热电元件的制作方法
【专利摘要】热电元件(10)包括：为具有作为结晶轴的X轴、Y轴和Z轴钽酸锂单晶基板的热电基板(20)、设于该热电基板(20)的表面的表面电极(41，42)、和与各表面电极(41、42)成对的背面电极(51、52)。热电基板(20)为将钽酸锂的单晶以绕与沿电极的面的方向一致的X轴、从Y轴开始向Z轴方向仅转动切割角θ后的角度切出的Y切割板，切割角θ为30～60°、120～150°。热电基板（20）的厚度优选为10μm以下，更优选为5～10μm。
【专利说明】热电元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及热电元件。
【背景技术】
[0002]作为安保用或气体检测用的红外线检测器，采用热电元件。热电元件包括:热电基板、和设置在该热电基板的表面和背面的一对电极。向热电元件的表面照射红外线的话，热电基板的温度上升。这样，随着其温度变化自发极化发生改变，热电基板的表面的电荷的平衡状态破坏，产生电荷。发生的电荷通过与一对电极连接的导线被取出，以检测红外线。
[0003]因此，热电元件已知有，作为热电基板采用热电系数大性能指数高的钽酸锂(LiTaO3，以下简称为「LT」)的(例如专利文献I)。在这样的采用LT的热电元件中，有产生称为爆裂噪声的突发噪声的问题。爆裂噪声的产生原因，认为是在热电基板的表面蓄积的电荷变为高电压而被放电。抑制这样的爆裂噪声的发生的技术开发有多种(例如专利文献2，3)。专利文献2中记载了，打通(m爸)受光部的周围三个方向，抑制施加热变化时产生的应力集中，结果，爆裂噪声的发生显著减少。专利文献3中记载了，热电基板的体积电阻率若在I X IO10~I X IO13 Ω cm的话，即使随着温度变化产生电荷，产生的电荷在热电基板内通过快速消灭，因此热电基板的表面不产生高电压，放电性得到抑制、爆裂噪声也可被减少。
【专利文献I】特开平6-160194 【专利文献2】特开平10-2793 【专利文献3】特开2006-203009
【发明内容】
[0004]但是，专利文献2中，热电基板通过喷砂打通，因此工序数增加，并产生由于加工的不稳定性导致的灵敏度的不稳定的问题。又，专利文献3中，由于减小体积电阻率，导致热电性劣化且灵敏度降低。因此，寻求易于抑制爆裂噪声的发生的方法。又，即使能够抑制爆裂噪声的发生，S/N比大幅降低，因此实际应用上存在问题，因此寻求还能够相应抑制S/N比降低的方法。
[0005]本发明是为了解决上述问题而做出的，其主要目的在于，在不导致S/N比大幅降低的前提下，容易地抑制爆裂噪声的发生。
[0006]本
【发明者】锐意研究，发现采用LT基板作为热电基板时，以往虽然采用热电系数大的Z板(电极面的法线方向与单晶的Z轴一致的LT基板)，其热电系数虽大但会产生爆裂噪声。然后，发现采用LT单晶但非Z板、且具有规定的切割角的Y切割板作为热电基板的话，可抑制爆裂噪声的发生，并相应抑制S/N比的下降，从而完成本发明。
[0007]本发明的热电元件包括:热电基板、和设置的该热电基板的表面和背面的一对电极，该热电基板为具有作为结晶轴的X轴、Y轴和Z轴的钽酸锂单晶基板，
所述热电基板是以绕所述X轴从所述Y轴开始向所述Z轴方向仅转动切割角Θ后的角度切割所述钽酸锂单晶得到的Y切割板，所述X轴与沿所述电极的面的方向一致，所述切割角Θ为30?60°，120?150。。
[0008]切割角Θ通常设定为O?180°的范围。切割角Θ为90。的基板为基板表面的法线方向与Z轴一致的基板，其称为Z板。切割角Θ为O。或180°的基板为基板表面的法线方向与Y轴一致的基板，其称为Y板。于是，切割角Θ为0° < Θ <90°、90° < Θ< 180°的基板称为Y切割板。LT单晶构成的热电基板在Z轴方向产生热电电荷，因此电极面的法线方向与Z轴一致的Z板情况下，热电系数最大，Y切割板的情况下，比Z板的热电系数小。又，Y切割板中，切割角Θ为0° < Θ <90°的范围内时，切割角Θ越小，电极面的法线方向与Z轴所成的角度越大，因此热电系数越小。又，切割角在90° < Θ <180°的范围内时，切割角Θ越大，电极面的法线方向与Z轴所成的角度越大，因此热电系数越小。
[0009]这里，得知切割角Θ在0° < Θ <90°的范围内时，如果在60°以下则可抑制爆裂噪声的发生。即，等于或小于切割角Θ为60。时的热电系数的话，可抑制爆裂噪声的发生。根据结果，切割角Θ在90° < Θ <180°的范围内时，如果在120°以上的话，可抑制爆裂噪声的发生。由于电极面的法线方向与Z轴所成的角度在切割角Θ为60。时和120°时是相同的，因此热电系数也为相同值。一方面，切割角Θ在0° < Θ <90°的范围内时，已知如果为30°以上，则S/N比可维持在使用基板厚40 μ m以上的Z板时的50%以上。根据该结果，切割角Θ为90° < Θ <180°的范围内时，如果为150°以下，S/N比可维持在使用基板厚40 μ m以上的Z板时的50%以上。根据以上，如果切割角Θ为30°?60°、120?150°，可抑制爆裂噪声的发生，并抑制S/N比的下降。
[0010]本发明的热电元件中，Y切割板的厚度优选在10 μ m以下(例如I?10 μ m)。Y切割板的厚度为I?10 μ m时S/N比为与Z板大致相等的一定值,但如果超过10 μ m,随着逐渐变厚，S/N比有降低的倾向。另，Y切割板的厚度为5?IOOym的范围，电压灵敏度相比Z板稍小，为大致一定的值，在不到5 μ m的范围，随着厚度减小，电压灵敏度有减小的倾向。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为第I实施方式的热电元件10的示意性立体图。
图2为图1的A-A截面图。
图3为热电基板20所用的Y切割板的切割角的说明图。
图4为显示热电元件10的受光部61，62的电连接状态的电路图。
图5为示意性显示热电元件10的制造工序的截面图。
图6为第2实施方式的热电元件210的示意性立体图。
图7为图6的B-B截面图。
图8为显示第2实施方式的热电元件210的制作顺序的说明图。
图9为显示爆裂噪声的测定时进行的热循环的说明图。
图10为测定电压灵敏度和S/N比的实验系统的说明图。
【具体实施方式】
[0012][第I实施方式]
图1是第I实施方式的热电元件10的示意性立体图，图2是图1的A-A截面图，图3是热电基板20采用的Y切割板的切割角的说明图。
[0013]热电元件10构成为包括两个受光部61、62(参照图2)的双路类型的热电元件。该热电元件10包括:热电基板20、支持该热电基板20的支持部件30、设于热电基板20的表面的表面金属层40、设于热电基板20的背面的背面金属层50。
[0014]热电基板20为具有作为结晶轴的X轴、Y轴和Z轴的LT单晶的基板。如图3所不，该热电基板20是以绕与沿基板表面(电极面)的方向一致的X轴、从Y轴向Z轴方向转动切割角Θ的角度切割LT单晶得到的Y切割板。该Y切割板中，沿电极面的方向为XI，电极面的法线方向为X2，与Xl和X2双方正交的轴为X3时，Xl与X轴一致，X2为绕X轴从Y轴向Z轴方向仅转动切割角Θ的轴，X3为随着其转动从Z轴仅转动切割角Θ的轴。切割角Θ设定在30?60°的范围内或120?150°的范围内。已知X2与Z轴所成的角度(90° -Θ)越接近零，g卩，切割角Θ越接近90°，热电系数越大。又，切割角Θ的Y切割板与切割角(180° -Θ)的Y切割板，由于X2与Z轴所成的角度皆为(90° -Θ)，因此热电系数的绝对值相同。又，热电基板20的厚度为10 μ m以下(例如0.1?10 μ m)、优选为I?10 μ m、更优选的为5?10 μ m。热电基板20的尺寸为，例如宽为0.1?5mm、长为0.1?5mm ο
[0015]支持部件30包括:支持层32、粘结层34、支持基板36。支持层32形成于热电基板20的背面以支持热电基板20。支持层32的材料可以例举有二氧化硅。支持层32的厚度没有特别限定，例如为0.1?I μ m。粘结层34为粘结支持层32和支持基板36的，形成于支持基板36的表面整面。粘结层34的材料，可以例举有使环氧系粘结剂或丙烯酸系粘结剂固化后得到的材料。粘结层34的厚度没有特别限定，例如，0.1?Ιμπι。作为粘结方法，除粘结剂以外也可以采用阳极接合、直接接合法。支持基板36为通过粘结层34被粘结于支持层32的平板状的基板。作为支持基板36的材料，例如有玻璃或LT，LN(铌酸锂)。支持基板36没有特别限定，例如，宽为0.1?5mm，长为0.1?5mm，厚度为0.15?0.5mm。支持层32、粘结层34、支持基板36最好都是比热电基板20的热传导率低的材料。又，如图2所示，该支持部件30中形成有空洞38，支持层32形成为四边包围该空洞38的外周。SP，支持层32在空洞38以外的部分从背面支持热电基板20。
[0016]表面金属层40形成于热电基板20的表面,包括:在俯视图中形成为纵长的长方形的两个表面电极41、42，与表面电极41导通且在俯视图中形成为正方形的导线部46,与表面电极42导通且在俯视图中形成为正方形的导线部47。作为该表面金属层40的材料，例举有镍或铬，金等金属，优选是红外线吸收率高的。表面金属层40的厚度没有特别限定，例如为0.01?0.2 μ m。又,表面金属层40也可以是,在热电基板20的表面上形成由铬构成的金属层，进一步在其上形成镍构成的金属层的2层结构。
[0017]背面金属层50形成于热电基板20的背面，包括:在俯视图中形成为纵长的长方形的两个背面电极51、52，导通背面电极51和背面电极52且在俯视图中形成为横长的长方形的导线部56。作为该背面金属层50的材料，可采用与上述的表面金属层40相同的材料。表面金属层40的厚度没有特别限定，例如为0.01?0.2 μ m。背面电极51与表面电极41相对地形成于热电基板20的背面,背面电极52与表面电极42相对地形成于热电基板20的背面。
[0018]受光部61包括:一对电极(表面电极41和背面电极51)、热电基板20中夹在表面电极41和背面电极51之间的部分的受光区域21。同样的,受光部62包括:一对电极(表面电极42和背面电极52)、热电基板20中夹在表面电极42和背面电极52之间的部分的受光区域22。该受光部61、62中，由于红外线的照射产生温度变化的话，一对电极间的电压也变化。例如，一旦红外线照射到受光部61，表面电极41和受光区域21吸收红外线而产生温度变化。然后，由此导致的受光区域21的自发极化的变化，体现为表面电极41和背面电极51之间的电压的变化。又，表面电极41、42可以是红外线吸收率高的黑化金箔膜。黑化金箔膜是指微粒子上所堆积的金膜。
[0019]接着，对这样构成的热电元件10的动作进行说明。图4是显示热电元件10的受光部61、62的电连接状态的电路图。如图所示，热电元件10的受光部61、62，通过背面电极51、52由导线部56连接，而被串联连接。然后，作为该串联连接的电路的两端的表面电极41、42间的电压，作为导线部46、47间的电压被取出。又，本实施方式中，受光区域21、22的自发极化的朝向为，图4中的相互相反的方向(图2中，同方向)。该热电元件10中，热电基板20为热电体，因此即使是平常时，受光区域21、22也时常产生自发极化。但是，受光部61、62吸收空气中的浮游电荷以与自发极化电平衡，因此在受光区域21、22的表观上的电荷都为零。因此，平常时，表面电极41和背面电极51之间或表面电极42和背面电极52之间不产生电压，导线部46、47之间也不产生电压。又，随着包围热电元件10的环境气体的红外线量的变化(例如周围的温度的变化)，受光区域21、22的温度也一起同样变化时，受光区域21、22的自发极化都发生变化产生电荷的偏移，表面电极41和背面电极51之间或表面电极42和背面电极52之间产生相同大小的电压。但是，受光区域21、22的自发极化的朝向如图4所示，变为相反方向，因此两者的电压抵消，导线部46、47仍不产生电压。这样，热电元件10是以自发极化的朝向为反方向地串联连接的状态连接受光部61、62的双路类型的元件。不仅是平常时，包围热电元件10的环境气体的红外线量发生变化时，在导线部46、47之间也不产生电压，为不容易由于噪声导致误动作的构成。一方面，例如人穿越热电元件10的附近等时，照射到受光部61、62的红外线的量变得不均匀的情况下，受光区域2U22的温度变化不同。因此，该温度变化导致的表面电极41和背面电极51之间产生的电压与表面电极42和背面电极52之间产生的电压为不同的值，无法完全抵消，导线部46、47间产生电压。这样，热电元件10可用作为进行人体检测或火灾检测等的红外线检测装置。又，热电元件10用作为红外线检测装置时，例如，可连接导线部46、47和阻抗转换用的FET(场效应晶体管)以对导线部46、47间的电压进行放大。又，可通过以黑化金箔构成的红外线吸收层覆盖表面电极41、42来提高红外线的吸收效率，或设置滤波器使得仅特定波长的光到达受光部21、22以防止噪声引起的误动作。
[0020]接着,对这样的热电元件10的制造方法进行说明。图5是示意性显示热电元件10的制造工序的截面图。首先，准备作为热电基板20的平坦的热电基板120(图5(a))。该热电基板120为具有例如定位边(OF)，能够切出多个热电基板20的大小的晶片。可采用上述材料作为热电基板120的材料。热电基板120的尺寸没有特别限定，例如直径为50?100mm、厚度为 200 μ m ?1mm。
[0021]接着，在热电基板120的背面形成作为背面金属层50的背面金属层150(图5(b))。背面金属层150是在热电基板120的背面形成多个作为背面金属层50的图形的结构。背面金属层150的材料可采用上述材料。背面金属层150的厚度没有特别限定，例如为0.01~0.2 μ m。背面金属层150的形成可以通过例如在热电基板120中形成背面金属层150的部分以外以金属掩膜覆盖，再进行真空蒸镀实现。又，也可通过溅射或光蚀刻、丝网印刷形成背面金属层150。
[0022]接着，在热电基板120的背面形成作为支持层32的支持层132(图5(c))。支持层132与背面金属层150的位置关系与图1、2的背面金属层50和支持层32的位置关系相同，形成空洞38，在热电基板120的背面形成多个作为支持层32的图形。支持层132的材料可采用上述材料。支持层132的厚度没有特别限定，例如0.1~I μ m。支持层132的形成例如如下进行。首先，通过溅射在热电基板120的背面整体形成作为支持层132的层。然后，通过光蚀刻仅在希望作为支持层132保留下来部分形成光刻膜进行蚀刻掩膜后，通过蚀刻去除没有被覆盖蚀刻掩膜的部分(作为空洞38的部分)。这样形成支持层132。
[0023]接着，准备作为支持基板36的支持基板136，在支持基板136的表面和支持层132的背面的一方或双方涂布作为粘结层34的粘结剂。然后，贴合支持基板136的表面和支持层132的背面，使得粘结剂硬化形成粘结层134(图5(d))。这样，得到由热电基板120、背面金属层150、支持层132、粘结层134、支持基板136构成的、形成有作为空洞38的空洞138的复合体110。粘结层134的材料可采用上述的。又，粘结层134的厚度没有特别限定，例如为0.1~I μ m。
[0024]然后，研磨热电基板120的表面使得复合体110中热电基板120达到规定的厚度，之后，在热电基板120的表面形成作为表面金属层40的表面金属层140 (图5(e))。表面金属层140是在热电基板120的表面形成多个作为表面金属层40的图形的结构。表面金属层140的形成，使得表面金属层140中作为表面电极41、42的部分分别与作为背面电极51、52的部分成对。表面金属层140的材料可采用上述的材料。表面金属层140的厚度没有特别限定，例如为0.01~0 .2 μ m。表面金属层140的形成可通过与背面金属层150相同的方法进行。这样，复合体110为多个热电元件10的集合体。
[0025]然后，从形成有表面金属层140的复合体110切出一个个的热电元件10。这样，获得多个图1~2所示的热电元件10。
[0026]这里，对LT基板的热电系数进行说明。LT基板由于在Z轴方向产生热电电荷，因此，电极面的法线方向与Z轴一致的Z板的热电系数最大，Y切割板比Z板的热电系数更小。又，Y切割板中，切割角Θ在0° < Θ <90°的范围内时，切割角0越小，电极面的法线方向与Z轴所成的角度越大，因此热电系数越小。又，切割角在90° < Θ <180°的范围内时，由于切割角Θ越大，电极面的法线方向与Z轴所成的角度越大，因此热电系数越小。又，热电系数P以下式(I)表示。
p=(AQ/AT) X (1/S)...(I)
(AQ:电荷变动量、Λ T:温度变化量、S:面积)
[0027]这里已知，用于热电基板120的Y切割板的切割角Θ在0° < Θ <90°的范围内时，如果在60°以下可抑制爆裂噪声的发生。即，已知与切割角Θ为60°时的热电系数相同或比其小的话，能够抑制爆裂噪声的发生。根据该结果，切割角Θ在90° < Θ <180°的范围内时，可以说在120°以上的话可抑制爆裂噪声的发生。电极面的法线方向与Z轴所成的角度，在切割角Θ为60°时和120°时是相同的，因为热电系数为相同的值。一方面，切割角Θ在0° < Θ <90°的范围内时，已知如果为30°以上，S/N比维持在相同板厚的Z板的50%以上。根据该结果，切割角Θ在90° < Θ <180°的范围内时，如果在150°以下，S/N比可维持在相同板厚的Z板的50%以上。根据以上，切割角Θ为30°?60°、120?150°的话，可抑制爆裂噪声的发生，且抑制S/N比的降低。
[0028]因此，申请作为本申请的基础申请的US临时申请61/469885时，公知的式Q=CV(C为电容、V为电压)中考虑电容C为常数，以电荷变动量AQ与表面电位的变动量AV成比例为前提，通过上式(I)计算热电系数P。然后，切割角Θ为30?60°、120?150°的范围的话，判断热电系数P可保持为Z板的8成左右。但是，根据之后的研究可知，电容C不是常数，而是随着切割角Θ而(例如随sin Θ或Sin20等)变动，热电系数P可能下降到Z板的8成以下。电容C究竟随着切割角Θ做怎样的变动，至今没有确定，但认为其为sinΘ的函数的可能性较高。
[0029]根据以上详述的热电元件10，作为热电基板20，采用切割角Θ为30?60°、120?150°的LT单晶的Y切割板，由于采用切割角Θ为30?60°、120?150°的板，在抑制爆裂噪声的发生的同时，还可抑制S/N比下降。又，由于Y切割板的厚度在10 μ m以下(例如I?10 μ m)，S/N比进一步提高。
[0030]这样的热电元件10，由于可利用直径4英寸的大规格LT基板进行制造，因此适合大量生产。LT单晶通过柴氏法直拉生长，切割角Θ为30?48°的话，可以4英寸直拉。因此，采用切割角Θ为30?48°的LT基板作为热电基板120时，可采用相对于拉制方向呈直角地对直径4英寸的单晶进行切片得到的直径4英寸的LT基板进行制造。另一方面，Z板(Θ =90° )通过采用相对于拉制方向倾斜地对直径4英寸的单晶进行切片得到的LT基板进行制造，但此时LT基板的直径变为3英寸左右。
[0031][第2实施方式]
图6为第2实施方式的热电元件210的示意性立体图，图7为图6的B-B截面图。
[0032]热电元件210构成为具有一个受光部261 (参照图7)的单路类型的热电元件。该热电元件210包括:热电基板220、支持该热电基板220的支持部件230、设于热电基板220的表面的表面金属层240、设于热电基板220的背面的背面金属层250。
[0033]热电基板220为LT单晶的Y切割板，切割角Θ为30?60°、120?150°。又，热电基板220的厚度为10 μ m以下(例如I?10 μ m)，优选为5?10 μ m。该热电基板220与第I实施方式的热电基板20相同,省略详细说明。
[0034]支持部件230包括:支持基板236、和粘结层237。支持基板236形成为内部具有空洞238的四边形的框，其形成于热电基板220的表面以支持热电基板220。支持基板236的材料为例如，玻璃或LT、LN。支持基板236没有特别限定，例如，宽为0.1?5mm、长为0.1?5mm、厚度为0.15?5mm。粘结层237粘结支持基板236和热电基板220。粘结层237的材料例如为使得环氧系粘结剂或丙烯酸系粘结剂固化后的材料。粘结层237的厚度没有特别限定，例如为0.1?Ιμπι。粘结方法除了粘结剂以外，也可采用阳极接合、表面活性化法等的直接接合法。支持基板236、粘结层237都优选比热电基板220的热传导率低的材料。
[0035]表面金属层240形成于热电基板220的表面,包括:在俯视图中形成为纵长的长方形的表面电极241、和与表面电极241导通的导线部246。背面金属层250形成为在热电基板220的背面与表面金属层240相对，包括:在俯视图中形成为纵长的长方形的背面电极251、和与背面电极251导通的导线部256。表面金属层240和背面金属层250的材料或厚度与第I实施方式的表面金属层40和背面金属层50相同,这里省略对其说明。
[0036]受光部261包括:一对电极(表面电极241和背面电极251)、热电基板220中被夹在表面电极241与背面电极251之间的部分的受光区域221。该受光部261中，由于红外线的照射而产生温度变化的话，一对电极间的电压发生变化。例如，向受光部261的表面侧照射红外线的话，表面电极241和受光区域221吸收红外线产生温度变化。然后，如此产生的受光区域221的自发极化的变化，表现为表面电极241与背面电极251之间的电压的变化。
[0037]接着，对于这样构成的热电元件210的动作，如果两个热电元件210的背面电极251之间电连接，且各表面电极241连接有导线的话，其实质与第I实施方式的热电元件10为相同结构且进行相同的动作，在此省略说明。
[0038] 根据以上详述的热电元件210，热电基板120为LT单晶的Y切割板，切割角Θ为30~60°、120~150°，因此可抑制爆裂噪声的发生同时抑制S/N比的下降。又，Y切割板的厚度为10 μ m以下(例如I~10 μ m)，因此S/N比进一步提高。这样的Y切割板可采用直径4英寸这样的大规格。
[0039]又，本发明没有为上述的实施方式所限定，只要在本发明的技术范围内可实施种种变更。
[0040]例如，上述的第I和第2实施方式中，空洞38、238由支持层32、232从四周包围，空洞38，238可为任何形状。例如，可以是由支持层32、236圆形地包围，另，空洞38、238也可不由支持层32、236完全包围，空洞38、238的一部分面朝热电元件10、210的外周。
[0041]上述的第I实施方式的热电元件10为双路类型、第2实施方式的热电元件210为单路类型，但热电元件10也可为单路类型或四路类型，热电元件210也可为双路类型或四路类型。又，四路类型的热电元件的表面电极和背面电极的形状如例如特开平2006-203009号公报所记载的。
【实施例】
[0042][实施例1]
实施例1中，制作第2实施方式的热电元件210。图8为显示其制作顺序的说明图。
[0043]首先，准备具有OF部、直径为4英寸，厚度为350μπι的LT基板320。LT基板320采用48° Y切割板(切割角θ=48° )。该LT基板320切割后为热电基板220。接着，在该LT基板320的表面形成多个由镍和铬构成的表面金属层240 (图8 (a))。表面金属层240的形成，是通过在LT基板320中形成表面金属层240的部分以外覆盖金属掩膜，再通过真空蒸镀实现。又，真空蒸镀中，首先，铬以5 A /s的淀积速率进行至厚度0.02 μ m,接着镍以Ι?Α/s的淀积速率进行至厚度0.1 μ m。真空蒸镀的沉积时的压力为2.7X 10_4Pa，LT基板320的温度为约100°C。这样，形成了厚度0.12 μ m的表面金属层240。又，表面金属层240的图形为，表面电极241的宽为2mm、长为2mm,导线部246的宽为0.1mm、长为2mm的大小。
[0044]接着，准备具有OF部，直径4英寸、厚度为500 μ m的玻璃基板336，通过水射流法形成宽为3mm、长为3mm的矩形孔338 (参照图8 (a))。又，玻璃基板336在切割后为支持基板236，矩形孔338在切割后为空洞238。
[0045]接着，在LT基板320的表面涂布I μ m的环氧粘结剂，并进行对准以使各表面金属层240进入玻璃基板336的各矩形孔338内，并进行贴合。然后，通过压力压接使得环氧粘结剂的厚度为0.1 μ m，将与玻璃基板336贴合的LT基板320在200°C下放置I小时，以使环氧粘结剂硬化形成粘结层334，作为复合体260 (图8 (b))。粘结层334在切割后为粘结层237。之后，通过采用了 Ar离子的溅射以去除附着于表面金属层240的粘结剂。
[0046]然后，将复合体260上下翻转，将玻璃基板336粘结固定于由碳化硅制成的研磨工具上，以固定磨粒的磨削机对LT基板320中没有贴合玻璃基板336的面进行磨削加工，将LT基板320的厚度减薄至50 μ m。进一步的，以金刚石磨粒对该面进行研磨加工，将厚度减薄至12 μ m。之后，采用游离磨粒和无纺布类研磨板对该面进行抛光，使得LT基板320的厚度研磨至10 μ m。又，抛光是为了除去利用金刚石磨粒进行的研磨加工在LT基板320上产生的加工变质层。
[0047]这样研磨LT基板320后，在LT基板320的背面(没有形成表面金属层240的面)形成多个背面金属层250 (参照图6和图7)。该工序以与形成表面金属层240相同的材料和条件进行。又，背面金属层250的图形形成为:背面电极251的宽为2mm、长为2mm，导线部256的宽为0.5mm、长为2mm。然后,从形成了背面金属层250的复合体通过切割切出宽
3.5mmX长3.5mm的热电元件210(图8(c))。图8 (c)的点划线表示切割时的切割线。得到的热电元件210的热电基板220是LT单晶构成的切割角Θ =48°的Y切割板，其基板厚为 10 μ m。
[0048][实施例2?6、比较例I?4]
根据实施例1的制作顺序，制作实施例2?6、比较例I?4的热电元件210。各热电元件210的热电基板120的切割角Θ、基板厚度如表I所示。
[0049][评价试验]
对各实施例和各比较例的热电元件210，测定爆裂噪声、电压灵敏度、S/N比、热时间常数。
[0050](I)爆裂噪声的测定
对于各热电元件210进行热循环试验，研究爆裂噪声的发生。热循环试验按以下的顺序进行。各热电元件210收容在环境试验器，使环境试验器内的温度在-10?50°C之间周期性变化。具体的，使像图9所示那样温度变化。然后，执行15小时热循环试验，研究期间是否有发生突发的大的输出(爆裂噪声)。其结果如表I所示。
[0051](2)电压灵敏度Rv和S/N比的测定
通过图10所示的实验系统测定电压灵敏度Rv和S/N比。该实验系统中，红外线采用黑体辐射装置402、平面波反射镜404和凹面反射镜406对准于热电元件210，通过斩波器408而被集光于热电兀件210的受光部261的窗口面。传感器的受光部面积为2mmX2mm。输入红外光通过斩波器408以频率IOHz进行斩波照射。热电元件210的电压灵敏度Rv通过锁相放大器410测定。又，锁相放大器410内的电压转换电路的输入阻抗为10ηΩ。各热电元件210的电压灵敏度Rv如表I所示。
[0052]接着，测定没有输入红外光时的噪声电压Vn。主要噪声成分为温度噪声、tan δ噪声、输入阻抗噪声。根据这些测定值通过下式计算S/N比。各热电元件210的S/N比如表I所示。
S/N=A°_5X Rv/Vn (A为传感器的受光面积)
[0053](3)热时间常数的测定测定各热电元件210的热时间常数即上升沿时间。具体的，首先，将热电元件210配置于距600K的黑体炉50cm处。接着，将红外线照射于热电元件210，输出记录于数字示波器。计算从输出峰值的10%到90%的时间，该时间作为热时间常数。各热电元件210的热时间常数如表1所示。
[0054]【表1】
【权利要求】
1.一种热电兀件，其特征在于，该热电兀件包括:热电基板、和设置在该热电基板的表面和背面的一对电极，该热电基板为具有作为结晶轴的X轴、Y轴和Z轴的钽酸锂单晶基板， 所述热电基板是以绕所述X轴从所述Y轴向所述Z轴方向转动切割角Θ后的角度切割所述钽酸锂单晶得到的Y切割板，所述X轴与沿所述电极的面的方向一致，所述切割角Θ为 30 ?60° 或 120 ?150。。
2.如权利要求1所述的热电元件，其特征在于，所述Y切割板的厚度在10μ m以下。
3.如权利要求2所述的热电元件，其特征在于，所述Y切割板的厚度为5?10μ m。
【文档编号】H01L37/02GK103493231SQ201180015491
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年10月20日 优先权日:2011年2月24日
【发明者】多井知义, 铃木健司, 近藤顺悟 申请人:日本碍子株式会社