JP2018060971A - 熱電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面導体パターンと裏面導体パターンとの間の接続信頼性を向上させる。【解決手段】複数枚の樹脂フィルム３０のそれぞれにおいて、複数の熱電材料粒子を含む充填材３６を、複数の貫通孔３２のそれぞれに充填する。このとき、貫通孔３２の外部に充填材３６の一部３６１ａ、３６２ａがはみ出した状態とする。この状態で、複数枚の樹脂フィルム３０同士を積層する。さらに、表面導体パターン１６が形成された表面保護部材２０を複数枚の樹脂フィルム３０の一方側に積層する。裏面導体パターン１８が形成された裏面保護部材２２を複数枚の樹脂フィルム３０の他方側に積層する。これにより、積層体４０を形成する。その後、積層体４０を加熱加圧する。これにより、複数の熱電材料粒子同士を焼結させて、第１、第２熱電部材を形成する。【選択図】図９

Description

本発明は、熱電変換装置の製造方法に関するものである。

従来の熱電変換装置の製造方法として、特許文献１の製造方法がある。特許文献１の製造方法では、１枚の絶縁フィルムに複数の貫通孔を形成する。続いて、複数の貫通孔のそれぞれに充填材を充填する。充填材は、ペースト状の複数の熱電材料粒子である。続いて、表面導体パターンを有する表面保護部材と、充填材が充填された１枚の絶縁フィルムと、裏面導体パターンを有する裏面保護部材とを積層して積層体を形成する。続いて、この積層体を加熱加圧する。これにより、全体を一体化させる。このとき、複数の熱電材料粒子が焼結して、焼結体で構成された熱電部材が複数形成される。さらに、表面導体パターンおよび裏面導体パターンの各導体パターンと、複数の熱電部材のそれぞれとが接続される。

特開２０１４−７３７６号公報

上記した従来の製造方法では、次の問題が生じることを本発明者が見出した。

貫通孔に充填材を充填するとき、貫通孔に充填された充填材に、ボイド（すなわち、微小な空隙）が混入する場合がある。ボイドが混入すると、ボイドの体積分、充填材の充填量が不足する。また、ボイドが混入した状態で、積層体を加熱加圧すると、充填材に圧力が十分に伝達されない。このため、熱電材料粒子の焼結が不十分となる。

これらの結果、熱電部材の内部に隙間が生じたり、熱電部材と導体パターンとの間に隙間が生じたりする。このことから、熱電部材を介しての表面導体パターンと裏面導体パターンとの間の接続信頼性が低下するという問題が生じる。

なお、この問題は、１枚の絶縁フィルムが厚いほど、顕著となる。これは、絶縁フィルムが厚くなると、貫通孔のアスペクト比が大きくなる。アスペクト比が大きいほど、ボイドが混入しやすくなるからである。アスペクト比とは、貫通孔の開口幅に対する貫通孔の深さの比である。２つの貫通孔において、開口幅が同じ場合、貫通孔が深い方が、貫通孔のアスペクト比が大きい。アスペクト比が大きくなると、特に、貫通孔の底側にボイドが発生しやすくなる。

また、貫通孔に充填された充填材に、ボイドが混入しない場合においても、複数の熱電材料粒子を焼結させると、全体の見かけ上の体積が減少する。このため、熱電部材と導体パターンとの間に隙間が生じる。これにより、熱電部材と導体パターンとの接続信頼性が低下してしまう。

本発明は上記点に鑑みて、表面導体パターンと裏面導体パターンとの間の接続信頼性を向上させることができる熱電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の熱電変換装置の製造方法は、
複数の貫通孔（３２）が形成された複数枚の絶縁フィルム（３０）を用意することと、
複数枚の絶縁フィルムのそれぞれにおいて、複数の熱電材料粒子を含む充填材（３６）を、複数の貫通孔のそれぞれに充填することと、
充填材の充填後に、複数枚の絶縁フィルム同士を積層するとともに、複数枚の絶縁フィルムの全部に対する積層方向の一方側に第１導体膜（１６）を積層し、複数枚の絶縁フィルムの全部に対する積層方向の他方側に第２導体膜（１８）を積層して、積層体（４０）を形成することと、
積層体の積層方向に積層体を加熱加圧して、複数の熱電材料粒子同士を焼結させて、第１導体膜から第２導体膜まで連続した形状の熱電部材（１２、１４）を形成するとともに、熱電部材を第１導体膜と第２導体膜の両方に接続させることとを備え、
充填することにおいては、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、貫通孔の外部に充填材の一部（３６１ａ、３６２ａ）がはみ出し、貫通孔の内部に充填材の他の一部（３６１ｂ、３６２ｂ）が配置された状態とし、
積層体を形成することにおいては、充填材の一部がはみ出した状態で、複数枚の絶縁フィルム同士を積層する。

なお、第１導体膜としては、表面導体パターンがパターニングされた導体膜、または、表面導体パターンがパターニングされる前の導体膜を用いることができる。第２導体膜としては、裏面導体パターンがパターニングされた導体膜、または、裏面導体パターンがパターニングされる前の導体膜を用いることができる。

これによれば、複数枚の絶縁フィルムで絶縁部材を形成する。このため、同じ厚さの絶縁部材を１枚の絶縁フィルムで形成する場合と比較して、１枚の絶縁フィルムを薄くできる。よって、１枚の絶縁フィルムにおける貫通孔のアスペクト比を小さくできる。これにより、貫通孔に充填された充填材の内部に混入するボイドを減少させることができる。

さらに、これによれば、充填材の一部が貫通孔の外部にはみ出した状態で、複数枚の絶縁フィルム同士を積層する。このため、貫通孔の内部容積よりも、充填材の充填量が多い状態で、充填材を加熱加圧することができる。

これにより、貫通孔に充填された充填材に、ボイドが混入した場合において、充填材の充填量が不足することを抑制できる。積層体の加熱加圧時において、充填材に圧力を十分に伝達することができる。このため、複数の熱電材料粒子を十分に焼結させることができる。よって、熱電部材の内部に隙間が生じたり、熱電部材と表面導体パターンまたは裏面導体パターンの導体パターンとの間に隙間が生じたりすることを抑制できる。また、貫通孔に充填された充填材に、ボイドが混入しない場合においても、熱電部材と導体パターンとの間に隙間が生じることを抑制できる。

よって、これによれば、表面導体パターンと裏面導体パターンとの間の接続信頼性を向上させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における熱流束センサの上面図である。 図１の熱流束センサの下面図である。 図１、２中のIII−III線断面図である。 第１実施形態における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図４に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図５に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図６に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図７に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図８に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図９に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 比較例１における熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図１１に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図１２に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。 図１３に続く熱流束センサの製造工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本実施形態では、熱電変換装置としての熱流束センサおよびその製造方法について説明する。

図１−３に示すように、熱流束センサ１は、表面１ａと裏面１ｂを有する平板形状である。表面１ａは、熱流束センサ１の一面である。裏面１ｂは、熱流束センサ１の一面とは反対側の他面である。

図３に示すように、熱流束センサ１は、絶縁部材１０と、複数の第１熱電部材１２と、複数の第２熱電部材１４と、複数の表面導体パターン１６と、複数の裏面導体パターン１８と、表面保護部材２０と、裏面保護部材２２とを備える。

絶縁部材１０は、表面１０ａと裏面１０ｂとを有する平板形状である。絶縁部材１０は、絶縁材料で構成されている。絶縁部材１０は、複数枚の樹脂フィルム３０の積層体で構成されている。樹脂フィルム３０は、熱可塑性樹脂で構成された絶縁フィルムである。絶縁部材１０は、可撓性を有している。

複数の第１熱電部材１２および複数の第２熱電部材１４は、熱エネルギーと電気エネルギーとを相互に変換する特性を持つ熱電材料で構成された複数の熱電部材である。第１熱電部材１２および第２熱電部材１４は、互いに異なる熱電材料で構成されている。第１熱電部材１２は、Ｐ型熱電材料で構成されている。第２熱電部材１４は、Ｎ型熱電材料で構成されている。

複数の第１熱電部材１２および複数の第２熱電部材１４のそれぞれは、絶縁部材１０の厚さ方向に延びた形状である。第１熱電部材１２と第２熱電部材１４とは、互いに間を空けて隣り合って配置されている。第１熱電部材１２と第２熱電部材１４とは、交互に電気的に直列に接続されている。

複数の表面導体パターン１６は、絶縁部材１０の表面１０ａに配置されている。表面導体パターン１６は、図１、３に示すように、隣り合う第１熱電部材１２と第２熱電部材１４とを電気的に接続している。

複数の裏面導体パターン１８は、絶縁部材１０の裏面１０ｂに配置されている。裏面導体パターン１８は、図２、３に示すように、隣り合う第１熱電部材１２と第２熱電部材１４とを接続している。具体的には、裏面導体パターン１８は、表面導体パターン１６に接続された第１熱電部材１２と、その表面導体パターン１６の隣りに位置する表面導体パターン１６に接続された第２熱電部材１４とを接続している。

複数の表面導体パターン１６および複数の裏面導体パターン１８は、金属材料など導電材料で構成されている。

表面保護部材２０は、絶縁部材１０の表面１０ａ側に配置されている。表面保護部材２０は、複数の表面導体パターン１６および絶縁部材１０の表面１０ａを覆っている。裏面保護部材２２は、絶縁部材１０の裏面１０ｂ側に配置されている。裏面保護部材２２は、複数の裏面導体パターン１８および絶縁部材１０の裏面１０ｂを覆っている。

表面保護部材２０および裏面保護部材２２は、平板形状である。表面保護部材２０および裏面保護部材２２は、絶縁材料としての熱可塑性樹脂で構成されている。表面保護部材２０および裏面保護部材２２は、可撓性を有している。

本実施形態では、図１、３に示すように、裏面導体パターン１８の一部１８ａ、１８ｂが、露出している。裏面導体パターン１８の一部１８ａ、１８ｂが、外部との電気的接続のための接続端子を構成している。

表面１ａと裏面１ｂの一方から他方に向かう方向にて、熱が熱流束センサ１の内部を通過する。このとき、表面１ａと裏面１ｂに温度差が生じる。このため、表面導体パターン１６と裏面導体パターン１８に温度差が生じる。温度差が生じると、ゼーベック効果によって第１、第２熱電部材１２、１４に熱起電力が発生する。熱流束センサ１は、この熱起電力、例えば、電圧をセンサ信号として出力する。

次に、本実施形態の熱流束センサ１の製造方法について説明する。

まず、図４に示すように、複数枚の樹脂フィルム３０を用意する。図４は、１枚の樹脂フィルム３０を示している。樹脂フィルム３０は、表面３０ａと裏面３０ｂとを有する。表面３０ａが絶縁フィルムの一面に相当し、裏面３０ｂが絶縁フィルムの一面の反対側の他面に相当する。

続いて、図５に示すように、樹脂フィルム３０に、複数の貫通孔３２を形成する。複数の貫通孔３２はドリルによって形成される。貫通孔３２の開口形状は、図１に示すように、円形状である。このようにして、複数の貫通孔３２が形成された複数枚の樹脂フィルム３０を用意する。

続いて、図６に示すように、樹脂フィルム３０に、マスク３４を配置する。マスク３４は、樹脂製である。なお、金属薄板で構成されたマスク３４を用いてもよい。マスク３４は、複数の貫通孔３２のそれぞれに対応する複数の開口部３５を有する。マスク３４は、複数の貫通孔３２に充填材を充填する際に用いられる。

本実施形態では、樹脂フィルム３０の表面３０ａに、マスク３４としての第１マスク３４１を配置する。第１マスク３４１は、第１熱電部材１２を形成するための充填材の充填に用いられる。樹脂フィルム３０の裏面３０ｂに、マスク３４としての第２マスク３４２を配置する。第２マスク３４２は、第２熱電部材１４を形成するための充填材の充填に用いられる。

具体的には、第１マスク３４１は、複数の貫通孔３２のうち第１貫通孔３２１に対応する第１開口部３５１を有する。第１マスク３４１は、第１貫通孔３２１を除く、樹脂フィルム３０の表面３０ａ側を覆っている。第２マスク３４２は、複数の貫通孔３２のうち第２貫通孔３２２に対応する第２開口部３５２を有する。第２マスク３４２は、第２貫通孔３２２を除き、樹脂フィルム３０の裏面３０ｂ側を覆っている。このため、第１貫通孔３２１は、裏面３０ｂ側の第２マスク３４２が底となる。第１貫通孔３２１は、表面３０ａ側が開口している。第２貫通孔３２２は、表面３０ａ側の第１マスク３４１が底となる。第２貫通孔３２２は、裏面３０ｂ側が開口している。

続いて、図７に示すように、マスク３４を用いて、複数の貫通孔３２のそれぞれに充填材３６を選択的に充填する。充填材３６は、複数の熱電材料粒子に溶剤が混合されて、ペースト状態にされたものである。すなわち、充填材３６は、ペースト状態の複数の熱電材料粒子である。したがって、充填材３６は、複数の熱電材料粒子を含んでいる。

第１マスク３４１の外面３４１ａ上に充填材３６としての第１充填材３６１を配置する。スキージ３８を用いて複数の第１貫通孔３２１のそれぞれに第１充填材３６１を充填する。第１充填材３６１の熱電材料粒子は、Ｐ型熱電材料粒子である。このとき、複数の第１貫通孔３２１のそれぞれにおいて、第１充填材３６１の表面３６１ｓの位置を、樹脂フィルム３０の厚さ方向における樹脂フィルム３０の表面３０ａと第１マスク３４１の外面３４１ａとの間の位置とする。すなわち、第１貫通孔３２１の外部に第１充填材３６１の一部３６１ａがはみ出し、第１貫通孔３２１の内部に第１充填材３６１の他の一部３６１ｂが配置された状態とする。

同様に、第２マスク３４２の外面３４２ａ上に充填材３６としての第２充填材３６２を配置する。スキージ３９を用いて複数の第２貫通孔３２２のそれぞれに第２充填材３６２を充填する。第２充填材３６２の熱電材料粒子は、Ｎ型熱電材料粒子である。このとき、複数の第２貫通孔３２２のそれぞれにおいて、第２充填材３６２の表面３６２ｓの位置を、樹脂フィルム３０の厚さ方向における樹脂フィルム３０の裏面３０ｂと第２マスク３４２の外面３４２ａとの間の位置とする。すなわち、第２貫通孔３２２の外部に第２充填材３６２の一部３６２ａがはみ出し、第２貫通孔３２２の内部に第２充填材３６２の他の一部３６２ｂが配置された状態とする。

このようにして、複数枚の樹脂フィルム３０のそれぞれにおいて、充填材３６を、複数の貫通孔３２のそれぞれに充填する。その後、図８に示すように、マスク３４を剥離する。

続いて、図９に示すように、複数枚の樹脂フィルム３０と、表面保護部材２０と、裏面保護部材２２とを積層して、積層体４０を形成する。

このとき、第１充填材３６１の一部３６１ａが第１貫通孔３２１の外部にはみ出し、第２充填材３６２の一部３６２ａが第２貫通孔３２２の外部にはみ出した状態で、複数枚の樹脂フィルム３０同士が積層される。複数枚の樹脂フィルム３０のそれぞれの第１充填材３６１が積層方向で連なる。複数枚の樹脂フィルム３０のそれぞれの第２充填材３６２が積層方向で連なる。

より具体的には、積層方向で連なる充填材３６のそれぞれは、貫通孔３２からはみ出した充填材３６の一部３６１ａ、３６２ａと、貫通孔３２の内部に配置された充填材３６の他の一部３６１ｂ、３６２ｂとが接触する。すなわち、積層方向で隣り合う２枚の樹脂フィルム３０において、一方の樹脂フィルム３０の第１充填材３６１の一部３６１ａと、他方の樹脂フィルム３０の第１充填材３６１の他の一部３６１ｂとが接触する。一方の樹脂フィルム３０の第２充填材３６２の一部３６２ａと、他方の樹脂フィルム３０の第２充填材３６２の他の一部３６２ｂとが接触する。この状態となるように、複数枚の樹脂フィルム３０同士が積層される。

なお、図９では、３枚の樹脂フィルム３０が積層されているが、これに限定されない。樹脂フィルム３０の積層枚数は、２枚以上であれば、何枚でもよい。

また、表面保護部材２０は、複数枚の樹脂フィルム３０の全部に対する積層方向の一方側に積層される。積層される表面保護部材２０は、複数枚の樹脂フィルム３０側の表面に、予め複数の表面導体パターン１６が形成されている。複数の表面導体パターン１６のそれぞれは、所定の第１充填材３６１と所定の第２充填材３６２と接触する。複数の表面導体パターン１６は、複数の表面導体パターン１６がパターニングされた第１導体膜である。

また、裏面保護部材２２は、複数枚の樹脂フィルム３０の全部に対する積層方向の他方側に積層される。積層される裏面保護部材２２は、複数枚の樹脂フィルム３０側の表面に、予め複数の裏面導体パターン１８が形成されている。複数の裏面導体パターン１８のそれぞれは、所定の第１充填材３６１と所定の第２充填材３６２と接触する。複数の裏面導体パターン１８は、複数の裏面導体パターン１８がパターニングされた第２導体膜である。

続いて、図１０に示すように、積層体４０を積層方向に加熱加圧する。これにより、複数枚の樹脂フィルム３０、表面保護部材２０および裏面保護部材２２が一体化される。

さらに、複数のＰ型熱電材料粒子同士が焼結して、第１熱電部材１２が形成される。形成された第１熱電部材１２は、表面導体パターン１６から裏面導体パターン１８まで連続した形状である。さらに、第１熱電部材１２は、表面導体パターン１６と裏面導体パターン１８の両方に接続される。

同様に、複数のＮ型熱電材料粒子同士が焼結して、第２熱電部材１４が形成される。形成された第２熱電部材１４は、表面導体パターン１６から裏面導体パターン１８まで連続した形状である。さらに、第２熱電部材１４は、表面導体パターン１６と裏面導体パターン１８の両方に接続される。

なお、本実施形態では、加熱加圧することにおいて、加熱加圧前および加熱加圧中に、加熱加圧装置の内部を真空引きして低真空状態とする。加熱加圧装置の内部が低真空状態となることで、充填材３６に含まれる溶剤が除去される。

このようにして、図１−３に示す構造の熱流束センサ１が製造される。

ここで、図１１−１４を用いて、比較例１の熱流束センサＪ１の製造方法について説明する。比較例１は、図３中の絶縁部材１０を１枚の樹脂フィルムで形成する点が、第１実施形態と異なる。

すなわち、比較例１では、図１１に示すように、複数の貫通孔５２が形成された１枚の樹脂フィルム５０を用意する。図１１の樹脂フィルム５０の厚さは、図９に示す複数枚の樹脂フィルム３０の総厚さに相当する。貫通孔５２の開口幅は、図９に示す貫通孔３２の開口幅と同じである。貫通孔５２の深さは、図９に示す貫通孔３２の深さよりも深い。

その後、第１実施形態と同様に、マスク３４を用いて、複数の貫通孔５２のそれぞれに充填材３６を選択的に充填する。

続いて、図１２に示すように、マスク３４を剥離する。

続いて、図１３に示すように、１枚の樹脂フィルム５０と、表面保護部材２０と、裏面保護部材２２とを積層して、積層体６０を形成する。

続いて、図１４に示すように、積層体６０を積層方向に加熱加圧する。このようにして、図３に示す構造の熱流束センサ１が製造される。

上述の通り、比較例１の樹脂フィルム５０は、第１実施形態の樹脂フィルム３０よりも厚い。このため、比較例１の貫通孔５２は、第１実施形態の貫通孔３２よりもアスペクト比が大きい。このことから、図１１に示すように、比較例１では、第１実施形態と比較して、貫通孔５２に充填された充填材３６にボイドＶ１、Ｖ２が多く混入する。また、貫通孔５２の底側にボイドＶ２が存在しやすい。

ボイドＶ１、Ｖ２が混入すると、ボイドＶ１、Ｖ２の体積分、充填材３６の充填量が不足する。また、ボイドＶ１、Ｖ２が混入した状態で、積層体６０を加熱加圧すると、充填材３６に圧力が十分に伝達されない。このため、熱電材料粒子の焼結が不十分となる。これらの結果、図１４に示すように、第１、第２熱電部材１２、１４の内部に隙間Ｇ１が生じる。また、第１、第２熱電部材１２、１４と各導体パターン１６、１８との間に隙間Ｇ２が生じる。すなわち、第１、第２熱電部材１２、１４と各導体パターン１６、１８との接合面積が小さくなる。このことから、表面導体パターン１６と裏面導体パターン１８との間の接続信頼性が低下するという問題が生じる。

これに対して、本実施形態では、複数枚の樹脂フィルム３０で絶縁部材１０を形成する。このため、本実施形態と同じ厚さの絶縁部材１０を１枚の樹脂フィルム５０で形成する比較例１と比較して、１枚の樹脂フィルム３０を薄くできる。よって、１枚の樹脂フィルム３０における貫通孔３２のアスペクト比を小さくできる。これにより、比較例１と比較して、充填材３６の内部に混入するボイドＶ１、Ｖ２を減少させることができる。

さらに、本実施形態によれば、充填材３６の一部３６１ａ、３６２ａが貫通孔３２の外部にはみ出した状態で、複数枚の樹脂フィルム３０同士を積層する。このため、貫通孔３２の内部容積よりも、充填材３６の充填量が多い状態で、充填材３６を加熱加圧することができる。

なお、比較例１においても、充填材３６の一部が貫通孔３２の外部にはみ出した状態とされている。しかし、比較例１では、充填材３６の一部がはみ出した状態の樹脂フィルム５０を１枚用いているだけである。これに対して、本実施形態では、充填材３６の一部がはみ出した状態の樹脂フィルム３０を複数枚用いている。このため、本実施形態の方が、比較例１よりも、充填材３６の充填量を多くできる。

これにより、貫通孔３２に充填された充填材３６に、ボイドが混入した場合において、充填材３６の充填量が不足することを抑制できる。積層体４０の加熱加圧時において、充填材３６に圧力を十分に伝達することができる。このため、複数のＰ型、Ｎ型熱電材料粒子を十分に焼結させることができる。よって、第１、第２熱電部材１２、１４の内部に隙間Ｇ１が生じたり、第１、第２熱電部材１２、１４と各導体パターン１６、１８との間に隙間Ｇ２が生じたりすることを抑制できる。また、貫通孔３２に充填された充填材３６に、ボイドが混入しない場合においても、第１、第２熱電部材１２、１４と各導体パターン１６、１８との間に隙間Ｇ２が生じることを抑制できる。

よって、これによれば、表面導体パターン１６と裏面導体パターン１８との間の接続信頼性を向上させることができる。

なお、上記した問題は、熱電変換装置を熱流束センサ以外の用途に用いた場合においても生じる。しかし、上記した問題は、熱電変換装置を熱流束センサ１として用いる場合に顕著となる。これは、絶縁部材１０が厚くなるほど、熱流束センサ１における被測定物と接する側の一面と、その反対側の他面との距離が延びる。このため、一面と他面の温度差が大きくなる。したがって、熱流束センサ１の感度が向上するからである。

また、本実施形態では、複数枚の樹脂フィルム３０で絶縁部材１０を形成する。このため、樹脂フィルム３０の積層枚数を任意に設定することで、絶縁部材１０を所望の厚さにすることができる。

ここで、熱流束センサ１の面積、材料、構成が同じならば、熱流束センサ１の感度と可撓性の関係は反比例となる。すなわち、樹脂フィルム３０の積層枚数が増加すると、熱流束センサ１における被測定物と接する側の一面と、その反対側の他面との距離が延びる。このため、一面と他面の温度差が大きくなる。したがって、熱流束センサ１の感度が向上する。しかしながら、樹脂フィルム３０の積層枚数が増加すると、可撓性が低下する。

換言すると、樹脂フィルム３０の積層枚数が少ないほど、熱流束センサ１が薄くなり、可撓性は向上する。しかしながら、樹脂フィルム３０の積層枚数が少ないほど、熱流束センサ１の感度が低下する。

また、熱流束センサ１が厚いほど、樹脂フィルム３０の積層枚数が多くなる。使用する材料の量が増加するので、コストアップになる。また、樹脂フィルム３０として、しわの発生等により歩留まりが低下するほど薄い材料を使用する場合がある。この場合、樹脂フィルム３０の積層枚数が多いほど、コストアップになる。

したがって、熱流束センサ１の感度と可撓性の要求仕様に応じて、積層枚数を調整することで、絶縁部材１０を所望の厚さにすることができる。

（他の実施形態）
（１）第１実施形態では、積層体を形成することにおいて、積層方向で連なる充填材３６のそれぞれが、貫通孔３２からはみ出した充填材３６の一部３６１ａ、３６２ａと、貫通孔３２の内部に配置された充填材３６の他の一部３６１ｂ、３６２ｂとが接触する。この状態となるように、複数枚の樹脂フィルム３０同士が積層されたが、これに限定されない。貫通孔３２からはみ出した充填材３６の一部３６１ａ、３６２ａ同士が接触するように、複数枚の樹脂フィルム３０同士が積層されてもよい。この場合であっても、充填材３６を加熱加圧することで、図３に示す熱電部材１２、１４を形成することができる。

（２）第１実施形態では、積層体を形成することにおいて、複数枚の樹脂フィルム３０と、複数の表面導体パターン１６が形成された表面保護部材２０と、複数の裏面導体パターン１８が形成された裏面保護部材２２とを積層したが、これに限定されない。複数枚の樹脂フィルム３０と、表面導体パターン１６がパターニングされる前の第１導体膜と、裏面導体パターン１８がパターニングされる前の第２導体膜とを積層してもよい。この場合、積層体を形成した後に、第１導体膜をエッチングする。これにより、第１導体膜をパターニングして、複数の表面導体パターン１６を形成する。また、第２導体膜をエッチングする。これにより、第２導体膜をパターニングして、複数の裏面導体パターン１８を形成する。その後、積層体に対して、表面保護部材２０と、裏面保護部材２２とを積層する。このようにしても、図１−３に示す構造の熱流束センサ１を製造することができる。

（３）第１実施形態では、絶縁フィルムとして、熱可塑性樹脂で構成された樹脂フィルム３０を用いていたが、これに限定されない。絶縁フィルムとして、熱可塑性樹脂以外の樹脂材料で構成された樹脂フィルムを用いてもよい。また、絶縁フィルムとして、セラミックスなどの樹脂材料以外の絶縁材料で構成された絶縁フィルムを用いてもよい。

（４）第１実施形態では、貫通孔３２の開口形状が円であったが、これに限定されない。貫通孔３２の開口形状は、多角形などの他の形状であってもよい。

（５）第１実施形態では、熱流束センサの製造方法に、本発明の熱電変換装置の製造方法を適用したが、これに限定されない。熱流センサ以外の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換装置の製造方法に、本発明の熱電変換装置の製造方法を適用することができる。また、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱電変換装置の製造方法に、本発明の熱電変換装置の製造方法を適用することができる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、熱電変換装置の製造方法は、複数枚の絶縁フィルムを用意することと、充填材を複数の貫通孔のそれぞれに充填することと、積層体を形成することと、積層体を加熱加圧することとを備える。充填することにおいては、複数の貫通孔のそれぞれにおいて、貫通孔の外部に充填材の一部がはみ出し、貫通孔の内部に充填材の他の一部が配置された状態とする。積層体を形成することにおいては、充填材の一部がはみ出した状態で、複数枚の絶縁フィルム同士を積層する。

また、第２の観点によれば、充填することにおいては、絶縁フィルムの一面に、一面を覆う第１マスクを配置し、絶縁フィルムの他面に、他面を覆う第２マスクを配置する。第１マスクは、複数の貫通孔のうち第１貫通孔に対応する第１開口部を有する。第２マスクは、複数の貫通孔のうち第２貫通孔に対応する第２開口部を有する。第２マスクで第１貫通孔を塞いだ状態で、第１マスクの第１開口部から第１貫通孔に充填材としての第１充填材を充填する。第１充填材の表面の位置を、絶縁フィルムの厚さ方向における一面と第１マスクの外面との間の位置とする。これにより、第１貫通孔の外部に第１充填材の一部がはみ出し、第１貫通孔の内部に第１充填材の他の一部が配置された状態とする。さらに、第１マスクで第２貫通孔を塞いだ状態で、第２マスクの第２開口部から第２貫通孔に充填材としての第２充填材を充填する。第２充填材の表面の位置を、絶縁フィルムの厚さ方向における他面と第２マスクの外面との間の位置とする。これにより、第２貫通孔の外部に第２充填材の一部がはみ出し、第２貫通孔の内部に第２充填材の他の一部が配置された状態とする。第１の観点においては、具体的には、このように充填することができる。

１ 熱電変換装置
１０ 絶縁部材
１６ 表面導体パターン
１８ 裏面導体パターン
３０ 樹脂フィルム
３２ 貫通孔
３６ 充填材
４０ 積層体

Claims (2)

1. 熱電変換装置の製造方法であって、
   複数の貫通孔（３２）が形成された複数枚の絶縁フィルム（３０）を用意することと、
   前記複数枚の絶縁フィルムのそれぞれにおいて、複数の熱電材料粒子を含む充填材（３６）を、前記複数の貫通孔のそれぞれに充填することと、
   前記充填材の充填後に、前記複数枚の絶縁フィルム同士を積層するとともに、前記複数枚の絶縁フィルムの全部に対する積層方向の一方側に第１導体膜（１６）を積層し、前記複数枚の絶縁フィルムの全部に対する積層方向の他方側に第２導体膜（１８）を積層して、積層体（４０）を形成することと、
   前記積層体の積層方向に前記積層体を加熱加圧して、前記複数の熱電材料粒子同士を焼結させて、前記第１導体膜から前記第２導体膜まで連続した形状の熱電部材（１２、１４）を形成するとともに、前記熱電部材を前記第１導体膜と前記第２導体膜の両方に接続させることとを備え、
   前記充填することにおいては、前記複数の貫通孔のそれぞれにおいて、前記貫通孔の外部に前記充填材の一部（３６１ａ、３６２ａ）がはみ出し、前記貫通孔の内部に前記充填材の他の一部（３６１ｂ、３６２ｂ）が配置された状態とし、
   前記積層体を形成することにおいては、前記充填材の前記一部がはみ出した状態で、前記複数枚の絶縁フィルム同士を積層する熱電変換装置の製造方法。
2. 前記充填することにおいては、前記絶縁フィルムが有する一面（３０ａ）と前記一面の反対側の他面（３０ｂ）のうち前記一面に、前記一面を覆う第１マスク（３４１）を配置し、前記他面に、前記他面を覆う第２マスク（３４２）を配置し、
   前記第１マスクは、前記複数の貫通孔のうち第１貫通孔（３２１）に対応する第１開口部（３５１）を有し、
   前記第２マスクは、前記複数の貫通孔のうち第２貫通孔（３２２）に対応する第２開口部（３５２）を有し、
   前記第２マスクで前記第１貫通孔を塞いだ状態で、前記第１マスクの第１開口部から前記第１貫通孔に前記充填材としての第１充填材（３６１）を充填し、前記第１充填材の表面（３６１ｓ）の位置を、前記絶縁フィルムの厚さ方向における前記一面と前記第１マスクの外面（３４１ａ）との間の位置とすることで、前記第１貫通孔の外部に前記第１充填材の一部（３６１ａ）がはみ出し、前記第１貫通孔の内部に前記第１充填材の他の一部（３６１ｂ）が配置された状態とし、
   前記第１マスクで前記第２貫通孔を塞いだ状態で、前記第２マスクの第２開口部から前記第２貫通孔に前記充填材としての第２充填材（３６２）を充填し、前記第２充填材の表面（３６２ｓ）の位置を、前記絶縁フィルムの厚さ方向における前記他面と前記第２マスクの外面（３４２ａ）との間の位置とすることで、前記第２貫通孔の外部に前記第２充填材の一部（３６２ａ）がはみ出し、前記第２貫通孔の内部に前記第２充填材の他の一部（３６２ｂ）が配置された状態とする請求項１に記載の熱電変換装置の製造方法。

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