JP4200256B2

JP4200256B2 - 熱電変換モジュール

Info

Publication number: JP4200256B2
Application number: JP2000191977A
Authority: JP
Inventors: 浩一吉岡; 策雄鎌田; 洋二浦野; 健太郎小林; 慎名久井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP2001119076A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はｐ型とｎ型の熱電素子を電気的に接続して構成した熱電変換モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱電変換モジュールは、ｐ型とｎ型の熱電素子を金属電極で順次接続するにあたり、π型直列回路を構成して、外部と電気的に接続できるように、直列配列の終端からリード線を引き出したものとして構成され、電極の外側には熱電変換モジュールの構造維持及び外部との熱輸送のためにセラミック基板が配されたものが一般的である。この構造の熱電変換モジュールは、一般的にセラミック基板の表面に熱伝導性の樹脂を介して冷却用プレート及び放熱板を設置することによって熱輸送を行うものと、セラミック基板表面に金属膜を形成し、温調の対象物や放熱板をセラミック基板表面に直接半田実装するものとがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造の熱電変換モジュールでは、熱電素子が脆弱な上に、熱電素子とセラミック基板との線膨張係数が異なっていることから、使用時に素子に加わる熱応力によって素子が破壊してしまうことが多く、信頼性に問題があった。
【０００４】
セラミック基板を設けていないタイプの熱電変換モジュールや、特開平１０−５１０３９号公報に示されているように、樹脂で熱電素子を固着することによって素子の補強や熱電変換モジュールに柔軟性を持たせるようにした熱電変換モジュールが提案されているが、いずれも電極が熱電変換モジュール表面に露出しているために、上述のように、熱電変換モジュールを半田で直接実装することには対応することができない。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは信頼性が高い上に半田による直接実装に対応することができる熱電変換モジュールを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係る熱電変換モジュールは、隣接する熱電素子の端部間を導電性物質によって接続することで複数個の熱電素子を電気的に直列に接続している熱電変換モジュールであって、熱電素子間の空間に絶縁性樹脂を充填して熱電素子同士を該樹脂で固着するとともに、上記導電性物質を配した熱電素子の端部側に外面が金属で被覆されている樹脂よりなる絶縁層を設けて絶縁性樹脂の上下両面を絶縁層で被覆し、上記絶縁性樹脂が微細気泡を含むエポキシ樹脂、絶縁層がセラミック粉末を含むエポキシ樹脂であることを特徴とするものである。
【０００７】
上記絶縁層は外面に金属膜が設けられた有機性樹脂で形成されたものが望ましい。また、熱電素子間に充填した絶縁性樹脂よりも熱電素子の端部間を接続する導電性物質を覆う絶縁層が熱伝導率が高くするのが好ましく。この場合、絶縁層はアルミナの粉末を含有する有機性樹脂で形成されているのも好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述する。
【０００９】
まず、図１において熱電変換モジュールの基本的構成を説明する。ＢｉＴｅ系のｎ型の熱電素子１とＳｂＴｅ系のｐ型の熱電素子１とを交互に配列するとともに電気的に接続することでπ型配置として、これら熱電素子１を直列接続している。熱電素子１間をエポキシ樹脂である絶縁性樹脂２で埋めており、絶縁性樹脂２によって全熱電素子１を固定したものとなっている。熱電素子１を絶縁性樹脂２で補強することで、熱応力による熱電素子１のクラック発生を防止できるものである。なお、各熱電素子１の絶縁性樹脂２と接触する側面は、ポリイミド樹脂で被覆しておいてもよい。絶縁性樹脂２による熱電素子１の固定力を高くすることができる。
【００１０】
そして各熱電素子１の絶縁性樹脂２の上下両面に露出させている端面には、アルミナからなるセラミック基板３０の片面に形成した銅回路４を半田５によって電気的に接続して、熱電素子１を上述のように直列接続している。また、絶縁層３である上記セラミック基板３０の他面には、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜からなる金属膜６を形成して、該熱電変換モジュールの半田による実装に対応できるようにしてある。この点については後述する。
【００１１】
図２は本発明の一実施形態が示してある。本発明においては、上記のような基本構成を備えた熱電変換モジュールにおいて、各熱電素子１の絶縁性樹脂２の上下両面に露出させている端面に銅電極４０を半田接続することで各熱電素子１を直列に接続している。そして、銅電極４０が配された絶縁性樹脂２の上下両面には樹脂からなる絶縁層３を被覆してあり、さらに絶縁層３の表面にはＣｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜からなる金属膜６を形成して、該熱電変換モジュールの半田による実装に対応できるようにしてある。熱電素子１間の電気的接続は、半田接合による銅電極４０ではなく、電気銅メッキによる回路の形成で行ってもよい。いずれにしても、該熱電変換モジュールは、全面が樹脂で被覆されているために、耐湿性に優れたものとなっている。
【００１２】
ここで、熱電素子１の端部の接続部と最表層である熱の受け渡し面である金属膜６との間に上記のように絶縁性をとるための絶縁層３が存在するが、この絶縁層３は熱伝導率が大きいほど熱抵抗が低く、熱電変換モジュールの冷却性能が向上する。一方熱電素子１側面を固着している絶縁性樹脂２は樹脂を介して熱が冷却面側にリークしないように熱伝導率が小さい方が望ましいものである。そこで、熱電素子１間に充填した絶縁性樹脂２よりも熱電素子１の端部間を接続する導電性物質を覆う絶縁層３の熱伝導率を高くする。すなわち、熱電素子１間に充填されて熱電素子１側面を固着する絶縁性樹脂２としてエポキシ系樹脂を用い、更に、このエポキシ系樹脂は熱伝導率を下げるため微細な気泡を含むようにする。また、熱電素子１表面は樹脂との密着性を向上させるため、ポリイミドで被覆してもよい。各熱電素子１のエポキシ系樹脂よりなる絶縁性樹脂２の上下両面に露出させている端面に銅電極４０を半田接続して各熱電素子１を直列に接続し、直列回路を形成し（この場合電気銅メッキにより直列回路を形成してもよい）、それをセラミックス粉末を含有したエポキシ樹脂（例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、炭化珪素あるいはこれらの混合物）３ａで被覆して絶縁層３を形成し、更に、絶縁層３の表面にはＣｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜からなる金属膜６を形成して、該熱電変換モジュールの半田による実装に対応できるようにして図３に示すような熱電変換モジュールを構成してある。このものは絶縁性樹脂２よりも絶縁層３の熱伝導率を高くしてあるので、熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。
【００１３】
また、絶縁層３をエポキシ系のような有機性樹脂で形成した場合、無機物よりも熱伝導率が低い（アルミナの１／５０〜１／２００）ことから熱電変換モジュールによる熱輸送の抵抗が大きくなって熱電変換モジュールの能力が劣化するが、上記のようにエポキシ系樹脂にアルミナの粉末のようなセラミックスを含有させておけば、上記問題を低減させることができる。
【００１４】
次に、参考例につき説明する。すなわち上記本発明の実施形態では絶縁層３を有機性樹脂で形成した例を示したが、絶縁層３が無機性のものであってもよい。例えば、熱電素子１間に充填されて熱電素子１側面を固着する絶縁性樹脂２としてエポキシ系樹脂を用い、更に、このエポキシ系樹脂は熱伝導率を下げるため微細な気泡を含むようにするのが望ましい。また、熱電素子１表面は樹脂との密着性を向上させるため、ポリイミドで被覆してもよい。各熱電素子１のエポキシ系樹脂よりなる絶縁性樹脂２の上下両面に露出させている端面に銅電極４０を半田接続して各熱電素子１を直列に接続し、直列回路を形成し（この場合電気銅メッキにより直列回路を形成してもよい）、その直列回路を熱伝導率の高い無機系接着剤（例えば東亞合成（株）製のアロンセラミックス）３ｂで覆って絶縁層３を形成し、更に、絶縁層３の表面にはＣｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜からなる金属膜６を形成して、該熱電変換モジュールの半田による実装に対応できるようにして図４に示すような熱電変換モジュールを構成してある。このものは絶縁層３を無機性のものとすることで熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。
【００１５】
ところで、絶縁層３は薄いほど熱抵抗が低く熱電変換モジュールの冷却性能は向上するが、絶縁層３が薄くなると熱電素子１端部を接続している導電性物質と金属膜６が短絡するおそれがあるため、絶縁層３を薄く形成することが困難である。特に、熱電素子１の端部の接続部である導電性物質と最表層である熱の受け渡し面である金属膜６とをエポキシ系樹脂、無機含有エポキシ系樹脂、あるいは無機接着剤により接着することで、導電性物質と金属膜６とを接着すると共に接着剤の層自体で絶縁層３を形成する場合、絶縁層３の厚みがどうしても厚くなってしまう。そこで、金属膜６の裏面にあらかじめ必要な絶縁性能を備えた絶縁層３を形成しておき、このあらかじめ裏面に絶縁層３を形成した金属膜６を接着剤（例えばエポキシ系樹脂、無機含有エポキシ系樹脂、あるいは無機接着剤等の接着剤）により隣接する熱電素子１の端部間を接続する導電性物質に接着することで、接着剤には絶縁性の機能は必要でなくて単に接着の機能をもたせればよく、したがって接着剤の層を薄くできるものである。図５には参考例が示してあり、図５中３ｃは金属膜６の裏面にあらかじめ形成した絶縁層を示している。この金属膜６の裏面にあらかじめ形成した絶縁層３としては例えば１０μｍ以下のセラミックス含有エポキシ樹脂（例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素あるいはこれらの混合物を含む））である。図５中３’は隣接する導電性物質の側面間に充填された接着剤（エポキシ系樹脂、無機含有エポキシ系樹脂、あるいは無機接着剤等の接着剤）を示している。
【００１６】
ここで、図６に示す参考例では金属膜６の裏面にあらかじめ形成した絶縁層３がセラミックスの例が示してある。つまり、金属膜６の裏面に厚さ１０〜１００μｍのセラミックス（例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素あるいはこれらの混合物を含む）である。図６中３ｄは金属膜６の裏面にあらかじめ形成したセラミックスよりなる絶縁層を示している。
【００１７】
また、図７に示す参考例では金属膜６の裏面にあらかじめ形成した絶縁層３がポリイミドの例が示してある。つまり、金属膜６の裏面に厚さ３〜１０μｍのポリイミド膜を形成してこれを絶縁層３とするものである。図７中３ｅは金属膜６の裏面にあらかじめ形成したポリイミドよりなる絶縁層を示している。
【００１８】
また、図８に示す参考例では金属膜６の裏面にあらかじめ形成した絶縁層３がセラミックスとポリイミドの２層により構成してある例を示している。例えば、金属膜６の裏面に厚さ３μｍ以下のポリイミド膜を形成し、更に、その裏面に厚さ３〜２０μｍのセラミックス（例えば、アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素あるいはこれらの混合物を含む）を積層形成し、上記ポリイミド膜とセラミックスとで２層の絶縁層３を形成するものである。図７中３ｆは金属膜６の裏面にあらかじめ形成した上記ポリイミドとセラミックスとで構成された２層の絶縁層を示している。
【００１９】
また、上記参考例においては金属膜６の裏面にあらかじめ絶縁層３を形成したが、隣接する熱電素子１の端部間を接続する導電性物質の表面にあらかじめポリイミド膜（厚さ３〜１０μｍ）よりなる絶縁層３を形成し、このポリイミド膜よりなる絶縁層３をあらかじめ形成した導電性物質と金属膜６とを接着剤により接着してもよいものである。図９中３ｇは熱電素子１の端部間を接続する導電性物質の表面にあらかじめ形成したポリイミド膜よりなる絶縁層を示している。また、図中３’は隣接する導電性物質の側面間に充填された接着剤（エポキシ系樹脂、無機含有エポキシ系樹脂、あるいは無機接着剤等の接着剤）を示している。
【００２０】
なお、図５，図６に示す参考例では金属膜６はＣｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜からなり、図７、図８、図９に示す参考例では金属膜６はＮｉ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの４層膜からなっているが、必ずしもこれにのみ限定されるものではない。
【００２１】
また、図５乃至図９に示す各参考例において、熱電素子１間に充填されて熱電素子１側面を固着する絶縁性樹脂２としてエポキシ系樹脂を用い、更に、このエポキシ系樹脂は熱伝導率を下げるため微細な気泡を含むようにするのが望ましい。また、熱電素子１表面は樹脂との密着性を向上させるため、ポリイミドで被覆してもよい。また、各熱電素子１のエポキシ系樹脂よりなる絶縁性樹脂２の上下両面に露出させている端面に銅電極４０を半田接続して各熱電素子１を直列に接続し、直列回路を形成してある（この場合電気銅メッキにより直列回路を形成してもよい）。
【００２２】
次に、上記熱電変換モジュールの製造方法について説明すると、まず図１に示した熱電変換モジュールは、次のようにして製造するとよい。すなわちｐ型の熱電素子１とｎ型の熱電素子１とを交互に配列したものを絶縁性樹脂２に埋め込んだもの（図１０参照）を用意する。これは、図１１に示すように、棒状の熱電素子材１０を配列したものを絶縁性樹脂２で固めた後、スライサーＳでスライスすることで得たり、あるいは図１２に示すように、プレートＰ上にｐ型の熱電素子ウエハ１１ｐを接着したものと、プレートＰ上にｎ型の熱電素子ウエハ１１ｎを接着したものとを用意して、これらをダイシングすることで、プレートＰ上に夫々複数の熱電素子１を形成し、次いで、上記両プレートＰ，Ｐを対面させて重ねることでｐ型の熱電素子１とｎ型の熱電素子１とを交互に配置し、この状態で絶縁性樹脂２で熱電素子１を固め、この後、プレートＰを外して表面研磨を行うことで得ることができる。
【００２３】
そして、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面には、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。なお、該金属膜１５は、隣合うｐ型とｎ型の熱電素子１，１を跨ぐものとして形成する。
【００２４】
一方、厚さ０．５ｍｍほどのセラミック（アルミナ）基板３０の片面には銅回路４を形成しておくとともに他面には金属膜６（Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層膜が好ましい）を形成しておき、上記銅回路４上にクリーム半田を印刷によって供給する。そして、銅回路４の形成面を対向させた２枚のセラミック基板３０，３０間に上記熱電素子１を保持した絶縁性樹脂２を挟み込み、加熱によってクリーム半田を溶融させることで、上記銅回路４と熱電素子１とのリフロー半田による接合を行う。つまり、熱電素子１を保持している絶縁性樹脂２と２枚のセラミック基板３０，３０を接合するだけで熱電変換モジュールを製造することができるわけである。
【００２５】
このほか、上記リフロー半田による接合に代えて、図１３に示すように、導電性フィルム５０を用いてもよい。片面に銅回路４を、他面に金属膜６を備えた２枚のセラミック基板３０，３０の間に２枚の導電性フィルム５０，５０と熱電素子１を保持している絶縁性樹脂２を挟み込んで加圧することで、セラミック基板３０の銅回路４と熱電素子１の金属膜１５とを電気的に接続する。半田で接続する場合に比して、加熱する必要がないために、熱電素子１の接合による残留応力が加わらず、熱電素子１の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
図１４に示すように、熱電素子１を保持している絶縁性樹脂２の表面にたとえばスパッタリングでＮｉ膜のような金属膜１５を形成した後、金属膜１５上にクリーム半田を塗布し、厚さ０．５ｍｍの銅電極４１をマウントしてリフロー半田によって直列接続用の上記銅電極４１を接合し、次いで図１５に示すように、絶縁層３としての両面接着シート３５を介して銅箔６０を積層するようにしてもよい。銅箔６０としては、厚さ１５μｍ〜４０μｍ程度のものを好適に用いることができる。また、銅箔６０の外面には金属膜６（たとえばＮｉ／Ａｕ膜）をメッキによって成膜する。予めＮｉ／Ａｕメッキを施した銅箔６０を両面接着シート３５で積層するようにしてもよい。この時、両面接着シート３５として、アルミナ粉末を含有したものを用いれば、両面接着シート３５によるところの熱輸送抵抗の低減を図ることができる。
【００２７】
上記銅箔６０の両面接着シート３５による積層に代えて、図１６に示すように、半硬化状態のエポキシ樹脂が塗工されている銅箔６１を積層し、この銅箔６１上に金属膜６をメッキによって成膜してもよい。予めＮｉ／Ａｕメッキを施した銅箔６１を用いてもよいのはもちろんである。また、上記エポキシ樹脂としてアルミナ粉末を含有させたものを用いれば、エポキシ樹脂層である絶縁層３の熱伝導率を高めることができる。いずれにしても、厚さ１８μｍ程度の銅箔６１はそのハンドリングに難があるが、半硬化状態のエポキシ樹脂が塗工されたものを用いれば、ハンドリングの点を改善することができる上に、部品点数も少なくすることができる。
【００２８】
図１４に示したものでは、リフロー半田によって銅電極４１を金属膜１５上に形成したが、電気メッキによって厚さ０．５ｍｍの銅電極（Ｎｉ電極であってもよい）３１を金属膜１５上に形成したり、消費電力が小さい熱電変換モジュールにおいては無電解メッキによって厚さ０．０５ｍｍ程度の銅電極４１を形成してもよい。上記のように半硬化状態のエポキシ樹脂が塗工された銅箔６１を用いる場合、その固化のために高温（１５０〜２００℃）を数時間にわたって保持しなくてはならない場合があり、銅電極４１を半田接合している時には上記熱が半田付け部分に悪影響を与えて接合部の信頼性を低下させてしまったりすることがあるが、メッキによって銅電極４１を形成していると、この問題を避けることができる。
【００２９】
さらに、熱電素子１を保持する絶縁性樹脂２に銅電極４１を設けたものは、有機性絶縁層３の積層に先立って、過マンガン酸水溶液等に浸漬して絶縁性樹脂２表面の粗面化を行ったり、メック社製のＣＺ−８１００等に浸漬して銅電極４１表面の粗面化を行ったりするのも好ましい。絶縁層３の密着力を向上させることができる。
【００３０】
上記の各例では、一つの熱電変換モジュール毎に製造する場合を示したが、図１７に示すように、複数の熱電変換モジュールを一体に形成した後、ルータを用いて各熱電変換モジュールに分断するようにしてもよい。多数の熱電変換モジュールを一度に生産することができるために生産効率を高めることができる。
【００３１】
次に、図６に示す熱電変換モジュールを製造する例につき説明する。本例においては、複数の熱電素子１を絶縁性樹脂２に埋め込んで絶縁性樹脂２の表面に露出する熱電素子１の端面に金属膜１５を形成して該金属膜１５上に電極４０を形成し、一方、銅箔６ａよりなる金属膜６の裏面に無機物を溶射によって形成して無機の絶縁層３（３ｄ）を形成し、銅箔６ａの裏面の溶射面を接着フィルムあるいは接着剤３’を介して隣接する熱電素子１の端部間を接続する電極４０に接着することで熱電変換モジュールを製造するようにしている。
【００３２】
すなわち、図１９示すようにｐ型の熱電素子１とｎ型の熱電素子１とを交互に配列したものを絶縁性樹脂２に埋め込んだものを用意し、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面に、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。
【００３３】
次に、上記金属膜１５上に印刷によりクリーム半田を供給し、厚さ０．５ｍｍの銅電極４０をその上にマウントする。その後加熱してクリーム半田を溶融させることで銅電極４０と金属膜１５とを接合する（なお、銅電極４０の形成に当たっては、上記の他に電気メッキにより厚さ０．５ｍｍの銅を金属膜１５（メッキの場合にはＮｉのみでよい）上に形成してもよい）。
【００３４】
一方、厚さ７２μｍの銅箔（一面が鏡面、他面が粗面）６ａの粗面側に無機物を溶射する。実施形態ではアルミナチタニアのようなセラミックスを溶射して厚さ６０μｍの絶縁層３を形成する。ここで、溶射する材料はアルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素、炭化珪素でもよいが、熱伝導率の視点からアルミナチタニアが望ましい。
【００３５】
そして、銅箔６ａの裏面の溶射面よりなる絶縁層３を、隣接する熱電素子の端部間を接続する電極４０とを接着フィルムあるいはエポキシ系の接着剤３’を介して接着する。この時、接着剤で接着する場合には余分な接着剤を押し出して電極４０と溶射されたセラミックスが直接接触するように加圧する方が好ましい。
【００３６】
次に、銅箔６ａよりなる金属膜６の表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜（メッキ厚さはＮｉが１〜５μｍ、Ａｕが０．０１〜０．５μｍ）して金属膜６を形成する。ここで、あらかじめ銅箔６ａの表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜したものを用いてもよい。
【００３７】
その後、所定の形状に加工してリード線７を接続する。
【００３８】
上記のように、銅箔６ａの裏面に無機物よりなる絶縁層３を溶射により形成することで、一般のセラミックス基板よりも絶縁層３を薄くできて熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。また、裏面に絶縁層３をあらかじめ形成した銅箔６ａの絶縁層３側を電極４０に接着剤３’により接着する場合には間に介在する接着剤３’を加圧により押し出すことで、電極４０と銅箔６ａとの間には上記薄い絶縁層３が介在することになって熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。更に、接着剤３’を加圧により押し出しても溶射された無機物よりなる絶縁層３により絶縁性が確保されるものである。
【００３９】
次に、図７に示す熱電変換モジュールを製造する例につき説明する。本実施形態においては、複数の熱電素子１を絶縁性樹脂２に埋め込んで絶縁性樹脂２の表面に露出する熱電素子１の端面に金属膜１５を形成して該金属膜上に電極４０を形成し、一方、Ｃｕ／Ｎｉの２層よりなる金属箔６ｃのニッケル箔側にポリイミド被膜を形成して絶縁層３（３ｅ）を形成し、金属箔６ｃのポリイミド被膜側を接着フィルムあるいは接着剤３’を介して隣接する熱電素子１の端部間を接続する電極４０に接着することで熱電変換モジュールを製造するようにしている。
【００４０】
すなわち、図２０示すようにｐ型の熱電素子１とｎ型の熱電素子１とを交互に配列したものを絶縁性樹脂２に埋め込んだものを用意し、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面に、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。
【００４１】
次に、上記金属膜１５上に印刷によりクリーム半田を供給し、厚さ０．５ｍｍの銅電極４０をその上にマウントする。その後加熱してクリーム半田を溶融させることで銅電極４０と金属膜１５とを接合する（なお、銅電極４０の形成に当たっては、上記の他に電気メッキにより厚さ０．５ｍｍの銅を金属膜１５（メッキの場合にはＮｉのみでよい）上に形成してもよい）。
【００４２】
一方、厚さ７２μｍの銅箔とニッケルの２層よりなる金属箔６ｃのニッケル箔側にポリイミド蒸着重合により厚み５μｍのポリイミド被膜を形成して絶縁層３を形成する。
【００４３】
そして、金属箔６ｃの裏面のポリイミド被膜よりなる絶縁層３を、隣接する熱電素子の端部間を接続する電極４０とを接着フィルムあるいはエポキシ系の接着剤３’を介して接着する。この時、接着剤３’で接着する場合には余分な接着剤を押し出して電極４０とポリイミド被膜よりなる絶縁層３が直接接触するように加圧する方が好ましい。
【００４４】
次に、銅箔とニッケルの２層よりなる金属箔６ｃの表面の銅箔側にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜（メッキ厚さはＮｉが１〜５μｍ、Ａｕが０．０１〜０．５μｍ）して金属膜６を形成する。ここで、あらかじめ金属箔６ｃの表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜したものを用いてもよい。
【００４５】
その後、所定の形状に加工してリード線７を接続する。
【００４６】
上記のように金属箔６ｃの裏面にポリイミド被膜を形成して絶縁層３を形成するので、ポリイミド被膜をポリイミド蒸着重合反応により形成することができ、数ミクロンの厚さの絶縁層３を形成できて熱電変換モジュールの冷却性能を向上させることができるものである。また、裏面に絶縁層３をあらかじめ形成した金属箔６ｃの絶縁層３側を電極４０に接着剤３’により接着する場合には間に介在する接着剤３’を加圧により押し出すことで、電極４０と金属箔６ｃとの間には上記薄い絶縁層３が介在することになって熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。更に、接着剤３’を加圧により押し出してもポリイミド被膜よりなる絶縁層３により絶縁性が確保されるものである。
【００４７】
次に、図９に示す熱電変換モジュールを製造する例につき説明する。本例においては、複数の熱電素子１を絶縁性樹脂２に埋め込んで絶縁性樹脂２の表面に露出する熱電素子１の端面に金属膜１５を形成して該金属膜上に電極４０を形成し、電極４０表面にポリイミド被膜よりなる絶縁層３（３ｇ）を形成し、次いで該ポリイミド被膜よりなる絶縁層３ｇの表面側に接着フィルムあるいは接着剤３’を介して銅箔６ａを接着することで熱電変換モジュールを製造するようにしている。
【００４８】
すなわち、図２１示すようにｐ型の熱電素子１とｎ型の熱電素子１とを交互に配列したものを絶縁性樹脂２に埋め込んだものを用意し、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面に、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。
【００４９】
次に、上記金属膜１５上に印刷によりクリーム半田を供給し、厚さ０．５ｍｍのニッケル電極４０をその上にマウントする。その後加熱してクリーム半田を溶融させることでニッケル電極４０と金属膜１５とを接合する（なお、銅電極４０の形成に当たっては、上記の他に電気メッキにより厚さ０．５ｍｍのニッケルを金属膜１５（メッキの場合には金属膜１５はＮｉのみでよい）上に形成してもよい）。
【００５０】
次に、上記複数の熱電素子１間に絶縁性樹脂２を充填した物の熱電素子１の端部の電極４０が露出する両面にポリイミド蒸着重合反応により厚み５μｍのポリイミド被膜よりなる絶縁層３ｇを形成する
次に、厚さ３６μｍの銅箔６ａ（一方の面が鏡面、他方の面が粗面）の粗面側と、上記熱電素子１の端部の電極４０上に形成したポリイミド被膜よりなる絶縁層３ｇとを接着フィルムあるいはエポキシ系の接着剤３’を介して接着する。
【００５１】
次に、銅箔６ａの表面の鏡面側にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜（メッキ厚さはＮｉが１〜５μｍ、Ａｕが０．０１〜０．５μｍ）して金属膜６を形成する。ここで、あらかじめ銅箔６ａの表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜したものを用いてもよい。
【００５２】
その後、所定の形状に加工してリード線７を接続する。
【００５３】
上記のように電極４０上にポリイミド被膜を形成して絶縁層３を形成するので、ポリイミド被膜をポリイミド蒸着重合反応により形成することができ、数ミクロンの厚さの絶縁層３を形成できて熱電変換モジュールの冷却性能を向上させることができるものである。また、銅箔６ａと熱電素子１の端部の電極４０上に形成したポリイミド被膜よりなる絶縁層３ｇとを接着剤３’を介して接着する場合には間に介在する接着剤３’を加圧により押し出すことで、電極４０と金属箔６ｃとの間には上記薄い絶縁層３（３ｇ）が介在することになって熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。更に、接着剤３’を加圧により押し出してもポリイミド被膜よりなる絶縁層３により絶縁性が確保されるものである。なお、ポリイミドの蒸着重合は銅が存在すると酸無水物が銅と反応するため不可であるので、電極４０をニッケル電極４０とするものである。
【００５４】
なお、上記の図１９乃至図２１に示す例においては、接着フィルムあるいは接着剤が有機系の場合で説明したが、この接着フィルムあるいは接着剤として、無機物を含有する接着フィルムあるいは無機物が含有する接着剤あるいは無機接着剤としてもよいものである。ここで用いる無機系接着剤としては例えば、東亜合成（株）のアロンセラミックスを挙げることができる。また、数μｍのセラミックス粉末（アルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素、炭化珪素あるいはそれらの混合物）を５〜５０質量％含有したエポキシ系の樹脂を挙げることができる。
【００５５】
一般に接着フィルムあるいは接着剤の主成分は有機物であって熱伝導率が低いが、上記のように、接着フィルムあるいは接着剤として、無機物を含有する接着フィルムあるいは無機物が含有する接着剤あるいは無機接着剤のものを用いることで、熱伝導率が向上し、熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。
【００５６】
ところで、熱電変換モジュールからは外部接続用のリード線７を引き出さなくてはならないのであるが、この点に関しては、図２２に示すように、熱電素子１を保持している絶縁性樹脂２内に外部接続端子とする金属材（たとえば銅）８，８を熱電素子１と同時に埋め込んで、この金属材８が直列回路の終端に位置するように回路を構成する。そして外面に金属膜６を備えた絶縁層３を積層した後、図２２に示すように、埋め込んだ金属材８を露出させてこの露出面にリード線７を接続するとよい。リード線７の接続が容易である上にリペアも容易となる。
【００５７】
上記金属材８は、図２３に示すように、複数熱電変換モジュールを一体に形成する際に最終的に切断位置となるところに埋め込んでおくことで、各熱電変換モジュールへの分断によって図２４のように熱電変換モジュールの側面に露出するようにしておけば、金属材８を露出させるための別途作業を必要とすることなく、リード線７の接合面を露出させることができる。
【００５８】
また、上記金属材８には、図２５あるいは図２６に示すように、露出部よりも絶縁性樹脂２への埋め込み部分の方が大きい形状のものを用いることで、金属材８の脱落を防ぐことができる。図２７に示すように、表面に穴８０を備えた金属材８を絶縁性樹脂２内に埋め込んで穴８０内に絶縁性樹脂２が入り込むことで脱落を防いでもよい。このほか、金属材８の表面をケミカルエッチングによって予め粗面化しておくことで絶縁性樹脂２との密着力を強くして金属材８の脱落を防いだり、熱電素子１との電気的接続面となる部分を除いた表面にポリイミドを成膜しておくことで絶縁性樹脂２との密着力を強くして金属材８の脱落を防いだりしてもよい。
【００５９】
図２８は金属台座９０に信号引き出しピン９１をハーメチックシールしたステム９に片側の絶縁層３の金属膜６で被覆された外面を半田または導電ペーストで接合することで、ステム９上に直接実装したものを示している。なお、他側の絶縁層３の金属膜６で被覆された外面は、温調対象となる部品の実装面とする。ちなみに図示例のステム９は、その外径が１０ｍｍに満たないもので、熱電変換モジュールそのものは４ｍｍ角ほどの大きさである。
【００６０】
熱電素子１間の電気的接続を半田接合による銅電極４０ではなく電気銅メッキによる回路の形成で行っているものでは、上記ステム９への接合は、Ｓｎ−ＳｂやＳｎ−Ａｇを用いた高温半田（液相線温度２００℃以上）で行うとよい。
【００６１】
上図のものでは、信号引き出しピン９１を絶縁性樹脂２に埋め込んだ端子である金属材８にワイヤ９７で接続しているが、金属材８を絶縁性樹脂２の側面に露出させているものでは、図２９に示すように、信号引き出しピン９１を上記端子である金属材８に半田または導電ペーストで直接接続することができる。また、ステム９への実装も半田または導電ペーストで行えば、アセンブリの工程が一回ですむことになる。
【００６２】
図３０に示すように、絶縁性樹脂２を貫通するスルーホール２７を端子として設けておくならば、ステム９の信号引き出しピン９１をスルーホール２７内に差し込んで半田または導電ペーストで接続するようにしてもよい。この場合、ステム９に対する熱電変換モジュールの位置決めが容易となる。
【００６３】
ところで、図３１（ｂ）のようにステム９の金属台座９０の実装面に熱電変換モジュールを半田または導電ペーストまたは導電性接着剤で接合して実装するのであるが、熱電変換モジュールからの放熱はステム９を通じて行われるため熱電変換モジュールとステム９との線膨張係数の違いから熱応力が発生するので熱電変換モジュールとステム９との接合信頼性を向上させる必要がある。そこで、図３１（ａ）に示すように、ステム９の実装面を粗化して粗化部９ａを形成すると、熱電変換モジュールとステム９との半田または導電ペーストまたは導電性接着剤との接合面積が多く、熱電変換モジュールとステム９との密着力が向上するものである。ここで、例えばステム９の実装面にあらかじめＲａ＝０．０５〜０．３ｍｍの凹凸を形成することで粗化して粗化部９ａとするものである。また、ステム９及び信号引き出しピン９１はコバール製で硼珪酸ガラスでハーメチックシールされ、ワイヤボンド及び半田実装に対応できるようにＮｉメッキ３μｍ、Ａｕメッキ０．０５μｍを施したものを用いている。なお、図３１に示す例では半田９２を用いて接合した例を示している。
【００６４】
また、熱電変換モジュールからの放熱はステム９を通じて行われるため熱電変換モジュールとステム９との接合部は熱抵抗が小さい方が望ましいものである。しかしながら、上記のようにステム９の実装面をランダムに粗化すると、接合部に気泡が発生しやすく、気泡の発生は熱抵抗が高くなる原因となる。そこで、図３２に示す実施液体においては、ステム９の実装面に図３２（ｂ）に示すようにあらかじめ深さ０．０５〜０．３ｍｍ、幅が０．５ｍｍの溝９３を形成し、この溝９３の側端縁から隣接する溝９３の側端縁間を０．５ｍｍとしてある。このように溝９３を形成することで、気泡が発生しても溝９３部分で逃がし、ボイドの発生がなくて熱電変換モジュールとステム９との密着力が高く且つステムへ９の放熱もよく熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。
【００６５】
また、前述のように絶縁性樹脂２に埋め込んだ端子である金属材８を信号引き出しピン９１にワイヤ９７で接続するのあるが、この場合、図３３に示すように、熱電変換モジュールにあらかじめ熱電素子１と電気的に接続した金属製の端子を形成する金属材８を埋設し、この金属材８の一部をステム９の実装面と反対側に露出し、この金属材８の露出部分に信号引き出しピン９１を半田あるいは導電性ペーストあるいは導電性接着剤により接続するのが好ましい。つまり、熱電素子１と信号引き出しピン９１とを半田付け等で接合した場合、熱電素子１端部の接続リペアはできないが、熱電素子１にあらかじめ金属材８を接続し、金属材８を端子として信号引き出しピン９１と接合するので、端子を構成する金属材８と信号引き出しピン９１との接合部のリペアが容易に行えるのである。
【００６６】
この場合、図３４に示すように、信号引き出しピン９１の先端に端子を構成する金属材８の露出部上部に位置するように側方に突出した継手部９１ａを設け、継手部９１ａを金属材８の露出部に接合することで、半田や導電ペーストや導電性接着剤による接合部が短く、信号引き出しピン９１と金属材８との接合の信頼性が増すものである。
【００６７】
ところで、上記図３３、図３４に示す例の場合信号引き出しピン９１が露出するため熱電変換モジュール実装部品の冷却面の面積が小さくなるが、これに対し、図３５に示すように熱電変換モジュールの実装面側の電極が信号引き出しピン９１の先端と半田や導電ペーストや導電性樹脂により接続すると同じ大きさのステム９に対し、大きい熱電変換モジュールを実装することが可能となるものである。すなわち、図３５において熱電変換モジュールは熱電素子１を端子としてステム９の実装面側に露出させ、この熱電素子１の露出面にＮｉ成膜を形成して電極４０ａとして、この電極４０ａに信号引き出しピン９１を半田や導電ペーストや導電性樹脂により接続するものである。この場合、金属膜６と信号引き出しピン９１との短絡を防ぐため上記信号引き出しピン９１と接合する電極４０ａ部分の近傍には金属膜６が存在しないようにする。
【００６８】
ここで、図３６に示すように、熱電変換モジュールの絶縁層３に凹部３ｈを設け、この凹部３ｈ内に上記電極４０ａを位置させる構造としてもよい。この例においては凹部３ｈに信号引き出しピン９１を挿入することで熱電変換モジュールの位置決めが容易に行えるものである。
【００６９】
ステム９の孔９４に信号引き出しピン９１を装着するに当たって、ステム９の孔９４に信号引き出しピン９１を挿通して孔９４の内面と信号引き出しピン９１の外面との間を硼珪酸ガラス等の封止材料９５により封止することで装着するのであるが、この封止部分が図３７（ｅ）のように封止材料９５を充填した封止部の上端がステム９の実装面よりも上に突出していると、ステム９の実装面に熱電変換モジュールを実装する際に熱電変換モジュールが封止材料９５に当たって熱電変換モジュールとステム９との密着、平行度が確保できず、熱電変換モジュールが傾いてしまうが、図３７（ｃ）、（ｄ）のように封止材料９５を充填した封止部の上端をステム９実装面よりも下方に位置させることで、熱電変換モジュールとステム９との密着、平行度が確保できるものである。
【００７０】
また、図３８（ｃ）のように電熱変換モジュールの下面の全面に金属膜６が設け、この電熱変換熱電変換モジュールにスルホール２７を形成し、このスルホール２７に信号引き出しピン９１を挿入して実装するものの場合、実装したときに信号引き出しピン９１と金属膜６とが短絡するおそれがある。そこで、図３８（ａ）（ｂ）のように金属膜６を熱電変換モジュールの信号引き出しピンを挿通するスルホール２７から離して形成するものである。この場合、熱電素子１の端部同士を接続している導電性物質もスルホール部分においては露出しないようにして絶縁層３により被覆しておく。これにより熱電変換モジュールをステム９に実装した際に信号引き出しピン９１とステム９実装部との短絡を防ぐことができるものである。
【００７１】
また、電熱変換モジュールにスルホール２７を形成し、このスルホール２７に信号引き出しピン９１を挿入して実装するものの場合、スルホール２７にステム９の信号引き出しピン９１を挿入するのが困難であるが、図３９（ａ）のように信号引き出しピン９１の先端を先に行くほど細くなる形状としたり、あるいは図３９（ｂ）に示すように熱電変換モジュールのスルホール２７の径がステム９との実装面に近いほど大きくなる形状とすると、スルホール２７への信号引き出しピン９１の挿入が容易に行えるものである。
【００７２】
ところで、熱電変換モジュールに信号引き出しピン９１を挿入するためのスルホール２７を形成するには例えば以下のようにして行うものである。
【００７３】
図４０、図４１にスルホール２７を形成する一例が示してある。すなわち、図４０に示すように、複数の熱電素子１を配列する際に銅棒のような棒状の金属材８も配列し、これをエポキシ系樹脂のような絶縁性樹脂２に埋め込み（この場合、絶縁性樹脂２は微細な気泡などを含有させて熱伝導率を低下させるのが好ましい）、次に、これをスライサーＳでスライスして複数の熱電素子１とともに金属材８を絶縁性樹脂２に埋め込んだスライス体を形成する。
【００７４】
次に、図４１に示すように、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面に、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。
【００７５】
次に、上記金属膜１５上に印刷によりクリーム半田を供給し、厚さ０．５ｍｍの銅電極４０をその上にマウントする。その後加熱してクリーム半田を溶融させることで銅電極４０と金属膜１５とを接合する（なお、銅電極４０の形成に当たっては、上記の他に電気メッキにより厚さ０．５ｍｍの銅を金属膜１５（メッキの場合にはＮｉのみでよい）上に形成してもよい）。
【００７６】
一方、厚さ７２μｍの銅箔（一面が鏡面、他面が粗面）６ａの粗面側に無機物を溶射する。例ではアルミナチタニアのようなセラミックスを溶射して厚さ６０μｍの絶縁層３を形成する。ここで、溶射する材料はアルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素、炭化珪素でもよいが、熱伝導率の視点からアルミナチタニアが望ましい。
【００７７】
そして、銅箔６ａの裏面の溶射面よりなる絶縁層３と、隣接する熱電素子の端部間を接続する電極４０とを接着フィルムあるいはエポキシ系の接着剤３’を介して接着する。この時、接着剤で接着する場合には余分な接着剤３’を押し出して電極４０と溶射されたセラミックスが直接接触するように加圧する方が好ましい。
【００７８】
次に、銅箔６ａよりなる金属膜６の表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ａを成膜（メッキ厚さはＮｉが１〜５μｍ、Ａｕが０．０１〜０．５μｍ）して金属膜６を形成する。ここで、あらかじめ銅箔６ａの表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜したものを用いてもよい。
【００７９】
次に、直列回路の終端に位置する金属材８部分を貫通するように孔開け加工を施してスルホール２７を形成するものである。この場合、座ぐり部４５を形成して金属材８の端部を露出させた後に金属材８を貫通するように孔開け加工を施してスルホール２７を形成してもよいものである。このように金属材８に孔開け加工をしてスルホール２７を形成するとスルホール形成に当たってメッキ工程が不要となるものである。
【００８０】
また、図４２、図４３にスルホール２７を形成する他例が示してある。本例は金属材８として銅パイプのような金属パイプを使用した点が異なるのみで図４０と同様にして複数の熱電素子１とともに金属材８を絶縁性樹脂２に埋め込んだスライス体を形成する。
【００８１】
次に、図４３に示すように、絶縁性樹脂２の表裏両面に露出している熱電素子１の端面に、たとえばＮｉ／Ｓｎの０．５μｍの金属膜１５をスパッタリング法などで形成する。
【００８２】
次に、上記金属膜１５上に印刷によりクリーム半田を供給し、厚さ０．５ｍｍの銅電極４０をその上にマウントする。その後加熱してクリーム半田を溶融させることで銅電極４０と金属膜１５とを接合する（なお、銅電極４０の形成に当たっては、上記の他に電気メッキにより厚さ０．５ｍｍの銅を金属膜１５（メッキの場合にはＮｉのみでよい）上に形成してもよい）。
【００８３】
一方、厚さ７２μｍの銅箔（一面が鏡面、他面が粗面）６ａの粗面側に無機物を溶射する。本例ではアルミナチタニアのようなセラミックスを溶射して厚さ６０μｍの絶縁層３を形成する。ここで、溶射する材料はアルミナ、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化珪素、炭化珪素でもよいが、熱伝導率の視点からアルミナチタニアが望ましい。
【００８４】
そして、銅箔６ａの裏面の溶射面よりなる絶縁層３を、隣接する熱電素子の端部間を接続する電極４０とを接着フィルムあるいはエポキシ系の接着剤３’を介して接着する。この時、接着剤で接着する場合には余分な接着剤３’を押し出して電極４０と溶射されたセラミックスが直接接触するように加圧する方が好ましい。
【００８５】
次に、銅箔６ａよりなる金属膜６の表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ａを成膜（メッキ厚さはＮｉが１〜５μｍ、Ａｕが０．０１〜０．５μｍ）して金属膜６を形成する。ここで、あらかじめ銅箔６ａの表面にＮｉ／Ａｕメッキ６ｂを成膜したものを用いてもよい。
【００８６】
上記のようにして形成した熱電変換モジュールは複数の熱電素子を接続する直列回路の終端に位置する金属材８を構成する金属パイプの孔がそのままスルホール２７となるものである。このように金属材８を構成する金属パイプの孔をそのままスルホール２７とすることで、スルホール形成に当たってメッキ工程が不要となるものである
【００８７】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、隣接する熱電素子の端部間を導電性物質によって接続することで複数個の熱電素子を電気的に直列に接続している熱電変換モジュールにおいて、熱電素子間の空間に絶縁性樹脂を充填して熱電素子同士を該樹脂で固着するとともに、上記導電性物質を配した熱電素子の端部側に外面が金属で被覆されている樹脂よりなる絶縁層を設けて絶縁性樹脂の上下両面を絶縁層で被覆し、上記絶縁性樹脂が微細気泡を含むエポキシ樹脂、絶縁層がセラミック粉末を含むエポキシ樹脂であるので、半田による直接実装に対応することができる上に、脆性材料である熱電素子表面が絶縁性樹脂で被覆されて補強されているために、熱応力による熱電素子のクラック発生を防ぐことができ、特に、絶縁性樹脂よりも絶縁層の熱伝導率を高くしてあるので、熱電変換モジュールの冷却性能が向上し、また、絶縁層をエポキシ系のような有機性樹脂で形成した場合、無機物よりも熱伝導率が低いことから熱電変換モジュールによる熱輸送の抵抗が大きくなって熱電変換モジュールの能力が劣化するが、上記のようにエポキシ系樹脂にアルミナの粉末のようなセラミックスを含有させてあるので、上記問題を低減させることができる。
【００８８】
また、請求項２記載の発明にあっては、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、絶縁層は外面に金属膜が設けられた有機性樹脂で形成されているので、熱電素子及び電極部分が全て樹脂で被覆されることになり、耐湿性に優れたものを得ることができる。
【００８９】
また、請求項３記載の発明にあっては、上記請求項２記載の発明の効果に加えて、熱電素子間に充填した絶縁性樹脂よりも熱電素子の端部間を接続する導電性物質を覆う絶縁層が熱伝導率が高いので、熱電変換モジュールの冷却性能が向上するものである。
【００９０】
また、請求項４記載の発明にあっては、上記請求項３記載の発明の効果に加えて、絶縁層をアルミナの粉末を含有する有機性樹脂で形成してあるので、有機性樹脂を用いる場合に問題となる熱伝導率を高めて熱輸送能力の向上を図ることができて、冷却性能が向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱電変換モジュールの基本的構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の断面図である。
【図３】同上の他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】同上の更に他の実施形態を示し、（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】参考例の断面図である。
【図６】他の参考例の断面図である。
【図７】更に他の参考例の断面図である。
【図８】更に他の参考例の断面図である。
【図９】更に他の参考例の断面図である。
【図１０】製造方法の一例を示す説明図である。
【図１１】絶縁性樹脂で保持した熱電素子の製造手順の一例の説明図である。
【図１２】絶縁性樹脂で保持した熱電素子の製造手順の他例の説明図である。
【図１３】製造方法の他例を示す説明図である。
【図１４】製造方法の更に他例を示す説明図である。
【図１５】同上の製造方法の説明図である。
【図１６】製造方法の別の例の説明図である。
【図１７】製造方法の異なる例の説明図である。
【図１８】別の例の製造方法の説明図である。
【図１９】別の例の製造方法の説明図である。
【図２０】別の例の製造方法の説明図である。
【図２１】例の製造方法の説明図である。
【図２２】（ａ）は同上の斜視図、（ｂ）は同上の断面図である。
【図２３】さらに別の例の製造方法の説明図である。
【図２４】（ａ）は同上の斜視図、（ｂ）は同上の断面図である。
【図２５】（ａ）は金属材の斜視図、（ａ）は水平断面図である。
【図２６】（ａ）は金属材の他例の斜視図、（ｂ）は水平断面図である。
【図２７】（ａ）は金属材の別の例の斜視図、（ｂ）は水平断面図である。
【図２８】ステム上に実装した場合の一例の斜視図である。
【図２９】ステム上に実装した場合の他例の斜視図である。
【図３０】ステム上に実装した場合の更に他例の斜視図である。
【図３１】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３２】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は分解斜視図である。
【図３３】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３４】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３５】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３６】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図３７】同上の更に他の例を示し、（ａ）はステムの斜視図であり、（ｂ）はステムに熱電変換モジュールを実装した斜視図であり、（ｃ）（ｄ）は信号引き出しピンを封止材料により封止している部分の好ましい例の断面図であり、（ｅ）は信号引き出しピンを封止材料により封止している部分の好ましくない例の断面図である。
【図３８】同上の更に他の例を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は熱電変換モジュールの下面図であり、（ｃ）は下面全面に金属膜を形成した例の下面図である。
【図３９】（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上の更に他の例を示す断面図である。
【図４０】同上のスルホールを形成する場合の製造方法の説明図である。
【図４１】同上の図４０の後工程の製造方法の説明図である。
【図４２】同上のスルホールを形成する他例の製造方法の説明図である。
【図４３】同上の図４２の後工程の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１熱電素子
２絶縁性樹脂
３絶縁層
６金属膜

Claims

隣接する熱電素子の端部間を導電性物質によって接続することで複数個の熱電素子を電気的に直列に接続している熱電変換モジュールであって、熱電素子間の空間に絶縁性樹脂を充填して熱電素子同士を該樹脂で固着するとともに、上記導電性物質を配した熱電素子の端部側に外面が金属で被覆されている樹脂よりなる絶縁層を設けて絶縁性樹脂の上下両面を絶縁層で被覆し、上記絶縁性樹脂が微細気泡を含むエポキシ樹脂、絶縁層がセラミック粉末を含むエポキシ樹脂であることを特徴とする熱電変換モジュール。
絶縁層は外面に金属膜が設けられた有機性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱電変換モジュール。
熱電素子間に充填した絶縁性樹脂よりも熱電素子の端部間を接続する導電性物質を覆う絶縁層が熱伝導率が高いことを特徴とする請求項２記載の熱電変換モジュール。
絶縁層はアルミナの粉末を含有する有機性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３記載の熱電変換モジュール。