JPH02228082A - 熱発電素子の製造法 - Google Patents
熱発電素子の製造法Info
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- JPH02228082A JPH02228082A JP1048952A JP4895289A JPH02228082A JP H02228082 A JPH02228082 A JP H02228082A JP 1048952 A JP1048952 A JP 1048952A JP 4895289 A JP4895289 A JP 4895289A JP H02228082 A JPH02228082 A JP H02228082A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は鉄珪化物半導体からなる熱発電素子の製造法に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術とその問題点）
熱発電素子として種々の硅化物半導体素子が提案されて
いるが、鉄珪化物素子は適性不純物を添加することによ
りｐ型にもｎ型にもすることができ、また原料鉄とシリ
コンが資源的にも豊富で安価なため、経済的な熱発電素
子が得られる特長を有し、近年注目されている。
いるが、鉄珪化物素子は適性不純物を添加することによ
りｐ型にもｎ型にもすることができ、また原料鉄とシリ
コンが資源的にも豊富で安価なため、経済的な熱発電素
子が得られる特長を有し、近年注目されている。
しかしながら、かかる熱発電素子を実用化するためには
、該素子の端部に通電のための電極端子を取り付ける必
要があるが、半導体部への電極端子の抵抗溶接は実際上
接触抵抗（半導体側の比抵抗１０−３Ωｃｍ程度）が大
きすぎて困難である。そのため、現状では銀ペースト法
、ろう付は法、超音波はんだ法等を利用して接合してい
る（例えば特開昭５７−９５６８４号参照）。
、該素子の端部に通電のための電極端子を取り付ける必
要があるが、半導体部への電極端子の抵抗溶接は実際上
接触抵抗（半導体側の比抵抗１０−３Ωｃｍ程度）が大
きすぎて困難である。そのため、現状では銀ペースト法
、ろう付は法、超音波はんだ法等を利用して接合してい
る（例えば特開昭５７−９５６８４号参照）。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、ろう接の場合、接合後、ろう材が熱発電
素子内に拡散していき、これによりクランクが生ずるこ
とがあり、接続部の信輔性に欠ける問題点がある。また
、ろう接は工業的（量産）に利用する場合、ろう材を予
め熱発電素子の接続部とリード端子に塗布しておく工程
、熱発電素子とリード端子を重ね合わせる工程、そして
所定の温度に設定した加熱炉に通すことによりろう材を
溶融させる工程等が必要になり、工数が増加し、又特殊
なろう材を用いなければならず、その結果コスト高につ
ながる問題点がある。さらに、銀ペースト法、超音波は
んだ法は接合部の耐熱性に欠けるという問題点がある。
素子内に拡散していき、これによりクランクが生ずるこ
とがあり、接続部の信輔性に欠ける問題点がある。また
、ろう接は工業的（量産）に利用する場合、ろう材を予
め熱発電素子の接続部とリード端子に塗布しておく工程
、熱発電素子とリード端子を重ね合わせる工程、そして
所定の温度に設定した加熱炉に通すことによりろう材を
溶融させる工程等が必要になり、工数が増加し、又特殊
なろう材を用いなければならず、その結果コスト高につ
ながる問題点がある。さらに、銀ペースト法、超音波は
んだ法は接合部の耐熱性に欠けるという問題点がある。
また、ｐ型およびｎ型素子とを別々に製造すると、画素
子を抵抗溶接により接合できない現状では金属板を用い
てｐ−ｎ接合する必要があるが、高温用の熱発電素子で
はｐ−ｎ接合部が１１５０Ｋにもなるため、ｐ−ｎ接合
用金属板やろう付は材料の耐熱、耐酸化性に左右され、
Ｆｅ５ｉｚの特徴を発揮することができない。したがっ
て、一体的に製造する必要があるが、製造工程上形状が
制限されるだけでなく、量産性に欠けるという問題点が
ある。
子を抵抗溶接により接合できない現状では金属板を用い
てｐ−ｎ接合する必要があるが、高温用の熱発電素子で
はｐ−ｎ接合部が１１５０Ｋにもなるため、ｐ−ｎ接合
用金属板やろう付は材料の耐熱、耐酸化性に左右され、
Ｆｅ５ｉｚの特徴を発揮することができない。したがっ
て、一体的に製造する必要があるが、製造工程上形状が
制限されるだけでなく、量産性に欠けるという問題点が
ある。
そこで本発明は、従来のろう付は等に代え、接合部の高
信顧性を得るとともに、製造工程の簡略化を図り、ひい
ては低コストの熱発電素子を製造することができる方法
を提供することを課題とする。
信顧性を得るとともに、製造工程の簡略化を図り、ひい
ては低コストの熱発電素子を製造することができる方法
を提供することを課題とする。
（課題解決のための手段）
本発明は、銖硅化物材は１２５９に以上では金属相とな
る半導体−金属遷移を有しており、通常原料粉末をプレ
ス後、上記遷移温度以上で焼結し、次いで上記遷移温度
以下での熱処理により半導体化しているため、上記焼結
したままの素子材料は金属性質を有し、抵抗溶接が可能
である一方、上記半導体化の熱処理は溶接部の応力を解
消するのに適切であることに着目してなされたもので、
焼結したままのｐ型用部材および／またはｎ型用部材の
端部に金ｇＩ４端子および／またはｐ−ｎ接合部材をそ
の金属性質を利用して抵抗溶接し、次いで上記Ｐ型用部
材とｎ型用部材の半導体化のための熱処理を利用して電
着された金属端子および画素子の接合部の応力歪みを解
消するようにすることを特徴とし、 第１番目の発明はｐ型鉄硅化物材とｎ型鉄硅化物材とを
ｐ−ｎ接合して熱発電素子を製造するにあたり、焼結し
たままの金属性質を有する上記ｐ型用部材とｎ型用部材
の両端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記金属端子溶着部の応力歪みを解消する条件下に
熱処理を行うことを要旨とする熱発電素子の製造法にあ
る。
る半導体−金属遷移を有しており、通常原料粉末をプレ
ス後、上記遷移温度以上で焼結し、次いで上記遷移温度
以下での熱処理により半導体化しているため、上記焼結
したままの素子材料は金属性質を有し、抵抗溶接が可能
である一方、上記半導体化の熱処理は溶接部の応力を解
消するのに適切であることに着目してなされたもので、
焼結したままのｐ型用部材および／またはｎ型用部材の
端部に金ｇＩ４端子および／またはｐ−ｎ接合部材をそ
の金属性質を利用して抵抗溶接し、次いで上記Ｐ型用部
材とｎ型用部材の半導体化のための熱処理を利用して電
着された金属端子および画素子の接合部の応力歪みを解
消するようにすることを特徴とし、 第１番目の発明はｐ型鉄硅化物材とｎ型鉄硅化物材とを
ｐ−ｎ接合して熱発電素子を製造するにあたり、焼結し
たままの金属性質を有する上記ｐ型用部材とｎ型用部材
の両端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記金属端子溶着部の応力歪みを解消する条件下に
熱処理を行うことを要旨とする熱発電素子の製造法にあ
る。
上記方法はｐ−ｎ接合された画素子を一体的に製造する
場合に適するものであるが、ｐ型素子とｎ型素子を別体
として製造する場合はｐ−ｎ接合部も同様に抵抗溶接に
より接合する必要がある。
場合に適するものであるが、ｐ型素子とｎ型素子を別体
として製造する場合はｐ−ｎ接合部も同様に抵抗溶接に
より接合する必要がある。
そこで、第２番目の発明は、ｐ型鉄硅化物材とｎ型鉄硅
化物材とをｐ−ｎ接合して熱発電素子を製造するにあた
り、 焼結したままの金属性質を有する上記Ｐ型用部材とｎ型
用部材のｐ−ｎ接合部を金属板を介して間接的に、また
は金属板を介さず直接的に抵抗溶接する一方、上記部材
の両端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記ｐ−ｎ接合部および金属端子溶着部の応力歪み
を解消する条件下に熱処理を行うことを要旨とする熱発
電素子の製造法にある。
化物材とをｐ−ｎ接合して熱発電素子を製造するにあた
り、 焼結したままの金属性質を有する上記Ｐ型用部材とｎ型
用部材のｐ−ｎ接合部を金属板を介して間接的に、また
は金属板を介さず直接的に抵抗溶接する一方、上記部材
の両端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記ｐ−ｎ接合部および金属端子溶着部の応力歪み
を解消する条件下に熱処理を行うことを要旨とする熱発
電素子の製造法にある。
また、本発明方法は第３図に示すように、ｐ型またはｎ
型半導体素子１．２に金属素子５を抵抗溶接して熱発電
素子を製造する場合にも適用できる。上記抵抗溶接にお
いては第４図に示すように、金属端子３および金属板４
ならびに金属素子５の半導体素子との接合部に１または
２以上の突起６を形成しておくと、抵抗溶接時に電流が
集中し、溶着接合が容易となるので好ましい。
型半導体素子１．２に金属素子５を抵抗溶接して熱発電
素子を製造する場合にも適用できる。上記抵抗溶接にお
いては第４図に示すように、金属端子３および金属板４
ならびに金属素子５の半導体素子との接合部に１または
２以上の突起６を形成しておくと、抵抗溶接時に電流が
集中し、溶着接合が容易となるので好ましい。
本発明においては、ｐ型およびｎ型素子の双方とも素子
の半導体−金属遷移現象を利用して抵抗溶接を行って製
造するため、半導体−金属遷移現象を伴う鉄珪化物にＡ
ＩまたはＭｎを添加して粉末冶金法にてＰ型素子を製造
するのが好ましく、通常Ｐｅ５ｉｚにＭｎを所定量添加
したＰｅｉ−ｘＭｎｘｓｉｘ （０＜ｘ＜０．１）の組
成が使用される。
の半導体−金属遷移現象を利用して抵抗溶接を行って製
造するため、半導体−金属遷移現象を伴う鉄珪化物にＡ
ＩまたはＭｎを添加して粉末冶金法にてＰ型素子を製造
するのが好ましく、通常Ｐｅ５ｉｚにＭｎを所定量添加
したＰｅｉ−ｘＭｎｘｓｉｘ （０＜ｘ＜０．１）の組
成が使用される。
他方、ｎ型素子は上記鉄珪化物にＣＯを添加して粉末冶
金法にてＦｅ１−ｙｃｏｙｓｉｌ （０＜、 ＜０．１
）の組成に調製するのが好ましい。
金法にてＦｅ１−ｙｃｏｙｓｉｌ （０＜、 ＜０．１
）の組成に調製するのが好ましい。
上記原料粉末は冷間プレスにて成形した後、焼結される
。熱発電素子の形態としては第２図（ａ）に示すように
、棒状ｐ型半導体素子ｌとｎ型半導体素子２とを一旦製
造後、金属板４を介して抵抗溶接にてπ字に接合すると
ともに、金属端子３を抵抗溶接にて接合するか、または
第２図伽）に示すように、Ｕ字形状にｐ型半導体素子ｌ
とｎ型半導体素子２とをｐ−ｎ接合するように一体成形
す゛るとともに、金属端子３を抵抗溶接にて接合する。
。熱発電素子の形態としては第２図（ａ）に示すように
、棒状ｐ型半導体素子ｌとｎ型半導体素子２とを一旦製
造後、金属板４を介して抵抗溶接にてπ字に接合すると
ともに、金属端子３を抵抗溶接にて接合するか、または
第２図伽）に示すように、Ｕ字形状にｐ型半導体素子ｌ
とｎ型半導体素子２とをｐ−ｎ接合するように一体成形
す゛るとともに、金属端子３を抵抗溶接にて接合する。
なお、溶接部は−１または計で示されている。
上記抵抗溶接としては、通常の電気抵抗溶接法を採用し
でよい。
でよい。
（作用効果）
本発明によれば、熱発電素子の製造過程における素子用
材が金属状態にある時点を捉えて、その金属性質を利用
して溶接するので、従来困難とされていた金属端子の抵
抗溶接が可能となり、複雑なろう接工程及び特殊なろう
材が不要となり、低コスト化が可能となる。しかも、か
かる溶着部は素子用材の半導体化のための熱処理条件下
に応力歪みが同時に除去できるので、特別の工程を付加
することなく、端子接合強度に優れる熱発電素子を簡単
に製造することができる。また、同時に、ｐ−ｎ接合部
も抵抗溶接が可能であるから、別体としてｐ型およびｎ
型素子を製造しても熱発電素・子として使用することが
できる。
材が金属状態にある時点を捉えて、その金属性質を利用
して溶接するので、従来困難とされていた金属端子の抵
抗溶接が可能となり、複雑なろう接工程及び特殊なろう
材が不要となり、低コスト化が可能となる。しかも、か
かる溶着部は素子用材の半導体化のための熱処理条件下
に応力歪みが同時に除去できるので、特別の工程を付加
することなく、端子接合強度に優れる熱発電素子を簡単
に製造することができる。また、同時に、ｐ−ｎ接合部
も抵抗溶接が可能であるから、別体としてｐ型およびｎ
型素子を製造しても熱発電素・子として使用することが
できる。
以下、本発明を実施例に基づき、詳細に説明することに
する。
する。
（実施例）
第１図に示す工程により熱発電素子を製造する。
Ｐｅ５ｉＨに所定量のＭｎを添加して半導体−金属遷移
変態を有するＦｅ１−Ｊｎ、Ｓｉｘ （Ｏ＜＋ ＜０．
１）！Ｊｌ成となるように、原料Ｆｅ、 Ｓｉ、 Ｍｎ
を混合溶解し、スタンプミルにて３２メツシユまで粉砕
し、次に鉄製ボールミルにて粒径１〜３１ｍ１の範囲ま
で粉砕してｐ型素子用粉末として使用する。他方、ｐｅ
ｓｌｇに所定量のＣｏを添加して半導体−金属遷移変態
を有するＰｅ＋−ｙＣｏ、５ｉｘ（０＜、 ＜０．１）
組成となるように原料Ｆｅ、 Ｓｉ、 Ｃｏを混合溶解
し、スタンプミルにて３２メソシユまで粉砕し、次いで
鉄製ボールミルにて粒径１〜３ＩＩＩ１１の範囲まで粉
砕してｎ型素子用粉末として使用する。
変態を有するＦｅ１−Ｊｎ、Ｓｉｘ （Ｏ＜＋ ＜０．
１）！Ｊｌ成となるように、原料Ｆｅ、 Ｓｉ、 Ｍｎ
を混合溶解し、スタンプミルにて３２メツシユまで粉砕
し、次に鉄製ボールミルにて粒径１〜３１ｍ１の範囲ま
で粉砕してｐ型素子用粉末として使用する。他方、ｐｅ
ｓｌｇに所定量のＣｏを添加して半導体−金属遷移変態
を有するＰｅ＋−ｙＣｏ、５ｉｘ（０＜、 ＜０．１）
組成となるように原料Ｆｅ、 Ｓｉ、 Ｃｏを混合溶解
し、スタンプミルにて３２メソシユまで粉砕し、次いで
鉄製ボールミルにて粒径１〜３ＩＩＩ１１の範囲まで粉
砕してｎ型素子用粉末として使用する。
上記冷間プレスを行う前に、粉末に結合剤および滑剤と
して例えば、ポリビニルアルコールおよびコロイド状パ
ラフィンを加えて団粒に造粒し、油圧プレスを用いて充
填率６０’−’６５％の圧粉体とし、これを空気中にお
いて６００〜８００にで予備加熱して焼結前に上記結合
剤および滑剤を完全に除去する。焼結は１４２８°Ｃ前
後において真空（１，３３Ｘ１０Ｐａ）にて行う。
して例えば、ポリビニルアルコールおよびコロイド状パ
ラフィンを加えて団粒に造粒し、油圧プレスを用いて充
填率６０’−’６５％の圧粉体とし、これを空気中にお
いて６００〜８００にで予備加熱して焼結前に上記結合
剤および滑剤を完全に除去する。焼結は１４２８°Ｃ前
後において真空（１，３３Ｘ１０Ｐａ）にて行う。
焼結したままの上記素子は比抵抗１０−’Ωｃ＋ｓ程度
で、熱処理後の比抵抗に比べて極めて小さいので、通常
の抵抗溶接により、例えばステンレス等の金属端子を溶
着した。その後、大気中または窒素ガス等の不活性ガス
中１０５０に前後で熱処理を施し、熱発電素子を製造し
た。この熱処理により抵抗溶接後の応力歪を除去するこ
とが可能となリ、接合部の信転性が向上する。なお、上
記抵抗溶接時には熱衝撃を緩和するためにある程度の加
熱を行うなどの工夫を施すとよい。
で、熱処理後の比抵抗に比べて極めて小さいので、通常
の抵抗溶接により、例えばステンレス等の金属端子を溶
着した。その後、大気中または窒素ガス等の不活性ガス
中１０５０に前後で熱処理を施し、熱発電素子を製造し
た。この熱処理により抵抗溶接後の応力歪を除去するこ
とが可能となリ、接合部の信転性が向上する。なお、上
記抵抗溶接時には熱衝撃を緩和するためにある程度の加
熱を行うなどの工夫を施すとよい。
その性能および端子接合部の強度を従来のろう付は法に
て製造した熱発電素子と比較すると、接合部の信鎖性お
よび耐熱性が向上していることが確認された。
て製造した熱発電素子と比較すると、接合部の信鎖性お
よび耐熱性が向上していることが確認された。
第１図は本発明に係る熱発電素子の製造工程を示す工程
図、第２図（ａ）および（ｂ）は本発明方法で製造され
た熱発電素子の形態を示す正面図、第３図はｐ型または
ｎ型素子に金属素子を接合した熱発電素子形態を示す概
略側面図、第４図は熱発電素子に接合される金属端子の
接合部形状を示す拡大図である。 １−−−・ｐ型素子、 ２−・−ｎ型素子、３−・−・
・−・金属端子、 ４−−−−一金属板、５−・・−
・・−金属素子、 −１及び−２−・−溶接部。 特許出願人 株式会社大和真空工業所
図、第２図（ａ）および（ｂ）は本発明方法で製造され
た熱発電素子の形態を示す正面図、第３図はｐ型または
ｎ型素子に金属素子を接合した熱発電素子形態を示す概
略側面図、第４図は熱発電素子に接合される金属端子の
接合部形状を示す拡大図である。 １−−−・ｐ型素子、 ２−・−ｎ型素子、３−・−・
・−・金属端子、 ４−−−−一金属板、５−・・−
・・−金属素子、 −１及び−２−・−溶接部。 特許出願人 株式会社大和真空工業所
Claims (4)
- （１）ｐ型鉄硅化物材とｎ型鉄硅化物材とをｐ−ｎ接合
して熱発電素子を製造するにあたり、 焼結したままの金属性質を有する上記ｐ型用部材とｎ型
用部材の両端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記金属端子溶着部の応力歪みを解消する条件下に
熱処理を行うことを特徴とする熱発電素子の製造法。 - （２）ｐ型鉄硅化物材とｎ型鉄硅化物材とをｐ−ｎ接合
して熱発電素子を製造するにあたり、 焼結したままの金属性質を有する上記ｐ型用部材とｎ型
用部材のｐ−ｎ接合部を金属板を介して間接的に、また
は金属板を介さず直接的に抵抗溶接する一方、上記ｐ型
用部材とｎ型用部材の両端部に抵抗溶接により金属端子
を溶着し、 次いで上記ｐ型用およびｎ型用部材を半導体化するとと
もに上記ｐ−ｎ接合部および金属端子溶着部の応力歪み
を解消する条件下に熱処理を行うことを特徴とする熱発
電素子の製造法。 - （３）ｐ型鉄硅化物材またはｎ型鉄硅化物材に金属端子
を接合して熱発電素子を製造するにあたり、焼結したま
まの金属性質を有する上記ｐ型用部材またはｎ型用部材
の端部に抵抗溶接により金属端子を溶着し、 次いで上記ｐ型用部材またはｎ型用部材を半導体化する
とともに上記金属端子溶着部の応力歪みを解消する条件
下に熱処理を行うことを特徴とする熱発電素子の製造法
。 - （４）上記金属端子の溶着部に１または２以上の突起を
設ける請求項（１）ないし（４）のいずれか１つに記載
の熱発電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048952A JPH02228082A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 熱発電素子の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1048952A JPH02228082A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 熱発電素子の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228082A true JPH02228082A (ja) | 1990-09-11 |
Family
ID=12817611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1048952A Pending JPH02228082A (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 熱発電素子の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02228082A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011510500A (ja) * | 2008-01-23 | 2011-03-31 | フラウンホファー・ゲゼルシャフト・ツール・フォルデルング・デル・アンゲバンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | 熱電構成部品を生産するための方法及び熱電構成部品 |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1048952A patent/JPH02228082A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011510500A (ja) * | 2008-01-23 | 2011-03-31 | フラウンホファー・ゲゼルシャフト・ツール・フォルデルング・デル・アンゲバンテン・フォルシュング・アインゲトラーゲネル・フェライン | 熱電構成部品を生産するための方法及び熱電構成部品 |
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