JP6447577B2 - 熱電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱電変換装置およびその製造方法に関するものである。
従来、薄い板状に形成され、厚み方向の一方の面と他方の面との間を流れる熱流束に応じた信号を出力する熱電変換装置が知られている。この熱電変換装置の製造方法として、特許文献１に記載のものがある。
特許文献１に記載の熱電変換装置の製造方法は、まず、熱可塑性樹脂を含んで構成された絶縁基材に複数のビアホールと複数の空隙とを設け、その複数のビアホールに対し合金の粉末および有機溶剤を有する導電性ペーストを充填する。次に、複数の導電性ペーストの一端同士に接する表面配線パターンを有する表面保護部材を絶縁基材の一方の面に配置し、複数の導電性ペーストの他端同士に接する裏面配線パターンを有する裏面保護部材を絶縁基材の他方の面に配置して積層体を形成する。そして、真空プレス機によりその積層体を積層方向に加圧しつつ加熱する一体化工程を行う。この一体化工程により、導電性ペーストが固相焼結して複数の導電体が形成されると共に、その導電体と表面配線パターンと裏面配線パターンとが電気的に接続し、且つ、絶縁基材と表面保護部材と裏面保護部材とが圧着される。
この製造方法では、上述した一体化工程が行われる際、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂が空隙に流動し、絶縁基材の厚みが薄くなるので、プレス機から導電性ペーストに対して荷重が効率よく印加される。したがって、この製造方法により、導電性ペーストを固相焼結させて導電体を形成すると共に、その導電体と表面配線パターンと裏面配線パターンとを電気的に接続することが可能である。
ところで、特許文献１に記載の製造方法で用いられる絶縁基材は、一体化工程が行われる際の加熱により空隙に流動可能な熱可塑性樹脂を含んで構成されるものである。すなわち、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂には、一体化工程が行われる際の加熱温度より低い融点を有するものが用いられる。そのため、この製造方法により製造された熱電変換装置は、その熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度環境で使用することが困難である。したがって、高い温度環境で使用することが可能な高い融点を有する熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂により絶縁基材が構成された熱電変換装置の製造方法が望まれる。
しかしながら、一体化工程が行われる際にほとんど流動することの無い高い融点を有する熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂で絶縁基材を構成した場合、一体化工程を行う際に絶縁基材の厚みが薄くならない。そのため、従来の製造方法ではプレス機から導電性ペーストに対して効率よく荷重を印加することが困難になる。したがって、熱電変換装置に関する新たな製造方法の開発が求められる。
本発明は上記点に鑑みて、耐熱性の高い熱電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、耐熱性の高い熱電変換装置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、熱電変換装置の製造方法は、板状の第１絶縁体（１１）を用意し、前記第１絶縁体に対して第１ビアホール（１０１）および第２ビアホール（１０２）を形成すること（Ｓ１０）と、
板状の第２絶縁体（１２）を用意し、前記第２絶縁体に対して第３ビアホール（１０３）および第４ビアホール（１０４）を形成すること（Ｓ２０）と、
合金の粉末および溶剤を有する第１導電性ペースト（１３１）が前記第１ビアホールから前記第２絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第１導電性ペーストを前記第１ビアホールに充填すること（Ｓ３０）と、
前記第１導電性ペーストとは異なる合金の粉末および溶剤を有する第２導電性ペースト（１４１）が前記第３ビアホールから前記第１絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第２導電性ペーストを前記第３ビアホールに充填すること（Ｓ４０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから前記第１導電性ペーストが突出した部分が前記第２絶縁体の前記第４ビアホールに向き合い、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから前記第２導電性ペーストが突出した部分が前記第１絶縁体の前記第２ビアホールに向き合うように前記第１絶縁体と前記第２絶縁体とを配置すること（Ｓ５０）と、
前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に位置する前記第１導電性ペーストの一端、および、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから突出する前記第２導電性ペーストの一端に接続可能な表面配線パターン（１１１）を有する表面保護部材（１１０）を用意すること（Ｓ６０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから突出する前記第１導電性ペーストの他端、および、前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に位置する前記第２導電性ペーストの他端に接続可能な裏面配線パターン（１２１）を有する裏面保護部材（１２０）を用意すること（Ｓ７０）と、
前記第１導電性ペーストが前記第１ビアホールから突出した部分を前記第４ビアホールに挿通し、前記第２導電性ペーストが前記第３ビアホールから突出した部分を前記第２ビアホールに挿通すると共に、前記表面配線パターンを有する前記表面保護部材を前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に配置し、前記裏面配線パターンを有する前記裏面保護部材を前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に配置して積層体を形成すること（Ｓ８０）と、
前記積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストを固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体を形成すると共に、前記第１導電体、前記第２導電体、前記表面配線パターンおよび前記裏面配線パターンを電気的に接続し、且つ、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を圧着すること（Ｓ９０）を含む。
板状の第２絶縁体（１２）を用意し、前記第２絶縁体に対して第３ビアホール（１０３）および第４ビアホール（１０４）を形成すること（Ｓ２０）と、
合金の粉末および溶剤を有する第１導電性ペースト（１３１）が前記第１ビアホールから前記第２絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第１導電性ペーストを前記第１ビアホールに充填すること（Ｓ３０）と、
前記第１導電性ペーストとは異なる合金の粉末および溶剤を有する第２導電性ペースト（１４１）が前記第３ビアホールから前記第１絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第２導電性ペーストを前記第３ビアホールに充填すること（Ｓ４０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから前記第１導電性ペーストが突出した部分が前記第２絶縁体の前記第４ビアホールに向き合い、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから前記第２導電性ペーストが突出した部分が前記第１絶縁体の前記第２ビアホールに向き合うように前記第１絶縁体と前記第２絶縁体とを配置すること（Ｓ５０）と、
前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に位置する前記第１導電性ペーストの一端、および、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから突出する前記第２導電性ペーストの一端に接続可能な表面配線パターン（１１１）を有する表面保護部材（１１０）を用意すること（Ｓ６０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから突出する前記第１導電性ペーストの他端、および、前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に位置する前記第２導電性ペーストの他端に接続可能な裏面配線パターン（１２１）を有する裏面保護部材（１２０）を用意すること（Ｓ７０）と、
前記第１導電性ペーストが前記第１ビアホールから突出した部分を前記第４ビアホールに挿通し、前記第２導電性ペーストが前記第３ビアホールから突出した部分を前記第２ビアホールに挿通すると共に、前記表面配線パターンを有する前記表面保護部材を前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に配置し、前記裏面配線パターンを有する前記裏面保護部材を前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に配置して積層体を形成すること（Ｓ８０）と、
前記積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストを固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体を形成すると共に、前記第１導電体、前記第２導電体、前記表面配線パターンおよび前記裏面配線パターンを電気的に接続し、且つ、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を圧着すること（Ｓ９０）を含む。
これによれば、第１絶縁体および第２絶縁体等を積層した状態で、第１導電性ペーストは第２絶縁体から裏面保護部材側に突出し、第２導電性ペーストは第１絶縁体から表面保護部材側に突出する。この状態で積層体を積層方向に加圧しつつ加熱すると、表面配線パターンおよび裏面配線パターンから第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストに対し、効率よく荷重が印加される。そのため、第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストは固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体となる。したがって、この製造方法により、融点の高い熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いて第１絶縁体および第２絶縁体を構成することが可能となる。その結果、この製造方法により、耐熱性の高い熱電変換装置を製造できる。
なお、上記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の一例を示すものである。
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および図２に示すように、本実施形態の熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０が一体化されたものである。熱電変換装置１０は、内部に埋め込まれた複数の層間接続部材１３０、１４０が表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とにより直列に接続された構造を有する。本実施形態の層間接続部材１３０、１４０は、特許請求の範囲に記載の「導電体」に相当する。
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および図２に示すように、本実施形態の熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０が一体化されたものである。熱電変換装置１０は、内部に埋め込まれた複数の層間接続部材１３０、１４０が表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とにより直列に接続された構造を有する。本実施形態の層間接続部材１３０、１４０は、特許請求の範囲に記載の「導電体」に相当する。
なお、図２では、表面保護部材１１０が透明または半透明のものであるとして、複数の表面配線パターン１１１の位置を実線にて記載している。また、図２は、断面図ではないが、説明の便宜上、層間接続部材１３０、１４０に破線のハッチングを施し、その外周を破線で示している。
まず、熱電変換装置１０の製造方法について説明する。
図１および図２に示すように、第１絶縁体１１は、可撓性を有する樹脂フィルムから板状に形成されている。第１絶縁体１１は、後述する熱電変換装置１０の製造方法において、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１（図１５等参照）を固相焼結するための温度よりも融点が高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものである。第１絶縁体１１を構成する樹脂の一例として、アラミド樹脂に粘着層を付したものなどが挙げられる。
第１絶縁体１１は、厚み方向に通じる複数の第１ビアホール１０１および第２ビアホール１０２を有する。第１ビアホール１０１と第２ビアホール１０２とは、第１絶縁体１１の面方向に交互に設けられている。
第２絶縁体１２も、第１絶縁体１１と同様に、可撓性を有する樹脂フィルムから板状に形成されたものである。第２絶縁体１２は、第１絶縁体１１の厚み方向に重なるように設けられる。第２絶縁体１２も、後述する第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１を固相焼結するための温度よりも融点が高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものである。第２絶縁体１２を構成する樹脂の一例として、アラミド樹脂に粘着層を付したものなどが挙げられる。
第２絶縁体１２は、厚み方向に通じる複数の第３ビアホール１０３および第４ビアホール１０４を有する。第３ビアホール１０３と第４ビアホール１０４とは、第２絶縁体１２の面方向に交互に設けられている。第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３は、第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２に対応する位置に設けられている。第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４は、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１に対応する位置に設けられている。
また、第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４の内幅は、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１の内幅より大きい。第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２の内幅は、第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３の内幅より大きい。なお、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１の内幅と第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３の内幅とは、ほぼ同一である。第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２の内幅と第３絶縁体の第４ビアホール１０４の内幅とは、ほぼ同一である。
第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１と第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４には、複数の第１層間接続部材１３０が埋め込まれている。一方、第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２と第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３には、複数の第２層間接続部材１４０が埋め込まれている。
第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、ゼーベック効果を発揮するように、熱電能が互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成されている。例えば、第１層間接続部材１３０は、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。また、例えば、第２層間接続部材１４０は、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末が、焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固相焼結された金属化合物で構成される。
第１絶縁体１１のうち第２絶縁体１２とは反対側の面を、表面配線パターン１１１が形成された表面保護部材１１０が覆っている。即ち、表面保護部材１１０は、第１絶縁体１１のうち第２絶縁体１２とは反対側の面と表面配線パターン１１１とを覆うものである。この表面保護部材１１０も、第１絶縁体１１などと同様に、可撓性を有する樹脂フィルムから板状に形成されたものである。表面保護部材１１０も、後述する第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１を固相焼結するための温度よりも融点が高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものである。表面保護部材１１０を構成する樹脂の一例として、アラミド樹脂に粘着層を付したものなどが挙げられる。
表面配線パターン１１１は、表面保護部材１１０の表面に設けられた銅箔等がパターニングされたものである。この複数の表面配線パターン１１１は、第１絶縁体１１のうち第２絶縁体１２とは反対側に位置する第１層間接続部材１３０の一端と、それに隣り合う第２層間接続部材１４０の一端とに電気的に接続している。
第２絶縁体１２のうち第１絶縁体１１とは反対側の面を、裏面配線パターン１２１が形成された裏面保護部材１２０が覆っている。即ち、裏面保護部材１２０は、第２絶縁体１２のうち第１絶縁体１１とは反対側の面と裏面配線パターン１２１とを覆うものである。この裏面保護部材１２０も、第１絶縁体１１などと同様に、可撓性を有する樹脂フィルムから板状に形成されたものである。裏面保護部材１２０も、後述する第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１を固相焼結するための温度よりも融点が高い樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものである。裏面保護部材１２０を構成する樹脂の一例として、アラミド樹脂に粘着層を付したものなどが挙げられる。
裏面配線パターン１２１は、裏面保護部材１２０の表面に設けられた銅箔等がパターニングされたものである。この複数の裏面配線パターン１２１は、第２絶縁体１２のうち第１絶縁体１１とは反対側に位置する第１層間接続部材１３０の他端と、それに隣り合う第２層間接続部材１４０の他端とに電気的に接続している。
互いに隣接する第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１とによって交互に折り返されるようにして接続されている。このようにして、第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とは、表面配線パターン１１１と裏面配線パターン１２１によって直列接続されている。なお、第１層間接続部材１３０と第２層間接続部材１４０とを直列接続した表面配線パターン１１１または裏面配線パターン１２１の端部は、直接外気に露出するか、または図示していない金属部材などを介して外気に露出している。その露出した部分によって、熱電変換装置１０は、図示していない外部の検出装置との電気的接続が図れるようになっている。
熱電変換装置１０は、その厚み方向の一方の面と他方の面との間を熱流束が流れると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の端部と他方の端部とに温度差が生じる。その際、ゼーベック効果により、第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。熱電変換装置１０は、その熱起電力をセンサ信号（例えば、電圧信号）として出力する。
次に、熱電変換装置１０の製造方法について説明する。
図３に示すように、この製造方法は、第１絶縁体用意工程Ｓ１０、第２絶縁体用意工程Ｓ２０、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０、第２導電性ペースト充填工程Ｓ４０、絶縁体配置工程Ｓ５０、表面保護部材用意工程Ｓ６０、裏面保護部材用意工程Ｓ７０、積層体形成工程Ｓ８０および一体化工程Ｓ９０を含んでいる。
第１絶縁体用意工程Ｓ１０では、上述した第１絶縁体１１を用意し、その第１絶縁体１１に対してドリル加工またはレーザ加工などを行うことにより、第１ビアホール１０１および第２ビアホール１０２を形成する。
第２絶縁体用意工程Ｓ２０では、上述した第２絶縁体１２を用意し、その第２絶縁体１２に対してドリル加工またはレーザ加工などを行うことにより、第３ビアホール１０３および第４ビアホール１０４を形成する。
なお、上述した通り、第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４の内幅は、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１の内幅より大きくなるように形成される。第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２の内幅は、第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３の内幅より大きくなるように形成される。
次に、熱電変換装置１０の製造方法のうち、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０について説明する。
第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０は、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する工程である。図４に示すように、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０は、第１マスク設置工程Ｓ３１、第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２、第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３および第１マスク剥離工程Ｓ３４などを含んでいる。なお、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０を行う装置として、例えば、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の導電材料充填装置を採用することが可能である。
まず、第１マスク設置工程Ｓ３１では、図６に示すように、導電材料充填装置（図示していない）が備える吸着メタルプレート２０の上に、吸着紙２１、第１絶縁体１１、第１マスク２２および第１メタルマスク２３を、この順に配置する。
吸着メタルプレート２０には、複数の孔２４が設けられている。この複数の孔２４の下側の空間は、図示していない真空ポンプに接続されている。また、吸着メタルプレート２０は、図示していないヒータにより加熱される構成になっている。
吸着メタルプレート２０の上に配置される吸着紙２１は、後述する導電性ペースト１３１、１４１に用いられる溶剤を吸収する材質ものであればよく、一般的な上質紙などが用いられる。吸着紙２１の上に、第１ビアホール１０１および第２ビアホール１０２が形成された第１絶縁体１１が配置される。
第１絶縁体１１の上に、第１マスク２２が配置される。第１マスク２２の厚みは、第２絶縁体１２の厚みよりも厚いものである。また、第１マスク２２は、第１ビアホール１０１に対応する位置に第１マスク孔２５を有している。第１マスク孔２５の容積は、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きいものとなっている。なお、第１マスク２２の材質の一例として、アラミド樹脂などが上げられる。
第１マスク２２の上に、第１メタルマスク２３が配置される。第１メタルマスク２３の厚みは、後述する第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２において、充填スキージの摩擦に耐え得る剛性を有する程度の厚みであればよい。また、第１メタルマスク２３は、第１マスク孔２５に対応する位置に第１メタルマスク孔２６を有している。これにより、吸着メタルプレート２０の上に、吸着紙２１、第１絶縁体１１、第１マスク２２および第１メタルマスク２３が、この順で配置される。
次に、第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２では、第１メタルマスク２３の上で充填スキージ２７を図６および図７の矢印Ａの方向に移動しつつ、充填スキージ２７から第１導電性ペースト１３１を吐出する。このとき、充填スキージ２７の移動方向後側の端部２７１が第１メタルマスク２３の上面に接しつつ移動するので、第１メタルマスク２３の上から第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１が刷り込まれる。そのとき余剰となった第１導電性ペースト１３１は、その充填スキージ２７の端部２７１によって擦り取られる。
第１導電性ペースト１３１として、例えば、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の微細粉末を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。
第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２の際、上述したヒータにより、第１絶縁体１１、第１マスク２２および第１メタルマスク２３は、第１導電性ペースト１３１が有する有機溶剤の融点よりも高い温度に加熱される。これにより、第１導電性ペースト１３１は、有機溶剤が溶融した状態で、第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に充填される。
また、第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２の際、上述した真空ポンプにより、第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１は、真空排気される。これにより、第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に充填された第１導電性ペースト１３１にボイドが含まれることが防がれる。
この第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２において、第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に充填された第１導電性ペースト１３１に含まれる有機溶剤の大部分は吸着紙２１に吸着される。そのため、第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に合金の微細粉末が密接して充填される。
第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３では、図８および図９に示すように、まず、第１マスク２２の上面から第１メタルマスク２３を取り外す。これにより、第１マスク２２の上面には、第１メタルマスク孔２６に充填されていた第１導電性ペースト１３１が突出した状態となる。続いて、第１マスク２２の上でメタルスキージ２８を図８および図９の矢印Ｂの方向に移動し、第１マスク２２の上に突出する第１導電性ペースト１３１を掻き取る。
次に、第１マスク剥離工程Ｓ３４では、図１０および図１１に示すように、第１絶縁体１１から第１マスク２２を取り外す。これにより、第１導電性ペースト１３１は、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１に充填されると共に、第１マスク２２の厚み分、第１ビアホール１０１から突出した状態となる。上述したように第１マスク２２の厚みは第２絶縁体１２の厚みよりも厚いので、第１導電性ペースト１３１は、第１ビアホール１０１から、第２絶縁体１２の厚みよりも大きく突出した状態となる。また、上述したように第１マスク２２の第１マスク孔２５の容積は第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きいので、第１導電性ペースト１３１が第１ビアホール１０１から突出した部分の体積は、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きいものとなる。
続いて、熱電変換装置１０の製造方法のうち、第２導電性ペースト充填工程Ｓ４０について説明する。第２導電性ペースト充填工程Ｓ４０は、第２絶縁体１２の第２ビアホール１０２に第２導電性ペースト１４１を充填する工程である。第２導電性ペースト充填工程Ｓ４０は、図５に示したように、第２マスク設置工程Ｓ４１、第２導電性ペースト供給工程Ｓ４２、第２導電性ペースト回収工程Ｓ４３および第２マスク剥離工程Ｓ４４を含んでいる。
第２マスク設置工程Ｓ４１では、図１２に示すように、導電材料充填装置が備える吸着メタルプレート２０の上に、吸着紙２１、第２絶縁体１２、第２マスク２９および第２メタルマスク３０を、この順に配置する。第２絶縁体１２の上に配置される第２マスク２９の厚みは、第１絶縁体１１の厚みよりも厚いものである。また、第２マスク２９は、第３ビアホール１０３に対応する位置に第２マスク孔３１を有している。第２マスク孔３１の容積は、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きい。なお、第２マスク２９の材質の一例として、アラミド樹脂などが上げられる。
第２マスク２９の上に配置される第２メタルマスク３０は、第２マスク孔３１に対応する位置に第２メタルマスク孔３２を有している。
次に、第２導電性ペースト供給工程Ｓ４２では、上述したヒータおよび真空ポンプを駆動しつつ、第２メタルマスク３０の上で充填スキージ２７を図１２の矢印Ｃの方向に移動し、充填スキージ２７から第２導電性ペースト１４１を吐出する。第２導電性ペースト１４１として、例えば、金属原子が所定の結晶構造を維持しているＢｉ−Ｔｅ合金の微細粉末を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。なお、第２導電性ペースト供給工程Ｓ４２において、第２メタルマスク孔３２、第２マスク孔３１および第３ビアホール１０３に充填された第２導電性ペースト１４１に含まれる有機溶剤の大部分は吸着紙２１に吸着される。これにより、第２メタルマスク３０の上から第２メタルマスク孔３２、第２マスク孔３１および第３ビアホール１０３に、第２導電性ペースト１４１の合金の微細粉末が密接した状態で充填される。
第２導電性ペースト回収工程Ｓ４３では、図１３に示すように、まず、第２マスク２９の上面から第２メタルマスク３０を取り外す。続いて、第２マスク２９の上でメタルスキージ２８を図１３の矢印Ｄの方向に移動し、第２マスク２９の上に突出する第２導電性ペースト１４１を掻き取る。
次に、第２マスク剥離工程Ｓ４４では、図１４に示すように、第２絶縁体１２から第２マスク２９を取り外す。これにより、第２導電性ペースト１４１は、第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３に充填されると共に、第３ビアホール１０３から突出した状態となる。上述したように第２マスク２９の厚みは第１絶縁体１１の厚みよりも厚いので、第２導電性ペースト１４１は、第３ビアホール１０３から第１絶縁体１１の厚みよりも大きく突出した状態となる。また、上述したように第２マスク２９の第２マスク孔３１の容積は第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きいので、第２導電性ペースト１４１が第３ビアホール１０３から突出した部分の体積は、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きいものとなる。
次に、熱電変換装置１０の製造方法のうち、絶縁体配置工程Ｓ５０について説明する。
絶縁体配置工程Ｓ５０では、図１５に示すように、第１絶縁体１１は、第１ビアホール１０１から第１導電性ペースト１３１が突出した部分が第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４に向き合うように配置される。また、第２絶縁体１２は、第３ビアホール１０３から第２導電性ペースト１４１が突出した部分が第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２に向き合うように配置される。
続いて、表面保護部材用意工程Ｓ６０について説明する。
表面保護部材用意工程Ｓ６０では、図１５に示すように、表面配線パターン１１１を有する表面保護部材１１０を用意する。表面配線パターン１１１は、上述した絶縁体配置工程Ｓ５０において、第１絶縁体１１のうち第２絶縁体１２とは反対側に位置する第１導電性ペースト１３１の一端と、第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３から突出する第２導電性ペースト１４１の一端とに接続可能な位置に配置される。表面配線パターン１１１と表面保護部材１１０の製造方法の一例として、まず、表面保護部材１１０のうち少なくとも第１絶縁体１１と対向する面に銅箔等を形成する。そして、その銅箔を適宜パターニングすることにより、表面保護部材１１０に表面配線パターン１１１が形成される。
次に、裏面保護部材用意工程Ｓ７０について説明する。
裏面保護部材用意工程Ｓ７０では、裏面配線パターン１２１を有する裏面保護部材１２０を用意する。裏面配線パターン１２１は、上述した絶縁体配置工程Ｓ５０において、第１絶縁体１１の第１ビアホールから１０１突出する第１導電性ペースト１３１の他端と、第２絶縁体１２のうち第１絶縁体１１とは反対側に位置する第２導電性ペースト１４１の他端とに接続可能な位置に配置される。裏面配線パターン１２１と裏面保護部材１２０の製造方法の一例として、まず、裏面保護部材１２０のうち少なくとも第２絶縁体１２と対向する面に銅箔等を形成する。そして、その銅箔を適宜パターニングすることにより、裏面保護部材１２０に裏面配線パターン１２１が形成される。
続いて、積層体形成工程Ｓ８０について説明する。
積層体形成工程Ｓ８０では、図１６に示すように、プレス機の下側プレス板４０の上に、下側緩衝材４１、下側離型紙４２、裏面保護部材１２０、第２絶縁体１２、第１絶縁体１１、表面保護部材１１０、上側離型紙４３および上側緩衝材４４を、この順に配置する。
なお、下側緩衝材４１および上側緩衝材４４として、例えばテフロン（登録商標）が使用される。また、下側離型紙４２および上側離型紙４３として、例えばアラミド樹脂などから形成される樹脂シートが使用される。
このとき、第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１から第１導電性ペースト１３１が突出した部分は、第４ビアホール１０４に挿通される。また、第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３から第２導電性ペースト１４１が突出した部分は、第２ビアホール１０２に挿通される。また、表面保護部材１１０は、表面配線パターン１１１が、第１絶縁体１１のうち第２絶縁体１２とは反対側の面に向くように配置される。裏面保護部材１２０は、裏面配線パターン１２１が、第２絶縁体１２のうち第１絶縁体１１とは反対側の面に向くように配置される。これにより、積層体が形成される。
次に、一体化工程Ｓ９０について説明する。
一体化工程Ｓ９０では、図１６に示したプレス機の下側プレス板４０と上側プレス板４７との間に配置された積層体を、真空状態の中で積層方向に加圧しつつ加熱する。一体化工程Ｓ９０は、図１７に示したように、ガス抜き工程、プレス成形工程および冷却工程などを含んでいる。図１７では、一体化工程Ｓ９０において積層体に印加する圧力を実線Ｐで示し、積層体を加熱する温度を破線Ｑに示している。
まず、図１７に示したように、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１の間（例えば６００秒）、ガス抜き工程が行われる。このガス抜き工程では、真空ポンプにより真空排気を行いつつ、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１が焼結しない程度の温度（例えば１８０℃）で積層体を加熱する。それと同時に、第１導電性ペースト１３１と第２導電性ペースト１４１が変形する程度の圧力（例えば１．５ＭＰａ）を積層体に印加する。
これにより、図１８に示すように、第１導電性ペースト１３１が第２絶縁体１２の第４ビアホール１０４に充満し、第２導電性ペースト１４１が第１絶縁体１１の第２ビアホール１０２に充満する。このとき、上述した導電性ペースト充填工程Ｓ３０、Ｓ４０において吸着紙２１に吸着されずに残存した溶剤が蒸発すると共に、その溶剤の蒸気が第１導電性ペースト１３１と第２導電性ペースト１４１から真空排気によって抜かれる。
ここで、上述したように、第１導電性ペースト１３１が第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１から突出する部分の体積は、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きい。そのため、第１導電性ペースト１３１の一部は、第２絶縁体１２の裏面保護部材１２０側の面よりも第１絶縁体１１とは反対側に突出する。また、第２導電性ペースト１４１が第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３から突出する部分の体積は、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きい。そのため、第２導電性ペースト１４１の一部は、第１絶縁体１１の表面保護部材１１０側の面よりも第２絶縁体１２とは反対側に突出する。そのため、表面配線パターン１１１と第２導電性ペースト１４１とが当接し、表面配線パターン１１１と第１絶縁体１１との間に隙間が開いた状態となる。また、裏面配線パターン１２１と第１導電性ペースト１３１とが当接し、裏面配線パターン１２１と第２絶縁体１２との間に隙間が開いた状態となる。
次に、図１７に示したように、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間（例えば６００秒）、プレス成形工程が行われる。このプレス成形工程では、真空ポンプにより真空排気を行いつつ、所定の温度（例えば３２０℃）と圧力（例えば１０ＭＰａ）で積層体を加熱し加圧する。このときの温度と圧力は、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１が焼結するものであり、さらに、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０に付された粘着層同士が接着するものである。
これにより、図１９に示すように、下側プレス板４０から下側離型紙４２、下側緩衝材４１を介して裏面保護部材１２０に荷重が印加されると共に、上側プレス板４７から上側離型紙４３、上側緩衝材４４を介して表面保護部材１１０に荷重が印加される。それにより、第１導電性ペースト１３１が設けられた場所を除く場所の表面保護部材１１０と表面配線パターン１１１とは、第１絶縁体１１側へ変形し、第２導電性ペースト１４１が設けられた場所を除く場所の裏面保護部材１２０と裏面配線パターン１２１とは、第２絶縁体１２側へ変形する。したがって、下側緩衝材４１と上側緩衝材４４は、第１導電性ペースト１３１と第２導電性ペースト１４１が設けられた場所の圧縮量が、それを除く場所の圧縮量よりも大きいものとなる。
その結果、下側プレス板４０から下側緩衝材４１、下側離型紙４２、裏面保護部材１２０、裏面配線パターン１２１を介して、第１導電性ペースト１３１と第２導電性ペースト１４１に荷重が効率よく印加される。それと共に、上側プレス板４７から上側緩衝材４４、上側離型紙４３、表面保護部材１１０および表面配線パターン１１１を介して、第１導電性ペースト１３１と第２導電性ペースト１４１に荷重が効率よく印加される。そのため、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１は、固相焼結してそれぞれ第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０となると共に、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１に確実に接続する。また、それと同時に、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０に付された粘着層同士が圧着される。
続いて、図１７に示したように、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３の間（例えば６００秒）、冷却工程が行われる。この冷却工程では、温度を低下させつつ、所定の圧力（例えば１０ＭＰａ）で積層体の加圧を継続する。これにより、熱電変換装置１０を構成する各部材が冷却され、熱電変換装置１０が成形される。その後、下側プレス板４０と上側プレス板４７とを開き、プレス機からから熱電変換装置１０を取り出す。この製造方法により製造された熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０がいずれも融点の高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いて構成されており、耐熱性の高いものである。
本実施形態は、次の作用効果を奏する。
（１）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２などを積層した状態で、第１導電性ペースト１３１は第２絶縁体１２から裏面保護部材１２０側に突出し、第２導電性ペースト１４１は第１絶縁体１１から表面保護部材１１０側に突出する。この状態で積層体を積層方向に加圧しつつ加熱すると、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１から第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１に対し、効率よく荷重が印加される。そのため、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１は固相焼結してそれぞれ第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０となる。したがって、この製造方法により、融点の高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いて第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を構成することが可能となる。その結果、この製造方法により、耐熱性の高い熱電変換装置１０を製造できる。
（１）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２などを積層した状態で、第１導電性ペースト１３１は第２絶縁体１２から裏面保護部材１２０側に突出し、第２導電性ペースト１４１は第１絶縁体１１から表面保護部材１１０側に突出する。この状態で積層体を積層方向に加圧しつつ加熱すると、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１から第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１に対し、効率よく荷重が印加される。そのため、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１は固相焼結してそれぞれ第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０となる。したがって、この製造方法により、融点の高い熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いて第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を構成することが可能となる。その結果、この製造方法により、耐熱性の高い熱電変換装置１０を製造できる。
この製造方法により製造された熱電変換装置１０は、さらに次の特徴を備えるものである。
（２）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂、または熱硬化性樹脂で構成することで、積層体を積層方向に加圧しつつ加熱する際、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２の面方向に樹脂が流れることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１と第２絶縁体１２の厚みを正確に設定できる。
（２）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂、または熱硬化性樹脂で構成することで、積層体を積層方向に加圧しつつ加熱する際、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２の面方向に樹脂が流れることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１と第２絶縁体１２の厚みを正確に設定できる。
例えば、熱電変換装置１０の厚みを厚く設定して、第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０を大きくした場合、熱流束に対する熱電変換装置１０の出力値を大きくできる。
また、例えば、熱電変換装置１０の厚みを薄く設定して、測定対象物近傍の気流が熱流測定に与える影響を低減できる。
（３）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂、または熱硬化性樹脂で構成することで、複数回の加熱プレス加工を行った場合でも第１絶縁体１１および第２絶縁体１２の面方向に樹脂が流れることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、製造後における１回または複数回の加熱プレス加工により、その熱電変換装置１０が取り付けられる測定対象物の形状に合わせて熱電変換装置１０の形状を成形できる。
（４）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂または熱硬化性樹脂で構成することで、第１〜第４ビアホール１０４をドリルなどにより形成する際、そのドリルの熱により第１絶縁体１１および第２絶縁体１２が溶けることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、ビアホール同士の間隔を狭くし、単位面積当たりの第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０の個数を多くすることが可能である。したがって、熱電変換装置１０は、熱流束に対する出力値を大きくできる。
（５）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０をいずれも同種の樹脂（例えばアラミド樹脂）で構成することが可能である。そのため、一体化工程Ｓ９０において、それらの樹脂が強く接合されるので、熱電変換装置１０は、曲げなどによる樹脂の剥離を防ぐことができる。
（６）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の内幅が、第１ビアホール１０１の内幅より大きい。また、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の内幅が、第３ビアホール１０３の内幅より大きい。
（３）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂、または熱硬化性樹脂で構成することで、複数回の加熱プレス加工を行った場合でも第１絶縁体１１および第２絶縁体１２の面方向に樹脂が流れることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、製造後における１回または複数回の加熱プレス加工により、その熱電変換装置１０が取り付けられる測定対象物の形状に合わせて熱電変換装置１０の形状を成形できる。
（４）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２を融点の高い樹脂または熱硬化性樹脂で構成することで、第１〜第４ビアホール１０４をドリルなどにより形成する際、そのドリルの熱により第１絶縁体１１および第２絶縁体１２が溶けることが防がれる。そのため、熱電変換装置１０は、ビアホール同士の間隔を狭くし、単位面積当たりの第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０の個数を多くすることが可能である。したがって、熱電変換装置１０は、熱流束に対する出力値を大きくできる。
（５）熱電変換装置１０は、第１絶縁体１１、第２絶縁体１２、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０をいずれも同種の樹脂（例えばアラミド樹脂）で構成することが可能である。そのため、一体化工程Ｓ９０において、それらの樹脂が強く接合されるので、熱電変換装置１０は、曲げなどによる樹脂の剥離を防ぐことができる。
（６）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の内幅が、第１ビアホール１０１の内幅より大きい。また、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の内幅が、第３ビアホール１０３の内幅より大きい。
これによれば、積層体形成工程Ｓ８０の際、第１導電性ペースト１３１が第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１から突出する箇所を第４ビアホール１０４に容易に挿通することが可能である。また、第２導電性ペースト１４１が第３ビアホール１０３から突出する箇所を第２ビアホール１０２に容易に挿通することが可能である。
（７）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第１導電性ペースト１３１が第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１から突出する部分の体積が、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きい。また、第２導電性ペースト１４１が第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３から突出する部分の体積が、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きい。
（７）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第１導電性ペースト１３１が第１絶縁体１１の第１ビアホール１０１から突出する部分の体積が、第２絶縁体１２が有する第４ビアホール１０４の容積より大きい。また、第２導電性ペースト１４１が第２絶縁体１２の第３ビアホール１０３から突出する部分の体積が、第１絶縁体１１が有する第２ビアホール１０２の容積より大きい。
これによれば、一体化工程Ｓ９０の際、第１導電性ペースト１３１は、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１から荷重を印加されて第４ビアホール１０４に充満すると共に、第４ビアホール１０４から裏面配線パターン１２１側に突出する。また、第２導電性ペースト１４１は、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１から荷重を印加されて第２ビアホール１０２に充満すると共に、第２ビアホール１０２から表面配線パターン１１１側に突出する。そのため、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１は、表面配線パターン１１１および裏面配線パターン１２１から効率よく荷重を印加されて固相焼結し、それぞれ第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０となる。
（８）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法は、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０において、第１マスク設置工程Ｓ３１、第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２、第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３および第１マスク剥離工程Ｓ３４を含む。第１マスク設置工程Ｓ３１では、第１マスク孔２５を有する第１マスク２２で第１絶縁体１１を覆い、さらに第１メタルマスク孔２６を有する第１メタルマスク２３で第１マスク２２のうち第１絶縁体１１とは反対側の面を覆う。第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２では、第１メタルマスク２３の上から第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３では、第１マスク２２から第１メタルマスク２３を取り外した後、第１マスク２２の上に突出する第１導電性ペースト１３１を掻き取る。第１マスク剥離工程Ｓ３４では、第１絶縁体１１から第１マスク２２を取り外す。
（８）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法は、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０において、第１マスク設置工程Ｓ３１、第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２、第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３および第１マスク剥離工程Ｓ３４を含む。第１マスク設置工程Ｓ３１では、第１マスク孔２５を有する第１マスク２２で第１絶縁体１１を覆い、さらに第１メタルマスク孔２６を有する第１メタルマスク２３で第１マスク２２のうち第１絶縁体１１とは反対側の面を覆う。第１導電性ペースト供給工程Ｓ３２では、第１メタルマスク２３の上から第１メタルマスク孔２６、第１マスク孔２５および第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する。第１導電性ペースト回収工程Ｓ３３では、第１マスク２２から第１メタルマスク２３を取り外した後、第１マスク２２の上に突出する第１導電性ペースト１３１を掻き取る。第１マスク剥離工程Ｓ３４では、第１絶縁体１１から第１マスク２２を取り外す。
また、第２導電性ペースト充填工程Ｓ４０も、第１導電性ペースト充填工程Ｓ３０と同様に、第２マスク設置工程Ｓ４１、第２導電性ペースト供給工程Ｓ４２、第２導電性ペースト回収工程Ｓ４３および第２マスク剥離工程Ｓ４４を含む。
これによれば、第１絶縁体１１が有する第１ビアホール１０１に第１導電性ペースト１３１を充填する際、第１マスク２２と第１メタルマスク２３を用いることで、第１マスク２２の厚みを薄くすることが可能である。そのため、第１絶縁体１１が有する第１ビアホール１０１からの第１導電性ペースト１３１の突出量を小さくできる。また、第２絶縁体１２が有する第３ビアホール１０３に第２導電性ペースト１４１を充填する際も、第２絶縁体１２が有する第３ビアホール１０３からの第２導電性ペースト１４１の突出量を小さくできる。したがって、この製造方法により、厚みが薄い第１絶縁体１１と第２絶縁体１２を使用することが可能であるので、熱電変換装置１０の厚みを薄くできる。
（９）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２は、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１を固相焼結するための温度よりも融点が高い樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものが用いられる。
（９）本実施形態の熱電変換装置１０の製造方法では、第１絶縁体１１および第２絶縁体１２は、第１導電性ペースト１３１および第２導電性ペースト１４１を固相焼結するための温度よりも融点が高い樹脂、または熱硬化性樹脂を含んで構成されたものが用いられる。
これによれば、耐熱性の高い熱電変換装置１０を製造できる。
（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。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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
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。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形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、第１絶縁体、第２絶縁体、表面配線パターンを有する表面保護部材、および裏面配線パターンを有する裏面保護部材により熱電変換装置を構成したが、他の実施形態では、第１絶縁体と第２絶縁体との間、第１絶縁体と表面保護部材との間、または第２絶縁体と裏面保護部材との間に絶縁シートを加えてもよい。
また、表面保護部材のうち第１絶縁体とは反対側の面、または裏面保護部材のうち第２絶縁体とは反対側の面に絶縁シートを加えてもよい。
（まとめ）
上述の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、本実施形態の熱電変換装置の製造方法は、板状の第１絶縁体に対し第１ビアホールおよび第２ビアホールを形成することと、
板状の第２絶縁体に対し第３ビアホールおよび第４ビアホールを形成することと、
合金の粉末および溶剤を有する第１導電性ペーストが第１ビアホールから第２絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、第１導電性ペーストを第１ビアホールに充填することと、
第１導電性ペーストとは異なる合金の粉末および溶剤を有する第２導電性ペーストが第３ビアホールから第１絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、第２導電性ペーストを第３ビアホールに充填することと、
第１絶縁体の第１ビアホールから第１導電性ペーストが突出した部分が第２絶縁体の第４ビアホールに向き合い、第２絶縁体の第３ビアホールから第２導電性ペーストが突出した部分が第１絶縁体の第２ビアホールに向き合うように第１絶縁体と第２絶縁体とを配置することと、
第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側に位置する第１導電性ペーストの一端、および、第２絶縁体の第３ビアホールから突出する第２導電性ペーストの一端に接続可能な表面配線パターンを有する表面保護部材を用意することと、
第１絶縁体の第１ビアホールから突出する第１導電性ペーストの他端、および、第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側に位置する第２導電性ペーストの他端に接続可能な裏面配線パターンを有する裏面保護部材を用意することと、
第１導電性ペーストが第１ビアホールから突出した部分を第４ビアホールに挿通し、第２導電性ペーストが第３ビアホールから突出した部分を第２ビアホールに挿通すると共に、表面配線パターンを有する表面保護部材を第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側に配置し、裏面配線パターンを有する裏面保護部材を第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側に配置して積層体を形成することと、
積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストを固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体を形成すると共に、第１導電体と第２導電体と表面配線パターンと裏面配線パターンとを電気的に接続し、且つ、第１絶縁体と第２絶縁体と表面保護部材と裏面保護部材とを圧着することを含む。
上述の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、本実施形態の熱電変換装置の製造方法は、板状の第１絶縁体に対し第１ビアホールおよび第２ビアホールを形成することと、
板状の第２絶縁体に対し第３ビアホールおよび第４ビアホールを形成することと、
合金の粉末および溶剤を有する第１導電性ペーストが第１ビアホールから第２絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、第１導電性ペーストを第１ビアホールに充填することと、
第１導電性ペーストとは異なる合金の粉末および溶剤を有する第２導電性ペーストが第３ビアホールから第１絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、第２導電性ペーストを第３ビアホールに充填することと、
第１絶縁体の第１ビアホールから第１導電性ペーストが突出した部分が第２絶縁体の第４ビアホールに向き合い、第２絶縁体の第３ビアホールから第２導電性ペーストが突出した部分が第１絶縁体の第２ビアホールに向き合うように第１絶縁体と第２絶縁体とを配置することと、
第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側に位置する第１導電性ペーストの一端、および、第２絶縁体の第３ビアホールから突出する第２導電性ペーストの一端に接続可能な表面配線パターンを有する表面保護部材を用意することと、
第１絶縁体の第１ビアホールから突出する第１導電性ペーストの他端、および、第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側に位置する第２導電性ペーストの他端に接続可能な裏面配線パターンを有する裏面保護部材を用意することと、
第１導電性ペーストが第１ビアホールから突出した部分を第４ビアホールに挿通し、第２導電性ペーストが第３ビアホールから突出した部分を第２ビアホールに挿通すると共に、表面配線パターンを有する表面保護部材を第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側に配置し、裏面配線パターンを有する裏面保護部材を第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側に配置して積層体を形成することと、
積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストを固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体を形成すると共に、第１導電体と第２導電体と表面配線パターンと裏面配線パターンとを電気的に接続し、且つ、第１絶縁体と第２絶縁体と表面保護部材と裏面保護部材とを圧着することを含む。
第２の観点によれば、第２絶縁体に形成する第４ビアホールの内幅は、第１ビアホールの内幅より大きい。また、第１絶縁体に形成する第２ビアホールの内幅は、第３ビアホールの内幅より大きい。
これによれば、第１絶縁体と第２絶縁体とを積層する際、第１導電性ペーストが第１絶縁体の第１ビアホールから突出する箇所を第４ビアホールに容易に挿通することが可能である。また、第２導電性ペーストが第３ビアホールから突出する箇所を第２ビアホールに容易に挿通することが可能である。
第３の観点によれば、第１導電性ペーストを第１ビアホールに充填することでは、第１導電性ペーストが第１絶縁体の第１ビアホールから突出する部分の体積を、積層体を積層方向に加圧しつつ加熱した後の第４ビアホールの容積より大きくする。また、第２導電性ペーストを第３ビアホールに充填することでは、第２導電性ペーストが第２絶縁体の第３ビアホールから突出する部分の体積を、積層体を積層方向に加圧しつつ加熱した後の第２ビアホールの容積より大きくする。
これによれば、積層体を加圧しつつ加熱する際、第１導電性ペーストは、表面配線パターンおよび裏面配線パターンから荷重を印加されて第４ビアホールに充満すると共に第４ビアホールから裏面配線パターン側に突出する。また、第２導電性ペーストは、表面配線パターンおよび裏面配線パターンから荷重を印加されて第２ビアホールに充満すると共に第２ビアホールから表面配線パターン側に突出する。そのため、第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストは、表面配線パターンおよび裏面配線パターンから効率よく荷重を印加されて固相焼結し、それぞれ第１導電体および第２導電体となる。
第４の観点によれば、第１絶縁体が有する第１ビアホールに対し第１導電性ペーストを充填する工程は、第２絶縁体の厚みよりも厚く形成され且つ第１ビアホールに対応する位置に第１マスク孔を有する第１マスクで第１絶縁体を覆い、第１マスクの第１マスク孔に対応する第１メタルマスク孔を有する第１メタルマスクで第１マスクのうち第１絶縁体とは反対側の面を覆うことと、第１メタルマスクの上から第１メタルマスク孔、第１マスク孔および第１ビアホールに第１導電性ペーストを充填することと、第１マスクから第１メタルマスクを取り外した後、第１マスクの上に突出する第１導電性ペーストを掻き取ることと、第１絶縁体から第１マスクを取り外すことを含む。また、第２絶縁体が有する第３ビアホールに対し第２導電性ペーストを充填する工程は、第１絶縁体の厚みよりも厚く形成され且つ第３ビアホールに対応する位置に第２マスク孔を有する第２マスクで第２絶縁体を覆い、第２マスクの第２マスク孔に対応する第２メタルマスク孔を有する第２メタルマスクで第２マスクのうち第２絶縁体とは反対側の面を覆うことと、第２メタルマスクの上から第２メタルマスク孔、第２マスク孔および第３ビアホールに第２導電性ペーストを充填することと、第２マスクから第２メタルマスクを取り外した後、第２マスクの上に突出する第２導電性ペーストを掻き取ることと、第２絶縁体から第２マスクを取り外すことを含む。
これによれば、第１絶縁体が有する第１ビアホールに第１導電性ペーストを充填する際、第１マスクと第１メタルマスクを用いることで、第１マスクの厚みを薄くすることが可能である。そのため、第１絶縁体が有する第１ビアホールからの第１導電性ペーストの突出量を小さくできる。また、第２絶縁体が有する第３ビアホールに第２導電性ペーストを充填する際も同様に、第２絶縁体が有する第３ビアホールからの第２導電性ペーストの突出量を小さくできる。したがって、この製造方法により、第１絶縁体と第２絶縁体の厚みを薄くすることが可能であるので、厚みの薄い熱電変換装置を製造できる。
第５の観点によれば、第１絶縁体および第２絶縁体は、第１導電性ペーストおよび第２導電性ペーストを固相焼結するための温度よりも融点が高い樹脂を含んで構成されたものが用いられる。
これによれば、耐熱性の高い熱電変換装置を製造できる。
第６の観点によれば、第１絶縁体および第２絶縁体は、熱硬化性樹脂を含んで構成されたものが用いられる。
これによれば、耐熱性の高い熱電変換装置を製造できる。
第７の観点によれば、熱電変換装置は、第１絶縁体、第２絶縁体、複数の第１導電体、複数の第２導電体、表面配線パターン、裏面配線パターン、表面保護部材および裏面保護部材を備える。
第１絶縁体は、板状に形成され、第１ビアホールおよび第２ビアホールを有する。第２絶縁体は、板状に形成され、第２ビアホールより内幅の小さい第３ビアホール、および第１ビアホールより内幅の大きい第４ビアホールを有し、第１絶縁体の厚み方向に重なる。複数の第１導電体は、第１絶縁体の第１ビアホールと第２絶縁体の第４ビアホールとに埋め込まれ、所定の熱電能を有する。複数の第２導電体は、第１絶縁体の第２ビアホールと第２絶縁体の第３ビアホールに埋め込まれ、第１導電体とは異なる熱電能を有する。表面配線パターンは、第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側に位置する第１導電体の一端および第２導電体の一端に接続する。裏面配線パターンは、第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側に位置する第１導電体の他端および第２導電体の他端に接続する。表面保護部材は、第１絶縁体のうち第２絶縁体とは反対側の面と表面配線パターンとを覆う。裏面保護部材は、第２絶縁体のうち第１絶縁体とは反対側の面と裏面配線パターンとを覆う。
この構成を備えた熱電変換装置は、上述した製造方法によって製造することが可能であるので、耐熱性の高い熱電変換装置を得ることができる。
Ｓ１０ 第１絶縁体用意工程
Ｓ２０ 第２絶縁体用意工程
Ｓ３０ 第１導電性ペースト充填工程
Ｓ４０ 第２導電性ペースト充填工程
Ｓ５０ 絶縁体配置工程
Ｓ６０ 表面保護部材用意工程
Ｓ７０ 裏面保護部材用意工程
Ｓ８０ 積層体形成工程
Ｓ９０ 一体化工程
Ｓ２０ 第２絶縁体用意工程
Ｓ３０ 第１導電性ペースト充填工程
Ｓ４０ 第２導電性ペースト充填工程
Ｓ５０ 絶縁体配置工程
Ｓ６０ 表面保護部材用意工程
Ｓ７０ 裏面保護部材用意工程
Ｓ８０ 積層体形成工程
Ｓ９０ 一体化工程
Claims (6)
- 板状の第１絶縁体（１１）を用意し、前記第１絶縁体に対して第１ビアホール（１０１）および第２ビアホール（１０２）を形成すること（Ｓ１０）と、
板状の第２絶縁体（１２）を用意し、前記第２絶縁体に対して第３ビアホール（１０３）および第４ビアホール（１０４）を形成すること（Ｓ２０）と、
合金の粉末および溶剤を有する第１導電性ペースト（１３１）が前記第１ビアホールから前記第２絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第１導電性ペーストを前記第１ビアホールに充填すること（Ｓ３０）と、
前記第１導電性ペーストとは異なる合金の粉末および溶剤を有する第２導電性ペースト（１４１）が前記第３ビアホールから前記第１絶縁体の厚みよりも大きく突出するように、前記第２導電性ペーストを前記第３ビアホールに充填すること（Ｓ４０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから前記第１導電性ペーストが突出した部分が前記第２絶縁体の前記第４ビアホールに向き合い、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから前記第２導電性ペーストが突出した部分が前記第１絶縁体の前記第２ビアホールに向き合うように前記第１絶縁体と前記第２絶縁体とを配置すること（Ｓ５０）と、
前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に位置する前記第１導電性ペーストの一端、および、前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから突出する前記第２導電性ペーストの一端に接続可能な表面配線パターン（１１１）を有する表面保護部材（１１０）を用意すること（Ｓ６０）と、
前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから突出する前記第１導電性ペーストの他端、および、前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に位置する前記第２導電性ペーストの他端に接続可能な裏面配線パターン（１２１）を有する裏面保護部材（１２０）を用意すること（Ｓ７０）と、
前記第１導電性ペーストが前記第１ビアホールから突出した部分を前記第４ビアホールに挿通し、前記第２導電性ペーストが前記第３ビアホールから突出した部分を前記第２ビアホールに挿通すると共に、前記表面配線パターンを有する前記表面保護部材を前記第１絶縁体のうち前記第２絶縁体とは反対側に配置し、前記裏面配線パターンを有する前記裏面保護部材を前記第２絶縁体のうち前記第１絶縁体とは反対側に配置して積層体を形成すること（Ｓ８０）と、
前記積層体を積層方向に加圧しつつ加熱し、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストを固相焼結してそれぞれ第１導電体および第２導電体を形成すると共に、前記第１導電体、前記第２導電体、前記表面配線パターンおよび前記裏面配線パターンを電気的に接続し、且つ、前記第１絶縁体、前記第２絶縁体、前記表面保護部材および前記裏面保護部材を圧着すること（Ｓ９０）を含む熱電変換装置の製造方法。 - 前記第２絶縁体に形成する前記第４ビアホールの内幅は、前記第１ビアホールの内幅より大きく、
前記第１絶縁体に形成する前記第２ビアホールの内幅は、前記第３ビアホールの内幅より大きい請求項１に記載の熱電変換装置の製造方法。 - 前記第１導電性ペーストを前記第１ビアホールに充填することでは、前記第１導電性ペーストが前記第１絶縁体の前記第１ビアホールから突出する部分の体積を、前記積層体を積層方向に加圧しつつ加熱した後の前記第４ビアホールの容積より大きくし、
前記第２導電性ペーストを前記第３ビアホールに充填することでは、前記第２導電性ペーストが前記第２絶縁体の前記第３ビアホールから突出する部分の体積を、前記積層体を積層方向に加圧しつつ加熱した後の前記第２ビアホールの容積より大きくする請求項１または２に記載の熱電変換装置の製造方法。 - 前記第１絶縁体が有する前記第１ビアホールに対し前記第１導電性ペーストを充填することは、
前記第２絶縁体の厚みよりも厚く形成され且つ前記第１ビアホールに対応する位置に第１マスク孔（２５）を有する第１マスク（２２）で前記第１絶縁体を覆い、前記第１マスクの前記第１マスク孔に対応する第１メタルマスク孔（２６）を有する第１メタルマスク（２３）で前記第１マスクのうち前記第１絶縁体とは反対側の面を覆うこと（Ｓ３１）と、
前記第１メタルマスクの上から前記第１メタルマスク孔、前記第１マスク孔および前記第１ビアホールに前記第１導電性ペーストを充填すること（Ｓ３２）と、
前記第１マスクから前記第１メタルマスクを取り外した後、前記第１マスクの上に突出する前記第１導電性ペーストを掻き取ること（Ｓ３３）と、
前記第１絶縁体から前記第１マスクを取り外すこと（Ｓ３４）を含み、
前記第２絶縁体が有する前記第３ビアホールに対し前記第２導電性ペーストを充填することは、
前記第１絶縁体の厚みよりも厚く形成され且つ前記第３ビアホールに対応する位置に第２マスク孔（３１）を有する第２マスク（２９）で前記第２絶縁体を覆い、前記第２マスクの前記第２マスク孔に対応する第２メタルマスク孔（３２）を有する第２メタルマスク（３０）で前記第２マスクのうち前記第２絶縁体とは反対側の面を覆うこと（Ｓ４１）と、
前記第２メタルマスクの上から前記第２メタルマスク孔、前記第２マスク孔および前記第３ビアホールに前記第２導電性ペーストを充填すること（Ｓ４２）と、
前記第２マスクから前記第２メタルマスクを取り外した後、前記第２マスクの上に突出する前記第２導電性ペーストを掻き取ること（Ｓ４３）と、
前記第２絶縁体から前記第２マスクを取り外すこと（Ｓ４４）を含む請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。 - 前記第１絶縁体および前記第２絶縁体は、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストを固相焼結するための温度よりも融点が高い樹脂を含んで構成されたものが用いられる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
- 前記第１絶縁体および前記第２絶縁体は、熱硬化性樹脂を含んで構成されたものが用いられる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
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