层叠型热电转换元件的制作方法

文档序号:9848366阅读:786来源:国知局
层叠型热电转换元件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及层叠型热电转换元件。
【背景技术】
[0002] 作为基于现有技术的层叠型热电转换元件的一个例子,在国际公开第2009/ 001691号公报(专利文献1)中记载有称之为热电转换模块的层叠型热电转换元件。该热电 转换模块中P型氧化物热电转换材料和η型氧化物热电转换材料交替层叠。相邻p型氧化物 热电转换材料和η型氧化物热电转换材料在局部区域中直接接合,在其它区域中隔着绝缘 材料相接合。在制造该热电转换模块时,分别形成P型氧化物热电转换材料的片材和η型氧 化物热电转换材料的片材,在局部区域中一边配设绝缘材料一边形成层叠体,并将该层叠 体进行烧制。通过烧制,将层叠体烧结为一体。在该烧结得到的层叠体上形成外部电极。 现有技术文献 专利文献
[0003] 专利文献1:国际公开第2009/001691号公报

【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004] 例如,如图10所示,构成有层叠型热电转换元件100。层叠型热电转换元件100原本 形成为一体,但为了方便说明,切开中部来显示。在该示例中,上侧为应成为高温的一侧,下 侧为应成为低温的一侧。在局部区域,P型热电转换材料层11和η型热电转换材料层12隔着 绝缘层13交替层叠。绝缘层13配置为一端空着,每隔一层交替配置有某一侧的一端空着的 绝缘层13^型热电转换材料的塞贝克系数为正,η型热电转换材料的塞贝克系数为负。在端 面形成有外部电极14。
[0005] 在该层叠型热电转换元件中,施加有如图11所示的温差的情况下,ρ型热电转换材 料层11中空穴(+)发生移动,η型热电转换材料层12中电子(-)发生移动。ρ型和η型交替地以 蜿蜒形状相连接,从而各层成为串联连接,整体上电流沿着箭头90所示方向流过,能得到与 层叠数相应的大电动势。此时,P型热电转换材料与η型热电转换材料未隔着绝缘层13直接 接合的区域成为电流通道。因而,若直接接合的区域较窄的情况下,成为高电阻,输出降低。
[0006] 于是,本发明的目的在于提供一种层叠型热电转换元件,其能防止ρ型热电转换材 料和η型热电转换材料直接接合的面变窄从而防止电阻值升高。 解决技术问题所采用的技术手段
[0007] 为了达到上述目的,本发明所涉及的层叠型热电转换元件包括:彼此相对的第一 端面和第二端面;吸热面,该吸热面定位成从所述第一端面的第一侧的端部到达所述第二 端面的所述第一侧的端部;以及散热面,该散热面定位成从所述第一端面的所述第一侧的 相反侧即第二侧的端部到达所述第二端面的所述第二侧的端部且与所述吸热面相对,其 中,从将所述吸热面和所述散热面连结的第一侧面的一侧观察时,P型热电转换材料层和η 型热电转换材料层在局部隔着绝缘层,从而交替地、且以蜿蜒的形状形成电连接并层叠,从 所述第一侧面一侧观察彼此相邻的所述P型热电转换材料层和所述η型热电转换材料层的 界面时,所述P型热电转换材料层和所述η型热电转换材料层直接接触的区间、与由所述绝 缘层隔开的区间之间的边界点被称作绝缘层终端,从所述第一侧面一侧观察时,在所述第 一端面和所述第二端面所夹着的中间部,所述绝缘层终端位于从所述吸热面或所述散热面 起后退第一长度之处,从所述第一侧面一侧观察时,在最靠近所述第一端面或所述第二端 面的所述界面,所述绝缘层终端位于从包含所述吸热面或所述散热面的平面起后退第二长 度之处,该第二长度比所述第一长度要长。 发明效果
[0008] 根据本发明,即便通过滚筒研磨从原本的立方体状态将角部切削,也能避免ρ型和 η型热电转换材料直接接合的区域显著变窄,能防止电阻值升高。
【附图说明】
[0009] 图1是成为层叠型热电转换元件的一般层叠体的滚筒研磨前状态的剖视图。 图2是成为层叠型热电转换元件的一般层叠体的滚筒研磨后状态的剖视图。 图3是基于本发明的实施方式1中的层叠型热电转换元件的滚筒研磨前状态的立体图。 图4是从第一侧面一侧观察基于本发明的实施方式1中的层叠型热电转换元件的剖视 图。 图5是基于本发明的实施方式2中的层叠型热电转换元件的剖视图。 图6是为了得到基于本发明的实施方式1、2中的层叠型热电转换元件而形成的大型层 叠体的说明图。 图7是实验中在第一组的热电转换材料片材的表面印刷了绝缘糊料后的状态的俯视 图。 图8是实验中在第二组的热电转换材料片材的表面印刷了绝缘糊料后的状态的俯视 图。 图9是实验中在第三组的热电转换材料片材的表面印刷了 Ni糊料后的状态的俯视图。 图10是基于现有技术的层叠型热电转换元件的说明图。 图11是基于现有技术的层叠型热电转换元件的动作的说明图。
【具体实施方式】
[0010] 若要制造层叠型热电转换元件,首先,分别以大型尺寸来形成P型热电转换材料的 片材和η型热电转换材料的片材,并交替层叠,从而得到层叠体。此处"大型尺寸"是指与多 个层叠型热电转换元件相当的尺寸。层叠体以称作生体的未烧制的状态切割成独立的层叠 型热电转换元件的尺寸。在该时刻,为了倒角而进行滚筒研磨。之后,进行烧制。
[0011] 或者,滚筒研磨和烧制的顺序也可倒过来。即,也可先将生体烧制后,为了倒角而 进行滚筒掩模。
[0012]通过进行滚筒研磨,层叠体的角部被切削从而变圆。例如,通过对如图1所示的层 叠体进行滚筒研磨,角部如图2所示那样被切削。尤其,在部分22a、22b中,由于角部的切削, 长度23a、23b变短。即,ρ型和η型热电转换材料直接接合的区域的面积减小,电阻值上升。发 明者着眼于上述情况而完成了本发明。
[0013] (实施方式1) (结构) 参照图3~图4,对基于本发明的实施方式1中的层叠型热电转换材料101进行说明。在 图3示出层叠型热电转换元件101的滚筒研磨前的整体状态。此处为了方便说明,显示了滚 筒研磨前的状态,但实际上层叠型热电转换元件101由于受到了滚筒研磨因此所有的角具 有某一程度的弧度。
[0014] 本实施方式中的层叠型热电转换元件101具有:彼此相对的第一端面3和第二端面 4;定位成从第一端面3的第一侧81的端部到达第二端面4的第一侧81的端部的吸热面1;定 位成从第一端面3的第一侧81的相反侧即第二侧82的端部到达第二端面4的第二侧82的端 部且与吸热面1相对的散热面2。层叠型热电转换元件101具有将吸热面1和散热面2连结的 第一侧面5。在图4中示出从第一侧面5的一侧观察到的层叠型热电转换元件101。
[0015] 从将吸热面1和散热面2连结的第一侧面5的一侧观察时,p型热电转换材料层11和 η型热电转换材料层12在局部隔着绝缘层13,从而交替地、且以蜿蜒的形状形成电连接并层 叠。
[0016] 在层叠型热电转换元件101中,从第一侧面5的一侧观察彼此相邻的ρ型热电转换 材料层11和η型热电转换材料层12的界面时,ρ型热电转换材料层11和η型热电转换材料层 12直接接触的区间、与隔着所述绝缘层的区间之间的边界点被称作"绝缘层终端"。从第一 侧面5的一侧观察时,在由第一端面3和第二端面4夹着的中间部,所述绝缘层终端位于从吸 热面1或散热面2起后退第一长度Gl之处。从第一侧面5的一侧观察时,在最靠近第一端面3 或第二端面4的所述界面,所述绝缘层终端位于从包含吸热面1或散热面2的平面24a、24b起 后退第二长度G2之处,第二长度G2长于第一长度Gl。
[0017](作用和效果) 在本实施方式中,绝缘层终端后退了比第一长度Gl要长的第二长度G2,因此,即便通过 滚筒研磨从原本的立方体状态将角部切削,也能避免P型和η型热电转换材料直接接合的区 域显著变窄。因而,能防止P型热电转换材料和η型热电转换材料直接接合的面变窄,从而能 防止电阻值升高。
[0018] (实施方式2) (结构) 参照图5,对基于本发明的实施方式2中的层叠型热电转换元件102进行说明。本实施方 式中的层叠型热电转换元件102与实施方式1中说明的层叠型热电转换元件101的基本结构 相同,但具有以下不同点。
[0019] 在本实施方式中的层叠型热电转换元件102中,从第一侧面5的一侧观察时,在第 二靠近第一端面3或第二端面4的界面,所述绝缘层终端位于从吸热面1或散热面2的延长平 面起后退第三长度G3之处,第三长度G3长于第一长度Gl。
[0020] 在图5中,第二长度G2和第三长度G3成为相同程度,但这仅仅是一个示例。作为本 实施方式,可以是G2=G3,可以是G2>G3,也可以是G2〈G3。然而本实施方式中,至少G3>G1。
[0021] 在本实施方式中,对第二靠近第一端面3或第二端面4的界面中的绝缘层终端的后 退进行了说明,但在最靠近第一端面3或第二端面4的界面中的绝缘层终端以外所追加的进 行后退的绝缘层终端不限于第二靠近第一端面3或第二端面4的界面。进一步地,到第n(n 2 3)靠近第一端面3或第二端面4的界面为止,各绝缘层终端亦可后退。
[0022](作用和效果) 在本实施方式中,不仅仅是最靠近第一端面3或第二端面4的界面中的绝缘层终端进行 后退,而且其下一界面中的绝缘层终端也进行后退,因此,即便通过滚筒研磨从原本的立方 体状态将角部切削,也能避免P型和η型热电转换材料直接接合的区域显著变窄。因而,能防 止P型热电转换材料和η型热电转换材料直接接合的面变窄,从而能防止电阻值升高。
[0023]另外,优选为第二长度G2比第三长度G3要长。由滚筒研磨切削的分量具有在越靠 近端面处越大的趋势,因此,若G2>G3,则能更适当地避免ρ型和η型热电转换材料直接接合 的区域显著变窄。
[0024] 另外,在实施方式1、2中说明的层叠型热电转换元件中,优选对ρ型热电转换材料 层11或η型热电转换材料层12的表面进行印刷来形成绝缘层13。若是这样通过印刷来形成, 则容易将绝缘层终端的位置设定于希望的位置,能简便地得到具有准确结构的层叠型热电 转换元件。
[0025] (制造方法) 对制造实施方式1、2中说明的结构的层叠型热电转换元件时的制造方法的一个示例进 行说明。
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