(57)【要約】【課題】半導体素子の両側に融点の異なった補助層を形成して熱電性能を向上させ、接点クラックによる不良を改善し、時間経過による劣化を防止するうえ、半導体素子の拡散を防止することができるようにする、非対称熱電モジュールおよびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明の非対称熱電モジュールは、露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第１型熱電半導体素子と、それぞれが間隔をおいて前記第１型熱電半導体素子に隣接して配置されるようにマトリクス状に配列され、露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第２型熱電半導体素子と、互いに異なる溶融点を持っており、前記第１型熱電半導体素子および第２型熱電半導体素子の上端面と下端面にそれぞれ配置される多数の一対の補助層と、一対の絶縁部材のそれぞれの表面に所定のパターンで接合され、対応する前記補助層にそれぞれ付着している多数の電極をそれぞれ備えている一対の基板とを含んでなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第１型熱電半導体素子と、
それぞれが間隔をおいて前記第１型熱電半導体素子に隣接して配置されるようにマトリクス状に配列され、露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第２型熱電半導体素子と、
互いに異なる溶融点を持っており、前記第１型熱電半導体素子および第２型熱電半導体素子の上端面と下端面にそれぞれ配置される多数の一対の補助層と、
一対の絶縁部材のそれぞれの表面に所定のパターンで接合され、対応する前記補助層にそれぞれ付着している多数の電極をそれぞれ備えている一対の基板とを含んでなることを特徴とする、非対称熱電モジュール。
【請求項２】
基板の対向する電極の表面同士の間に介在され、第１型および第２型熱電半導体素子に対応する面積を持つ多数のバッファ層を含むことを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項３】
前記一対の補助層のいずれか一つは前記熱電半導体素子を構成する熱電材料のうち融点の最も低い物質を使用し、もう一つは前記熱電半導体素子を構成する熱電材料のうち融点の最も高い物質を使用することを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項４】
前記一対の補助層のいずれか一つはＴｅを含む補助層であり、もう一つはＢｉを含む補助層であることを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項５】
前記一対の補助層のいずれか一つはＣｏを含み、もう一つはＴｉを含むことを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項６】
前記一対の補助層の各厚さは熱電半導体素子の厚さの１／１０〜１／１００であることを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項７】
前記熱電半導体素子は、熱電材料粉末と低融点金属粉末とが所定の比率で混合されてなることを特徴とする、請求項１に記載の非対称熱電モジュール。
【請求項８】
（Ａ）一対の絶縁部材のそれぞれの表面に所定のパターンで接合され、対応する補助層がそれぞれ付着している多数の電極をそれぞれ備えている一対の基板を準備する段階と、
（Ｂ）前記一対の基板のいずれか一つに、多数のホールが設けられた支持体を位置させる段階と、
（Ｃ）前記支持体のホール内に熱電半導体粉末を注入し、押し固めた後、支持体を分離する段階と、
（Ｄ）前記熱電半導体粉末が形成された基板に他の基板を位置させた後、熱処理を施して熱電半導体粉末を前記一対の基板に接合させる段階とを含むことを特徴とする、非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記（Ａ）段階の補助層を形成する前に、
（Ｅ）前記一対の基板の電極にそれぞれバッファ層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記（Ｃ）段階は、
（Ｃ−１）前記熱電半導体粉末を前記支持体の対応するホール内に注入する段階と、
（Ｃ−２）前記支持体のホール内に注入された熱電半導体粉末を押し固める段階と、
（Ｃ−３）前記基板から支持体を分離する段階とを含んでなることを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記一対の補助層のいずれか一つはＴｅを含む補助層であり、もう一つはＢｉを含む補助層であることを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記一対の補助層のいずれか一つはＣｏ、ＭｏおよびＷの少なくとも一つを含み、もう一つはＴｉ、Ｃｒ、ＭｎおよびＦｅの少なくとも一つを含むことを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記一対の補助層の各厚さは、熱電半導体素子の厚さの１／１０〜１／１００であることを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記熱電半導体素子は、熱電材料粉末と低融点金属粉末とが所定の比率で混合されてなることを特徴とする、請求項８に記載の非対称熱電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、非対称熱電モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石エネルギー使用の急増は、地球温暖化およびエネルギー枯渇問題を引き起こす。このような問題の対応策として、最近では、熱電素子の開発が各国で盛んに行われている。
熱電素子は、ゼーベック効果(seebeck effect)を用いる発電分野と、ペルティエ効果(peltier effect)を応用した冷却分野に大きく両分される。
【０００３】
前記冷却分野において、最近、ＩＴ産業の発達と共に電子部品の小型化、高電力化、高集積化、スリム化に伴って発熱量が増加しており、発生した熱が電子機器の誤作動を引き起こし且つ効率を低下させる重要な要因として作用しているから、このような問題点を解決するために熱電素子の使用が増加しつつある。
しかも、熱電素子の利点、すなわち無騒音、速い冷却速度、局部冷却および親環境性を考慮すると、その応用性はこれからさらに大きくなるしかない。
【０００４】
前記発電分野においても、自動車、廃棄物焼却炉、製鉄所、発電所、地熱、電子機器、体温などから捨てられる多くの廃熱を用いて電気エネルギーとして再生産しようとする努力が世界的に盛んに行われており、特に熱電発電は、体積発電であって、他の発電との融合が可能であるから、このような研究分野でその応用性は非常に大きいといえる。さらに、電気エネルギーを生産する間に地球汚染物質を放出しないから、親環境性とも符合するので、これから熱電発電の伝播速度は加速化されるだろうと思われる。
【０００５】
このような熱電素子は、大きくは半導体素子、Ｐ型半導体素子、電極および基板から構成されて単一モジュールを成しており、このような単一モジュールは、多数個複合化して複合モジュールを成している。
このような熱電モジュールにおいてペルティエ効果を得るためには、外部から電気を印加することにより、電子とホールの移動によって熱電モジュールの両端に一定の温度差を保つようにしている。
【０００６】
このように動作する熱電モジュールにおいて、従来の技術によれば、電流を印加するとき、金属電極と半導体素子との接合部分が両端の温度差によって容易に分離されるという問題点があった。これは、熱電モジュールの耐久性低下と同時に、電気的、機械的、熱電特性などの経時変化による特性低下を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するために提案されたもので、その目的は、半導体素子の両側に互いに融点の異なった補助層を形成して熱電性能を向上させ、接点クラックによる不良を改善し、時間経過による劣化を防止するうえ、半導体素子の拡散を防止することができるようにする、非対称熱電モジュールおよびその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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第１型熱電半導体素子と、それぞれが間隔をおいて前記第１型熱電半導体素子に隣接して配置されるようにマトリクス状に配列され、露出面を上端面と下端面にそれぞれ備えた多数の第２型熱電半導体素子と、互いに異なる溶融点を持っており、前記第１型熱電半導体素子および第２型熱電半導体素子の上端面と下端面にそれぞれ配置される多数の一対の補助層と、一対の絶縁部材のそれぞれの表面に所定のパターンで接合され、対応する前記補助層にそれぞれ付着している多数の電極をそれぞれ備えている一対の基板とを含んでなることを特徴とする、非対称熱電モジュールを提供する。
【０００９】
ここで、基板の対向する電極の表面同士の間に介在され、第１型および第２型熱電半導体素子に対応する面積を持つ多数のバッファ層を含むことを特徴とする。
また、前記一対の補助層のいずれか一つは前記熱電半導体素子を構成する熱電材料のうち融点の最も低い物質を使用し、もう一つは前記熱電半導体素子を構成する熱電材料のうち融点の最も高い物質を使用することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、（Ａ）一対の絶縁部材のそれぞれの表面に所定のパターンで接合され、対応する補助層がそれぞれ付着している多数の電極をそれぞれ備えている一対の基板を準備する段階と、（Ｂ）前記一対の基板のいずれか一つに、多数のホールが設けられた支持体を位置させる段階と、（Ｃ）前記支持体のホール内に熱電半導体粉末を注入し、押し固めた後、支持体を分離する段階と、（Ｄ）前記熱電半導体粉末が形成された基板に他の基板を位置させた後、熱処理を施して熱電半導体粉末を前記一対の基板に接合させる段階とを含んでなる、非対称熱電モジュールの製造方法を提供する。
【００１１】
ここで、前記（Ａ）段階の補助層を形成する前に、（Ｅ）前記一対の基板の電極にそれぞれバッファ層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする。
また、前記（Ｃ）段階は、（Ｃ−１）前記熱電半導体粉末を前記支持体の対応するホール内に注入する段階と、（Ｃ−２）前記支持体のホール内に注入された熱電半導体粉末を押し固める段階と、（Ｃ−３）前記基板から支持体を分離する段階とを含むことを特徴とする。
【００１２】
また、前記一対の補助層のいずれか一つはＴｅを含む補助層であり、もう一つはＢｉを含む補助層であることを特徴とする。
また、前記一対の補助層のいずれか一つはＣｏ、ＭｏおよびＷの少なくとも一つを含み、もう一つはＴｉ、Ｃｒ、ＭｎおよびＦｅの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前記一対の補助層の各厚さは、熱電半導体素子の厚さの１／１０〜１／１００であることを特徴とする。
また、前記熱電半導体素子は、熱電材料粉末と低融点金属粉末とが所定の比率で混合されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明によれば、フォノン散乱のない熱伝導によって熱電性能の向上をもたらすことができる。
また、本発明によれば、急速な熱膨張を緩和させて接点クラックの発生を防止することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、酸塩基雰囲気下の動作時に耐腐食性を確保することができるから、時間経過による電気伝導度および熱抵抗特性の変化を緩和させることができる
また、本発明によれば、半導体素子の拡散を防止して一定の強度を保つことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの斜視図である。
【図２】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの概略断面図である。
【図３】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図４】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図５】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図６】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図７】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図８】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は添付図面に連関する以下の詳細な説明と好適な実施例からさらに明白になるであろう。
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的で辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
【００１８】
本発明において、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同一の構成要素については、他の図面上に表示されても、出来る限り同一の番号を付することに留意すべきであろう。なお、本発明を説明するにおいて、関連した公知の技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を無駄に乱すおそれがあると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの斜視図、図２は本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの概略断面図である。
これらの図面を参照すると、本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュール１０は、一対の絶縁部材１２−１、１２−２のそれぞれの表面に所定のパターンで接合された多数の電極１４−１、１４−２をそれぞれ備えている一対の基板１１−１、１１−２と、基板１１−１、１１−２の対向する電極１４−１、１４−２の表面同士の間に介在され、Ｐ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２に対応する面積を持つバッファ層１６−１、１６−２と、基板１１−１、１１−２の対向する電極１４−１、１４−２またはバッファ層１６−１、１６−２の表面同士の間に介在され、Ｐ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２に対応する面積を持つ補助層１８−１、１８−２と、補助層１８−１、１８−２に接触し、一定の温度で溶融されて形状が固定されるＰ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２とを備える。
【００２０】
前記それぞれの基板１１−１、１１−２は、酸化アルミニウムなどで形成された板状の絶縁部材１２−１、１２−２と、絶縁部材１２−１、１２−２の一表面に所定のパターンで接合され、銅などで形成された多数の電極１４−１、１４−２とを含む。
ここで、前記一つの電極１４−１、１４−２は、隣り合うＰ型半導体素子２０−１とＮ型半導体素子２０−２のそれぞれの端部に接触するのに足りる大きさおよび形状を持つことが好ましい。
【００２１】
前記バッファ層１６−１、１６−２は、本実施例で選択的に使用できるものであって、銅成分を含む電極１４−１、１４−２にメッキ（ニッケル）などの方法で形成され、半導体素子２０−１、２０−２に相応する電極１４−１、１４−２への拡散を防止する機能を持つ。本実施例において、バッファ層１６−１、１６−２が省略される場合、電極１４−１、１４−２とそれに相応する補助層１８−１、１８−２とが直接接触する。
【００２２】
次に、前記補助層１８−１、１８−２は、互いに融点の異なる物質で形成される。好ましくは、図面符号１１−１の基板に隣接した補助層１８−１は、半導体素子２０−１、２０−２を構成する熱電材料粉末２１−１、２１−２の構成物質のうち融点の高い物質を用いて形成し、図面符号１１−２の基板に隣接した補助層１８−２は、半導体素子２０−１、２０−２を構成する熱電材料粉末２１−１、２１−２の構成物質のうち融点の低い物質を用いて形成する。
【００２３】
一例として、半導体素子２０−１、２０−２の熱電材料粉末２１−１、２１−２の材料が後述するようにＢｉ−Ｔｅ系材料の場合、図面符号１１−１の基板に隣接した補助層１８−１として融点４５０℃のＴｅ補助層１８−１を形成し、図面符号１１−２の基板に隣接した補助層１８−２として融点２７１℃のＢｉ補助層１８−２を形成する。
【００２４】
それに加えて、Ｔｅ補助層１８−１に融点４２０℃と同様のＣｏを含むようにしてもよく、Ｂｉ補助層１８−２に融点３０３．５℃と同様のＴｉを含むようにしてもよい。その他、Ｔｅ補助層１８−１はＣｏ以外にＭｏまたはＷを含むことができ、Ｂｉ補助層１８−２はＴｉ以外にＣｒまたはＭｎまたはＦｅを含むことができる。
【００２５】
このような補助層８１−１、１８−２の厚さは熱電素子２０−１、２０−２の厚さの１／１０〜１／１００であってもよい。
このように互いに融点が異なるように補助層８１−１、１８−２を形成すると、熱電モジュール１０への電圧印加の際に半導体素子２０−１、２０−２の縁部から温度差が漸次発生することになり、熱伝導度に重要な影響を及ぼすフォノンが散乱することなく容易に移動し、熱電性能を向上させることができる。
【００２６】
また、このように互いに融点が異なるように補助層１８−１、１８−２を形成すると、半導体素子２０−１、２０−２の縁部から電極１４−１、１４−２に至る部分で熱膨張係数が急激に変化せず段階的に漸次減少し、熱電モジュール１０への電圧印加の際に半導体素子２０−１、２０−２の縁部で差異の大きい急激な体積膨張が発生しないから、熱膨張衝撃を最小化することができ、これによりクラックなどの発生を防止することができる。
【００２７】
また、このような補助層１８−１、１８−２を使用することにより、酸塩基雰囲気下の動作時に耐腐食性を確保することができるため、時間経過による電気伝導度と熱抵抗特性の変化による劣化を緩和させることができる。
また、このような補助層１８−１、１８−２を使用することにより、半導体素子２０−１、２０−２に相応する電極１４−１、１４−２への拡散を防止する機能を有する。
【００２８】
一方、前記Ｐ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２は、熱電材料粉末２１−１、２１−２と低融点金属粉末２２−１、２２−２とが所定の比率で混合されてなるものである。
前記熱電材料粉末２１−１、２１−２は、通常、当該分野における公知のもので、例えば、Ｂｉ−Ｔｅ系材料、Ｆｅ−Ｓｉ系材料、Ｓｉ−Ｇｅ系材料、Ｃｏ−Ｓｂ系材料などの熱電半導体材料が使用できるが、好ましくはＢｉ−Ｔｅ系材料が使用される。
【００２９】
前記低融点金属粉末２２−１、２２−２は、熱電材料の融点（例えば、Ｔｅ（４５０℃））より相対的に低い金属粉末、例えばＢｉ（融点：２７１℃）、Ｔｌ（融点：３０３．５℃）、Ｓｎ（融点：２３２℃）、Ｐ（融点：４４℃）、Ｐｂ（融点：３２７℃）、Ｃｄ（融点：３２１℃）を含むことができる。
【００３０】
前記半導体素子２０−１、２０−２は、前述した熱電材料粉末２１−１、２１−２と０．２５ｗｔ％〜１０ｗｔ％の低融点金属粉末２２−１、２２−２とを混合させてなることが好ましい。また、半導体素子２０は、後述するように治具タイプの支持体３０の孔３２−１、３２−２内に注入された後、低融点金属粉末２２−１、２２−２の溶融点より高く熱電材料粉末２１−１、２１−２の溶融点より低い温度で熱処理された後、低融点金属粉末２２−１、２２−２の溶融によって半導体素子２０−１、２０−２に成形されると同時に、その両端が補助層１８−１、１８−２に接合される。
【００３１】
このような半導体素子２０−１、２０−２は、Ｐ型半導体素子２０−１それぞれがＸおよびＹ方向にそれぞれ所望の間隔をおいてＮ型半導体素子２０−２に隣接して配置されるようにマトリクス状に配列される。
【００３２】
上述した構成を持つ熱電モジュール１０において、電極１４−１、１４−２に直流電圧を印加して半導体素子２０−１、２０−２を通電させると、ペルティエ効果によって、Ｐ型半導体素子２０−１からＮ型半導体素子２０−２へ電流が流れる側は熱が発生し、逆に、Ｎ型半導体素子２０−２からＰ型半導体素子２０−１へ電流が流れる側は熱を吸収する。
したがって、発熱側に接合された絶縁部材１２−１は加熱され、吸熱側に接合された絶縁部材１２−１は冷却する。一方、熱電モジュール１０において、一対の基板１１−１、１１−２間の温度を互いに異ならせると、ゼーベック効果によって電圧が生成される。
【００３３】
図３〜図９は本発明の好適な第１実施例に係る非対称熱電モジュールの製造方法を概略的に説明するための斜視図である。
まず、図３に示すように絶縁部材１２−１の下面に電極１４−１が付着している上部基板１１−１、および図４に示すように絶縁部材１２−２の上面に電極１４−２が付着している下部基板１１−２を準備する。
【００３４】
このような基板１１−１、１１−２は、アルミニウムなどの板状の絶縁部材１２−１、１２−２上に銅などの多数の電極１４−１、１４−２が所定のパターンで接合された形態である。
このような基板１１−１、１１−２の電極１４−１、１４−２にはバッファ層１６−１、１６−２が形成されており、バッファ層１６−１、１６−２には補助層１８−１、１８−２が積層されている。
【００３５】
それぞれのバッファ層１６−１、１６−２と補助層１８−１、１８−２は、長方形の形状をしているが、熱電モジュール１０が要求する設計条件、特に、成形されるべき半導体素子２０−１、２０−２の断面形状に応じて幾らでも変更できる。
前記補助層１８−１、１８−２は、金属化合物が混合された状態でスラリー状またはペースト状にしてバッチ成形するかあるいは印刷してから乾燥させた後、最後に焼成を行って製作する。
【００３６】
このような過程によって補助層１８−１、１８−２を形成するとき、焼成工程は、金属化合物の酸化を防止するために、Ａｒ、Ｎ２の雰囲気下で加圧焼成を行って製作する。
一方、絶縁部材１２−１、１２−２上に配置される電極１４−１、１４−２のパターンは、それに配置されるＰ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２が直列に連結できる限りは、いずれの形態でも構わない。例えば、図３に示すように、上部基板１１−１の場合、中央部分の電極は互いに並んでいるが、両側縁部の電極は中央の電極と直交するように配置され、下部基板１１−２の場合、それぞれの電極１４−２は互いに並んで配置される。
【００３７】
次いで、図５に示すように、多数の孔３２が所定のパターンで設けられている支持体３０を準備する。本実施例では、Ｐ型およびＮ型半導体素子２０−１、２０−２が注入されるように、それぞれＰ型孔３２−１とＮ型孔３２−２が交互に配置された統合支持体３０を使用する。前記統合支持体３０の孔３２−１、３２−２は所定の直径と高さを持つ。ところが、Ｐ型半導体素子２０−１を形成するための孔３２−１のみが設けられているＰ型支持体、またはＮ型半導体素子２０−２を注入するための孔３２−２のみが設けられているＮ型支持体を別途用いることもできる。
【００３８】
その次、図６に示すように、下部基板１１−２上に支持体３０を位置させる。この過程で、下部基板１１−２の電極１４−２の位置と支持体３０の孔３２−１、３２−２の位置とを正確に合わせるために、別途の位置合わせメカニズム（図示せず）を用いることが好ましい。後述する注入および／または押し固め工程で、支持体３０は下部基板１１−２に対してその位置が固定される。
【００３９】
その後、図７に示すように、熱電材料粉末２２−１、２２−２と低融点金属粉末２４−１、２４−２とを所定の比率（熱電材料粉末と約０．２５重量％〜約１０重量％の低融点金属粉末）で混合してそれぞれＰ型およびＮ型半導体素子粉末２０−１、２０−２を用意し、Ｐ型半導体素子粉末２０−１とＮ型半導体素子粉末２０−２をそれぞれ統合支持体３０の対応する孔３２−１、３２−２内に注入する。このような注入工程では注入器またはブレード（図示せず）などを用いることが好ましい。
【００４０】
一方、統合支持体３０の孔３２−１、３２−２内に半導体粉末２０−１、２０−２を十分に注入するか、或いは注入工程中に別途のシリンダー（図示せず）などを用いて半導体粉末を押し固める工程を経ることが好ましい。
このような注入および／または押し固め工程は、前述したような統合支持体３０を使用せず、Ｐ型支持体を用いてＰ型半導体粉末のみをまず注入しおよび／または押し固め、しかる後に、Ｎ型支持体を用いてＮ型半導体粉末のみを後で注入しおよび／または押し固めることにより行ってもよい。
【００４１】
次に、下部基板１１−２から支持体３０を分離する。すると、図８に示すように、半導体素子粉末２０−１、２０−２は上述した押し固め工程によって例えば長方形の形状を保つ。
その後、図９に示すように、下部基板１１−２に対向するように上部基板１１−１を半導体素子粉末２０−１、２０−２の他端に位置させる。このような作業の場合にも、別途の位置決め手段またはメカニズム（図示せず）を用いることが好ましい。
【００４２】
次いで、前述したように、上部基板１１−１と下部基板１１−２との間における半導体素子粉末２０−１、２０−２の中間加工物を、熱電材料の溶融点より低く低融点金属の溶融点より高い温度で熱処理させる。すると、半導体素子粉末２０−１、２０−２に含まれた低融点金属粉末２４−１、２４−２が溶融されながら半導体素子粉末を成形し、これと同時に半導体素子粉末２０−１、２０−２の終端領域の低融点金属粉末２４−１、２４−２はそれぞれ上部基板１１−１と下部基板１１−２に融着（接合）される。
【００４３】
他の実施例によれば、下部基板１１−２上に位置した支持体３０の孔３２−１、３２−２内に半導体素子粉末２０−１、２０−２を注入し、それを押し固めた後、支持体３０を下部基板１１−２から除去せず、所定の空間でそのまま低融点金属の溶融点より高く前記熱電材料の溶融点より低い温度で熱処理することにより、半導体素子粉末２０−１、２０−２を１次成形するのは勿論のこと、半導体素子粉末２０−１、２０−２の一端を下部基板１１−２に接合させる工程を経る。次いで、支持体３０を下部基板１１−２から分離した後、上部基板１１−１を半導体素子粉末２０−１、２０−２の他端に位置させ、しかる後にさらに２次加熱（１次加熱と同一の条件）によって半導体素子粉末２０−１、２０−２の他端を上部基板に接合させる。一方、半導体素子粉末の他端と上部基板１１−１との接合工程は、半田付け、レーザー溶接などを併行してもよく、それぞれ別途の工程によって行ってもよい。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施例について図示および説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該分野における通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能である。それらの変形実施については本発明の技術的思想または展望から個別的に理解してはならない。
【符号の説明】
【００４５】
１０    非対称熱電モジュール
１１−１、１１−２    基板
１２−１、１２−２    絶縁部材
１４−１、１４−２    電極
１６−１、１６−２    バッファ層
１８−１、１８−２    補助層
２０−１、２０−２    半導体素子
３０    支持体
【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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