【事件の表示】
　特許第３１５１７５９号「熱電半導体針状結晶及び熱電半導体素子の製造方法」の請求項１ないし３に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３１５１７５９号の請求項１ないし３に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第３１５１７５９号の請求項１ないし７に係る発明についての出願は、平成７年９月２９日に特許出願（優先権主張　平成６年１２月２２日、日本国）され、平成１３年１月２６日にその発明について特許の設定登録がなされ、その後、その請求項１ないし３に係る発明の特許について、異議申立人市原俊一より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１４年２月１９日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否についての判断
（１）訂正の内容
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１の「（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程とを備えることを特徴とする熱電半導体針状結晶の製造方法。」の記載を、
「（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程と、
（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなることを特徴とする熱電半導体針状結晶の製造方法。」と訂正する。
訂正事項ｂ
　明細書の、段落番号【００１５】の「また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程とを備えることを特徴とするものである。」を、
「また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程と、形枠を容器から取り出し、空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなることを特徴とするものである。」と訂正する。
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、請求項１に記載の工程（ｃ）の後に「（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程」を付加する訂正をするものであり、この訂正は、願書に添付された明細書の段落００３３に記載されているから、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当し、また、上記訂正事項ｂは、上記訂正事項ａと整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、いずれも、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議申立てについての判断
（１）特許異議申立理由の概要
　特許異議申立人市原俊一は、本件特許の請求項１及び２に係る発明は、甲第１号証（特開平５−１５２６１６号公報）に記載された発明であるから、当該発明に係る特許は特許法第２９条第１項第３号の規定に該当し、また、本件特許の請求項１ないし３に係る発明は、甲第１号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、当該発明にかかる特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。よって、上記発明に係る特許は、特許法第１１３条第１項第２号の規定により取り消されるべきものである旨主張している。
（２）本件発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１ないし３に係る発明は上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし３に記載された事項により特定される下記のとおりのものである。
「【請求項１】（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程と、
（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなることを特徴とする熱電半導体針状結晶の製造方法。
【請求項２】 前記形枠を上方から下方へ垂直方向に移動させる請求項１に記載の熱電半導体針状結晶の製造方法。
【請求項３】 前記形枠は所定の方向に空けられた複数の長孔を有する柱状部材であり、該長孔内に前記融液を導入する請求項１又は２に記載の熱電半導体針状結晶の製造方法。」
（３）刊行物等
（Ａ）刊行物１：特開平５−１５２６１６号公報（異議申立人の提出した甲第１号証）には、「【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体素子材チップの製造法、熱電気変換モジュールおよびその製造方法に関するものであり、さらに詳しくはゼーペックおよびペルチエ効果を利用して熱エネルギーを電気エネルギーあるいは電気エネルギーを熱エネルギーに夫々変換する半導体素子材チップの製造方法、この種の半導体素子材チップを用いて熱エネルギーと電気エネルギー間におけるエネルギー変換を行なう発電機、温度調節器および冷却装置などの熱電気変換モジュール製造技術の改良に関するものである。」（第２頁右欄第１６行〜第２６行）
「【００１９】図２(a) はこの製造方法に使用する器具などを示したもので、重し皿１，ルツボ蓋２，石英製のルツボ３，１個または複数個の孔４ａが形成された耐熱性絶縁板４，半導体化合物組成ないしこの化合物の鋳塊からなる原料５などから構成されるものである。そして、図２(b) のように、ルツボ３の中に原料５，耐熱性絶縁板４，重し皿１などを挿入して順次載置するとともに、ルツボ３の上には原料５の蒸発とゲッター材を兼ねた目的でルツボ蓋２を載置する。
【００２０】これらを真空炉中にセットして加熱した状態を図２(b) に示した。即ちこの場合には、原料５が完全に加熱溶解されて生じた溶湯が耐熱性絶縁板４の孔４ａの中に進入してゆく。そして、進入が完全になされた状態で、孔４ａの深さ方向に溶湯の温度勾配をつけつつ時間をかけてゆっくりを冷却する。これによって、孔４ａの中ではその深さ方向に沿って半導体化合物の結晶が成長し、単結晶状の一方向凝固材が作製される。
【００２１】次いで、図２(d) のように、ルツボ３から上記凝固材をその孔４ａに有した状態の耐熱性絶縁板４を取り出し、またこの耐熱性絶縁板４を真空炉または不活性ガスの雰囲気の中で、組成均一化および化合物生成のための熱処理を行なう。この熱処理による生成物を耐熱性絶縁板４の孔４ａより取り出せば、図２(e) の通りの半導体素子材チップ５１が得られる。
【００２２】そして、このようにして作製されたＮ型，Ｐ型の半導体素子材チップ５１を、図３(a) のように複数の孔４１ａを備えた耐熱性絶縁板４１の孔４１ａに順次配列し、また図３(b) のように金属チップ板６を介して一対のＮ型，Ｐ型半導体素子材チップ５１を半田接合して熱電対を形成し、また、こうして作った複数の熱電対を電気的に直列接続し、且つ熱的に並列に結合させて、熱電気変換モジュールを組立る。更に、銅板からなる金属チップ板６からの漏電などによる外的障害を防止するために必要に応じてこの熱電気変換モジュールの両側を耐熱性絶縁薄板７で挟み込んで固定する。」（第３頁右欄第３９行〜第４頁右欄第１行）が、第１図〜第１２図と共に示されている。
（４）対比・判断
　本件発明と上記刊行物１に記載の発明とを対比すると、刊行物１に記載の発明は、本件請求項１ないし３に記載の発明を特定する事項である（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程からなる構成を備えていない。本件請求項１ないし３に係る発明は、当該構成により高性能な熱電半導体の針状結晶を低コストで製造することができるという顕著な効果を奏するものであり、本件請求項１ないし３に記載の発明は、上記刊行物１に記載の発明と同一でなく、また、上記刊行物１に記載のものから容易に発明をすることができたものともいえない。
　以上のとおりであるから特許異議申立の理由及び証拠によっては、本件発明に係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件発明に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
（５）むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由および証拠によっては、本件請求項１ないし３に係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件請求項１ないし３に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年３月１２日（２００２．３．１２）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の減縮を目的として、請求項１の「（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程とを備えることを特徴とする熱電半導体針状結晶の製造方法。」を、
「（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程
と、
（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなること
訂正事項ｂ
　上記、請求項１の訂正に伴い、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るため、明瞭でない記載の釈明を目的として、明細書の、段落番号【００１５】の「また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程とを備えることを特徴とするものである。」を、
「また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程と
、形枠を容器から取り出し、空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなることを
（５４）【発明の名称】
熱電半導体針状結晶及び熱電半導体素子の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　（ａ）熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、
　（ｂ）前記容器内に配置した形枠を前記融液の方向へ移動させて前記形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、
　（ｃ）所定の温度勾配に制御しながら、前記形枠の一端より前記融液を冷却して固化する工程と
、
　
（ｄ）前記形枠を前記容器から取り出し、前記空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなる
　【請求項２】　前記形枠を上方から下方へ垂直方向に移動させる請求項１に記載の熱電半導体針状結晶の製造方法。
　【請求項３】　前記形枠は所定の方向に空けられた複数の長孔を有する柱状部材であり、該長孔内に前記融液を導入する請求項１又は２に記載の熱電半導体針状結晶の製造方法。
　【請求項４】　前記形枠は所定の方向に形成された複数の溝を有する複数の板状部材を、該溝が対向するように重ね合わせたものであり、該溝内に前記融液を導入する請求項１又は２に記載の熱電半導体針状結晶の製造方法。
　【請求項５】　（ａ）複数の穴を有する硬質絶縁物の板を複数枚組立治具内に組み込む工程と、
　（ｂ）互いに同数ずつのｐ型熱電半導体針状結晶とｎ型熱電半導体針状結晶を前記硬質絶縁物の穴へ挿入する工程と、
　（ｃ）前記硬質絶縁物と前記針状結晶とを接着する工程と、
　（ｄ）前記針状結晶を前記複数枚の硬質絶縁物の板の間で長手方向と直交する方向に切断する工程と
　を備えることを特徴とする熱電半導体素子の製造方法。
　【請求項６】　前記組立治具は底板と該底板の両側に固定された側板とからなり、該側板の互いに対向する面には前記硬質絶縁物の板が嵌め込まれる溝が所定の間隔で複数形成されている請求項５に記載の熱電半導体素子の製造方法。
　【請求項７】　前記硬質絶縁物の板における前記溝に嵌め込まれる部位の近傍には垂直方向に溝が形成されている請求項５又は６に記載の熱電半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、熱電半導体素子及びその製造方法に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　ビスマス・テルル系、鉄シリコン系、及びコバルトアンチモン系等の化合物からなる熱電半導体を利用したサーモモジュールが知られている。サーモモジュールはヒートポンプの一種であり、各種半導体装置の冷却や温度の安定化に広く使用されている。
　【０００３】
　図２４及び図２５にこのようなサーモモジュールの１例を示す。このサーモモジュールは、ｐ型とｎ型からなる２種類の熱電半導体を金属電極で接合し、π型直列回路を構成すると共に、これらの熱電半導体及び金属電極をセラミック基板で挟んだものである。この金属電極に電源を接続してｎ型からｐ型の方向へ電流を流すと、ペルチエ効果によってπ型の上部で吸熱、下部で放熱が起こり、熱が上部から下部へ向かってポンピングされる。
　【０００４】
　従来、このようなサーモモジュールに使用されているビスマス・テルル系化合物半導体小片の製造方法としては、図２６に示す方法が知られている。
　【０００５】
　まず、単結晶の製造方法としては、この図の（ａ）に示すように、引下げ法によりａ軸方向に成長させたインゴット状の単結晶をスライスして円板状に形成し、さらにこの円板をダイシングして一辺が１〜３ｍｍ程度の多数の立方体状の単結晶小片を製造する。また、この図の（ｂ）に示すように、同様のプロセスで多結晶小片を製造する方法も知られている。
　【０００６】
　さらに、他の方法としては、図２６（ｃ）に示すように、インゴットを合成した後、粉末化し、加熱・加圧し、焼結して円板状の焼結体を形成し、これをダイシングして立方体状の焼結体小片を製造する方法が知られている。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、前記従来のサーモモジュールは熱電半導体と金属電極をセラミックの基板で挟んだものであるため、吸熱面及び放熱面が固い平面に限定されてしまう。このため、例えば外形が曲面である場所に取り付けることができないという問題点があった。
　【０００８】
　また、従来のビスマス・テルル系化合物半導体小片の製造方法のうち、単結晶の製造方法は、小片がヘキ開面で分割され易いために不良発生が多く加工歩留りが悪い。そして、スライスに一工程、ダイシングに二工程の切断工程が必要であるため、コストが高くなってしまう。このため、性能の良好な結晶が製造できるにもかかわらず、量産には使用されていない。
　【０００９】
　同様の方法で多結晶を製造した場合には、加工歩留りの問題は起こらないものの、コストが高いという問題点は残る。さらに、単結晶と比較すると多結晶の性能は劣る。
　【００１０】
　また、焼結体小片を製造する方法も工程数が多いためコストが高い。また、出来上がった小片の性能は単結晶と多結晶より劣る。
　【００１１】
　さらに、どの方法で作成した小片を用いても、加工後の小片を１個ずつ配列することでサーモモジュールの組み立てを行なっていたため、サーモモジュールのコストが高くなってしまう。
　【００１２】
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、コストの低いサーモモジュールを製造できる熱電半導体素子を提供することを目的とする。また、本発明は柔軟性があり、かつコストの低いサーモモジュールを作成できる熱電半導体素子を提供することを目的とする。さらに、本発明はこれらの熱電半導体素子を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
　【００１３】
　また、本発明は高性能なビスマス・テルル系やその他の熱電半導体の針状結晶（直径０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度）を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
　【００１４】
　【課題を解決するための手段】
　前記課題を解決するために、本発明に係る熱電半導体素子は、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体結晶を柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物で架橋したことを特徴とするものである。
　【００１５】
　また、本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法は、熱電半導体結晶の原料を容器内に収容し、加熱して融液にする工程と、容器内に配置した形枠を融液の方向へ移動させて形枠に形成されている複数の空隙内に前記融液を導入する工程と、所定の温度勾配に制御しながら、形枠の一端より融液を冷却して固化する工程
と、形枠を容器から取り出し、空隙から針状の結晶を取り出す工程とからなる
　【００１６】
　さらに、本発明に係る熱電半導体素子の製造方法は、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体針状結晶及びｎ型熱電半導体針状結晶を組立治具内に配列する工程と、組立治具と針状結晶の間、及び針状結晶相互の間にスペーサーを配列する工程と、針状結晶及びスペーサーの間に耐熱性樹脂を充填する工程と、充填した耐熱性樹脂を硬化させる工程と、硬化した耐熱性樹脂により一体化された針状結晶及びスペーサーの成型体を組立治具から取り出す工程と、この成型体をその長手方向と直交する方向に切断する工程と、切断された成型体からスペーサーを除去する工程とからなることを特徴とするものである。
　【００１７】
　そして、本発明に係る熱電半導体素子の製造方法は、複数の穴を有する硬質絶縁物の板を複数枚組立治具内に組み込む工程と、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体針状結晶とｎ型熱電半導体針状結晶を複数枚の硬質絶縁物の穴へ挿入する工程と、硬質絶縁物と針状結晶とを接着する工程と、針状結晶を複数枚の硬質絶縁物の板の間で長手方向と直交する方向に切断する工程とを備えることを特徴とするものである。
　【００１８】
　本発明に係る熱電半導体素子によれば、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体結晶が柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物で架橋されている。したがって、柔軟な絶縁物で架橋されている半導体結晶を、例えば導電性プラスチック電極で接続し、ゴム等の基板で挟めば、柔軟なサーモモジュールを構成することができる。
　【００１９】
　本発明に係る熱電半導体針状結晶の製造方法によれば、高品質の針状結晶を一度に多数本製造することができる。そして、本発明に係る熱電半導体素子の製造方法によれば、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体結晶とｎ型熱電半導体結晶が柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物で架橋された熱電半導体素子を一度に多数個製造することができる。
　【００２０】
　【発明の実施の形態】
　以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら、〔１〕熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの構造、〔２〕熱電半導体の針状単結晶の製造方法、〔３〕熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの製造方法、の順序で詳細に説明する。
　【００２１】
　〔１〕熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの構造
　図１に本発明に係る熱電半導体素子の構成の一例を示す。ここで（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。この図において、ｐ、ｎと記載されているのは、それぞれ断面が円形のｐ型とｎ型の熱電半導体の単結晶である。そして、これらの単結晶は熱伝導性の低い、ゴム、プラスチック、シリコーン樹脂のような柔軟な絶縁物１で架橋されている。また、柔軟な絶縁物１には、半導体単結晶の架橋に必要な部分以外には孔２を形成して、熱電半導体素子の表面と裏面を熱的に絶縁している。ここでは、ｐ型とｎ型の半導体の断面を円形にしたが、後述する本発明に係る熱電半導体の針状単結晶の製造方法によれば、断面を方形等の任意の形状に形成することができる。また、ｐ型とｎ型の半導体は多結晶であってもよい。
　【００２２】
　図２は図１の熱電半導体素子を使用したサーモモジュールの断面図である。このサーモモジュールは、図１の熱電半導体素子におけるｐ型とｎ型の半導体単結晶を導電性プラスチック電極３で接続し、その両面をゴム、プラスチック等の柔軟な絶縁物の基板４で挟んだものである。前述したように、熱電半導体素子は多数のｐ型とｎ型の半導体単結晶を柔軟な絶縁物１で架橋したものであるため、柔軟性がある。そして、電極３及び基板４も柔軟性があるので、サーモモジュール全体としても柔軟性がある。したがって、取り付ける場所の形状に応じて外形が変形するので、任意の形状の場所に取り付けることができる。
　【００２３】
　図３に本発明に係る熱電半導体素子の構成の他の一例を示す。ここで（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。この図において、ｐ、ｎと記載されているのは、それぞれ断面が円形のｐ型とｎ型の熱電半導体の単結晶である。そして、セラミックス又はガラスエポキシで構成された硬質絶縁物５で架橋されている。また、硬質絶縁物５の厚みを半導体単結晶の厚みよりも薄くして、この熱電半導体素子をサーモモジュールの電極に接続する工程を容易にしている。この熱電半導体素子によれば、半導体単結晶素材の強度を硬質絶縁物５により補強することができる。
　【００２４】
　図４は図３の熱電半導体素子を使用したサーモモジュールの断面図である。このサーモモジュールは、図３の熱電半導体素子におけるｐ型とｎ型の半導体単結晶を銅電極７で接続し、その両面をアルミナ基板６で挟んだものである。このサーモモジュールにおいては、コールドジャンクションとホットジャンクションとの間に硬質絶縁物が存在するので、空気の対流による熱損失を低減できる。
　【００２５】
　〔２〕熱電半導体の針状単結晶の製造方法
　熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの製造方法を説明する前に、まずそれに使用する針状単結晶の製造方法を説明する。本発明は引下げ法又は温度勾配法により針状単結晶を製造する。
　【００２６】
　図５は熱電半導体の針状単結晶を製造する装置の要部を示す。垂直方向に配置された石英チューブ１１の内部には、結晶の原料を収容する容器１２が、その下端が石英チューブ１１の底部に当接した状態で配置されている。そして、容器１２の内部には融解した結晶の原料を針状に成型するための形枠１３が配置されている。形枠１３は加圧棒１５で上から下へ押されることにより容器１２の内部を下方へ移動する。このとき、容器１２の底部にある融液が形枠１３の垂直方向に空けられた複数の長孔（空けられている方向に長い孔）１４に収容される。石英チューブ１１内の垂直方向の温度及び温度勾配はヒーター１６により制御される。
　【００２７】
　図６は前記容器１２及び形枠１３の構成例である。容器１２は、カーボンや窒化ホウソ等のセラミックス製でこの図の（ａ）に示すような箱型に形成されている。また、形枠１３もカーボンや石英ガラスでこの図の（ｂ）に示すような、角柱に断面の形状が方形である多数の長孔１４を空けたような形に形成されている。
　【００２８】
　図７は形枠１３の他の構成例である。この例では、形枠１３をこの図の（ａ），（ｂ）に示すように垂直方向に溝１４’を切った板状に形成し、これを重ね合わせている。このように構成すると、板状の形枠１３を互いに分離することにより内部に形成された針状単結晶を容易に取り出すことができる。なお、図７（ｂ）における両端以外の形枠はその両面に溝を切ってもよい。また、溝の形状は三角形や四角形にしてもよい。
　【００２９】
　次に図８を参照しながら針状単結晶の製造工程を説明する。
　【００３０】
　まず、この図の（ａ）に示すように、容器１２の底部に熱電半導体単結晶製造用の原料１７を収容し、真空ポンプ（図示せず）及びヒーター１６を動作させて、原料１７の表面の不純物、容器１２内の水分や酸素等を除去し、容器１２の内部に結晶と形枠１３とが化学的に結合しない清浄な雰囲気を作りながら、原料１７を融液にする。
　【００３１】
　原料１７が融液になったら、この図の（ｂ）に示すように、空気圧等の外力を加圧棒１５に加えて形枠１３を融液１８の方向へ移動させる。この時、融液１８は形枠１３に形成された長孔１４に導入される。
　【００３２】
　そして、この図の（ｃ）に示すように、形枠１３を容器１２の底まで移動させ、形枠１３の長孔１４内に融液の充填が完了したら、次に（ｄ）に示すように、石英チューブ１１を徐々に下方へ移動させ、形枠１３の長孔１４に収容された融液１８を下方から固化させる。この時、石英チューブ１１内の垂直方向の温度勾配を大きな値（例えば、ビスマス・テルル系化合物の場合には２０〜４０°Ｃ／ｃｍ程度）にすることにより、結晶長軸方向がａ軸方向に成長するように制御する。なお、この時、石英チューブ１１を引き下げる代わりに、ヒーター１６の温度を制御して冷却・固化させるようにしてもよい。
　【００３３】
　融液が固化し、結晶が形成されたら、容器１２から形枠１３を取り出し、長孔１４から針状の単結晶を取り出す。なお、融液を急冷することにり針状の多結晶を製造することもできる。
　【００３４】
　〔３〕熱電半導体素子及びそれを使用したサーモモジュールの製造方法
　（１）熱電半導体素子の製造方法の第一の形態
　（１−１）材料と用具
　図９に熱電半導体素子の製造に用いる材料と用具を示す。ｐ型針状単結晶２１とｎ型針状単結晶２２は前述した方法で製造した熱電半導体である。針状のスペーサー２３はワックス又はポリマーにより構成した。組立治具２４と分割台２５はアルミ又は真鍮により構成した。分割台２５には針状単結晶２１，２２及びスペーサー２３を載せるための溝２６が形成されている。なお、組立治具２４の内面には、窒化ホウソ又はカーボンのスプレー剥離剤を塗布しておく。
　【００３５】
　（１−２）１段目の分割台の組み込み
　まず、図１０に示すように、組立治具２４の底部の両端に第１の分割台２５−１と第２の分割台２５−２を置き、その上にｐ型針状単結晶２１とｎ型針状単結晶２２を交互に２本ずつ載せた後、これら４本の針状単結晶を挟むように、第１の分割台２５−１の上に第３の分割台２５−３（図示せず）を、第２の分割台２５−２の上に第４の分割台２５−４（図示せず）を載せる。そして、分割台の間に組立治具２４の上部からシリコーン接着剤等の耐熱性樹脂を注入し、針状単結晶２１，２２の上面になるようにならす。
　【００３６】
　図１１はシリコーン接着剤２７を注入して針状単結晶２１，２２の上面になるようにならした後の様子の断面図である。ここで（ａ）は図１０のＸ１−Ｙ１の位置における断面図であり、（ｂ）はＸ２−Ｙ２の位置における断面図である。
　（１−３）１段目のスペーサーの組み込み
　次に、図１２に示すように、一端の分割台２５−１，２５−３と他端の分割台２５−２，２５−４の間及び組立治具２４内面とこれら４個の分割台２５−１〜２５−４の間に５本の針状スペーサー２３を載せる。そして、スペーサー２３の上部から再びシリコーン接着剤２７を注入し、スペーサー２３の上面のレベルにならす。なお、図１２（ａ）は図１０のＸ２−Ｙ２に相当する位置における断面図であり、図１２（ｂ）は組立治具２４の長手方向から見た断面図である（ただし、組立治具２４の外形は図示した）。
　【００３７】
　（１−４）２段目の分割台とスペーサーの組み込み
　次に、図１３に示すように、１段目の分割台と同様、ｐ型針状単結晶とｎ型針状単結晶を交互に２本ずつ挟むように２段目の分割台２５−５，２５−６（図示せず），２５−７，２５−８（図示せず）を組み込む。このとき、ｐ型針状単結晶とｎ型針状単結晶の配列順序を１段目と逆にする。次に、１段目のスペーサーの組み込みと同様にして２段目のスペーサーを組み込む。
　【００３８】
　（１−５）最終組立形状
　同様の工程を繰り返すことにより、図１４に示すように４段目の分割台まで組み込みを行う。ただし、４段目の分割台の組み込み時には、ｐ型とｎ型針状単結晶は１本ずつ使用し、残りの２本はスペーサー２３を載せる。これはサーモモジュールの電極を取り付ける位置になるからである。このときの図１０のＸ２−Ｙ２に相当する位置における断面図は図１５（ａ）のようになる。また、組立治具２４の長手方向から見ると図１５（ｂ）のようになる。
　【００３９】
　（１−６）熱電半導体素子への整形
　図１４、図１５の状態で２４時間放置し、シリコーン接着剤２７を常温で硬化させた後、組立治具２４からシリコーン接着剤２７により固定され一体化されたｐ型針状単結晶２１、ｎ型針状単結晶２２、及びスペーサー２３の成型ブロックを取り出す。
　【００４０】
　次に、図１６に示すように、この成型ブロックの両端をスペーサー２３の端部から切断して取り除く。そして、残った部分を１．５ｍｍ〜２ｍｍの幅で切断する。この結果、５０〜６０枚の熱
電
電
　【００４１】
　（２）サーモモジュールの製造方法
　次に、図１８を参照しながらサーモモジュールの製造方法を説明する。
　【００４２】
　まず、前述した方法で製造した熱電半導体素子から、図１８（ａ）に示すように不要な外側の部分を切除して図１８（ｂ）のように整形する。また、図１８（ｃ）の平面図及び（ｄ）の断面図に示すような、アルミナ基板３１に銅電極３２と端子３４を設け、銅電極３２にハンダペースト３３を塗布した下部電極を用意しておく。同様に、図１８（ｅ）の平面図及び（ｆ）の断面図に示すような、アルミナ基板３５に銅電極３６を設け、ハンダペースト３７を塗布した上部電極を用意しておく。
　【００４３】
　そして、図１８（ｂ）のように整形した熱電半導体素子を前記上部電極と下部電極で挟み、２００〜２５０°Ｃに加熱して銅電極３２，３６がｐ型とｎ型の半導体に接続されるように一体化することによりサーモモジュールを完成させる。なお、このサーモモジュールの実施例では電極と基板を固い物質により構成したが、図２に示したような物質、つまり銅電極の代わりに導電性プラスチックを又基板として柔軟性のあるゴムやプラスチックを用いて構成することも勿論可能である。
　【００４４】
　（３）熱電半導体素子の製造方法の第二の形態
　（３−１）材料と用具
　図１９に熱
電
　【００４５】
　（３−２）穴空き絶縁板の組み込み
　まず、図２０に示すように、組立治具の内部に穴空き絶縁板４３を組み込む。このとき、溝付き側板４５の側面の垂直方向に形成された溝４６の中に穴空き絶縁板４３の両端を嵌め込むことにより、穴空き絶縁板４３を立てる。なお、ここでは便宜上両端の２枚の穴空き絶縁板のみ図示した。
　【００４６】
　（３−３）針状単結晶の挿入
　次に、図２１に示すように、穴空き絶縁板４３の穴４４へｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２を通す。このとき、ｐ型とｎ型が図３（ａ）に示す順序で配列されるように通す。なお、ここでは便宜上１本のｐ型針状単結晶のみ図示した。
　【００４７】
　（３−４）接着剤による固化
　次に、組立治具と数十個の穴空き絶縁板４３とにより形成される空間にポリアミド等の接着剤を注入し、ｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２と穴空き絶縁板４３とを接着する。
　【００４８】
　（３−５）針状単結晶の切断
　次に、接着剤により穴空き絶縁板４３と接着されたｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２を穴空き絶縁板４３の中間の部分から切断する。前述した接着剤により穴空き絶縁板４３は組立治具とも固定されているので、図２２に示すように、組立治具と共に切断する。切断はワイヤーソーにより行なう。図２２には２個の切断面のみ示した。図２３（ａ）に切断する部分を拡大して示した。なお、図２３（ａ）には示さなかったが、実際にはｐ型針状単結晶４１及びｎ型針状単結晶４２の表面は接着剤で覆われている。この切断により、図３（ｂ）に示した熱電半導体素子が数十個同時に作成できる。ただし、この段階では、図２３（ｂ）に示すように穴空き絶縁板と切断された組立治具とが接着されたままなので、両側の溝付き側板４５に力を加え、Ｖ字溝の位置において折ることにより、この組立治具を取り除く。
　【００４９】
　以上説明した工程により図３（ａ），（ｂ）に示した熱電半導体素子を数十個同時に作成することができる。そして、前述したサーモモジュールの製造方法においてこの熱電半導体素子を用いることにより、図４に示したサーモモジュールを製造することができる。
　【００５０】
　【発明の効果】
　以上詳細に説明したように、本発明に係る熱
電
　【００５１】
　また、本発明によれば、高性能な熱電半導体の針状結晶を低コストで製造することができる。
　【００５２】
　さらに、本発明によれば、互いに同数ずつのｐ型熱電半導体結晶及びｎ型熱電半導体結晶が柔軟な絶縁物又は硬質絶縁物で架橋された熱電半導体素子を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明に係る熱電半導体素子の構成の一例を示す図である。
　【図２】
　図１の熱電半導体素子を使用したサーモモジュールの断面図である。
　【図３】
　本発明に係る熱電半導体素子の構成の他の一例を示す図である。
　【図４】
　図３の熱電半導体素子を使用したサーモモジュールの断面図である。
　【図５】
　熱電半導体の針状単結晶を製造する装置の要部を示す図である。
　【図６】
　図５の容器及び形枠の構成例である。
　【図７】
　図５の形枠の他の構成例である。
　【図８】
　熱電半導体の針状単結晶の製造工程を示す図である。
　【図９】
　図１の熱
電
　【図１０】
　組立治具内に１段目の針状単結晶を配列した様子を示す図である。
　【図１１】
　組立治具内に１段目の針状単結晶を配列し、接着剤を注入した様子を示す断面図である。
　【図１２】
　組立治具内に１段目のスペーサーを配列し、接着剤を注入した様子を示す断面図である。
　【図１３】
　組立治具内に２段目の針状単結晶を配列した様子を示す図である。
　【図１４】
　組立治具内に全ての針状単結晶を配列した様子を示す図である。
　【図１５】
　組立治具内に全ての針状単結晶とスペーサーを配列し、接着剤を注入した様子を示す図である。
　【図１６】
　組立治具から取り出した成型ブロックを切断する様子を説明する図である。
　【図１７】
　切断された成型ブロックから作成した熱電半導体素子を示す図である。
　【図１８】
　サーモモジュールの製造工程を説明する図である。
　【図１９】
　図３の熱
電
　【図２０】
　組立治具の内部に穴空き絶縁板を組み込む様子示す図である。
　【図２１】
　穴空き絶縁板の穴へ針状単結晶を通す様子を示す図である。
　【図２２】
　針状単結晶を穴空き絶縁板の中間で切断する様子を示す図である。
　【図２３】
　切断する部分の一部を拡大した図である。
　【図２４】
　従来のサーモモジュールの断面図である。
　【図２５】
　従来のサーモモジュールの斜視図である。
　【図２６】
　ビスマス・テルル系化合物半導体小片の従来の製法を示す図である。
　【符号の説明】
　１…柔軟な絶縁物、２…孔、５…硬質絶縁物、１２…容器、１３…形枠、１４…長孔、１４’…溝、１６…ヒーター、１７…原料、１８…融液、２１，４１…ｐ型針状単結晶、２２，４２…ｎ型針状単結晶、２３…スペーサー、２４…組立治具、２７…接着剤、４３…穴空き絶縁板、４５…溝付き側板、４８…底板