(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型熱電半導体ブロックおよびｐ型熱電半導体ブロックを樹脂材料よりなる基材に粘着剤を形成した応力吸収部材を介してそれぞれベースに固着して、ｎ型熱電半導体複合ブロックおよびｐ型熱電半導体複合ブロックを形成する工程と、
前記ｎ型熱電半導体複合ブロックおよびｐ型熱電半導体複合ブロックのそれぞれに第１の溝加工をおこない縦溝と縦隔壁とを形成し、ｎ型溝入りブロック及びｐ型溝入りブロックを形成する工程と、
前記ｎ型溝入りブロックとｐ型溝入りブロックを前記縦溝と前記縦隔壁で互いに空隙を設けて嵌合する工程と、
前記空隙に絶縁性接着剤を充填して加熱処理を行うことにより絶縁樹脂層を形成して前記ｎ型溝入りブロックとｐ型溝入りブロックを固着し、その空隙に絶縁樹脂層を有する一体化ブロックを形成する工程と、
前記一体化ブロックの一方の端面の前記ベースを除去する工程と、
前記一体化ブロックの前記ベースを除去した側で、しかも前記第１の溝加工方向と交差する方向で第２の溝加工を行い横溝と横隔壁を形成し、一体化溝入りブロックを形成する工程と、
前記一体化溝入りブロックの前記横溝に絶縁性接着剤を充填して加熱処理を行うことにより絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記一体化溝入りブロックの他方の端面の前記ベースを除去することによりｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片を有する熱電素子ブロックを形成する工程と、
前記ｎ型熱電半導体素片と前記ｐ型熱電半導体素片を接続する電極を形成する工程とを有することを特徴とする熱電素子の製造方法。
【請求項２】
前記基材がポリエチレンテレフタレートからなる請求項１記載の熱電素子の製造方法。
【請求項３】
前記ｎ型熱電半導体ブロックおよびｐ型熱電半導体ブロックと前記応力吸収部材との固着力が、前記ベースと前記応力吸収部材との固着力より大きい請求項１または２項記載の熱電素子の製造方法。
【請求項４】
前記ｎ型熱電半導体ブロックおよびｐ型熱電半導体ブロックと前記応力吸収部材とは熱硬化型接着剤で固着し、
前記ベースと前記応力吸収部材とは前記粘着剤で固着する請求項３記載の熱電素子の製造方法。
【請求項５】
前記ｎ型熱電半導体ブロックおよびｐ型熱電半導体ブロックと前記応力吸収部材とを固着する熱硬化型接着剤が、エポキシ系の接着剤である請求項４記載の熱電素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２の溝加工は、前記応力吸収部材の厚さ方向の途中まで切り込む請求項１から５の何れか1項記載の熱電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱電対両端の温度差によって発電する熱電素子に関するものであり、とくに、小型でしかも多数の熱電対で構成される熱電素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電対はその両端に温度差を与えることにより電圧を発生する。この電圧を電気エネルギーとして利用するのが熱電素子である。
この熱電素子による熱発電によれば、熱エネルギーから電気エネルギーへの変換が直接できるため、廃熱利用に代表されるような熱エネルギーの有効的な利用法として注目されている。
【０００３】
従来技術における熱電素子の製造方法として、たとえばＤＤ  ２０９５４５Ａがある。
この公報に記載の熱電素子の製造方法を図１０から図１５を用いて説明する。
【０００４】
はじめに図１０に示すように、ｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２のそれぞれに第１の溝加工を行なう。
この第１の溝加工によってｎ型熱電半導体ブロック１に縦溝１６と縦隔壁１７を、ｐ型熱電半導体ブロック２に縦溝２６と縦隔壁２７をそれぞれ形成する。この縦溝１６、２７は、それぞれｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２の厚さ方向の途中まで行ない、縦溝１６、２６が形成されていない支持部が各ブロックに形成される。
【０００５】
このｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２とを、縦溝１６に縦隔壁２７、縦溝２６に縦隔壁１７がそれぞれ嵌合するように組み合わせ、その後、図１１に示すように、縦隔壁２６と縦隔壁２７間の間隙に、エポキシ系の接着剤を充填し、さらにその接着剤を硬化させ絶縁樹脂層３２を形成して一体化ブロック３を形成する。
【０００６】
つぎに図１２に示すように、一体化ブロック３の中央部で切断加工を行ない、２つの分離ブロック３０、３０を形成する。
【０００７】
つぎに図１３に示すように、２つの分離ブロック３０、３０のそれぞれに第１の溝加工と交差する方向で第２の溝加工を行ない、横溝４６と横隔壁４７とを形成する。
【０００８】
つぎに図１４に示すように、２つの分離ブロック３０、３０の横溝４６と横隔壁４７どうしを嵌合し、さらにエポキシ系の接着剤を間隙に充填し、さらにその接着剤を硬化させ絶縁樹脂層３２を形成して、組み合わせブロック３１を形成する。
【０００９】
つぎに図１５に示すように、組み合わせブロック３１の上下の溝が形成されていない支持部を除去して、ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２とが、上下の端面で露出した熱電素子ブロック６を形成する。
その後、熱電対とするように、ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２とを電極で接続することによって、熱電素子を得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、現在性能指数が最も高いといわれているＢｉＴｅ系材料を用いた熱電対の出力電圧は１対あたり４００μＶ／℃ほどである。
携帯型電子機器は、通常、室温近辺で使用されるため、機器の内部での温度差はあまり期待できない。
【００１１】
腕時計の場合、体温と外気温とにより生じる腕時計内部における温度差はせいぜい２℃である。
たとえば、時計の駆動に必要な１．５Ｖ以上の電圧を得るためには、おおよそ２０００対以上のＢｉＴｅ系の熱電対が必要となる。
さらに腕時計の場合、腕に装着することから時計ケースは小さく、機械部品や電気回路部品に加えて熱電素子を時計ケース内に収納しなくてはならず、熱電素子の大きさは小さくすることが要望されている。
【００１２】
このように熱電素子を小さくするとともに、熱電対の対数を多くするためには熱電素子ブロック６に埋め込まれた、ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２が熱電素子ブロック６端面から露出する部分の大きさを小さく、すなわち微細化しなければならない。
このｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２の面積を微細化するとつぎに記すように問題点が発生する。
【００１３】
ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２間に充填するエポキシ系の接着剤からなる絶縁樹脂層３２は、硬化時に数％程度、その体積が収縮する。
この絶縁樹脂層３２の体積が収縮するとき、応力が発生し、ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２は、前述のように、硬く脆いＢｉＴｅ系の焼結体からなるためクラックが発生し、さらに収縮応力が大きくなると破損してしまう。
【００１４】
このため従来技術の熱電素子の製造方法では、ｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２が接続されないことになり、その結果熱電対が形成されず、起電力が得られないという課題がある。
さらに、収縮応力によってｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２の位置ずれが発生し、電極形成工程で未接続や短絡が発生し、所定の起電力がえられないという課題もある。
【００１５】
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の課題を解決して、小型でかつ出力電圧を大きくするために多数の熱電対を有する熱電素子の製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の熱電素子の製造方法においては、下記記載の手段を採用する。
【００１７】
本発明の熱電素子の製造方法においては、ｎ型熱電半導体ブロックおよびｐ型熱電半導体ブロックを応力吸収部材を介してそれぞれベースに固着して、ｎ型熱電半導体複合ブロックおよびｐ型熱電半導体複合ブロックを形成する工程と、
前記ｎ型熱電半導体複合ブロックおよびｐ型熱電半導体複合ブロックのそれぞれに第１の溝加工を行ない縦溝と縦隔壁とを形成し、ｎ型溝入りブロックおよびｐ型溝入りブロックを形成する工程と、
前記ｎ型溝入りブロックとｐ型溝入りブロックを前記縦溝と前記縦隔壁で互いに空隙を設けて嵌合する工程と、
前記空隙に絶縁性接着剤を形成して前記ｎ型溝入りブロックとｐ型溝入りブロックを固着しその空隙に絶縁樹脂層を有する一体化ブロックを形成する工程と、
前記一体化ブロックの一方の端面の前記ベースを除去する工程と、
前記一体化ブロックの前記ベースを除去した側で、しかも前記第１の溝加工方向と交差する方向で第２の溝加工を行ない横溝と横隔壁を形成し、一体化溝入りブロックを形成する工程と、
前記一体化溝入りブロックの前記横溝に絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記一体化溝入りブロックの他方の端面の前記ベースを除去することによりｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片を有する熱電素子ブロックを形成する工程と、
前記ｎ型熱電半導体素片と前記ｐ型熱電半導体素片を接続する電極を形成する工程とを有する
ことを特徴とする。
【００１８】
〔作用〕
本発明の熱電素子の製造方法においては、応力吸収部材を介してベースに熱電半導体ブロックを固着する。さらに、縦溝および横溝は、応力吸収部材まで切り込むように形成することが好ましい。
この応力吸収部材は、絶縁樹脂層の硬化時に発生する収縮応力を受けたとき変形することによて応力を吸収し、熱電半導体ブロックに、クラックや破損を引き起こす応力が加わらないようにしている。
【００１９】
このように、絶縁樹脂層の硬化時の収縮応力は、応力を受けたとき変形する応力吸収部材が吸収し、絶縁樹脂層の硬化時の体積収縮に起因する応力は熱電半導体に加わらず、クラックや破損は発生しない。
このことから、熱電対が所定の対数形成され、さらにｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片の位置ずれは発生せず、電極形成工程で電極未接続や短絡は発生しない。したがって、本発明では所定の起電力が得られる熱電素子を形成することが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の熱電素子の製造方法では、ベースと熱電半導体ブロックに固着される応力吸収部材は、両者間で固着力に差を設ける。
すなわち、熱電半導体ブロックと応力吸収部材との固着力が、ベースと応力吸収部材との固着力より大きくしている。このため、絶縁樹脂層の収縮応力は応力吸収部材に伝わるが、その下のベースには伝わらない。
【００２１】
本発明においては、前述のように、応力吸収部材がベースより熱電半導体ブロックに強固に固定されていることから、絶縁樹脂層の収縮によって生じる応力が加わると、応力吸収部材が変形して応力を吸収する。その結果、縦隔壁および横隔壁には応力が加わらず、熱電半導体にクラックや破損が発生しない。
このため熱電素子の上面下面のｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片のピッチ寸法誤差が小さくなり、電極形成時にｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片の未接続および短絡の発生がなく、製造歩留まりが向上する。
【００２２】
また本発明の熱電素子の製造方法においては、第２の溝加工を行なう前に一方のベースを取り外し、そのベースを取り外した側から第２の溝加工を行ない横溝と横隔壁を形成している。
このため、第２の溝加工は、ベースの厚さ分の加工時間を短縮することが可能となる。また、ベース除去に続いて、その下の応力吸収部材を除去すれば、さらに加工時間を短縮することができる。
【００２３】
さらに、熱電半導体とベースとは材質が異なり、両者で異なる加工条件の設定が必要となり、ベースを取り外さないで第２の溝加工を行なうと、製造工程が煩雑となる。これにたいして、本発明の製造方法では、第２の溝加工を行なう前にベースを取り外しており、単一の加工条件で熱電半導体に溝加工を行なうことができ、製造工程が簡素化される。
これは、ベースとしてガラスや硬質のセラミックスのような機械的溝加工をしにくい材質を用いたときには、この効果は大きい。
【００２４】
熱電半導体ブロックの端面をベースに固着する前に、ベース固着面およびその固着面と反対側の面を研磨加工しておけば、熱電半導体ブロックの上下の端面は平滑性の良い面となっており、本発明の熱電素子の製造方法では、配線工程における配線材料膜の密着性が向上する。
【００２５】
あるいは、一体化溝入りブロック形成後に、ベースを取り外し、その後、電極形成面を研磨加工をしてもよい。
このような製造方法を採用すれば、つぎに記すような効果を有する。絶縁樹脂層の収縮ばらつきにより、電極形成面はわずかな凹凸を生じ、さらに応力吸収部材の除去時に接着剤が一体化溝入りブロックに残存することもあり、ベースを取り外した後、電極形成面を研磨加工して、ｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片を完全に露出させ、さらに表面を平坦化して電極膜の密着性を向上させることができる。
【００２６】
さらに、本発明の熱電素子の製造方法では、従来技術のように熱電半導体ブロックへの溝加工は、支持部を残さないように、完全に切断加工を行なっている。
このため、高価な熱電半導体材料の利用効率が向上し、資源の有効利用ができるとともに、熱電素子コストを引き下げることもできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の最適な実施形態における熱電素子の製造方法を詳しく説明する。
まずはじめに図１に示すように、ｎ型熱電半導体ブロック１と、ｐ型熱電半導体ブロック２とを用意する。本実施形態では、ｎ型熱電半導体ブロック１としては、ＢｉＴｅＳｅの焼結体を、ｐ型熱電半導体ブロック２としてはＢｉＴｅＳｂの焼結体を用いる。
【００２８】
このｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２とは厚さを含む全てのサイズが同一であるのが望ましい。
本実施形態では、ｎ型熱電半導体ブロック１と、ｐ型熱電半導体ブロック２とは、ともに１２ｍｍ×１２ｍｍ×３ｍｍとした。
【００２９】
さらに好ましくは、ｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２とは、電極を形成する上下の端面は研磨加工を行ない平滑面とする。
そして以下の図面では、ｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２の２つのブロックを区別しやくするために、ｎ型熱電半導体ブロック１には、その全表面に斜線を施して示す。
【００３０】
つぎに、ｎ型熱電半導体ブロック１を応力吸収部材１１を介してベース１０に固着して、ｎ型熱電半導体複合ブロック１２とする。
同様に、ｐ型熱電半導体ブロック２を応力吸収部材２１を介してベース２０に固着して、ｐ型熱電半導体複合ブロック２２とする。
以下に、ベース１０、２０とｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２との固着方法を詳しく説明する。
【００３１】
本実施形態で使用する応力吸収部材１１、２１としては、たとえばニッタ株式会社の感温性粘着テープの商品名  インテリマー  ＷＳ５０３０ＢＬの片面タイプを用いる。
この応力吸収部材は、基材のポリエチレンテレフタレレート（ＰＥＴ）フィルム上の片面に粘着剤を形成し、その粘着剤上にセパレータと呼ばれる保護フィルムを形成している。
【００３２】
この感温性粘着テープは、外部の温度変化に応じて、あらかじめ設定された温度（スイッチング温度）以上では、粘着剤の固着力１／１０から１／２０と小さくなり、簡単に剥がすことができる。この実施形態では、スイッチング温度は、５０℃の粘着剤を設ける応力吸収部材を使用した。
この応力吸収部材を構成する基材の厚さは１８８μｍであり、粘着剤の厚さは３０μｍである。
【００３３】
はじめに、ベース１０、２０にそれぞれ応力吸収部材１１、２１を粘着剤で固着したのち、応力吸収部材の基材にｎ型熱電半導体ブロック１と、ｐ型熱電半導体ブロック２を熱硬化性接着剤を使用して固着する。
【００３４】
ベース１０、２０への応力吸収部材１１、２１の固着は、保護フィルムを剥離し基材側からゴムローラを用いて加圧して行なう。
このとき、気泡がベース１０、２０と応力吸収部材１１、２１のあいだに形成されないように、充分に注意して応力吸収部材１１、２１をベース１０、２０に固着する。
【００３５】
応力吸収部材１１、２１基材と、ｎ型熱電半導体ブロック１およびｐ型熱電半導体ブロック２との固着は、熱硬化型接着剤を使用するが、本実施形態では三井東圧化学株式会社の商品名ストラックボンドＥＨ４５５ＮＦを使用した。
これは、室温硬化型のエポキシ系の接着剤である。
【００３６】
本発明では、ベース１０、２０と応力吸収部材１１、２１との固着力と、応力吸収部材１１、２１と各熱電半導体ブロック１、２との固着力には、差を設けており、前者の固着力は後者の固着力より大きくしている。
これはつぎに記す理由からである。応力吸収部材１１、２１と各熱電半導体ブロック１、２との固着力を大きくして、収縮応力が応力吸収部材１１、２１には伝わるが、ベース１０、２０には伝わらないようにして、絶縁樹脂層硬化時の収縮応力を受けたとき、応力吸収部材１１、２１を変形しやすくした。
【００３７】
ベース１０、２０としては、ガラス、セラミック、プラスチックス、金属などある程度の硬度を有する材料ならば種々のものを用いることができる。
本実施形態では、ベース１０、２０としてはガラスを使用した。
【００３８】
つぎに図２に示すように、ｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２に第１の溝加工を行なう。
溝加工はワイヤーソーを用いた研磨加工、あるいはダイシングソーを用いた研削加工により行なう。本実施形態ではワイヤーソーによる研磨加工を適用し、ワイヤー径は１０５μｍで、ピッチ寸法２００μｍで第１の溝加工を行なった。なお、溝底面はワイヤーソー加工では半円状になるが、以下の図面では角状に図示している。
【００３９】
この結果、ｎ型熱電半導体ブロック１とｐ型熱電半導体ブロック２に、それぞれ縦隔壁１７、２７の幅寸法が９０μｍで、１１０μｍの縦溝１６、２６が形成されたｎ型溝入りブロック１３とｐ型溝入りブロック２３とを得る。
【００４０】
このとき、縦溝１６、２６は、応力吸収部材１１、２１の基材の厚さ方向の途中まで、すなわち応力吸収部材１１、２１の厚さ方向の一部を残して形成する。
応力吸収部材１１、２１を完全に切断してしまうと、収縮応力を受けたとき、応力吸収が不充分となるため好ましくない。
【００４１】
この第１の溝加工では、好ましくは応力吸収部材１１、２１の基材への切り込み量は、１０５μｍのワイヤー径の半分を若干越える程度の量、この実施形態では６０μｍの切り込み量とした。
この切り込み量としたときは、各溝入りブロック１３、２３は完全に切断されて縦隔壁１７、２７は、上から下まで平行な櫛型とすることができる。
【００４２】
この応力吸収部材１１、２１の基材への切り込み量を最小限度とする理由は、のちほど説明する工程である一体化ブロックからの応力吸収部材１１、２１の剥離を容易とするためである。
すなわち、応力吸収部材１１、２１の基材への切り込み量を大きくすると、応力吸収部材１１、２１の溝の中に多量の接着剤が形成され、接着力が大きくなって、熱電半導体ブロック１、２から応力吸収部材１１、２１の剥離を容易に行なえない。
【００４３】
このとき、ｎ型溝入りブロック１３とｐ型溝入りブロック２３とを嵌合可能にするために、両複合ブロック１３，２３の縦隔壁１７，２７を櫛型にするとともに、縦溝１６と縦溝２６とのピッチ寸法を同一にし、さらに接着用の絶縁性接着剤スペースを確保するために、縦溝１６、２６の幅が縦隔壁１７、２７の幅より前述のように広くしている。
【００４４】
つぎに図３に示すように、ｎ型溝入りブロック１３とｐ型溝入りブロック２３との嵌合工程と固着工程を行なう。
具体的には、ｎ型溝入りブロック１３とｐ型溝入りブロック２３は、互いに縦溝１６、２６に相手側ブロックの縦隔壁２７、１７を挿入して両者を嵌合させ、その嵌合部の空隙に毛細管現象を利用して絶縁性接着剤を充填する。この絶縁性接着剤としては、エポキシ系に熱硬化型の接着剤を使用し、本実施形態では、エポキシテクノロジー社  商品名  ＥＰＯ−ＴＥＫ３３０を使用した。
【００４５】
その後、１２０℃程度の加熱処理を行ないエポキシ系の熱硬化型接着剤を硬化させて、縦隔壁１７と縦隔壁２７との空隙に絶縁樹脂層（図示せず）を形成するとともに、ｎ型溝入りブロック１３とｐ型溝入りブロック２３を固着することにより一体化ブロック３を形成する。
【００４６】
この絶縁樹脂層は、ｎ型溝入りブロック１１とｐ型溝入りブロック２１を嵌合させて固着させる役割をもつとともに、ｎ型溝入りブロック１１とｐ型溝入りブロック２１との熱電半導体間の電気的絶縁性を確保する働きももつ。
【００４７】
本発明では、ワイヤソーを用いた研磨加工によって縦溝１６，２６の内壁が平滑に加工できていることから、粘度が低いエポキシ系の絶縁性接着剤中に固着前の一体化ブロック３を部分的に浸漬して、毛細管現象により絶縁性接着剤を縦溝１６、２６と縦隔壁２７、１７との隙間に充填することができ、気泡の混入もきわめて少なく、良好な熱電半導体間の絶縁性は確保することができる。
【００４８】
つぎに図４に示すように、一体型ブロック３の一方の端面からベースを取り外す。本実施形態では、ベース２０を取り外してある。
その結果、ベース２０を取り外した一体型ブロック３’を得る。
【００４９】
このベース２０の一体型ブロック３からの除去は、温度６０℃に加熱した状態で行なう。
前述のように、本発明ではスイッチング温度以上となると、粘着剤の固着力が小さくなる応力吸収部材１１、２１を使用しているため、大きな引き剥す力を必要とせず、ベース２０を応力吸収部材２１から簡単に剥離することができる。
【００５０】
なお、一体型ブロック３の他方の他面に固着されているベース１０は引き剥す力が応力吸収部材１１に加わらなければ、室温状態に戻すと、応力吸収部材１１とベース１０との固着状態は維持される。
【００５１】
この図４においては、応力吸収部材２１が一体型ブロック３’に固着されているが、好ましくは一体型ブロック３’から応力吸収部材２１を除去するとよい。
この一体型ブロック３’からの応力吸収部材２１の除去方法としては、縦溝幅（１１０μｍ）に比らべて縦隔壁（９０μｍ）が小さくなっており、さらに前述のように第１の溝加工における切り込み量を最小限度に抑えていることから、一体型ブロック３’と応力吸収部材２１の接着力が弱くなっていることを利用して行なう。
【００５２】
つぎに図５に示すように、一体型ブロック３’に、第２の溝加工を行ない、一体化溝入りブロック４を形成する。
この第２の溝加工は、ベース２０を除去した端面側から行ない、縦隔壁１７、２７の長手方向、すなわち第１の溝加工と交差する方向で行なう。
【００５３】
この第２の溝加工もワイヤーソーを用いた研磨加工、あるいはダイシングソーを用いた研削加工により行なうことができるが、本実施形態ではワイヤーソーによる研磨加工で行ない７０μｍのワイヤー径を用い、ピッチ寸法２００μｍで行なった。
前述のように、一体型ブロック３’から応力吸収部材２１を除去していることから、応力吸収部材２１の基材の厚さ分のワイヤーソー加工時間を短縮できる。
【００５４】
第２の溝加工も、好ましくは応力吸収部材１１の基材への切り込み量は、７０μｍのワイヤー径の半分を若干越える４０μｍ程度の切り込み量で行なうと、一体化溝入りブロック４からの応力吸収部材１１の剥離が容易となる。
【００５５】
この結果、一体化溝入りブロック４に横隔壁４７の幅寸法が１２５μｍで、
７５μｍの横溝４６が形成される。
【００５６】
つぎに図６に示すように、一体化溝入りブロック４に形成した横溝４６に絶縁樹脂層５４を形成する。
すなわち、一体化溝入りブロック４の横溝４６に絶縁性接着剤として、エポキシ系の熱硬化型接着剤を充填して絶縁樹脂層５４を形成する。
本実施形態では、絶縁樹脂層５４としては、エポキシテクノロジー社  商品名
ＥＰＯ−ＴＥＫ３３０を使用した。
【００５７】
その後、１２０℃程度の加熱処理を行ないエポキシ系の熱硬化型接着剤を硬化させて、絶縁樹脂層５４を横溝４６内に形成した一体化溝入りブロック４’を得る。
【００５８】
つぎに図７に示すように、一体化溝入りブロック４’からベース１０を取り外し、さらに応力吸収部材１１を取り外して、図８に示すｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２とが交互に整列した熱電素子ブロック５を得る。
【００５９】
このベース１０と応力吸収部材１１の取り外しは、図４を用いて説明したベース２０と応力吸収部材２１の取り外し工程と同じ方法で行なう。
【００６０】
この熱電素子ブロック６には、多数のｎ型熱電半導体素片５１およびｐ型熱電半導体素片５２が絶縁樹脂層３２、５４によって互いに絶縁されて一体に固着され、そのｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２の上下面は露出している。
【００６１】
最後に、図８に示した熱電素子ブロック６のｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２を交互に電気的に直列に接続するように、その上下面に電極を形成する電極形成工程を行ない、図９に示す電極を形成した熱電素子ブロック６を得る。
【００６２】
図９は、その熱電素子ブロック６の一方の端面側を示す平面図であり、その上面側と下面側とに電極を形成している。
【００６３】
実線の円形で示す上面電極６１ａと破線の円形で示す下面電極６２ａが、隣り合ったｎ型熱電半導体素片５１とｐ型熱電半導体素片５２とを直列に接続し、多数の熱電対を形成する電極である。
さらに、Ｌ字状の上面電極６１ｂと下面電極６２ｂとは、熱電素子ブロック６の周縁部で必要な電極で、無駄な意味はあるがｎ型またはｐ型の熱電半導体素片を並列に接続している。
【００６４】
各熱電半導体素片５１、５２は、絶縁接着層３２および絶縁樹脂層５４によって互いに絶縁されている。
なお、小さい破線の円形で示す下面電極６３、６４は外部への電圧取り出し電極である。
【００６５】
これらの電極は、いずれも図８に示した熱電素子ブロック６の上面と下面とに金（Ａｕ）膜を真空蒸着法、スパッタリング法、または無電解メッキ法などにより形成し、フォトリソグラフィー技術とエッチング技術によってその金膜をパターンニングして形成する。
【００６６】
あるいは別の電極の形成方法としては、金膜を形成する箇所に開口部を形成したメタルマスクを熱電素子ブロック６に密着するように配置し、その開口部内に真空蒸着法またはスパッタリング法によって電極を形成する方法も適用できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の熱電素子の製造方法によれば、熱電半導体部材に精密な機械加工である溝加工を行い、このような溝加工を行なったブロックを組み合わせて一体化する工程により、小型で高出力電圧の熱電素子を容易かつ効率的に作製できる。
【００６８】
また、本発明の熱電素子の製造方法は、応力吸収部材を介してベースに熱電半導体ブロックを固着する手段を採用している。
この応力吸収部材は、絶縁樹脂層が硬化するときに発生する収縮応力を受けたとき変形することによって応力を吸収し、熱電半導体ブロックにクラックや破損を引き起こす応力が加わらないようにしている。
【００６９】
このように、絶縁樹脂層硬化時に発生する収縮応力は、応力を受けたとき変形する応力吸収部材が吸収し、絶縁樹脂層の硬化時の体積収縮に起因する応力は熱電半導体に加わらず、クラックや破損は発生しない。
このことから、熱電対が所定の対数形成され、さらにｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片の位置ずれは発生せず、電極形成工程で電極未接続や短絡は発生しない。したがって、本発明では所定の起電力が得られる熱電素子を形成することが可能となる。
【００７０】
さらに、本発明の熱電素子の製造方法では、ベースと熱電半導体ブロックに固着される応力吸収部材は、両者間で固着力に差を設ける。
すなわち、熱電半導体ブロックと応力吸収部材との固着力が、ベースと応力吸収部材との固着力より大きくしている。このため、絶縁樹脂層の収縮応力は応力吸収部材に伝わるが、その下のベースには伝わらない。
【００７１】
本発明の熱電素子の製造方法においては、前述のように、応力吸収部材がベースより熱電半導体ブロックに強固に固定されていることから、絶縁樹脂層の収縮によって生じる応力が加わると、応力吸収部材が変形して応力を吸収する。その結果、縦隔壁および横隔壁には応力が加わらず、熱電半導体にクラックや破損が発生しない。
このため熱電素子の上面下面のｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片のピッチ寸法誤差が小さくなり、電極形成時にｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片の未接続および短絡の発生がなく、製造歩留まりが向上する。
【００７２】
また本発明の熱電素子の製造方法においては、第２の溝加工を行なう前に一方のベースを取り外し、そのベースを取り外した側から第２の溝加工を行ない横溝と横隔壁を形成している。
このため、第２の溝加工は、ベースの厚さ分の加工時間を短縮することが可能となる。またベース除去に続いて、そのベース下の応力吸収部材を除去すれば、さらに加工時間を短縮することができる。
【００７３】
さらに、熱電半導体とベースとは材質が異なり、両者で異なる加工条件の設定が必要となり、ベースを取り外さないで第２の溝加工を行なうと、製造工程が煩雑となる。これにたいして、本発明の製造方法では、第２の溝加工を行なう前にベースを取り外しており、単一の加工条件で熱電半導体に溝加工を行なうことができ、製造工程が簡素化される。
これは、ベースとしてガラスや硬質のセラミックスのような機械的溝加工をしにくい材質を用いたときには、この効果は大きい。
【００７４】
熱電半導体ブロックの端面をベースに固着する前に、ベース固着面およびその固着面と反対側の面を研磨加工しておけば、熱電半導体ブロックの上下の端面は平滑性の良い面となっており、本発明の熱電素子の製造方法では、配線工程における配線材料膜の密着性が向上する。
【００７５】
あるいは、一体化溝入りブロック形成後に、ベースを取り外し、その後、電極形成面を研磨加工をしてもよい。
このような製造方法を採用すれば、つぎに記すような効果を有する。絶縁樹脂層の収縮ばらつきにより、電極形成面はわずかな凹凸を生じ、さらに応力吸収部材の除去時に接着剤が一体化溝入りブロックに残存することもあり、ベースを取り外した後、電極形成面を研磨加工して、ｎ型熱電半導体素片とｐ型熱電半導体素片を完全に露出させ、さらに表面を平坦化して電極膜の密着性を向上させることができる。
【００７６】
さらに、本発明の熱電素子の製造方法では、従来技術のように熱電半導体ブロックへの溝加工は、支持部を残さないように、完全に切断加工を行なっている。
このため、高価な熱電半導体材料の利用効率が向上し、資源の有効利用ができるとともに、熱電素子コストを引き下げることもできる。
【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の製造方法を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態における熱電素子の製造方法を示す平面図である。
【図１０】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図１１】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図１２】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図１３】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図１４】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【図１５】従来技術における熱電素子の製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：ｎ型熱電半導体ブロック        ２：ｐ型熱電半導体ブロック
３：一体化ブロック          ４：一体化溝入りブロック
５：熱電素子ブロック          ６：熱電素子ブロック
１０：ベース          １１：応力吸収部材
１２：ｎ型熱電半導体ブロック          １３：ｎ型溝入りブロック
１６：縦溝          １７：縦隔壁          ２０：ベース
２１：応力吸収部材          ２２：ｐ型熱電半導体ブロック
２３：ｐ型溝入りブロック          ２６：縦溝
２７：縦隔壁          ４６：横溝          ４７：横隔壁
５１：ｎ型熱電半導体素片          ５２：ｐ型熱電半導体素片
５４：絶縁樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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