JP6064861B2 - 熱電変換装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱電変換素子と配線パターンとが電気的、機械的に接続された熱電変換装置の製造方法に関するものである。

従来より、この種の熱電変換装置として、上部基板と下部基板との間に複数の熱電変換素子が配置され、当該複数の熱電変換素子が上部基板および下部基板に形成された配線パターンとはんだを介して電気的、機械的に接続されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この熱電変換装置では、配線パターン上にはＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔｉ等が積層された積層膜が形成されている。そして、積層膜がはんだと接合されている。なお、隣接する熱電変換素子の間は空洞とされている。

これによれば、積層膜にて、はんだの濡れ性を向上させることができ、はんだと配線パターンとを強固に接合できる。また、熱電変換素子とはんだとの間にＮｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔｉ等が積層された積層膜を配置することにより、はんだと熱電変換素子とを強固に接合できる。

上記熱電変換装置は、次のように製造される。まず、焼結等によって形成された熱電変換素子を用意し、はんだと接触する部分に積層膜を形成する。また、下部基板および上部基板に、それぞれ配線パターンを形成すると共に、配線パターン上に積層膜を形成する。そして、下部基板上にはんだを介して熱電変換素子を配置すると共に、熱電変換素子上にはんだを介して上部基板を配置する。その後、はんだリフロー等を行い、はんだを介して積層膜と熱電変換素子とを電気的、機械的に接続することにより、製造される。

特開２００３−２８２９７４号公報

しかしながら、上記熱電変換装置では、はんだを用いており、はんだの濡れ性を向上させるための積層膜も必要となる。このため、部品点数が増加すると共に構造が複雑となり、ひいてはコストが高くなるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、簡素な構成で熱電変換素子と配線パターンとを電気的、機械的に接続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に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、前記一体化工程では、前記積層体を加熱して前記導電性ペーストに含まれる前記有機溶剤を蒸発させる工程と、前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に前記積層体を加熱しながら前記積層方向から加圧し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する工程と、前記積層方向からの加圧を保持しつつ、前記積層体を冷却して前記積層体を一体化する工程と、を行うことを特徴としている。
これによれば、はんだを用いる必要がなく、はんだを用いるために必要な積層膜を形成する必要がない。また、熱電変換素子と表面パターンおよび裏面パターンとの界面に形成される合金層は、熱電変換素子と表面パターンおよび裏面パターンを構成する金属原子にて形成されている。つまり、熱電変換素子と表面パターンおよび裏面パターンとの界面に別の部材を配置する必要がない。このため、部品点数を削減することによって構成を簡素化でき、ひいてはコストの低減を図ることができる。
また、熱電変換素子を形成しつつ、熱電変換素子と表面パターンおよび裏面パターンとの界面に合金層を形成している。このため、加圧した際に熱電変換素子が割れることを抑制できる

また、請求項４に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、前記一体化工程では、前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に前記積層体を加熱しながら前記積層方向から加圧し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する工程と、前記積層方向からの加圧を保持しつつ、前記積層体を冷却して前記積層体を一体化する工程と、を行うことを特徴としている。
これによれば、熱電変換素子は絶縁基材に形成されたビアホールに埋め込まれているため、一体化工程では、熱電変換素子に生じる応力のうち積層方向と垂直方向の成分を絶縁基材によって相殺できる。このため、熱電変換素子が積層方向と垂直方向に割れることを抑制できる。

また、請求項９に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に
接続する一体化工程と、を行うものであり、前記積層体を形成する工程の前には、前記絶縁基材に空隙（１３）が形成されており、前記一体化工程では、前記熱可塑性樹脂を前記空隙に流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴としている。

また、請求項１０に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、前記積層体を形成する工程では、前記表面保護部材および前記裏面保護部材として熱可塑性樹脂を含むものを用い、前記一体化工程では、前記絶縁基材の表面と対向する部分および前記絶縁基材の裏面と対向する部分の少なくとも一方に窪み部（１００ａ）が形成された一対のプレス板（１００）を用いて前記積層体を加圧し、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を構成する熱可塑性樹脂の少なくとも一方を前記窪み部に流動させると共に前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂を流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴としている。

また、請求項１１に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、前記積層体を形成する工程の前には、前記絶縁基材に空隙（１３）が形成されており、前記一体化工程では、前記熱可塑性樹脂を前記空隙に流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴としている。

また、請求項１２に記載の発明では、熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、前記積層体を形成する工程では、前記表面保護部材および前記裏面保護部材として熱可塑性樹脂を含むものを用い、前記一体化工程では、前記絶縁基材の表面と対向する部分および前記絶縁基材の裏面と対向する部分の少なくとも一方に窪み部（１００ａ）が形成された一対のプレス板（１００）を用いて前記積層体を加圧し、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を構成する熱可塑性樹脂の少なくとも一方を前記窪み部に流動させると共に前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂を流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴としている。

これら請求項９ないし１２に記載の発明によれば、一体化工程において、導電性ペーストに印加される加圧力を大きくでき、熱電変換素子と表面パターンおよび裏面パターンとの間に合金層を形成し易くできる。

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ものである。

本発明の第１実施形態における熱電変換装置の平面図である。 図１中のII−II線に沿った断面図である。 図１中のIII−III線に沿った断面図である。 図２中の二点鎖線で囲まれた領域Ａの拡大図である。 図１に示す熱電変換装置の製造工程を示す断面図である。 図５（ｈ）に示す一体化工程の際の製造条件を示す図である。 本発明の第２実施形態における熱電変換装置の断面図である。 本発明の第３実施形態における図５（ｄ）の後に行う工程を示す断面図である。 図８に示す絶縁基材の表面図である。 図８に示す絶縁基材を用いて図５（ｈ）の工程を行った際の詳細な断面図である。 本発明の第４実施形態における図５（ｈ）の工程を行った際の詳細な断面図である。 本発明の第５実施形態における熱電変換装置の製造工程を示す断面図である。 図１２（ｆ）に示す一体化工程の際の製造条件を示す図である。

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）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１〜図３に示されるように、本実施形態の熱電変換装置１は、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０が一体化され、この一体化されたものの内部で異種金属である第１、第２層間接続部材４０、５０が交互に直列に接続されて構成されている。

なお、図１は、理解をし易くするために、表面保護部材２０を省略して示してある。また、図１は、断面図ではないが、第１、第２層間接続部材４０、５０にハッチングを施してある。そして、本実施形態では、第１、第２層間接続部材４０、５０が本発明の熱電変換素子に相当している。

絶縁基材１０は、本実施形態では、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含む平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムによって構成されている。そして、この絶縁基材１０には、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１１、１２が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。

なお、本実施形態では、第１、第２ビアホール１１、１２が表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされているが、第１、第２ビアホール１１、１２は表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。

そして、第１ビアホール１１には第１層間接続部材４０が配置され、第２ビアホール１２には第１層間接続部材４０と異種金属となる第２層間接続部材５０が配置されている。つまり、絶縁基材１０には、第１、第２層間接続部材４０、５０が互い違いになるように配置されている。

特に限定されるものではないが、例えば、第１層間接続部材４０はＰ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）を含む導電性ペーストから構成される。また、第２層間接続部材５０はＮ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）を含む導電性ペーストから構成される。

絶縁基材１０の表面１０ａには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含む平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムからなる表面保護部材２０が配置されている。この表面保護部材２０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１０と対向する一面２０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン２１が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン２１はそれぞれ第１、第２層間接続部材４０、５０と適宜電気的に接続されている。

具体的には、隣接する１つの第１層間接続部材４０と１つの第２層間接続部材５０とを組６０としたとき、各組６０の第１、第２層間接続部材４０、５０は同じ表面パターン２１と接続されている。つまり、各組６０の第１、第２層間接続部材４０、５０は表面パターン２１を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、絶縁基材１０の長辺方向（図１中紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１層間接続部材４０と１つの第２層間接続部材５０とが組６０とされている。

ここで、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１との接続構造について説明する。図４に示されるように、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１との界面（間）には、第１、第２層間接続部材４０、５０中の金属原子（Ｔｅ）と表面パターン２１中の金属原子（Ｃｕ）が拡散して構成されるＣｕ−Ｔｅ系の合金層７１が形成されている。そして、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１とは、合金層７１を介して電気的、機械的に接続されている。

なお、ここでは、合金層７１の構成をＣｕ−Ｔｅ系としたが、第１、第２層間接続部材４０、５０を構成する合金の粉末の配合比等により、例えば、合金層７１の構成がＣｕ−Ｂｉとされていてもよい。

また、絶縁基材１０の裏面１０ｂには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含む熱可塑性樹脂フィルムからなる平面矩形状の裏面保護部材３０が配置されている。この裏面保護部材３０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１０と対向する一面３０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン３１が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン３１はそれぞれ第１、第２層間接続部材４０、５０と適宜電気的に接続されている。

具体的には、隣接する組６０において、一方の組６０の第１層間接続部材４０と、他方の組６０の第２層間接続部材５０とが同じ裏面パターン３１と接続されている。つまり、組６０を跨いで第１、第２層間接続部材４０、５０が裏面パターン３１を介して電気的に接続されている。

本実施形態では、図２に示されるように、基本的には、絶縁基材１０の長辺方向（図１中紙面左右方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。また、図３に示されるように、絶縁基材１０の外縁では、短辺方向（図１中紙面上下方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。

したがって、第１、第２層間接続部材４０、５０は、絶縁基材１０の長辺方向に交互に直列に接続されて折り返された後に再び長辺方向に交互に直列に接続される。つまり、第１、第２層間接続部材４０、５０は、折れ線状に交互に直列に接続されている。

ここで、第１、第２層間接続部材４０、５０と裏面パターン３１との接続構造について説明する。図４に示されるように、第１、第２層間接続部材４０、５０と裏面パターン３１との界面（間）には、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１との間と同様に、第１、第２層間接続部材４０、５０中の金属原子（Ｔｅ）と裏面パターン３１中の金属原子（Ｃｕ）が拡散して構成されるＣｕ−Ｔｅ系の合金層７２が形成されている。そして、第１、第２層間接続部材４０、５０と裏面パターン３１とは、合金層７２を介して電気的、機械的に接続されている。

なお、ここでは、合金層７２の構成をＣｕ−Ｔｅ系としたが、第１、第２層間接続部材４０、５０を構成する合金の粉末の配合比等により、例えば、合金層７２の構成がＣｕ−Ｂｉとされていてもよい。

また、図２、図３とは別断面において、裏面保護部材３０には、裏面パターン３１と電気的に接続されると共に、裏面保護部材３０のうち絶縁基材１０側と反対側の一面から露出する層間接続部材が形成されている。そして、裏面パターン３１は、この層間接続部材を介して外部との電気的な接続が図れるようになっている。

以上が本実施形態における熱電変換装置１の基本的な構成である。次に、上記熱電変換装置１の製造方法について図５を参照しつつ説明する。なお、図５は、図１中のII−II線に沿った断面図である。

まず、図５（ａ）に示されるように、絶縁基材１０を用意し、複数の第１ビアホール１１をドリル等によって形成する。

次に、図５（ｂ）に示されるように、各第１ビアホール１１に第１導電性ペースト４１を充填する。

第１ビアホール１１に第１導電性ペースト４１を充填する方法（装置）としては、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の方法（装置）を採用すると良い。

簡単に説明すると、吸着紙８０を介して図示しない保持台上に、裏面１０ｂが吸着紙８０と対向するように絶縁基材１０を配置する。なお、吸着紙８０は、第１導電性ペースト４１の有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。そして、第１導電性ペースト４１を溶融させつつ、第１ビアホール１１内に第１導電性ペースト４１を充填する。これにより、第１導電性ペースト４１の有機溶剤の大部分が吸着紙８０に吸着され、第１ビアホール１１に合金の粉末が密接して配置される。

第１導電性ペースト４１としては、本実施形態では、金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末を融点が４３℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。このため、第１導電性ペースト４１を充填する際には、絶縁基材１０の表面１０ａが約４３℃に加熱された状態で行われる。なお、第１導電性ペースト４１を構成する合金の粉末としては、例えば、メカニカルアロイにて形成されたＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ等が用いられる。

続いて、図５（ｃ）に示されるように、絶縁基材１０に複数の第２ビアホール１２をドリル等によって形成する。この第２ビアホール１２は、上記のように、第１ビアホール１１と互い違いとなり、第１ビアホール１１と共に千鳥パターンを構成するように形成される。

次に、図５（ｄ）に示されるように、再び、吸着紙８０を介して図示しない保持台上に、裏面１０ｂが吸着紙８０と対向するように絶縁基材１０を配置する。そして、第１導電性ペースト４１を充填したときと同様に、第２ビアホール１２内に第２導電性ペースト５１を充填する。これにより、第２導電性ペースト５１の有機溶剤の大部分が吸着紙８０に吸着され、第２ビアホール１２に合金の粉末が密接して配置される。

第２導電性ペースト５１としては、本実施形態では、第１導電性ペースト４１を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものが用いられる。つまり、第２導電性ペースト５１を構成する有機溶剤として、第１導電性ペースト４１を構成する有機溶剤より融点が低いものが用いられる。そして、第２導電性ペースト５１を充填する際には、絶縁基材１０の表面１０ａが常温に保持された状態で行われる。言い換えると、第１導電性ペースト４１に含まれる有機溶剤が固化された状態で、第２導電性ペースト５１の充填が行われる。これにより、第１ビアホール１１に第２導電性ペースト５１が混入することが抑制される。

なお、第２導電性ペースト５１を構成する合金の粉末としては、例えば、メカニカルアロイにて形成されたＢｉ−Ｔｅ等が用いられる。

以上のようにして、第１、第２導電性ペースト４１、５１が充填された絶縁基材１０を用意する。

また、上記各工程とは別工程において、図５（ｅ）および図５（ｆ）に示されるように、表面保護部材２０および裏面保護部材３０のうち絶縁基材１０と対向する一面２０ａ、３０ａに銅箔等を形成する。そして、この銅箔を適宜パターニングすることにより、互いに離間している複数の表面パターン２１が形成された表面保護部材２０、互いに離間している複数の裏面パターン３１が形成された裏面保護部材３０を用意する。

その後、図５（ｇ）に示されるように、裏面保護部材３０、絶縁基材１０、表面保護部材２０を順に積層して積層体９０を構成する。具体的には、隣接する１つの第１ビアホール１１に充填された第１導電性ペースト４１と１つの第２ビアホール１２に充填された第２導電性ペースト５１とを組６０としたとき、絶縁基材１０の表面１０ａ側に、組６０毎の第１、第２導電性ペースト４１、５１が同じ表面パターン２１に接触する状態で表面保護部材２０を配置する。なお、本実施形態では、上記のように、絶縁基材１０の長辺方向（図１紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１ビアホール１１に充填された第１導電性ペースト４１と１つの第２ビアホール１２に充填された第２導電性ペースト５１とが組６０とされている。

また、絶縁基材１０の裏面１０ｂ側に、隣接する組６０における一方の組６０の第１導電性ペースト４１および他方の組６０の第２導電性ペースト５１が同じ裏面パターン３１に接触する状態で裏面保護部材３０を配置する。なお、本実施形態では、上記のように、絶縁基材１０の長辺方向（図１中紙面左右方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。また、絶縁基材１０の外縁では、短辺方向に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。

続いて、図５（ｈ）に示されるように、この積層体９０を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧して積層体９０を一体化する。なお、特に限定されるものではないが、積層体９０を一体化する際には、積層体９０とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。以下に、本実施形態の一体化工程について図６を参照しつつ具体的に説明する。

一体化工程は、図６に示されるように、まず、積層体９０を約３２０℃まで加熱しながら時点Ｔ１まで０．１Ｍｐａで加圧し、第１、第２導電性ペースト４１、５１に含まれる有機溶剤を蒸発させる。

なお、Ｔ０〜Ｔ１間は約１０分間である。また、第１、第２導電性ペースト４１、５１に含まれる有機溶剤とは、図５（ｂ）および図５（ｄ）の工程において、吸着紙８０に吸着されずに残存した有機溶剤のことである。

次に、積層体９０を熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度である約３２０℃に保持しつつ時点Ｔ２まで１０ＭＰａで加圧する。このとき、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂が流動して第１、第２導電性ペースト４１、５１（合金の粉末）が加圧される。そして、合金の粉末同士が圧接されて固相焼結されることで第１、第２層間接続部材４０、５０が構成される。言い換えると、第１、第２層間接続部材４０、５０は、複数の金属原子（合金の粉末）が当該金属原子の結晶構造を維持した状態で焼結された焼結合金で構成される。また、合金の粉末と表面パターン２１および裏面パターン３１とも圧接され、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との界面に、第１、第２層間接続部材４０、５０を構成する金属原子と表面パターン２１または裏面パターン３１を構成する金属原子が拡散して合金層７１、７２が形成される。これにより、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１とが合金層７１、７２を介して電気的、機械的に接続される。

なお、Ｔ１〜Ｔ２間は約１０分間である。また、本実施形態では、第１導電性ペースト４１に含まれる合金の粉末としてＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅが用いられ、第２導電性ペースト５１に含まれる合金の粉末としてＢｉ−Ｔｅが用いられる。これらの合金の融点は、３２０℃より高いため、この工程において、第１、第２導電性ペースト４１、５１に含まれる合金の粉末が溶融することはない。

その後、１０ＭＰａの加圧を保持したまま時点Ｔ３まで冷却することにより積層体９０が一体化され、図１に示す熱電変換装置１が製造される。

なお、Ｔ２〜Ｔ３間は約８分間である。また、表面パターン２１、裏面パターン３１、第１、第２層間接続部材４０、５０、合金層７１、７２を構成する各金属材料は、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０を構成する熱可塑性樹脂より線膨張係数が小さい。このため、表面パターン２１、裏面パターン３１、第１、第２層間接続部材４０、５０、合金層７１、７２を構成する各金属材料の膨張、収縮は、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０を構成する熱可塑性樹脂の膨張、収縮より小さい。したがって、上記のように熱電変換装置１を製造することにより、表面パターン２１、裏面パターン３１、第１、第２層間接続部材４０、５０、合金層７１、７２に、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０を構成する熱可塑性樹脂から応力が印加された状態で熱電変換装置１が製造される。言い換えると、上記のように熱電変換装置１を製造することにより、第１、第２層間接続部材４０、５０と合金層７１、７２との接続、表面パターン２１および裏面パターン３１と合金層７１、７２との接続が強固に維持された熱電変換装置１が製造される。

以上説明したように、本実施形態の熱電変換装置１は、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１とが合金層７１、７２を介して電気的、機械的に接続されている。このため、はんだを用いる必要がなく、またはんだを用いるために必要な積層膜を形成する必要がない。また、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との界面に形成される合金層７１、７２は、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１を構成する金属原子にて構成されている。つまり、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との界面に別の部材を配置する必要がない。したがって、部品点数を削減することによって構成を簡素化でき、ひいてはコストの低減を図ることができる。

また、第１、第２導電性ペースト４１、５１を加熱しながら加圧することにより、第１、第２層間接続部材４０、５０を形成しつつ、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との界面に合金層７１、７２を形成している。このため、加圧した際に第１、第２層間接続部材４０、５０が割れることを抑制できる。

そして、合金層７１、７２は、第１、第２導電性ペースト４１、５１から第１、第２層間接続部材４０、５０を形成する際に同時に形成されるため、合金層７１、７２のみを形成するための製造工程も必要なく、製造工程が増加することもない。

また、本実施形態では、第１導電性ペースト４１としてＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ系の合金の粉末を用い、第２導電性ペースト５１としてＢｉ−Ｔｅ系の合金の粉末を用いる例について説明したが、合金の粉末はこれらに限定されるものではない。例えば、第１、第２導電性ペースト４１、５１を構成する合金の粉末として、銅、コンスタンタン、クロメル、アルメル等が鉄、ニッケル、クロム、銅、シリコン等と合金化されたものから適宜選択してもよい。また、テルル、ビスマス、アンチモン、セレンの合金や、シリコン、鉄、アルミニウムの合金等から適宜選択してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して表面パターン２１および裏面パターン３１にメッキ膜を形成してものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図７に示されるように、表面パターン２１が下地配線２１ａと、下地配線２１ａ上に形成されたメッキ膜２１ｂによって構成されている。また、裏面パターン３１が下地配線３１ａと、下地配線３１ａ上に形成されたメッキ膜３１ｂによって構成されている。なお、本実施形態では、メッキ膜２１ｂ、３１ｂは、Ｎｉによって構成されている。

また、第１、第２層間接続部材４０、５０とメッキ膜２１ｂ、３１ｂとの界面には、第１、第２層間接続部材４０、５０中の金属原子（Ｔｅ）とメッキ膜２１ｂ、３１ｂ中の金属原子（Ｎｉ）が拡散して構成されるＮｉ−Ｔｅ系の合金層７１、７２が形成されている。そして、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１または裏面パターン３１とは、合金層７１、７２を介して電気的、機械的に接続されている。

なお、図７は、図２中の領域Ａの拡大図に相当している。また、ここでは、合金層７１、７２の構成をＮｉ−Ｔｅ系としたが、第１、第２層間接続部材４０、５０を構成する合金の粉末の配合比等により、例えば、合金層７１、７２の構成がＮｉ−Ｂｉとされていてもよい。

これによれば、メッキ膜３１ｂによって合金層７１、７２の構造を決定できる。このため、例えば、下地配線２１ａ、３１ａとして第１、第２層間接続部材４０、５０との間で拡散し難い材料や、拡散し過ぎる材料等も用いることができ、設計の自由度を向上させることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して絶縁基材１０に空隙を形成した後に積層体９０を一体化するものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図８および図９に示されるように、本実施形態では、図５（ｄ）の工程の後、絶縁基材１０に対して、本発明の空隙に相当する貫通孔１３をドリルやレーザ等によって形成する。本実施形態では、各第１、第２ビアホール１１、１２のそれぞれを中心とし、同心円上であって周方向に等間隔に離間する円筒状の貫通孔１３を複数形成する。

なお、ここでは、貫通孔１３が円筒状とされているものを説明するが、貫通孔１３は、表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよいし、角筒状とされていてもよい。

その後、図５（ｈ）の工程を行って第１、第２層間接続部材４０、５０を形成する。具体的には、まず、図１０（ａ）に示されるように、積層体９０を構成する。次に、図１０（ｂ）に示されるように、絶縁基材１０の表面１０ａおよび裏面１０ｂから加圧する。このとき、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂が流動し、流動する熱可塑性樹脂が第１、第２導電性ペースト４１、５１（合金の粉末）を加圧すると共に貫通孔１３に流れ込む。そして、図１０（ｃ）に示されるように、熱可塑性樹脂が貫通孔１３に流れ込む（流動する）ためにこの部分（第１、第２ビアホール１１、１２の周囲）に印加される加圧力は小さくなり、本来この部分に印加されるべき加圧力が第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される。つまり、プレス板から第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される加圧力を大きくできる。そして、図１０（ｄ）に示されるように、第１、第２層間接続部材４０、５０が構成されると共に、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との間に合金層７１、７２が形成される。

以上説明したように、本実施形態では、絶縁基材１０に貫通孔１３を形成し、貫通孔１３に熱可塑性樹脂を流動させつつ第１、第２層間接続部材４０、５０を形成している。このため、第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される加圧力を大きくでき、第１、第２導電性ペースト４１、５１が固相焼結されないことを抑制できる。また、第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される加圧力を大きくできるため、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との間に合金層７１、７２を形成し易くできる。

さらに、本実施形態では、貫通孔１３を、第１、第２ビアホール１１、１２のそれぞれを中心とし、同心円上であって周方向に等間隔に離間するように形成している。このため、第１、第２層間接続部材４０、５０を形成する際、第１、第２ビアホール１１、１２の周囲の熱可塑性樹脂が等方的に貫通孔１３に流れ込みやすくなり、第１、第２ビアホール１１、１２が絶縁基材１０の平面方向に変位することを抑制できる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第３実施形態に対して、積層体９０とプレス板との間に空隙を形成するものであり、その他に関しては第３実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図１１（ａ）に示されるように、本実施形態では、絶縁基材１０に貫通孔１３は形成されていない。そして、表面パターン２１および裏面パターン３１と対向する部分と異なる部分に窪み部１００ａが形成されている一対のプレス板１００を用いて積層体９０を加圧する。

これにより、図１１（ｂ）に示されるように、一対のプレス板１００の各窪み部１００ａに表面保護部材２０および裏面保護部材３０を構成する熱可塑性樹脂が流動すると共に、この熱可塑性樹脂が流動した部分に絶縁基材１０の熱可塑性樹脂が流動する。このため、プレス板１００から第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される加圧力が大きくなる。

そして、図１１（ｃ）に示されるように、第１、第２導電性ペースト４１、５１から第１、第２層間接続部材４０、５０が構成されると共に、第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との間に合金層７１、７２が形成される。

このように、窪み部１００ａが形成された一対のプレス板１００を用いて積層体９０を一体化するようにしても、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂が流動するため、第１、第２導電性ペースト４１、５１に印加される加圧力を大きくすることができる。このため、上記第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態で製造された熱電変換装置１は、窪み部１００ａ内に流れ込んだ熱可塑性樹脂にて凸部が形成される。このため、積層体９０を一体化した後、凸部を切削等によって除去するようにしてもよいし、凸部を覆うように熱伝導性を有するシート等を配置して熱電変換装置１の上下両面を平坦化するようにしてもよい。

また、ここでは、一対のプレス板１００のそれぞれに窪み部１００ａが形成されている例について説明したが、一対のプレス板１００のうちのいずれか一方のみに窪み部１００ａが形成されたプレス板１００を用いてもよい。

さらに、本実施形態では、表面パターン２１および裏面パターン３１と対向する部分と異なる部分に窪み部１００ａが形成されている一対のプレス板１００を用いる例について説明した。しかしながら、表面パターン２１および裏面パターン３１と対向する部分を含む部分に窪み部１００ａが形成されている一対のプレス板１００を用いてもよい。このようなプレス板１００を用いても、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０を構成する各熱可塑性樹脂が流動するため、同様の効果を得ることができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して製造方法を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態では、図１２（ａ）に示されるように、まず、絶縁基材１０に第１、第２ビアホール１１、１２を形成する。そして、図１２（ｂ）に示されるように、第１、第２ビアホール１１、１２に第１、第２層間接続部材４０、５０を埋め込む。

なお、第１、第２層間接続部材４０、５０は、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）やＢｉ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）を固相焼結した後に適宜切断等されることによって構成されたものである。

また、図１２（ｃ）および図１２（ｄ）に示されるように、図５（ｅ）および図５（ｆ）と同様に、複数の表面パターン２１が形成された表面保護部材２０および複数の裏面パターン３１が形成された裏面保護部材３０を用意する。

そして、図１２（ｅ）に示されるように、裏面保護部材３０、絶縁基材１０、表面保護部材２０を順に積層して積層体９０を構成する。

続いて、図１２（ｆ）に示されるように、この積層体９０を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧して積層体９０を一体化する。

なお、この一体化工程では、絶縁基材１０に第１、第２層間接続部材４０、５０が配置されているため、合金層７１、７２が形成される条件で行えばよく、図５（ｈ）の工程と比較して、低圧で行うことができる。

具体的には、図１３に示されるように、積層体９０を約３２０℃まで加熱しながら時点Ｔ１まで５Ｍｐａで加圧する。このとき、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０を構成する熱可塑性樹脂が流動するが、第１、第２ビアホール１１、１２に埋め込まれている第１、第２層間接続部材４０、５０は既に固体であるために流動しない。このため、第１、第２ビアホール１１、１２の周囲に印加される加圧力が小さくなり、本来この部分に印加されるべき加圧力が第１、第２層間接続部材４０、５０（第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との間）に印加される。したがって、上記第１実施形態と比較して、プレス板から第１、第２層間接続部材４０、５０と表面パターン２１および裏面パターン３１との間に印加される加圧力が大きくなり、上記第１実施形態よりプレス板から積層体９０に印加する加圧力を低くして合金層７１、７２を形成することができる。

その後、５ＭＰａの加圧を保持したまま時点Ｔ２まで冷却することにより積層体９０が一体化されて熱電変換装置１が製造される。

なお、本実施形態では、図１２（ｂ）の工程において、第１、第２ビアホール１１、１２に第１、第２層間接続部材４０、５０を埋め込むため、上記第１実施形態のように、有機溶剤を蒸発させる工程（図６中のＴ０〜Ｔ１の期間）は必要ない。

このように、第１、第２ビアホール１１、１２に第１、第２層間接続部材４０、５０を埋め込んで熱電変換装置１を製造するようにしても、合金層７１、７２を形成することによって上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、第１、第２層間接続部材４０、５０は絶縁基材１０に形成されたビアホール１１、１２に埋め込まれているため、一体化工程では、第１、第２層間接続部材４０、５０に生じる応力のうち積層方向と垂直方向の成分を絶縁基材１０によって相殺できる。このため、第１、第２層間接続部材４０、５０が積層方向と垂直方向に割れることを抑制できる。

（他の実施形態）
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る。

例えば、上記第１〜第４実施形態において、第１、第２導電性ペースト４１、５１が充填された絶縁基材１０を用意する工程では、絶縁基材１０に第１、第２ビアホール１１、１２を同時に形成してもよい。この場合、絶縁基材１０の表面１０ａ上に第１ビアホール１１と対応する領域が開口されたマスクを配置して第１ビアホール１１のみに第１導電性ペースト４１を充填した後、常温で第２導電性ペースト５１を充填すればよい。

また、第１ビアホール１１に第１導電性ペースト４１を充填した後、絶縁基材１０の表面１０ａ上に第２ビアホール１２と対応する領域が開口されたマスクを配置するようにしてもよい。この場合は、第２ビアホール１２に第２導電性ペースト５１を充填する際に、マスクによって第１ビアホール１１に第２導電性ペースト５１が混入することが抑制される。したがって、第２導電性ペースト５１を構成する有機溶剤として、第２導電性ペースト５１を充填する際に第１導電性ペースト４１が溶融してしまうものも用いることができ、例えば、第１導電性ペースト４１の有機溶剤と同様にパラフィンを用いることができる。この場合、もちろん、第１、第２導電性ペースト４１、５１の有機溶剤としてテレピネを用いることもできる。

さらに、上記第１実施形態において、図５（ｄ）の工程を行った後、予め第１、第２導電性ペースト４１、５１を焼結させて第１、第２層間接続部材４０、５０を形成してもよい。そして、このように絶縁基材１０に第１、第２層間接続部材４０、５０が配置されたものを用いて、上記第５実施形態のように、熱電変換装置１を構成してもよい。

また、上記各実施形態において、第２層間接続部材５０をＡｇ−Ｓｎ系等の金属粒子にて構成してもよい。つまり、第２層間接続部材５０として、主として熱電効果を発揮させるためのものではなく、導通を図るためのものを形成してもよい。この場合、第１、第２ビアホール１１、１２を形成する場所を適宜変更すると共に表面パターン２１および裏面パターン３１の形状を適宜変更し、例えば、絶縁基材１０の長辺方向に沿って配置された第１層間接続部材４０を第２層間接続部材５０を介してそれぞれ並列接続するようにしてもよい。

さらに、上記各実施形態において、図５（ｈ）または図１２（ｆ）の工程を行う際の加熱温度、加圧力、処理時間は１例であり、これらの条件を適宜変更することによって合金層７１、７２の厚さを変更できる。このため、用途に応じて適切な合金層７１、７２の厚さとなるように各条件を適宜変更することが好ましい。

また、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態を上記第３〜第５実施形態に組み合わせ、表面パターン２１にメッキ膜２１ｂを備えると共に裏面パターン３１にメッキ膜３１ｂを備えてもよい。そして、上記第３実施形態を上記第４、第５実施形態に組み合わせ、熱電変換装置１を製造する際、絶縁基材１０に貫通孔１３を形成してもよい。また、上記第４実施形態を上記第５実施形態に組み合わせ、窪み部１００ａが形成された一対のプレス板１００を用いて積層体９０を一体化してもよい。さらに、各実施形態同士を組み合わせたものに、他の実施形態を適宜組み合わせてもよい。

そして、上記第３実施形態において、空隙は貫通孔１３でなくてもよい。例えば、空隙として、絶縁基材１０の表面１０ａおよび裏面１０ｂの少なくとも一方に第１、第２ビアホール１１、１２を囲む枠状の溝部を形成してもよい。また、絶縁基材１０として、内部に空隙としての空洞を有するガラスクロスを含むものを用いてもよいし、内部に空隙としての複数の穴が形成された多孔質性のものを用いてもよい。

また、熱電効果は、異なる２種類の金属が接続されていれば発生するため、上記各実施形態において、絶縁基材１０に第１ビアホール１１のみを形成すると共に第１ビアホール１１に第１層間接続部材４０のみが配置されていてもよい。つまり、絶縁基材１０に１種類の層間接続部材のみが配置された熱電変換装置に本発明を適用することもできる。

１０ 絶縁基材
１１ 第１ビアホール
１２ 第２ビアホール
２１ 表面パターン
３１ 裏面パターン
４０ 第１層間接続部材（熱電変換素子）
５０ 第２層間接続部材（熱電変換素子）
７１ 合金層
７２ 合金層

Claims (12)

1. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、
   前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
   前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
   前記一体化工程では、前記積層体を加熱して前記導電性ペーストに含まれる前記有機溶剤を蒸発させる工程と、前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に前記積層体を加熱しながら前記積層方向から加圧し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する工程と、前記積層方向からの加圧を保持しつつ、前記積層体を冷却して前記積層体を一体化する工程と、を行うことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
2. 前記絶縁基材を用意する工程では、前記複数のビアホールの一部に、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅを含む合金の粉末がペースト化された前記導電性ペーストが充填されたものを用意することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置の製造方法。
3. 前記絶縁基材を用意する工程では、前記複数のビアホールの一部に、Ｂｉ−Ｔｅを含む合金の粉末がペースト化された前記導電性ペーストが充填されたものを用意することを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置の製造方法。
4. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、
   前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
   前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
   前記一体化工程では、前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度に前記積層体を加熱しながら前記積層方向から加圧し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する工程と、前記積層方向からの加圧を保持しつつ、前記積層体を冷却して前記積層体を一体化する工程と、を行うことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
5. 前記絶縁基材を用意する工程では、前記熱電変換素子の一部として、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅを含むものが埋め込まれたものを用意することを特徴とする請求項４に記載の熱電変換装置の製造方法。
6. 前記絶縁基材を用意する工程では、前記熱電変換素子の一部として、Ｂｉ−Ｔｅを含むものが埋め込まれたものを用意することを特徴とする請求項４または５に記載の熱電変換装置の製造方法。
7. 前記積層体を形成する工程では、前記表面パターンがＣｕで構成された前記表面保護部材を用いると共に、前記裏面パターンがＣｕで構成された前記裏面保護部材を用いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
8. 前記一体化工程では、前記合金層としてＣｕ−ＴｅまたはＣｕ−Ｂｉを含むものを形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
9. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、
   前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
   前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
   前記積層体を形成する工程の前には、前記絶縁基材に空隙（１３）が形成されており、
   前記一体化工程では、前記熱可塑性樹脂を前記空隙に流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
10. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化した導電性ペースト（４１、５１）が充填されている絶縁基材（１０）を用意する工程と、
    前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記導電性ペーストと接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記導電性ペーストと接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
    前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記導電性ペーストから熱電変換素子（４０、５０）を形成しつつ、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
    前記積層体を形成する工程では、前記表面保護部材および前記裏面保護部材として熱可塑性樹脂を含むものを用い、
    前記一体化工程では、前記絶縁基材の表面と対向する部分および前記絶縁基材の裏面と対向する部分の少なくとも一方に窪み部（１００ａ）が形成された一対のプレス板（１００）を用いて前記積層体を加圧し、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を構成する熱可塑性樹脂の少なくとも一方を前記窪み部に流動させると共に前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂を流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
11. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、
    前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
    前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
    前記積層体を形成する工程の前には、前記絶縁基材に空隙（１３）が形成されており、
    前記一体化工程では、前記熱可塑性樹脂を前記空隙に流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
12. 熱可塑性樹脂を含んで構成されており、厚さ方向に貫通する複数のビアホール（１１、１２）が形成され、前記ビアホールに熱電変換素子（４０、５０）が埋め込まれた絶縁基材（１０）を用意する工程と、
    前記絶縁基材の表面（１０ａ）に所定の前記熱電変換素子と接触する表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面（１０ｂ）に所定の前記熱電変換素子と接触する裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）
    を配置して積層体（９０）を形成する工程と、
    前記積層体を加熱しながら積層方向から加圧し、前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記表面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７１）を形成すると共に前記熱電変換素子を構成する金属原子および前記裏面パターンを構成する金属原子が拡散して構成される合金層（７２）を形成し、前記熱電変換素子と、前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを前記合金層を介して電気的、機械的に接続する一体化工程と、を行うものであり、
    前記積層体を形成する工程では、前記表面保護部材および前記裏面保護部材として熱可塑性樹脂を含むものを用い、
    前記一体化工程では、前記絶縁基材の表面と対向する部分および前記絶縁基材の裏面と対向する部分の少なくとも一方に窪み部（１００ａ）が形成された一対のプレス板（１００）を用いて前記積層体を加圧し、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を構成する熱可塑性樹脂の少なくとも一方を前記窪み部に流動させると共に前記絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂を流動させつつ、前記熱電変換素子および前記合金層を形成することを特徴とする熱電変換装置の製造方法。

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