ペルチェ素子精製プロセスとペルチェ素子
この発明はペルチェ素子生成法に関し、各ペルチェ素子は少なくとも二つの基板間に配置の幾つかのペルチェ要素を含む。この基板は少なくともペルチェ要素に面する側が電気絶縁材でできているが、該表面に接触領域を備える。ペルチェ要素が生成プロセスで端末面を用いて結合される接触領域を金属領域で形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は請求項１の前文に記載のプロセスと、請求項２２の前文に記載のペルチェ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
今まで在来のプロセスに従うペルチェ素子の生成は複雑である。更にこれらのペルチェ素子は最適の熱特性を持たない。
【０００３】
所謂銅直接ボンディング（ＤＣＢ技術）プロセスを用いて、具体的には金属被膜を形成しその表面上に金属又は反応性ガス、好ましくは酸素の化合物層又は被膜（溶融層）を有する金属フォイル又は銅フォイル、又は金属板又は銅板を用いて、セラミック例えば酸化アルミニウムセラミック層上にプリント回路、端子などを生成するのに必要な金属被膜の生産は周知である。例えば米国特許３７４４１２０又はドイツ特許２３１９８５４に記載のこのプロセスでは、この層又はこの被膜（溶融層）がこの金属（例えば銅）の融点より低い融点の共晶を形成することによりフォイルをセラミック上に置くか、又は層の全てを加熱して実質的に金属又は銅を溶融層又は酸化物層領域だけ溶融して互いに接合できる。
【０００４】
このＤＣＢプロセスは次いで例えば以下のプロセス段階を有する。
−均一層の酸化銅が生ずるように銅フォイルの酸化
−銅フォイルをセラミック層上に配置
−この組み合わせを、おおよそ１０２５乃至１０８３℃の間、例えばおおよそ１０７１℃のプロセス温度に加熱
−室温に冷却
更に金属被膜を形成する金属層又は金属フォイル、特に又銅層又は銅フォイルを各セラミック材料に接合する所活性ハンダプロセス（ドイツ特許２２１３１１５、ＥＰ−Ａ１５３６１８）は周知である。又特に金属セラミック基板を約８００乃至１０００℃間の温度での生成に用いるこのプロセスでは、金属フォイル、例えば銅フォイルとセラミック基板、例えば窒化アルミニウムセラミック間の結合が、銅、銀及び／又は金のような主成分以外に又活性金属を含む硬ろうを用いて生成する。例えばハフニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、セリウムグループの少なくとも１つの元素であるこの活性金属が、化学反応によりこのハンダとセラミック間に結合部を形成する一方、このハンダと金属間の結合は金属硬ろう結合部である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的はペルチェ素子生成の簡単化が可能なプロセスを考案することである。この目的を達成するために、請求項１に記載のプロセスを考案する。ペルチェ素子が請求項２２の主題である。
【０００６】
この発明では少なくとも一つ端末面上のペルチェ要素の少なくとも一部分と基板接触面との結合が、直接及び好ましくはこの発明の一つの一般的実施形態に従い少なくとも一つの焼結層を通じて、又は各ペルチェ要素が例えば焼結により生成する場合には、この要素は基板接触面に焼結するこの発明の更なる一般的実施形態に従い焼結ボンディングにより生ずる。両者の場合関連ペルチェ要素と接触面の結合は、例えば接触面を形成する金属領域（金属層又は銅層）上に、直接又は金属領域と各ペルチェ要素間に少なくとも一つの中間層を用いて焼結又は焼結ボンディングにより生ずる。
【０００７】
この発明の利点の一つはペルチェ素子生成が非常に簡単化される一方、他方では又少なくとも直接結合部、又は結合層として焼結層を有する結合部上のペルチェ要素と基板間遷移部の熱伝導率が大きく増加することにより、各ペルチェ素子の熱物性を熱作用が非常に改良されることにある。
【０００８】
この発明の成果は従属請求の範囲の主題である。この発明は実施形態の図を用いて以下に詳細に記述する。
【０００９】
図１は簡単化描写したペルチェ素子を示し、在来型の二つの平板型セラミック基板２からなり、その対向面側にそれぞれ複数の接触面３を形成する構造化金属被膜を備える。
【００１０】
幾つかのペルチェ要素４がペルチェ素子の外側端子５と６に関して電気的に直列に位置するように、接触面３の間に幾つかのペルチェチップ又はペルチェ要素４が存在する。この目的のために、ペルチェ素子の当業者には基本的に周知なように、二つの端末面を有するペルチェ要素４が、それぞれ図１の上側のセラミック基板上と図１の下側のセラミック基板上の一接触面３と結合するだけでなく、互いに隣接するペルチェ要素４が又各セラミック基板２上の接触面３を通して互いに結合する。
【００１１】
図１は簡単化のために全部で４つのペルチェ要素４の一横列だけを示す。しかし実際には図１図面平面に垂直なこのペルチェ素子は、又幾つかの横列と縦列の複数ペルチェ要素４を有し、次いでペルチェ要素４の全ては端子５と６間で電気的に直列に配列し、その極性に関しては電流フローが端子５と６間のペルチェ要素全てを通るのが可能なように配向する。
【００１２】
図２は先行技術に従うペルチェ素子で常套なように、セラミック基板２とペルチェ要素４の一つの端末間の結合部を示す。接触面３を生ずるには先行技術では、先ずペースト印刷を用いて粉末状のモリブデン、マンガン及び／又はタングステン含有ペーストの構造化層を、その層が接触面３の配置に対応するように塗布し、還元性雰囲気下に１１００℃を越える温度で焼く。この方法で生成し接触面３に従い構造化した層７は、次いで例えば化学プロセスでニッケルメッキする。いずれの場合も層７は、ペルチェ素子が作動する比較的大電流に対して十分な高伝導率、又は大きさが十分な断面を持たないので、軟ろう８を用いて銅板形状の金属領域９をニッケルメッキ層７にハンダ付け後、軟ろう８を用いて銅板をペルチェ要素４にハンダ付けする（ハンダ層１０）。銅の各ペルチェ要素への拡散を防ぐために、ハンダ層と各銅板９間に追加のニッケル層１１が必要である。セラミック基板２と実質的に銅板９により形成する各接触面間のこの周知の結合部と、この接触面とペルチェ要素間結合部の生成は複雑であるという事実以外に、この結合部は不満足な熱伝導率を有し、関連ペルチェ要素の働きが大きく低下する。
【００１３】
図３は他の周知バージョンでのセラミック基板２と各ペルチェ要素４間の結合部の構造を模式的に示し、周知のダイレクトボンディングプロセスによりセラミック基板２に直接塗布した構造化金属被膜により接触面３を形成する。接触面３を形成する金属被膜は、例えば一度に一つの銅フォイル又は銅合金フォイルにより形成後、各セラミック基板２に接合後、在来法を用いて、例えばマスキング−エッチング法を用いて各接触面３に構造化した。しかしこの周知バージョンでは、又ペルチェ要素４は、再度軟ろう層１０によりニッケル層１１を備えた接触面３に結合する。接触面３と各セラミック基板２間のＤＣＢ結合部は、関連ペルチェ素子の熱挙動を改良するが、軟ろう層１０の不都合が継続する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図４はこの発明で請求した接触面３とペルチェ要素４間の結合部を示し、本図で通常１２と名付ける。この実施形態の接触面３は、構造化金属被膜の金属領域９、例えばＤＣＢプロセスを用いてセラミック基板２に二次元的に接合した銅又は銅合金の構造化フォイルにより形成する。セラミック基板２は、例えば酸化アルミニウムセラミック（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）、窒化アルミニウムセラミック（ＡｌＮ）、又は窒化ケイ素セラミック（Ｓｉ３Ｎ４）である。セラミック基板２の厚さは、例えば０．２乃至１．２mmの範囲である。接触面３を形成する金属被膜の厚さは、例えば０．１乃至１．０mmの範囲である。
【００１５】
接触面３は、例えば厚さが１乃至１０ミクロン範囲のニッケル中間層１３により各ペルチェ要素の端末面と結合する（ペルチェ要素４への銅の拡散を防止するために）。しかし基本的には中間層１３は省略しても良い。結合部１２の特異点は、結合部が軟ろうなどを用いずにペルチェ要素４と接触面３間に直接生成することにある。
【００１６】
図５は他の可能性として、ニッケル中間層１３とペルチェ要素４との間に、厚さが０．０１乃至１．５ミクロンの更に別の金中間層１４が存在する点だけがその結合部１２と異なる他の結合部１２aを示す。
【００１７】
図６にニッケル中間層１３とペルチェ要素４端末面との間に、金属焼結材料の焼結層１５が存在する点で、その結合部１２と異なる結合部１２ｂを示し、焼結層によりペルチェ要素は各接触面３又はこの接触面の中間層１３と電気的且つ熱的に結合する。焼結層１５は厚さ１０乃至２０ミクロンの範囲を持つように作製する。金属焼結材料は、例えば銅、銀、銅と銀の合金がこの焼結層に適する。更に焼結材料は又他の成分、特に焼結性の増加、及び／又は焼結温度を低下する物を含有できる。例えばスズはこの一成分である。
焼結層１５、従ってペルチェ要素４と接触面３間の結合部は、粉末焼結材料又はこの材料含有の分散液又はナノ分散液を接合する表面の一つに塗布後、焼結温度及び所定の焼結圧、例えば各ペルチェ要素を形成するペルチェ物質の融点より低い焼結温度に加熱して形成する（原文のまま）。
【００１８】
図７は別の可能な実施形態として、ニッケル中間層１３と焼結層１５との間に、金中間層１４が存在する点だけが結合部１２ｂと異なる結合部１２ｃを示し、本実施形態では次いでニッケル層は層厚さが１乃至１０ミクロン範囲であり、金層は厚さが０．０１乃至１５ミクロンの範囲である。
【００１９】
図８は他の実施形態として、焼結層１５とペルチェ要素４との間に、例えば厚さが１乃至１０ミクロンの別のニッケル中間層１６が存在する点で結合部１２ｃと異なる結合部１２ｄを示す。
【００２０】
図９はニッケル中間層１６と焼結層１５との間に、例えば厚さが０．０１乃至１．５ミクロンの範囲である金中間層１７が存在する点で結合部１２ｄと異なる結合部１２eを示す。
【００２１】
図１０はいずれの場合も金中間層１４を省略した結合部１２eに相当する結合部１２ｆを示す。
【００２２】
図１１はニッケル中間層１３が省略され、その結果焼結層１５が各接触面３又は接触面を形成する金属領域９に直接隣接する結合部を示す。
【００２３】
図１２は金中間層１７が省略された点で結合部１２ｇと異なる結合部１２ｈを示す。
【００２４】
図１３は各接触面３が焼結層１５によりペルチェ要素４に直接隣接する結合部１２iを最後に示す。
【００２５】
図４―１３の実施形態では接触面３と金属領域９のそれぞれは、ＤＣＢプロセスにより各セラミック基板２に塗布した構造化金属被膜７により形成されるが、図１４に従うと接触面３と金属領域９を形成する金属被膜を活性ハンダ付け、即ち活性ハンダ層１８により各セラミック基板に結合できる。次いで活性ハンダ層１８は、硬ろうとして適した合金、例えば活性ハンダ成分、例えばチタン、ハフニウム、ジルコニウムを有する銅―銀合金を当業者には周知の形で含有する。次いで活性ハンダ層の厚さは、例えば１乃至２０ミクロンの範囲である。活性ハンダ付けにより各セラミック基板２に結合した接触面３は、次いで同様に最も多様な結合部を経由して、例えば結合部１２、１２a−１２iを経由して各ペルチェ要素に結合できる。
【００２６】
指定遷移部１２、１２a−１２iを有するペルチェ素子１の生成は、より詳しくは例えば図１５に従って生じ、適切な方法で生成したペルチェウエハを各ペルチェ要素４に分割後、各接触面３の関連結合部上に具体的には一度に一つのセラミック基板２接触面３全てで、同一電気方向又は同一磁極でペルチェ要素４が存在するように、各要素を結合部１２又は１２a−１２iの内の一つによりセラミック基板２接触面３に取り付ける。図１５に位置aと位置ｂで示しペルチェ要素４を前もって備えた二つのセラミック基板を、図１５の位置ｃに従い一度に互いに重ねることによりペルチェ要素４は接触面３上で電気的に直列に配置される。ペルチェ要素４の自由端又は端末面に塗布したハンダ層１９により、ペルチェ要素４は接触していなが、他のときには他の接触面のセラミック基板２上の一つの接触面３と一度は機械的電気的に暴露した各セラミック基板２上の端末面と結合する。ハンダ層１５とペルチェ要素４間には少なくとも１つの中間層２０、例えばニッケル層が存在する。ハンダ層１５と各接触面３との間には少なくも一つの他の中間層２１が、例えばニッケル層が存在する。
【００２７】
中間層２０と他の中間層、例えば中間層１３、１６及び１７のペルチェ要素４への塗布は、例えば適切なプロセス、例えば電気的及び／又は化学蒸着を用いてペルチェウエハを各ペルチェ要素４に切断後生ずる。中でも銀中間層では、中間層の材料含有の分散液、例えばナノ分散液又は相当ペーストの塗布、例えばスクリーン、印刷マスク又はテンプレートを用いる印刷でこれらの層が生成できる。
【００２８】
ＤＣＢプロセスを用いて銅フォイル形状の金属被膜を、各セラミック層側又は各セラミック基板２の少なくとも一表面側に塗布後、この塗膜を適切な技法で、例えばマスキング−エッチング法により接触面３とパッドを形成する各金属領域９に構造化するように、図４−１３バージョンのセラミック基板を生成する。
【００２９】
各中間層、例えば中間層１３と１４の塗布は、例えば亜鉛メッキ及び／又は化学蒸着により生ずる。中でも銀中間層では、中間層の材料含有の分散液、例えばナノ分散液又は相当ペーストの塗布、例えばスクリーン、印刷マスク又はテンプレートを用いる印刷でこれらの層を生成できる。
【００３０】
図１４のバージョンでは、活性ハンダ付け又は活性ハンダ層１８を用いて金属フォイル又は銅フォイル形状で接触面３を形成する金属被膜を塗布後、適切な手段（例えばマスキング−エッチング法）により接触面３を形成する各金属領域９に金属被膜の構造化が生じ、その際任意に一つ以上の中間層をこれら金属領域９に、亜鉛メッキ又は化学蒸着、及び／又は粉末状（例えばナノ分散液）又はペーストの中間層用の金属含有分散液の塗布で、例えばスクリーン、印刷マスクを用いて又はテンプレートを用いて印刷し塗布する。
【００３１】
接合又は結合表面、又は中間層なしか、同様に中間層なしか、又は一つ以上の中間層を備えた接触面３に一つ以上の中間層を有する端末面とペルチェ要素４の接合は、焼結層１５により図６−１３のバージョンで生ずる。この目的のためには粉末形状の金属焼結材料が、例えば分散液又はナノ分散液として少なくとも一つの結合する表面に塗布する
次いで結合焼結層１５が焼結温度と焼結圧下に生成する。
【００３２】
ここで焼結温度はペルチェ要素４材料の融点より低く、例えばこの融点より３０乃至５０℃低いが少なくとも１２０℃である。しかし基本的には予備焼結段階のこの焼結ボンディングは、先ず加圧すること無しに、具体的にはこの焼結材料に密閉気孔が形成するまで実施し、次いで焼結が焼結温度と、例えば増加焼結圧で生ずることができる。各焼結層の厚さが、例えば１０乃至２００ミクロンの範囲にあるように生成する。所謂スパークプラズマ焼結プロセスは、特に焼結ボンディング又は焼結層１５生成に適し、その必要な焼結温度は焼結材料への電流フローにより生ずる。
【００３３】
図１５と１６に関しては、ペルチェ要素４はそれぞれ焼結層１５により一つの端末面だけと接合するか、又はセラミック基板２の一つの接触面３と焼結結合で接合するが、対応接触面３との他の端末面の結合は、焼結層１９、例えば軟ろう又は硬ろう層によるか、又は対応焼結結合（焼結ボンディング）により生ずると仮定した。このプロセスでの対応配置では、又勿論任意に中間層を用いて一つの焼結結合により各ペルチェ要素の二つの端末面を接触面３に結合できる。
【００３４】
図１８はペルチェ要素４が前もって作られずに、例えばテンプレート又はマスクを用いて記載の方法でペルチェ要素４を備えたその接触面３のセラミック基板２にしか過ぎず、このプロセスではペルチェ要素４が熱と圧力の作用下に生成され、これを実施するときに同時に接触面３に焼結するプロセスを模式的に示す。従って各ペルチェ要素４の生成とこの要素の接触面３との接合が焼結と同段階に起こる。このプロセスでは複数の開口部２３を有するマスク２２を用い、各開口部はペルチェ要素４生成形状を形成する。各開口部２３がペルチェ要素４と接触面３とが結合できる場所に配置されるように、マスク２２は接触面３を生成する時に一つのセラミック基板２上に配置する。
【００３５】
開口部２３はペルチェ要素生成に適した粉末混合物、例えば亜鉛とアンチモン混合物、鉛とテルル混合物、ビスマスとテルル混合物、銀、鉛、アンチモンとテルル混合物、又は鉛、テルルとセレン混合物で満たす。開口部２３に適切に挿入し、例えば図示しないプレス工具部品であるプランジャー２４を用いて、開口部２３に導入した粉末混合物を焼結圧に暴露し、熱作用下に焼結して各ペルチェ要素４に成形し、更にペルチェ要素を各接触面３上に焼結し、焼結ボンディングにより接合する。次いでこのプロセスには所謂スパークプラズマ焼結が特に適切で、次いで必要な焼結温度を例えば各プランジャー２４と接触面３に電流を流して生成する。
【００３６】
これらのプロセスで接触面３は、中間層無しの金属領域９又は銅層で形成するか、又は一つ以上の中間層を備える。このプロセスにより、例えば結合部１２と１２aが生成する。次いで各ペルチェ要素４の生成と焼結ボンディングが、端末面を有する各ペルチェ要素４がセラミック基板２接触面３上に備わり、この接触面から離れて立つように図１５に従い生ずる。次いで図１５の位置ｃに従い、それまでは自由端である各セラミック基板２のペルチェ要素端末は、ハンダ層１９、例えば軟ろう層、又は硬ろう層、又は相応焼結結合部により更なるセラミック基板２接触面３と結合する。
【００３７】
特別なマスキング−充填法を用いる場合、生成し接触面３に結合するペルチェ素子の二つのセラミック基板の内の一つの接触面３上に焼結することによりペルチェ要素を形成し、ペルチェ要素冷却後の第二プロセス段階で、その暴露端末面を各ペルチェ素子の第二のセラミック基板２上の接触面３に、例えば軟ろう層、又は硬ろう層、又は焼結層により電気的機械的に結合することが又できる。
特に焼結ボンディング、即ち焼結層１５（原文のまま）の結合部１２ｂ−１２iを有する結合部に関しては、各セラミック基板２の表面側が追加の金属層２５、例えば銅層を備えたペルチェ要素４から見て外向きになり、次いで中でもペルチェ要素４が交互のｎ型ドーピング材とｐ型ドーピング材からなり、図１のバージョンのようにｎ型ドープとｐ型ドープ部ではない他の実施形態の図１８に示すような焼結プロセスでセラミック基板２の強度と信頼性を増すのは良い考えである。
この発明を種々の実施形態で上に説明した。多数の変形と修正がこの発明に内在する創意から逸脱すること無し可能なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、模式的側面図のペルチェ素子構造を示す。
【図２】図２は、先行技術に従いセラミック基板上に形成した接触面とペルチェ要素間の簡単化描写による多層遷移部を示す。
【図３】図３は、先行技術に従いセラミック基板上に形成した接触面とペルチェ要素間の簡単化描写による多層遷移部を示す。
【図４】図４は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図５】図５は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図６】図６は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図７】図７は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図８】図８は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図９】図９は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１０】図１０は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１１】図１１は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１２】図１２は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１３】図１３は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１４】図１４は活性化ハンダ付けプロセスを用いて生成したセラミック基板と接触面を形成する金属領域又は銅領域（銅パッド）間の結合部示す。
【図１５】図１５はペルチェ素子生成の異なる段階を示す。
【図１６】図１６は二つの接触面間に位置する拡大化ペルチェ要素（ペルチェチップ）を示す。
【図１７】図１７はペルチェ要素の生成と、共通焼結プロセスによる焼結でこの要素を各接触面に同時接合する簡単化描写のプロセスを示す。
【図１８】図１８はこの発明の他の可能な実施形態に従う図１と類似描写のペルチェ素子を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１ ペルチェ素子
２ セラミック基板
３ 接触面
４ ペルチェ要素又はチップ
５，６ ペルチェ素子の電気端子
５ 金属被膜
８ 軟ろう層
９ 金属領域（金属パッド又は銅パッド）
１０ 軟ろう層
１１ ニッケル層
１２、１２a―１２i ペルチェ要素４と接触面３又は接触面３の金属パッド間の結合部
１３ ニッケル中間層
１４ 銀及び／又は金中間層
１５ 焼結層
１６ ニッケル層
１７ 銀及び／又は金中間層
１８ 活性ハンダ層
１９ 軟ろう層
２０、２１ ニッケル、銀又は金中間層
２２ マスク
２３ 開口部
２４ スタンピング工具の各プランジャー
２５ 金属層又は銅層
【技術分野】
【０００１】
この発明は請求項１の前文に記載のプロセスと、請求項２２の前文に記載のペルチェ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
今まで在来のプロセスに従うペルチェ素子の生成は複雑である。更にこれらのペルチェ素子は最適の熱特性を持たない。
【０００３】
所謂銅直接ボンディング（ＤＣＢ技術）プロセスを用いて、具体的には金属被膜を形成しその表面上に金属又は反応性ガス、好ましくは酸素の化合物層又は被膜（溶融層）を有する金属フォイル又は銅フォイル、又は金属板又は銅板を用いて、セラミック例えば酸化アルミニウムセラミック層上にプリント回路、端子などを生成するのに必要な金属被膜の生産は周知である。例えば米国特許３７４４１２０又はドイツ特許２３１９８５４に記載のこのプロセスでは、この層又はこの被膜（溶融層）がこの金属（例えば銅）の融点より低い融点の共晶を形成することによりフォイルをセラミック上に置くか、又は層の全てを加熱して実質的に金属又は銅を溶融層又は酸化物層領域だけ溶融して互いに接合できる。
【０００４】
このＤＣＢプロセスは次いで例えば以下のプロセス段階を有する。
−均一層の酸化銅が生ずるように銅フォイルの酸化
−銅フォイルをセラミック層上に配置
−この組み合わせを、おおよそ１０２５乃至１０８３℃の間、例えばおおよそ１０７１℃のプロセス温度に加熱
−室温に冷却
更に金属被膜を形成する金属層又は金属フォイル、特に又銅層又は銅フォイルを各セラミック材料に接合する所活性ハンダプロセス（ドイツ特許２２１３１１５、ＥＰ−Ａ１５３６１８）は周知である。又特に金属セラミック基板を約８００乃至１０００℃間の温度での生成に用いるこのプロセスでは、金属フォイル、例えば銅フォイルとセラミック基板、例えば窒化アルミニウムセラミック間の結合が、銅、銀及び／又は金のような主成分以外に又活性金属を含む硬ろうを用いて生成する。例えばハフニウム、チタン、ジルコニウム、ニオブ、セリウムグループの少なくとも１つの元素であるこの活性金属が、化学反応によりこのハンダとセラミック間に結合部を形成する一方、このハンダと金属間の結合は金属硬ろう結合部である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的はペルチェ素子生成の簡単化が可能なプロセスを考案することである。この目的を達成するために、請求項１に記載のプロセスを考案する。ペルチェ素子が請求項２２の主題である。
【０００６】
この発明では少なくとも一つ端末面上のペルチェ要素の少なくとも一部分と基板接触面との結合が、直接及び好ましくはこの発明の一つの一般的実施形態に従い少なくとも一つの焼結層を通じて、又は各ペルチェ要素が例えば焼結により生成する場合には、この要素は基板接触面に焼結するこの発明の更なる一般的実施形態に従い焼結ボンディングにより生ずる。両者の場合関連ペルチェ要素と接触面の結合は、例えば接触面を形成する金属領域（金属層又は銅層）上に、直接又は金属領域と各ペルチェ要素間に少なくとも一つの中間層を用いて焼結又は焼結ボンディングにより生ずる。
【０００７】
この発明の利点の一つはペルチェ素子生成が非常に簡単化される一方、他方では又少なくとも直接結合部、又は結合層として焼結層を有する結合部上のペルチェ要素と基板間遷移部の熱伝導率が大きく増加することにより、各ペルチェ素子の熱物性を熱作用が非常に改良されることにある。
【０００８】
この発明の成果は従属請求の範囲の主題である。この発明は実施形態の図を用いて以下に詳細に記述する。
【０００９】
図１は簡単化描写したペルチェ素子を示し、在来型の二つの平板型セラミック基板２からなり、その対向面側にそれぞれ複数の接触面３を形成する構造化金属被膜を備える。
【００１０】
幾つかのペルチェ要素４がペルチェ素子の外側端子５と６に関して電気的に直列に位置するように、接触面３の間に幾つかのペルチェチップ又はペルチェ要素４が存在する。この目的のために、ペルチェ素子の当業者には基本的に周知なように、二つの端末面を有するペルチェ要素４が、それぞれ図１の上側のセラミック基板上と図１の下側のセラミック基板上の一接触面３と結合するだけでなく、互いに隣接するペルチェ要素４が又各セラミック基板２上の接触面３を通して互いに結合する。
【００１１】
図１は簡単化のために全部で４つのペルチェ要素４の一横列だけを示す。しかし実際には図１図面平面に垂直なこのペルチェ素子は、又幾つかの横列と縦列の複数ペルチェ要素４を有し、次いでペルチェ要素４の全ては端子５と６間で電気的に直列に配列し、その極性に関しては電流フローが端子５と６間のペルチェ要素全てを通るのが可能なように配向する。
【００１２】
図２は先行技術に従うペルチェ素子で常套なように、セラミック基板２とペルチェ要素４の一つの端末間の結合部を示す。接触面３を生ずるには先行技術では、先ずペースト印刷を用いて粉末状のモリブデン、マンガン及び／又はタングステン含有ペーストの構造化層を、その層が接触面３の配置に対応するように塗布し、還元性雰囲気下に１１００℃を越える温度で焼く。この方法で生成し接触面３に従い構造化した層７は、次いで例えば化学プロセスでニッケルメッキする。いずれの場合も層７は、ペルチェ素子が作動する比較的大電流に対して十分な高伝導率、又は大きさが十分な断面を持たないので、軟ろう８を用いて銅板形状の金属領域９をニッケルメッキ層７にハンダ付け後、軟ろう８を用いて銅板をペルチェ要素４にハンダ付けする（ハンダ層１０）。銅の各ペルチェ要素への拡散を防ぐために、ハンダ層と各銅板９間に追加のニッケル層１１が必要である。セラミック基板２と実質的に銅板９により形成する各接触面間のこの周知の結合部と、この接触面とペルチェ要素間結合部の生成は複雑であるという事実以外に、この結合部は不満足な熱伝導率を有し、関連ペルチェ要素の働きが大きく低下する。
【００１３】
図３は他の周知バージョンでのセラミック基板２と各ペルチェ要素４間の結合部の構造を模式的に示し、周知のダイレクトボンディングプロセスによりセラミック基板２に直接塗布した構造化金属被膜により接触面３を形成する。接触面３を形成する金属被膜は、例えば一度に一つの銅フォイル又は銅合金フォイルにより形成後、各セラミック基板２に接合後、在来法を用いて、例えばマスキング−エッチング法を用いて各接触面３に構造化した。しかしこの周知バージョンでは、又ペルチェ要素４は、再度軟ろう層１０によりニッケル層１１を備えた接触面３に結合する。接触面３と各セラミック基板２間のＤＣＢ結合部は、関連ペルチェ素子の熱挙動を改良するが、軟ろう層１０の不都合が継続する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図４はこの発明で請求した接触面３とペルチェ要素４間の結合部を示し、本図で通常１２と名付ける。この実施形態の接触面３は、構造化金属被膜の金属領域９、例えばＤＣＢプロセスを用いてセラミック基板２に二次元的に接合した銅又は銅合金の構造化フォイルにより形成する。セラミック基板２は、例えば酸化アルミニウムセラミック（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）、窒化アルミニウムセラミック（ＡｌＮ）、又は窒化ケイ素セラミック（Ｓｉ３Ｎ４）である。セラミック基板２の厚さは、例えば０．２乃至１．２mmの範囲である。接触面３を形成する金属被膜の厚さは、例えば０．１乃至１．０mmの範囲である。
【００１５】
接触面３は、例えば厚さが１乃至１０ミクロン範囲のニッケル中間層１３により各ペルチェ要素の端末面と結合する（ペルチェ要素４への銅の拡散を防止するために）。しかし基本的には中間層１３は省略しても良い。結合部１２の特異点は、結合部が軟ろうなどを用いずにペルチェ要素４と接触面３間に直接生成することにある。
【００１６】
図５は他の可能性として、ニッケル中間層１３とペルチェ要素４との間に、厚さが０．０１乃至１．５ミクロンの更に別の金中間層１４が存在する点だけがその結合部１２と異なる他の結合部１２aを示す。
【００１７】
図６にニッケル中間層１３とペルチェ要素４端末面との間に、金属焼結材料の焼結層１５が存在する点で、その結合部１２と異なる結合部１２ｂを示し、焼結層によりペルチェ要素は各接触面３又はこの接触面の中間層１３と電気的且つ熱的に結合する。焼結層１５は厚さ１０乃至２０ミクロンの範囲を持つように作製する。金属焼結材料は、例えば銅、銀、銅と銀の合金がこの焼結層に適する。更に焼結材料は又他の成分、特に焼結性の増加、及び／又は焼結温度を低下する物を含有できる。例えばスズはこの一成分である。
焼結層１５、従ってペルチェ要素４と接触面３間の結合部は、粉末焼結材料又はこの材料含有の分散液又はナノ分散液を接合する表面の一つに塗布後、焼結温度及び所定の焼結圧、例えば各ペルチェ要素を形成するペルチェ物質の融点より低い焼結温度に加熱して形成する（原文のまま）。
【００１８】
図７は別の可能な実施形態として、ニッケル中間層１３と焼結層１５との間に、金中間層１４が存在する点だけが結合部１２ｂと異なる結合部１２ｃを示し、本実施形態では次いでニッケル層は層厚さが１乃至１０ミクロン範囲であり、金層は厚さが０．０１乃至１５ミクロンの範囲である。
【００１９】
図８は他の実施形態として、焼結層１５とペルチェ要素４との間に、例えば厚さが１乃至１０ミクロンの別のニッケル中間層１６が存在する点で結合部１２ｃと異なる結合部１２ｄを示す。
【００２０】
図９はニッケル中間層１６と焼結層１５との間に、例えば厚さが０．０１乃至１．５ミクロンの範囲である金中間層１７が存在する点で結合部１２ｄと異なる結合部１２eを示す。
【００２１】
図１０はいずれの場合も金中間層１４を省略した結合部１２eに相当する結合部１２ｆを示す。
【００２２】
図１１はニッケル中間層１３が省略され、その結果焼結層１５が各接触面３又は接触面を形成する金属領域９に直接隣接する結合部を示す。
【００２３】
図１２は金中間層１７が省略された点で結合部１２ｇと異なる結合部１２ｈを示す。
【００２４】
図１３は各接触面３が焼結層１５によりペルチェ要素４に直接隣接する結合部１２iを最後に示す。
【００２５】
図４―１３の実施形態では接触面３と金属領域９のそれぞれは、ＤＣＢプロセスにより各セラミック基板２に塗布した構造化金属被膜７により形成されるが、図１４に従うと接触面３と金属領域９を形成する金属被膜を活性ハンダ付け、即ち活性ハンダ層１８により各セラミック基板に結合できる。次いで活性ハンダ層１８は、硬ろうとして適した合金、例えば活性ハンダ成分、例えばチタン、ハフニウム、ジルコニウムを有する銅―銀合金を当業者には周知の形で含有する。次いで活性ハンダ層の厚さは、例えば１乃至２０ミクロンの範囲である。活性ハンダ付けにより各セラミック基板２に結合した接触面３は、次いで同様に最も多様な結合部を経由して、例えば結合部１２、１２a−１２iを経由して各ペルチェ要素に結合できる。
【００２６】
指定遷移部１２、１２a−１２iを有するペルチェ素子１の生成は、より詳しくは例えば図１５に従って生じ、適切な方法で生成したペルチェウエハを各ペルチェ要素４に分割後、各接触面３の関連結合部上に具体的には一度に一つのセラミック基板２接触面３全てで、同一電気方向又は同一磁極でペルチェ要素４が存在するように、各要素を結合部１２又は１２a−１２iの内の一つによりセラミック基板２接触面３に取り付ける。図１５に位置aと位置ｂで示しペルチェ要素４を前もって備えた二つのセラミック基板を、図１５の位置ｃに従い一度に互いに重ねることによりペルチェ要素４は接触面３上で電気的に直列に配置される。ペルチェ要素４の自由端又は端末面に塗布したハンダ層１９により、ペルチェ要素４は接触していなが、他のときには他の接触面のセラミック基板２上の一つの接触面３と一度は機械的電気的に暴露した各セラミック基板２上の端末面と結合する。ハンダ層１５とペルチェ要素４間には少なくとも１つの中間層２０、例えばニッケル層が存在する。ハンダ層１５と各接触面３との間には少なくも一つの他の中間層２１が、例えばニッケル層が存在する。
【００２７】
中間層２０と他の中間層、例えば中間層１３、１６及び１７のペルチェ要素４への塗布は、例えば適切なプロセス、例えば電気的及び／又は化学蒸着を用いてペルチェウエハを各ペルチェ要素４に切断後生ずる。中でも銀中間層では、中間層の材料含有の分散液、例えばナノ分散液又は相当ペーストの塗布、例えばスクリーン、印刷マスク又はテンプレートを用いる印刷でこれらの層が生成できる。
【００２８】
ＤＣＢプロセスを用いて銅フォイル形状の金属被膜を、各セラミック層側又は各セラミック基板２の少なくとも一表面側に塗布後、この塗膜を適切な技法で、例えばマスキング−エッチング法により接触面３とパッドを形成する各金属領域９に構造化するように、図４−１３バージョンのセラミック基板を生成する。
【００２９】
各中間層、例えば中間層１３と１４の塗布は、例えば亜鉛メッキ及び／又は化学蒸着により生ずる。中でも銀中間層では、中間層の材料含有の分散液、例えばナノ分散液又は相当ペーストの塗布、例えばスクリーン、印刷マスク又はテンプレートを用いる印刷でこれらの層を生成できる。
【００３０】
図１４のバージョンでは、活性ハンダ付け又は活性ハンダ層１８を用いて金属フォイル又は銅フォイル形状で接触面３を形成する金属被膜を塗布後、適切な手段（例えばマスキング−エッチング法）により接触面３を形成する各金属領域９に金属被膜の構造化が生じ、その際任意に一つ以上の中間層をこれら金属領域９に、亜鉛メッキ又は化学蒸着、及び／又は粉末状（例えばナノ分散液）又はペーストの中間層用の金属含有分散液の塗布で、例えばスクリーン、印刷マスクを用いて又はテンプレートを用いて印刷し塗布する。
【００３１】
接合又は結合表面、又は中間層なしか、同様に中間層なしか、又は一つ以上の中間層を備えた接触面３に一つ以上の中間層を有する端末面とペルチェ要素４の接合は、焼結層１５により図６−１３のバージョンで生ずる。この目的のためには粉末形状の金属焼結材料が、例えば分散液又はナノ分散液として少なくとも一つの結合する表面に塗布する
次いで結合焼結層１５が焼結温度と焼結圧下に生成する。
【００３２】
ここで焼結温度はペルチェ要素４材料の融点より低く、例えばこの融点より３０乃至５０℃低いが少なくとも１２０℃である。しかし基本的には予備焼結段階のこの焼結ボンディングは、先ず加圧すること無しに、具体的にはこの焼結材料に密閉気孔が形成するまで実施し、次いで焼結が焼結温度と、例えば増加焼結圧で生ずることができる。各焼結層の厚さが、例えば１０乃至２００ミクロンの範囲にあるように生成する。所謂スパークプラズマ焼結プロセスは、特に焼結ボンディング又は焼結層１５生成に適し、その必要な焼結温度は焼結材料への電流フローにより生ずる。
【００３３】
図１５と１６に関しては、ペルチェ要素４はそれぞれ焼結層１５により一つの端末面だけと接合するか、又はセラミック基板２の一つの接触面３と焼結結合で接合するが、対応接触面３との他の端末面の結合は、焼結層１９、例えば軟ろう又は硬ろう層によるか、又は対応焼結結合（焼結ボンディング）により生ずると仮定した。このプロセスでの対応配置では、又勿論任意に中間層を用いて一つの焼結結合により各ペルチェ要素の二つの端末面を接触面３に結合できる。
【００３４】
図１８はペルチェ要素４が前もって作られずに、例えばテンプレート又はマスクを用いて記載の方法でペルチェ要素４を備えたその接触面３のセラミック基板２にしか過ぎず、このプロセスではペルチェ要素４が熱と圧力の作用下に生成され、これを実施するときに同時に接触面３に焼結するプロセスを模式的に示す。従って各ペルチェ要素４の生成とこの要素の接触面３との接合が焼結と同段階に起こる。このプロセスでは複数の開口部２３を有するマスク２２を用い、各開口部はペルチェ要素４生成形状を形成する。各開口部２３がペルチェ要素４と接触面３とが結合できる場所に配置されるように、マスク２２は接触面３を生成する時に一つのセラミック基板２上に配置する。
【００３５】
開口部２３はペルチェ要素生成に適した粉末混合物、例えば亜鉛とアンチモン混合物、鉛とテルル混合物、ビスマスとテルル混合物、銀、鉛、アンチモンとテルル混合物、又は鉛、テルルとセレン混合物で満たす。開口部２３に適切に挿入し、例えば図示しないプレス工具部品であるプランジャー２４を用いて、開口部２３に導入した粉末混合物を焼結圧に暴露し、熱作用下に焼結して各ペルチェ要素４に成形し、更にペルチェ要素を各接触面３上に焼結し、焼結ボンディングにより接合する。次いでこのプロセスには所謂スパークプラズマ焼結が特に適切で、次いで必要な焼結温度を例えば各プランジャー２４と接触面３に電流を流して生成する。
【００３６】
これらのプロセスで接触面３は、中間層無しの金属領域９又は銅層で形成するか、又は一つ以上の中間層を備える。このプロセスにより、例えば結合部１２と１２aが生成する。次いで各ペルチェ要素４の生成と焼結ボンディングが、端末面を有する各ペルチェ要素４がセラミック基板２接触面３上に備わり、この接触面から離れて立つように図１５に従い生ずる。次いで図１５の位置ｃに従い、それまでは自由端である各セラミック基板２のペルチェ要素端末は、ハンダ層１９、例えば軟ろう層、又は硬ろう層、又は相応焼結結合部により更なるセラミック基板２接触面３と結合する。
【００３７】
特別なマスキング−充填法を用いる場合、生成し接触面３に結合するペルチェ素子の二つのセラミック基板の内の一つの接触面３上に焼結することによりペルチェ要素を形成し、ペルチェ要素冷却後の第二プロセス段階で、その暴露端末面を各ペルチェ素子の第二のセラミック基板２上の接触面３に、例えば軟ろう層、又は硬ろう層、又は焼結層により電気的機械的に結合することが又できる。
特に焼結ボンディング、即ち焼結層１５（原文のまま）の結合部１２ｂ−１２iを有する結合部に関しては、各セラミック基板２の表面側が追加の金属層２５、例えば銅層を備えたペルチェ要素４から見て外向きになり、次いで中でもペルチェ要素４が交互のｎ型ドーピング材とｐ型ドーピング材からなり、図１のバージョンのようにｎ型ドープとｐ型ドープ部ではない他の実施形態の図１８に示すような焼結プロセスでセラミック基板２の強度と信頼性を増すのは良い考えである。
この発明を種々の実施形態で上に説明した。多数の変形と修正がこの発明に内在する創意から逸脱すること無し可能なことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、模式的側面図のペルチェ素子構造を示す。
【図２】図２は、先行技術に従いセラミック基板上に形成した接触面とペルチェ要素間の簡単化描写による多層遷移部を示す。
【図３】図３は、先行技術に従いセラミック基板上に形成した接触面とペルチェ要素間の簡単化描写による多層遷移部を示す。
【図４】図４は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図５】図５は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図６】図６は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図７】図７は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図８】図８は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図９】図９は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１０】図１０は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１１】図１１は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１２】図１２は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１３】図１３は、この発明で請求するＤＣＢ法を用いてセラミック基板上に塗布した接触面とペルチェチップ間の異なる遷移部又は結合部を示す。
【図１４】図１４は活性化ハンダ付けプロセスを用いて生成したセラミック基板と接触面を形成する金属領域又は銅領域（銅パッド）間の結合部示す。
【図１５】図１５はペルチェ素子生成の異なる段階を示す。
【図１６】図１６は二つの接触面間に位置する拡大化ペルチェ要素（ペルチェチップ）を示す。
【図１７】図１７はペルチェ要素の生成と、共通焼結プロセスによる焼結でこの要素を各接触面に同時接合する簡単化描写のプロセスを示す。
【図１８】図１８はこの発明の他の可能な実施形態に従う図１と類似描写のペルチェ素子を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１ ペルチェ素子
２ セラミック基板
３ 接触面
４ ペルチェ要素又はチップ
５，６ ペルチェ素子の電気端子
５ 金属被膜
８ 軟ろう層
９ 金属領域（金属パッド又は銅パッド）
１０ 軟ろう層
１１ ニッケル層
１２、１２a―１２i ペルチェ要素４と接触面３又は接触面３の金属パッド間の結合部
１３ ニッケル中間層
１４ 銀及び／又は金中間層
１５ 焼結層
１６ ニッケル層
１７ 銀及び／又は金中間層
１８ 活性ハンダ層
１９ 軟ろう層
２０、２１ ニッケル、銀又は金中間層
２２ マスク
２３ 開口部
２４ スタンピング工具の各プランジャー
２５ 金属層又は銅層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの基板（２）間に位置する幾つかのペルチェ要素（４）を有するペルチェ素子（１）の生成プロセスで、この基板（２）はその側面が電気絶縁材からなるペルチェ要素（４）に面し、金属領域（９）で形成し、ペルチェ要素（４）が生成時に端子表面に接合する接触面をこれら側面に備え、少なくとも一つの端末面のペルチェ要素（４）の少なくとも一部分が、接触面（３）と直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合することを特徴とする生成プロセス。
【請求項２】
一つの端末面を有するペルチェ要素（４）が、基板（２）接触面（３）とある時に直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合し、そのときまでは自由な端末面の各ペルチェ要素（４）が、他のプロセス段階で第二基板（２）の一つの接触面と結合する請求項１に請求のプロセス。
【請求項３】
結合が更なるプロセス段階で軟ろう付け又は硬ろう付けにより生ずる請求項２に請求のプロセス。
【請求項４】
結合が更なるプロセス段階で焼結又は焼結ボンディングにより生ずる請求項２又は３に請求のプロセス。
【請求項５】
このペルチェ要素（４）が焼結ボンディング前に少なくとも部分的に生成した部品である請求項１から４のいずれかの一つで請求のプロセス。
【請求項６】
ペルチェ要素（４）の少なくとも一部分の生成と焼結ボンディングが、共通操作又は焼結プロセスで生ずる請求項１から５のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項７】
焼結又は焼結ボンディングがスパークプラズマ焼結プロセスで生ずる請求項１から６のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項８】
焼結又は焼結ボンディングが、ペルチェ要素（４）材の融点より低い焼結温度、例えば１００℃を越えペルチェ要素材の融点よりおおよそ３０乃至５０℃低い焼結温度で生ずる請求項１から７のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項９】
焼結又は焼結ボンディングが、おおよそ１０乃至３００バールの範囲の焼結圧で生ずる請求項１から８のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１０】
焼結又は焼結ボンディングが、１０バールより高い焼結圧で生ずる請求項１から９のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１１】
焼結ボンディングが金属焼結材を用いて生ずる請求項１から１０のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１２】
焼結層（１５）が１０乃至２００ミクロン範囲の厚さを有するように焼結材を塗布する請求項１から１１のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１３】
金属焼結材を粉末状で、好ましくは粉末状又はナノ分散状の焼結材含有の分散液又はペーストで塗布する請求項１から１２のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１４】
銅、銀及び／又は銅−銀合金を金属焼結材として用いる請求項１から１３のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１５】
金属焼結材が添加物、特に焼結温度及び／又は焼結圧を低下する添加物、例えばスズを含む請求項１から１４のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１６】
焼結ボンディングが接触面（３）を形成する金属領域（９）上に直接生ずる請求項１から１５のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１７】
接触面（３）を形成する金属領域（９）及び／又は接合する表面上のペルチェ要素（４）が、焼結ボンディング前に少なくとも一つの金属中間層（１３，１４，１６、１７）、例えばニッケル及び／又は銀及び／又は金の中間層を備える請求項１から１６のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１８】
中間層が亜鉛メッキ、又は化学蒸着、及び／又はペースト又は分散液、例えばナノ分散液を用いて中間層を形成する材料の塗布で生ずる請求項１７に請求のプロセス。
【請求項１９】
基板がセラミック基板、例えば酸化アルミニウムセラミック、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック又は窒化ケイ素セラミックである請求項１から１８のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項２０】
接触面（３）を形成する金属領域（９）が、例えば金属フォイル又は銅フォイル形状で金属被膜を塗布構造化することで形成する請求項１から１９のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項２１】
金属被膜を形成する金属フォイル又は銅フォイルの塗布が、直接ボンディング又は活性ハンダ付けプロセスで生ずる請求項２０に請求のプロセス。
【請求項２２】
少なくとも二つの基板（２）間に位置するペルチェ要素（４）を有するペルチェ素子で、この基板（２）は少なくとも側面が電気絶縁材からなるペルチェ要素（４）に面し、金属領域（９）で形成しペルチェ要素（４）が接合する接触面（３）をそれら側面に備え、少なくともペルチェ要素（４）の一部分が少なくとも１つの端末面で、接触面（３）と直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合するペルチェ素子。
【請求項２３】
一つの端末面を有するペルチェ要素（４）が、基板（２）接触面（３）とある時に直接、又は焼結結合部（１５）により結合し、他の端末面を有する各ペルチェ要素（４）が、軟ろう付け、又は硬ろう付け、又は焼結又は焼結ボンディングにより他の基板（２）の一つの接触面と結合する請求項２２に請求のペルチェ素子。
【請求項２４】
焼結層（１５）が１０乃至２００ミクロン範囲の厚さを有する請求項２２又は２３に請求のペルチェ素子。
【請求項２５】
焼結層（１５）が銅、銀、及び／又は銅−銀合金を含有する請求項１から２４のいずれか1つで請求のペルチェ素子。
【請求項２６】
焼結層（１５）が添加物、特に焼結温度及び／又は焼結圧を低下する添加物、例えばスズを含む請求項１から２５のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２７】
接触面（３）を形成する金属領域（９）及び／又は接合する表面上のペルチェ要素（４）が、少なくとも一つの金属中間層（１３，１４，１６、１７）、例えばニッケル及び／又は銀及び／又は金の中間層を備える請求項１から２６のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２８】
基板（２）がセラミック基板、例えば酸化アルミニウムセラミック、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック又は窒化ケイ素セラミックである請求項１から２７のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２９】
接触面（３）を形成する金属領域（９）が、例えば金属フォイル又は銅フォイル形状で金属被膜を塗布構造化することで形成する請求項１から２７のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項３０】
金属被膜を形成する金属フォイル又は銅フォイルの塗布が、直接ボンディング又は活性ハンダ付けプロセスで生ずる請求項２９で請求のペルチェ素子。
【請求項３１】
ペルチェ要素（４）と焼結ボンディングが共通操作で生ずる請求項１から２９のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項１】
少なくとも二つの基板（２）間に位置する幾つかのペルチェ要素（４）を有するペルチェ素子（１）の生成プロセスで、この基板（２）はその側面が電気絶縁材からなるペルチェ要素（４）に面し、金属領域（９）で形成し、ペルチェ要素（４）が生成時に端子表面に接合する接触面をこれら側面に備え、少なくとも一つの端末面のペルチェ要素（４）の少なくとも一部分が、接触面（３）と直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合することを特徴とする生成プロセス。
【請求項２】
一つの端末面を有するペルチェ要素（４）が、基板（２）接触面（３）とある時に直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合し、そのときまでは自由な端末面の各ペルチェ要素（４）が、他のプロセス段階で第二基板（２）の一つの接触面と結合する請求項１に請求のプロセス。
【請求項３】
結合が更なるプロセス段階で軟ろう付け又は硬ろう付けにより生ずる請求項２に請求のプロセス。
【請求項４】
結合が更なるプロセス段階で焼結又は焼結ボンディングにより生ずる請求項２又は３に請求のプロセス。
【請求項５】
このペルチェ要素（４）が焼結ボンディング前に少なくとも部分的に生成した部品である請求項１から４のいずれかの一つで請求のプロセス。
【請求項６】
ペルチェ要素（４）の少なくとも一部分の生成と焼結ボンディングが、共通操作又は焼結プロセスで生ずる請求項１から５のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項７】
焼結又は焼結ボンディングがスパークプラズマ焼結プロセスで生ずる請求項１から６のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項８】
焼結又は焼結ボンディングが、ペルチェ要素（４）材の融点より低い焼結温度、例えば１００℃を越えペルチェ要素材の融点よりおおよそ３０乃至５０℃低い焼結温度で生ずる請求項１から７のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項９】
焼結又は焼結ボンディングが、おおよそ１０乃至３００バールの範囲の焼結圧で生ずる請求項１から８のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１０】
焼結又は焼結ボンディングが、１０バールより高い焼結圧で生ずる請求項１から９のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１１】
焼結ボンディングが金属焼結材を用いて生ずる請求項１から１０のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１２】
焼結層（１５）が１０乃至２００ミクロン範囲の厚さを有するように焼結材を塗布する請求項１から１１のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１３】
金属焼結材を粉末状で、好ましくは粉末状又はナノ分散状の焼結材含有の分散液又はペーストで塗布する請求項１から１２のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１４】
銅、銀及び／又は銅−銀合金を金属焼結材として用いる請求項１から１３のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１５】
金属焼結材が添加物、特に焼結温度及び／又は焼結圧を低下する添加物、例えばスズを含む請求項１から１４のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１６】
焼結ボンディングが接触面（３）を形成する金属領域（９）上に直接生ずる請求項１から１５のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１７】
接触面（３）を形成する金属領域（９）及び／又は接合する表面上のペルチェ要素（４）が、焼結ボンディング前に少なくとも一つの金属中間層（１３，１４，１６、１７）、例えばニッケル及び／又は銀及び／又は金の中間層を備える請求項１から１６のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項１８】
中間層が亜鉛メッキ、又は化学蒸着、及び／又はペースト又は分散液、例えばナノ分散液を用いて中間層を形成する材料の塗布で生ずる請求項１７に請求のプロセス。
【請求項１９】
基板がセラミック基板、例えば酸化アルミニウムセラミック、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック又は窒化ケイ素セラミックである請求項１から１８のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項２０】
接触面（３）を形成する金属領域（９）が、例えば金属フォイル又は銅フォイル形状で金属被膜を塗布構造化することで形成する請求項１から１９のいずれか一つで請求のプロセス。
【請求項２１】
金属被膜を形成する金属フォイル又は銅フォイルの塗布が、直接ボンディング又は活性ハンダ付けプロセスで生ずる請求項２０に請求のプロセス。
【請求項２２】
少なくとも二つの基板（２）間に位置するペルチェ要素（４）を有するペルチェ素子で、この基板（２）は少なくとも側面が電気絶縁材からなるペルチェ要素（４）に面し、金属領域（９）で形成しペルチェ要素（４）が接合する接触面（３）をそれら側面に備え、少なくともペルチェ要素（４）の一部分が少なくとも１つの端末面で、接触面（３）と直接、又は焼結結合部（１５）、又は焼結ボンディングにより結合するペルチェ素子。
【請求項２３】
一つの端末面を有するペルチェ要素（４）が、基板（２）接触面（３）とある時に直接、又は焼結結合部（１５）により結合し、他の端末面を有する各ペルチェ要素（４）が、軟ろう付け、又は硬ろう付け、又は焼結又は焼結ボンディングにより他の基板（２）の一つの接触面と結合する請求項２２に請求のペルチェ素子。
【請求項２４】
焼結層（１５）が１０乃至２００ミクロン範囲の厚さを有する請求項２２又は２３に請求のペルチェ素子。
【請求項２５】
焼結層（１５）が銅、銀、及び／又は銅−銀合金を含有する請求項１から２４のいずれか1つで請求のペルチェ素子。
【請求項２６】
焼結層（１５）が添加物、特に焼結温度及び／又は焼結圧を低下する添加物、例えばスズを含む請求項１から２５のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２７】
接触面（３）を形成する金属領域（９）及び／又は接合する表面上のペルチェ要素（４）が、少なくとも一つの金属中間層（１３，１４，１６、１７）、例えばニッケル及び／又は銀及び／又は金の中間層を備える請求項１から２６のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２８】
基板（２）がセラミック基板、例えば酸化アルミニウムセラミック、酸化ジルコニウム添加物を有する酸化アルミニウムセラミック、窒化アルミニウムセラミック又は窒化ケイ素セラミックである請求項１から２７のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項２９】
接触面（３）を形成する金属領域（９）が、例えば金属フォイル又は銅フォイル形状で金属被膜を塗布構造化することで形成する請求項１から２７のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【請求項３０】
金属被膜を形成する金属フォイル又は銅フォイルの塗布が、直接ボンディング又は活性ハンダ付けプロセスで生ずる請求項２９で請求のペルチェ素子。
【請求項３１】
ペルチェ要素（４）と焼結ボンディングが共通操作で生ずる請求項１から２９のいずれか一つで請求のペルチェ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１５ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１５ｃ】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公表番号】特表２００９−５２８６８４（Ｐ２００９−５２８６８４Ａ）
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５６６５０（Ｐ２００８−５５６６５０）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００７／０００３４２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８７３６
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４４４４５４４）クラミック エレクトロニクス ゲーエムベーハー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２００７／０００３４２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８７３６
【国際公開日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５０４４４４５４４）クラミック エレクトロニクス ゲーエムベーハー (4)
【Ｆターム（参考）】
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