(57)【要約】【課題】良好な接合性を得ることができ、且つ、熱電変換素子の性能を維持することができる熱電変換モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】  マンガンシリサイドからなる熱電変換素子６と、電極３と、該熱電変換素子６と該電極３との間に配設されたＣｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４とを備える熱電変換モジュール１は、該熱電変換素子６と該応力緩和層４との間に、Ｎｉからなり、該応力緩和層４を構成するＣｒとＣｕとの該熱電変換素子６への拡散を防止する拡散防止層５を備える。電極３は、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群から選択される１種の金属である。【選択図】  図１
2013201382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガンシリサイドからなる熱電変換素子と、電極と、該熱電変換素子と該電極との間に配設されたＣｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層とを備える熱電変換モジュールであって、
該熱電変換素子と該応力緩和層との間に、Ｎｉからなり、該応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとの該熱電変換素子への拡散を防止する拡散防止層を備えることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の熱電変換モジュールにおいて、
前記電極は、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群から選択される１種の金属であることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項３】
マンガンシリサイドからなる熱電変換素子と、電極と、該熱電変換素子と該電極との間に配設されたＣｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層とを備えるとともに、該熱電変換素子と該応力緩和層との間に、Ｎｉからなり、該応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとの該熱電変換素子への拡散を防止する拡散防止層を備える熱電変換モジュールの製造方法であって、
該応力緩和層上に該拡散防止層を重ね合わせるとともに、該拡散防止層上に該熱電変換素子を重ね合わせて加熱することにより、該応力緩和層と該拡散防止層と該熱電変換素子とを接合して熱電変換素子構造体を形成する工程と、
該熱電変換素子構造体の該応力緩和層の該拡散防止層とは反対側の表面に、該電極を接合する工程とを備えることを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項４】
マンガンシリサイドからなる熱電変換素子と、電極と、該熱電変換素子と該電極との間に配設されたＣｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層とを備えるとともに、該熱電変換素子と該応力緩和層との間に、Ｎｉからなり、該応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとの該熱電変換素子への拡散を防止する拡散防止層を備える熱電変換モジュールの製造方法であって、
該応力緩和層と該拡散防止層とを接合して接合体を形成する工程と、
該接合体の該拡散防止層の該応力緩和層とは反対側の表面に、該熱電変換素子を重ね合わせて加熱することにより、該接合体と該熱電変換素子とを接合して熱電変換素子構造体を形成する工程と、
該熱電変換素子構造体の該応力緩和層の該拡散防止層とは反対側の表面に、該電極を接合する工程とを備えることを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項３又は請求項４記載の熱電変換モジュールの製造方法において、
前記電極は、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群から選択される１種の金属であることを特徴とする熱電変換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、熱電変換モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、６００℃程度の排熱を利用して熱電変換により発電を行う際に使用される熱電変換モジュールが知られている。前記熱電変換モジュールとして、マンガンシリサイドからなる熱電変換素子と、電極とを備えるとともに、該熱電変換素子と該電極との間に応力緩和層を備えるものがある。前記熱電変換モジュールにおいて、前記電極はＣｕとＦｅ−Ｎｉ合金（インバー）とのクラッド材からなり、前記応力緩和層はＮｉ箔からなる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０９９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記応力緩和層は、前記熱電変換素子と前記電極との間の熱膨張の差によって生じる熱応力で接合界面が破壊されるのを防止するために、該熱電変換素子及び該電極の線膨張係数の中間の線膨張係数を有する必要がある。
【０００５】
しかし、前記従来の熱電変換モジュールにおいて、前記応力緩和層を構成するＮｉは、前記熱電変換素子を構成するマンガンシリサイド及び前記電極を構成する前記クラッド材と比較して、線膨張係数が大きい。したがって、熱電変換素子としてのマンガンシリサイドと、電極としての前記クラッド材との間に、応力緩和層としてＮｉを配設した前記従来の熱電変換モジュールは、接合部の信頼性が低いという問題がある。
【０００６】
そこで、前記問題を解決するために、熱電変換素子としてマンガンシリサイドを用いるとともに、電極として例えばＮｉを用い、該熱電変換素子と該電極との間に配設される応力緩和層の材料としてＣｒ−Ｃｕ合金を用いる熱電変換モジュールが考えられる。
【０００７】
前記Ｃｒ−Ｃｕ合金の５００Ｋにおける線膨張係数は、その組成によっても異なるが８．５〜１２．５×１０−６／Ｋである。これに対し、マンガンシリサイドの５００Ｋにおける線膨張係数は、８．４１〜１０．１８×１０−６／Ｋであり、Ｎｉの５００Ｋにおける線膨張係数は、１５．３×１０−６／Ｋである。すなわち、Ｃｒ−Ｃｕ合金は、その組成によってはその線膨張係数を、前記熱電変換素子を構成するマンガンシリサイドよりも大きく、且つ、前記電極を構成するＮｉよりも小さくすることができる。
【０００８】
したがって、前記熱電変換素子と前記電極との間に前記Ｃｒ−Ｃｕ合金を備える熱電変換モジュールによれば、該Ｃｒ−Ｃｕ合金は応力緩和層として有効に作用することができ、該熱電変換素子と該電極とを良好に接合することができると考えられる。
【０００９】
しかしながら、前記熱電変換モジュールでは、製造時及び使用時の熱により、前記応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとが前記熱電変換素子の内部に拡散し、マンガンシリサイド中のシリコンと反応しクロムシリサイド等を形成する結果、該熱電変換素子の熱電変換特性が変化して出力が不安定になるという不都合がある。
【００１０】
本発明は、かかる不都合を解消して、良好な接合性を得ることができ、且つ、熱電変換素子の性能を維持することができる熱電変換モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明は、マンガンシリサイドからなる熱電変換素子と、電極と、該熱電変換素子と該電極との間に配設されたＣｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層とを備える熱電変換モジュールであって、該熱電変換素子と該応力緩和層との間に、Ｎｉからなり、該応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとの該熱電変換素子への拡散を防止する拡散防止層を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の熱電変換モジュールでは、製造時及び使用時の熱により、前記応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとが前記熱電変換素子側へ拡散する。しかし、前記応力緩和層と前記熱電変換素子との間には前記拡散防止層が配設されているので、前記Ｃｒの拡散及び前記Ｃｕの拡散は、該拡散防止層の内部で留まり、前記熱電変換素子の内部に到達することがない。したがって、本発明の熱電変換モジュールは、前記Ｃｒの拡散及び前記Ｃｕの拡散による前記熱電変換素子の性能低下を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明の熱電変換モジュールでは、製造時及び使用時の熱により、前記拡散防止層を構成するＮｉが前記熱電変換素子の内部に拡散するものの、拡散したＮｉは該熱電変換素子の熱電変換特性を損なうことがないので、該熱電変換素子の性能を維持することができる。
【００１４】
さらに、前記応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとが前記拡散防止層の内部へ拡散することにより、該応力緩和層と該拡散防止層とを良好に接合することができる。また、前記拡散防止層を構成するＮｉが前記熱電変換素子の内部へ拡散することにより、該拡散防止層と該熱電変換素子とを良好に接合することができる。
【００１５】
したがって、本発明の熱電変換モジュールによれば、良好な接合性を得ることができ、且つ、熱電変換素子の性能を維持することができる。
【００１６】
本発明の熱電変換モジュールでは、前記電極として、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群から選択される１種の金属を用いることが好ましい。Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗは、いずれも、低い電気抵抗率を有するとともに、高い熱伝導率を有するので、熱電変換モジュールの電極として有利である。
【００１７】
本発明の熱電変換モジュールの製造方法は、前記応力緩和層上に前記拡散防止層を重ね合わせるとともに、該拡散防止層上に前記熱電変換素子を重ね合わせて加熱することにより、該応力緩和層と該拡散防止層と該熱電変換素子とを接合して熱電変換素子構造体を形成する工程と、該熱電変換素子構造体の該応力緩和層の該拡散防止層とは反対側の表面に、前記電極を接合する工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の製造方法では、まず、前記応力緩和層上に前記拡散防止層を重ね合わせるとともに、該拡散防止層上に前記熱電変換素子を重ね合わせて加熱する。これにより、前記応力緩和層と前記拡散防止層と前記熱電変換素子とが接合されて、前記熱電変換素子構造体が形成される。
【００１９】
前記加熱の際、前記応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとが前記拡散防止層の内部へ拡散するとともに、該拡散防止層を構成するＮｉが前記熱電変換素子の内部へ拡散する。この結果、前記応力緩和層と前記拡散防止層と前記熱電変換素子とを良好に接合することができる。
【００２０】
次に、前記熱電変換素子構造体の前記応力緩和層の前記拡散防止層とは反対側の表面に、前記電極を接合することにより、熱電変換モジュールを得ることができる。
【００２１】
或いは、本発明の熱電変換モジュールの製造方法は、前記応力緩和層と前記拡散防止層とを接合して接合体を形成する工程と、該接合体の該拡散防止層の該応力緩和層とは反対側の表面に、前記熱電変換素子を重ね合わせて加熱することにより、該接合体と該熱電変換素子とを接合して熱電変換素子構造体を形成する工程と、該熱電変換素子構造体の該応力緩和層の該拡散防止層とは反対側の表面に、前記電極を接合する工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の製造方法では、まず、前記応力緩和層と前記拡散防止層とを接合して接合体を形成する。
【００２３】
次に、前記接合体の前記拡散防止層の前記応力緩和層とは反対側の表面に、前記熱電変換素子を重ね合わせて加熱する。これにより、前記接合体と前記熱電変換素子とが接合されて熱電変換素子構造体が形成される。
【００２４】
前記加熱の際、前記応力緩和層を構成するＣｒとＣｕとが前記拡散防止層の内部へ拡散することにより、該応力緩和層と該拡散防止層とを良好に接合することができるとともに、該拡散防止層を構成するＮｉが前記熱電変換素子の内部へ拡散する結果、該拡散防止層と該熱電変換素子とを良好に接合することができる。
【００２５】
次に、前記熱電変換素子構造体の前記応力緩和層の前記拡散防止層とは反対側の表面に、前記電極を接合することにより、熱電変換モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態の熱電変換モジュールの構成を示す図。
【図２】本実施形態の熱電変換モジュールの製造方法を示す図。
【図３】本実施形態の熱電変換モジュールの製造方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
図１に示す本実施形態の熱電変換モジュール１は、６００℃程度の排熱を利用して熱電変換により発電を行う際に使用される。
【００２９】
熱電変換モジュール１は、絶縁基板２上に形成された一対の電極３と、各電極３上に接合されＣｒ−Ｃｕ合金からなる一対の応力緩和層４と、各応力緩和層４上に接合されＮｉからなる一対の拡散防止層５と、該一対の拡散防止層５に挟持されて接合されたマンガンシリサイドからなる熱電変換素子６とを備えている。
【００３０】
電極３としては、Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗからなる群から選択される１種の金属を用いることができる。Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗは、いずれも、低い電気抵抗率を有するとともに、高い熱伝導率を有するので、熱電変換モジュール１の電極３として有利である。本実施形態ではＮｉを用いる。
【００３１】
応力緩和層４を構成するＣｒ−Ｃｕ合金は、ＣｒとＣｕとの質量比が４５：５５〜５５：４５であり、Ｃｕマトリックスと偏平したＣｒ相とからなる。Ｃｒ−Ｃｕ合金は、５００Ｋにおける線膨張係数が、ＣｒとＣｕとの質量比が４５：５５のとき９．５〜１２．５×１０−６／Ｋであり、ＣｒとＣｕとの質量比が５０：５０のとき９〜１２×１０−６／Ｋであり、ＣｒとＣｕとの質量比が５５：４５のとき８．５〜１１．５×１０−６／Ｋである。
【００３２】
拡散防止層５は、応力緩和層４からのＣｒ及びＣｕの熱電変換素子６への拡散を防止するために、例えば約５μｍ以上の十分な厚さを有している。
【００３３】
本実施形態の熱電変換モジュール１では、製造時及び使用時の熱により、応力緩和層４を構成するＣｒとＣｕとが拡散防止層５の内部へ拡散し、該拡散防止層５を構成するＮｉが熱電変換素子６の内部へ拡散することにより、該応力緩和層４と該拡散防止層５と該熱電変換素子６とを良好に接合することができる。
【００３４】
また、応力緩和層４と熱電変換素子６との間には、Ｎｉからなる拡散防止層５が配設されているので、製造時及び使用時の熱により、前記Ｃｒと前記Ｃｕが拡散して熱電変換素子６の内部へ到達することを防ぐことができる。これにより、前記Ｃｒの拡散及び前記Ｃｕの拡散による熱電変換素子６の性能低下を防ぐことができる。
【００３５】
また、Ｎｉの拡散によって熱電変換素子６の熱電変換特性を損なうことはないので、該熱電変換素子６の性能を維持することができる。
【００３６】
したがって、本実施形態の熱電変換モジュール１によれば、良好な接合性を得ることができ、且つ、熱電変換素子６の性能を維持することができる。
【００３７】
次に、図２を参照して、本実施形態の熱電変換モジュール１の第１の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、Ｃｒ粉末を焼成することにより、Ｃｒからなる多孔質体を得る。次に、得られた多孔質体に対して、溶融したＣｕを含浸することにより、ＣｒとＣｕとの質量比が４５：５５〜５５：４５の範囲であるＣｒ−Ｃｕ合金からなる金属板を得る。
【００３９】
次に、得られた金属板に対して冷間圧延を行い、例えば、厚さ２５０μｍのＣｒ−Ｃｕ合金箔を形成する。次に、前記Ｃｒ−Ｃｕ合金箔の熱膨張率を調整するために、該Ｃｒ−Ｃｕ合金箔に対して軟質化時効熱処理を施す。
【００４０】
以上により、ＣｒとＣｕとの質量比が４５：５５〜５５：４５の範囲であるＣｒ−Ｃｕ合金からなり、厚さ２５０μｍのＣｒ−Ｃｕ合金箔４ａ，４ｂを得ることができる。
【００４１】
次に、Ｍｎ粉末とＳｉ粉末とを、ＭｎとＳｉとの原子比が１：Ｘ（Ｘ=１．７３〜１．８４）となるように混合し、得られた混合粉末を放電プラズマ焼結（ＳＰＳ：Spark Plasma Sintering）により加熱し合成して、マンガンシリサイド焼結体を作製する。前記放電プラズマ焼結は、例えば、真空雰囲気下、ダイに装入した前記混合粉末に対して、加圧下に直流電流をパルス印加することにより行うことができる。
【００４２】
次に、前記パルス印加及び前記加圧を停止し、得られた焼結体を室温まで冷却する。この結果、マンガンシリサイド（化学式ＭｎＳｉＸ，Ｘ=１．７３〜１．８４）からなる熱電変換素子６を得ることができる。
【００４３】
次に、図２（ａ）に示すように、得られた一方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ａ上に、一方のＮｉ箔５ａを重ね合わせるとともに、該Ｎｉ箔５ａ上に、得られた熱電変換素子６を重ね合わせ、さらに、該熱電変換素子６上に、他方のＮｉ箔５ｂを重ね合わせ、該Ｎｉ箔５ｂ上に、得られた他方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂを重ね合わせる。前記Ｎｉ箔５ａ，５ｂとして、例えば約５μｍ以上の厚さを有するものを用いることができる。
【００４４】
次に、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを一体的に重ね合わせたものに対して、放電プラズマ焼結により加熱する。前記放電プラズマ焼結は、例えば、真空雰囲気下、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを重ね合わせものに対して、加圧下に直流電流をパルス印加することにより行うことができる。
【００４５】
次に、前記放電プラズマ焼結に伴うパルス印加及び加圧を停止し、放電プラズマ焼結されたものを室温まで冷却する。この結果、図２（ｂ）に示すように、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４と、Ｎｉからなる拡散防止層５と、熱電変換素子６と、Ｎｉからなる拡散防止層５と、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４とを接合してなる熱電変換素子構造体７を得ることができる。
【００４６】
次に、得られた熱電変換素子構造体７を、ワイヤーソー、ダイシングソー等により、所望の寸法に切断する。
【００４７】
次に、絶縁基板２上にＮｉ層をろう付けまたはメタライズすることにより、該絶縁基板２上にＮｉからなる電極３を形成する。
【００４８】
次に、図２（ｃ）に示すように、所望の寸法に形成された熱電変換素子構造体７の各応力緩和層４の拡散防止層５とは反対側の表面に、絶縁基板２上に形成された電極３を、例えば銀ろうを用いてろう付けすることにより、一方の電極３と熱電変換素子構造体７と他方の電極３とを接合する。以上により、図１に示す熱電変換モジュール１を得ることができる。
【００４９】
本実施形態の製造方法によれば、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを一体的に重ね合わせたものに対して、放電プラズマ焼結により加熱することにより、熱電変換素子構造体７を形成する。
【００５０】
前記加熱の際、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａ，４ｂを構成するＣｒとＣｕとがＮｉ箔５ａ，５ｂの内部へ拡散するとともに、該Ｎｉ箔５ａ，５ｂを構成するＮｉが熱電変換素子６の内部へ拡散する。この結果、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４とＮｉからなる拡散防止層５と熱電変換素子６とを良好に接合することができる。
【００５１】
本実施形態の製造方法では、ＭｎとＳｉとの混合粉末を放電プラズマ焼結により加熱し、合成して熱電変換素子６を形成しているが、放電プラズマ焼結に代えて、ホットプレスを行うようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態の製造方法では、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを一体的に重ね合わせたものを放電プラズマ焼結により加熱して熱電変換素子構造体７を形成しているが、放電プラズマ焼結に代えて、アルゴンや窒素等の不活性ガスを圧力媒体として高温高圧下で焼結するようにしてもよい。
【００５３】
また、本実施形態の製造方法では、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを一体的に重ね合わせたものを加熱して熱電変換素子構造体７を形成しているが、次のようにしてもよい。まず、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とを一体的に重ね合わせたものを加熱して、中間構造体を形成する。次に、得られた中間構造体の熱電変換素子６のＮｉ箔５ａとは反対側の表面に、Ｎｉ箔５ｂと、Ｃｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを一体的に重ね合わせて加熱することにより、熱電変換素子構造体７を得ることができる。
【００５４】
また、本実施形態の製造方法では、熱電変換素子構造体７は、一方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ａと一方のＮｉ箔５ａと熱電変換素子６と他方のＮｉ箔５ｂと他方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを重ね合わせ、加熱して接合した後、切断することにより、所望の寸法に形成されているが、次のようにしてもよい。まず、所望の寸法を有するダイに前記混合粉末を装入して加熱することにより、マンガンシリサイド焼結体を作製する。次に、所望の寸法に切断された一方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ａ及び一方のＮｉ箔５ａと、所望の寸法に形成された前記焼結体からなる熱電変換素子６と、所望の寸法に切断された他方のＮｉ箔５ｂ及び他方のＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを重ね合わせ、加熱して接合することにより、所望の寸法を備える熱電変換素子構造体７を得ることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態の製造方法では、一方の電極３と１つの熱電変換素子構造体７と他方の電極３とを接合して熱電変換モジュール１を形成しているが、一方の電極３と並列又は直列に配置した複数の熱電変換素子構造体７と他方の電極３とを接合することにより、並列又は直列に配置された複数の熱電変換素子６を備える熱電変換モジュール１を形成することもできる。
【００５６】
次に、図３を参照して、本実施形態の熱電変換モジュール１の第２の製造方法について説明する。
【００５７】
まず、第１の製造方法と全く同一にして、ＣｒとＣｕとの質量比が４５：５５〜５５：４５の範囲であるＣｒ−Ｃｕ合金からなり、厚さ２５０μｍのＣｒ−Ｃｕ合金箔を形成する。
【００５８】
次に、得られたＣｒ−Ｃｕ合金箔上にＮｉ箔を重ね合わせた後、放電プラズマ焼結により加熱する。前記放電プラズマ焼結は、例えば、真空雰囲気下、前記Ｃｒ−Ｃｕ合金箔と前記Ｎｉ箔とを重ね合わせたものに対して、加圧下に直流電流をパルス印加することにより行うことができる。
【００５９】
次に、前記パルス印加及び前記加圧を停止し、放電プラズマ焼結されたものを室温まで冷却する。この結果、図３（ａ）に示すように、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４と、Ｎｉからなる拡散防止層５とを接合してなる接合体８を得ることができる。
【００６０】
次に、第１の製造方法と全く同一にして、マンガンシリサイド（化学式ＭｎＳｉＸ，Ｘ＝１．７３〜１．８４）からなる熱電変換素子６を形成する。
【００６１】
次に、図３（ａ）に示すように、得られた一方の接合体８の拡散防止層５の応力緩和層４とは反対側の表面に、得られた熱電変換素子６を重ね合わせた後、該熱電変換素子６の一方の接合体８とは反対側の表面に、他方の接合体８を拡散防止層５の応力緩和層４とは反対側の表面を向けて重ね合わせて、放電プラズマ焼結により加熱する。前記放電プラズマ焼結は、第１の製造方法におけるＣｒ−Ｃｕ合金箔４ａとＮｉ箔５ａと熱電変換素子６とＮｉ箔５ｂとＣｒ−Ｃｕ合金箔４ｂとを重ね合わせたものに対する放電プラズマ焼結と、全く同一の条件で行うことができる。
【００６２】
次に、前記放電プラズマ焼結に伴うパルス印加及び加圧を停止し、放電プラズマ焼結されたものを室温まで冷却することにより、図３（ｂ）に示すように、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４と、Ｎｉからなる拡散防止層５と、熱電変換素子６と、Ｎｉからなる拡散防止層５と、Ｃｒ−Ｃｕ合金からなる応力緩和層４とを接合してなる熱電変換素子構造体７とを得ることができる。
【００６３】
次に、第１の製造方法と全く同一にして、得られた熱電変換素子構造体７を、所望の寸法に切断する。
【００６４】
次に、第１の製造方法と全く同一にして、絶縁基板２上にＮｉからなる電極３を形成する。
【００６５】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１の製造方法と全く同一にして、得られた熱電変換素子構造体７の各応力緩和層４の拡散防止層５とは反対側の表面に、絶縁基板２上に形成された電極３を接合する。以上により、図１に示す熱電変換モジュール１を得ることができる。
【００６６】
本実施形態の製造方法によれば、応力緩和層４と拡散防止層５とを接合してなる一方の接合体８と、熱電変換素子６と、応力緩和層４と拡散防止層５とを接合してなる他方の接合体８とを重ね合わせたものに対して、放電プラズマ焼結により加熱することにより、熱電変換素子構造体７を形成する。
【００６７】
前記加熱の際、応力緩和層４を構成するＣｒとＣｕとが拡散防止層５の内部へ拡散することにより、該応力緩和層４と該拡散防止層５とを良好に接合することができるとともに、該拡散防止層５を構成するＮｉが熱電変換素子６の内部へ拡散する結果、該拡散防止層５と該熱電変換素子６とを良好に接合することができる。
【００６８】
本実施形態の製造方法では、一方の接合体８と熱電変換素子６と他方の接合体８とを一体的に重ね合わせたものを加熱して熱電変換素子構造体７を形成しているが、次のようにしてもよい。まず、一方の接合体８と熱電変換素子６とを加熱して、中間構造体を形成する。次に、得られた中間構造体の熱電変換素子６の一方の接合体８とは反対側の表面に、他方の接合体８を重ね合わせて加熱することにより、熱電変換素子構造体７を得ることができる。
【００６９】
また、本実施形態の製造方法では、熱電変換素子構造体７は、一方の接合体８と熱電変換素子６と他方の接合体８とを重ね合わせ、加熱して接合した後、切断することにより、所望の寸法に形成されているが、それぞれ所望の寸法に形成した各接合体８及び熱電変換素子６を重ね合わせて加熱して接合するようにしてもよい。
【００７０】
また、本実施形態の製造方法においても、第１の製造方法と同様に、一方の電極３と並列又は直列に配置した複数の熱電変換素子構造体７と他方の電極３とを接合することにより、並列又は直列に配置された複数の熱電変換素子６を備える熱電変換モジュール１を形成することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１…熱電変換モジュール、  ３…電極、  ４…応力緩和層、  ５…拡散防止層、  ６…熱電変換素子、  ７…熱電変換素子構造体、  ８…接合体。
【図１】
2013201382.tif 000003
【図２】
2013201382.tif 000004
【図３】
2013201382.tif 000005