるように、電極を接続することにより熱電モジュー
ルとしての機能を発揮することができるようにすること
ができる。これにより、モジュールの製造上の歩留まり
を格段に高めることができ、コストにおいてもその低減
が図れる。
【図１】本発明の熱電素子をモジュール化したものを基
板上面より透視し、上部基板および下部基板上の配線お
よび電極のみを表した概念図である。
板上面より透視し、上部基板および下部基板上の配線お
よび電極のみを表した概念図である。
１ 上部基板配線 ２ 下部基板配線 ３ Ｐ型熱電半導体材料 ４ Ｎ型熱電願導体材料 ５ 入出力用電極 ６ 本発明に関わる電極
Claims (1)
- 【請求項１】 互いに対向する２枚の基板と、 前記基板間に設けられたＰ型熱電半導体材料及びＮ型熱
電半導体材料と、 前記Ｐ型熱電半導体材料と前記Ｎ型熱電半導体材料を直
列に接合するために前記基板上に設けられた複数の配線
からなる配線群と、前記配線群のうち一対の配線と一体的に形成された入出
力用電極と、 前記配線群のうち外周部に位置する複数の配線とそれぞ
れ一体的に形成され、外部と電気的に接続可能な複数の
検査用電極と、を 備える熱電素子であって、前記検査用電極で検出された熱電素子の欠陥部を避ける
ように検査用電極を短絡させることにより、前記欠陥部
を補修することが可能になることを特徴とする 熱電素
子。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122873A JP2893373B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 熱電素子 |
| US08/445,168 US5824561A (en) | 1994-05-23 | 1995-05-19 | Thermoelectric device and a method of manufacturing thereof |
| DE69529019T DE69529019T2 (de) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Thermoelektrische Anordnung und Herstellungsverfahren dafür |
| EP01202362A EP1152474B1 (en) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Thermoelectric device |
| DE69535235T DE69535235T2 (de) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Thermoelektrische Vorrichtung |
| EP01202364A EP1154495B1 (en) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Method of manufacturing a thermoelectric device |
| EP95303464A EP0687020B1 (en) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Thermoelectric device and a method of manufacturing thereof |
| DE69535276T DE69535276T2 (de) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | Herstellungsverfahren für eine thermoelektrische Anordnung |
| TW087117354A TW393788B (en) | 1994-05-23 | 1995-06-05 | Method of manufacturing thermoelectric device |
| US09/404,938 US6222243B1 (en) | 1994-05-23 | 1999-09-23 | Thermoelectric device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122873A JP2893373B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 熱電素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335946A JPH07335946A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2893373B2 true JP2893373B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=14846744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6122873A Expired - Lifetime JP2893373B2 (ja) | 1994-05-23 | 1994-06-03 | 熱電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893373B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-03 JP JP6122873A patent/JP2893373B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07335946A (ja) | 1995-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3926424B2 (ja) | 熱電変換素子 | |
| US20140246066A1 (en) | Wafer scale thermoelectric energy harvester | |
| US11070167B2 (en) | Systems and methods for reworking shingled solar cell modules | |
| KR19990066931A (ko) | 열전기 모듈의 제조 및 이것에 사용되는 땜납 | |
| JP2005507157A (ja) | 薄膜基板を有する熱電モジュール | |
| US10224474B2 (en) | Wafer scale thermoelectric energy harvester having interleaved, opposing thermoelectric legs and manufacturing techniques therefor | |
| TW200919790A (en) | Thermo-electric conversion module and its method of evaluation | |
| US6946747B1 (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
| JP2004221504A (ja) | 熱電変換装置およびその製造方法 | |
| JP2893373B2 (ja) | 熱電素子 | |
| JP2014056968A (ja) | 半導体装置とワイヤオープン不良の検出方法 | |
| JP2005251950A (ja) | 複数の電気的回路を含む熱電変換モジュールおよび熱電変換システム | |
| KR102348805B1 (ko) | 열전발전소자가 구비된 pcb 단위발전체 | |
| EP3428981B1 (en) | Thermoelectric conversion module | |
| TWI574438B (zh) | 熱電轉換裝置 | |
| JPH118417A (ja) | 熱電素子 | |
| KR20190082032A (ko) | 병렬형 열전모듈 | |
| US20180226559A1 (en) | Thermoelectric conversion device | |
| JP2909612B2 (ja) | 熱電素子 | |
| JPH0349409Y2 (ja) | ||
| JP4983174B2 (ja) | ダイオード素子およびダイオード素子の検査方法 | |
| JPH09321353A (ja) | 熱電モジュール | |
| JP7281715B2 (ja) | 熱電変換モジュール | |
| EP3442039B9 (en) | Thermoelectric conversion module | |
| JPH03198384A (ja) | 熱電変換モジュール |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100305 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305 Year of fee payment: 12 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D03 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120305 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |