JP3509344B2 - 熱電素子の製造方法 - Google Patents

熱電素子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の熱電素子エ
レメントを集合させた熱電素子の製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】熱電素子はP形及びN形の多数の熱電素
子エレメントを一対の対向配置の基板に交互に配置し、
所定の導体パターンを介して電気的に直列接続して構成
され、直流電流を通電することにより吸熱、発熱作用を
生ぜしめるものである。
【0003】従来この種の熱電素子の組立方法につい
て、特開平1−235388号公報に示されるものがあ
る。これについて、図10、11、12を用いて説明す
る。
【0004】まず、図10に示すようなP型熱電素子エ
レメント用の整列板20を用意する。整列板20には、
多数の千鳥状配置の有底穴21が形成されている。有底
穴21の大きさは、P型熱電素子エレメント22よりも
若干大きく設定され、また有底穴21の深さはP型熱電
素子エレメントの高さよりも若干短く設定される。次
に、N型熱電素子エレメント用の整列板23を用意す
る。整列板23には、多数の千鳥状配置の有底穴24が
形成されている。有底穴24の大きさは、N型熱電素子
エレメント25よりも若干大きく設定され、また有底穴
24の深さはN型熱電素子エレメント25よりも若干短
く設定される。このような整列板を用意し、まず、整列
板20上にP型熱電素子エレメント22を多数乗せ、適
当な振動を加えることにより有底穴21の中に自然にP
型熱電素子エレメント22が落ち込む。整列板20の上
面に残存した余分なP型熱電素子エレメント22は、整
列板20を若干傾斜させ、滑落させて除去する。次い
で、図11に示すように磁石板26をP型熱電素子エレ
メント22の金属電極22aに接近させ、これを吸引し
て一括して引き上げる。その後、図12に示すような位
置決めスペーサ27の枡目28に合わせて磁石板26を
配置させ、基板29の導体パターン30に着地したとこ
ろで磁石による吸着を解除させる。これにより、基板2
9の所定位置にP型素子エレメントが一括して整列され
る。次に、N型熱電素子エレメントを前記と同様にして
整列板の有底穴内に整列させ、磁石板を用いて一括して
引き上げた後、位置決めスペーサの空いている枡目に合
わせて下降させ、基板のN型熱電素子エレメント用の導
体パターンに着地したところで電磁石の吸着を解除す
る。
【0005】上記方法によりP型及びN型素子エレメン
トを一括して基板上に配置する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱電素子の製造
方法は、上記のように行われていた。ところで、熱電素
子エレメントは、その加工時に寸法のバラツキが発生す
る。このような熱電素子エレメントを使用して上記従来
方法により熱電素子を製造すると、その加工時のバラツ
キにより、熱電素子エレメントが充分電極に接しないこ
とが起こり、性能、品質を悪化させる。
【0007】故に、本発明は、熱電素子エレメントの寸
法のバラツキがなく、性能、品質が良好な熱電素子エレ
メントの製造方法とすることを技術的課題とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】 上記技術的課題を解決
するために、本発明の請求項1において講じた技術的手
段(以下、第1の技術的手段と称する。)は、P型熱電
素子及びN型熱電素子を所定寸法に切断してP型熱電素
子群及びN型熱電素子群を作製する熱電素子群作製工程
と、前記P型熱電素子群及び前記N型熱電素子群を上面
開口し該上面に格子状の上蓋をセットした箱体内に整列
させる整列工程と、所定の手段により液相から固相への
相変化が可能な物質を液相状態で前記箱体内に注入する
注入工程と、前記箱体内に注入された前記物質を所定の
手段により固相状態として前記物質と前記P型熱電素子
群と前記N型熱電素子群との混合固形物を作製する凝固
工程と、前記箱体と前記混合固形物を離型する離型工程
と、前記混合固形物を水平方向にスライスして熱電素子
体を作製するスライス工程と、前記熱電素子体が前記ス
ライス工程によりスライスされた面に電極を取り付ける
電極取り付け工程と、前記電極の外側に対向して放熱手
段及び吸熱手段を取り付ける吸放熱手段取り付け工程
と、からなる、熱電素子の製造方法としたことである。
【0009】上記第1の技術的手段によれば、熱電素子
群をワックスで凝固させ、スライスして熱電素子体を製
造し、スライス面に電極を取り付けているため、素子と
電極との接触が良好となり、電気的な接続不良は防止可
能となる。
【0010】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技
術的手段と称する。)は、前記P型熱電素子群及び前記
N型熱電素子群は、長尺状に形成され、長手方向が前記
スライス工程によりスライスされる前記水平方向に対し
て直交する方向であることを特徴とする、請求項1に記
載の熱電素子の製造方法としたことである。
【0011】上記第2の技術的手段によれば、熱電素子
群をワックスで凝固させ、スライスして熱電素子体を製
造し、スライス面に電極を取り付けているため、素子と
電極との接触が良好となり、電気的な接続不良は防止可
能となる。また、熱電素子群を長尺状に形成するため、
一度のスライスで熱電素子体が多数製造でき、生産性が
向上する。
【0012】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技
術的手段と称する。)は、前記注入工程により前記箱体
内に注入される前記物質は、所定の手段により液相から
固相への可逆変化が可能な物質であり、前記吸放熱手段
取り付け工程の後に所定手段を施して前記物質を溶解し
て取り除く溶解工程を設けたことを特徴とする、請求項
1または2に記載の熱電素子の製造方法としたことであ
る。
【0013】上記第3の技術的手段によれば、熱電素子
群をワックスで凝固させ、スライスして熱電素子体を製
造し、スライス面に電極を取り付けているため、素子と
電極との接触が良好となり、電気的な接続不良は防止可
能となる。また、熱電素子群を長尺状に形成するため、
一度のスライスで熱電素子体が多数製造でき、生産性が
向上する。さらに、箱体に注入する物質を所定の手段に
より液相から固相への可逆変化が可能なものとしたた
め、溶解工程においてこの物質を取り除くことが可能と
なり、熱電素子の軽量化が望める。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、以下に説明する。
【0015】(1)熱電素子群作製工程 図1に、熱電素子群作製工程を示す。まず、P型熱電素
子塊1及びN型熱電素子塊2を製造する。P型熱電素子
1は、主にBi−Te−Sb系の混合物であり、N型熱
電素子2は、主にBi−Te−Se系の混合物である。
熱電素子塊の製造方法であるが、上記成分の原材料を、
石英管内に入れ、真空引きしながら封入し、その後環状
炉内で溶融する。溶融後、環状炉内から取り出し、大気
中で急冷させ、合金を製造する。できた合金を粉砕し、
プレス成形後、焼結する。このようにして製造された焼
結体を熱電素子塊として使用する。できたP型熱電素子
塊1及びN型熱電素子塊2を、カッター等で長尺状に
し、P型熱電素子群3及びN型熱電素子群4を作製
る。
【0016】(2)整列工程 図2に、整列工程を示す。まず、上面開口した箱体5を
用意する。この箱体5の中に、P型熱電素子群3及びN
型熱電素子群4を交互に整列させる。この際、図に示す
ように、箱体5の上面に格子状の上蓋14をセットして
おくと、箱体5内で熱電素子群が転倒することを防止で
きる。
【0017】(3)注入工程 図3に、注入工程を示す。熱電素子群が整列された箱体
5の内部に、経時的に凝固するワックス6を液体状のま
ま注入する。ワックス6の注入方法であるが、図に示す
ように上蓋14又は箱体5にワックス注入口11を設
け、そこから注入してもよいし、格子状の上蓋と熱電素
子群との隙間から注入またさせてもよい。
【0018】(4)凝固工程 図4に、凝固工程を示す。本実施形態においては、液体
状のワックス6は経時的に凝固するものであるため、ワ
ックス注入後、放置しておけば凝固工程が完了する。
尚、液体状のワックスは、その他の所定の手段、例えば
加熱、冷却により凝固するものを使用してもよい。
【0019】(5)離型工程 図5に離型工程を示す。前記凝固工程によりワックス6
が凝固すると、ワックス6とP型熱電素子群3とN型熱
電素子群4とで混合固形物7を形成する。この混合固形
物7と箱体5とを離型させる。離型の際に、予め箱体5
の内側に油等の離型剤を塗布しておけば、離型が容易と
なる。
【0020】(6)スライス工程 図6に、スライス工程を示す。箱体5と離型した混合固
形物7をカッター等により図示水平方向にスライスし、
熱電素子体8を製造する。
【0021】(7)電極取り付け工程 図7に、電極取り付け工程を示す。スライス工程により
製造された熱電素子体8のスライス面に、クリームハン
ダを塗布してある電極9、10を取り付ける。その後、
電極9、10が取り付けられた熱電素子体8をホットプ
レート11上に乗せて加熱し、クリームハンダを溶か
す。
【0022】(8)吸放熱手段取り付け工程 図8に、吸放熱手段取り付け工程を示す。一方の電極9
の外側面9aに放熱板12を、他方の電極10の外側面
10aに吸熱板13を取り付け、固定する。
【0023】(9)溶解工程 図9に溶解工程を示す。電極9、10、放熱板12、吸
熱板13が取り付けられた熱電素子体8を所定の温度に
加熱する。これにより、ワックス6は加熱溶融し、熱電
素子体8から分離され、熱電素子が完成する。
【0024】尚、本実施形態において、ワックス6は加
熱溶融するようにしたが、これに限定される必要はな
く、例えば熱電素子体8を溶液に浸し、化学反応で溶解
するようにしてもよい。
【0025】又、溶解工程は、必ずしも必要ではなく、
素子の軽量化が必要なとき等、他の要望が生じた場合に
採用すればよい。
【0026】上記工程を経て製造した熱電素子は、P型
熱電素子とN型熱電素子の電極に接する面がスライスさ
れているため、素子の寸法のばらつきはなく、そのため
接触不良等の不具合が起こることがなく、熱電素子の信
頼性を高めることができる。
【0027】
【発明の効果】請求項1の発明は、以下の如く効果を有
する。
【0028】熱電素子群をワックスで凝固させ、スライ
スして熱電素子体を製造し、スライス面に電極を取り付
けているため、素子と電極との接触が良好となり、電気
的な接続不良は防止可能となる。この結果、性能品質が
良好な熱電素子を製造することができる。
【0029】請求項2の発明は、以下の如く効果を有す
る。
【0030】熱電素子群をワックスで凝固させ、スライ
スして熱電素子体を製造し、スライス面に電極を取り付
けているため、素子と電極との接触が良好となり、電気
的な接続不良は防止可能となる。この結果、性能品質が
良好な熱電素子を製造することができる。また、熱電素
子群を長尺状に形成するため、一度のスライスで熱電素
子体が多数製造でき、生産性が向上する。
【0031】請求項3の発明は、以下の如く効果を有す
る。
【0032】熱電素子群をワックスで凝固させ、スライ
スして熱電素子体を製造し、スライス面に電極を取り付
けているため、素子と電極との接触が良好となり、電気
的な接続不良は防止可能となる。この結果、性能品質が
良好な熱電素子を製造することができる。また、熱電素
子群を長尺状に形成するため、一度のスライスで熱電素
子体が多数製造でき、生産性が向上する。さらに、箱体
に注入する物質を所定の手段により液相から固相への可
逆変化が可能なものとしたため、溶解工程においてこの
物質を取り除くことが可能となり、熱電素子の軽量化が
望める。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における、熱電素子群作製
程を示す図である。
【図2】本発明の実施形態における、整列工程を示す図
である。
【図3】本発明の実施形態における、注入工程を示す図
である。
【図4】本発明の実施形態における、凝固工程を示す図
である。
【図5】本発明の実施形態における、離型工程により離
型された混合固形物を示す図である。
【図6】本発明の実施形態における、スライス工程でス
ライスされた熱電素子体を示す図である。
【図7】本発明の実施形態における、電極取り付け工程
で電極が取り付けられた状態を示す図である。
【図8】本発明の実施形態における、吸放熱手段取り付
け工程で、吸熱手段及び放熱手段が取り付けられた状態
を示す図である。
【図9】本発明の実施形態における、溶解工程を示す図
である。
【図10】従来技術における、熱電素子の製造方法に用
いる整列板及び、熱電素子エレメントが整列板に入った
場合の外観図である。
【図11】従来技術における、熱電素子エレメントを磁
石板で吸着することの説明図である。
【図12】従来技術における、熱電素子の製造方法を説
明するための外観図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−30190(JP,A) 特開 平6−288658(JP,A) 特開 平7−174621(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 35/32 H01L 35/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型熱電素子及びN型熱電素子を所定寸
    法に切断してP型熱電素子群及びN型熱電素子群を作製
    する熱電素子群作製工程と、 前記P型熱電素子群及び前記N型熱電素子群を上面開口
    該上面に格子状の上蓋をセットした箱体内に整列させ
    る整列工程と、 所定の手段により液相から固相への相変化が可能な物質
    を液相状態で前記箱体内に注入する注入工程と、 前記箱体内に注入された前記物質を所定の手段により固
    相状態として前記物質と前記P型熱電素子群と前記N型
    熱電素子群との混合固形物を作製する凝固工程と、 前記箱体と前記混合固形物を離型する離型工程と、 前記混合固形物を水平方向にスライスして熱電素子体を
    作製するスライス工程と、 前記熱電素子体が前記スライス工程によりスライスされ
    た面に電極を取り付ける電極取り付け工程と、 前記電極の外側に対向して放熱手段及び吸熱手段を取り
    付ける吸放熱手段取り付け工程と、からなる、熱電素子
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記P型熱電素子群及び前記N型熱電素
    子群は、長尺状に形成され、長手方向が前記スライス工
    程によりスライスされる前記水平方向に対して直交する
    方向であることを特徴とする、請求項1に記載の熱電素
    子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記注入工程により前記箱体内に注入さ
    れる前記物質は、所定の手段により液相から固相への可
    逆変化が可能な物質であり、前記吸放熱手段取り付け工
    程の後に所定手段を施して前記物質を溶解して取り除く
    溶解工程を設けたことを特徴とする、請求項1または2
    に記載の熱電素子の製造方法。
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