JPH09321356A - 熱電モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易であるとともに良好な性能を得る
ことができる。 【解決手段】 ２枚の電極プレート２，２の接合電極３
０にＰ型熱電素子１とＮ型熱電素子１とが接合電極３０
に接合されて両種熱電素子１が電気的に交互に接続され
た熱電モジュールである。熱電素子１は複数の接合電極
に跨がって取り付けられた熱電素子材１ａ，１ｂの切断
で各接合電極３０上に配されている。電極プレート２上
に複数の接合電極３０に跨がる熱電素子材１ａ，１ｂを
取り付けた後、熱電素子材を切断して各接合電極上の熱
電素子相互間を切り離す。この後、複数の接合電極が所
要の配列で設けられた他の電極プレートを熱電素子の他
面側に取り付ける。電極プレート２の接合電極３０に熱
電素子材１ａ，１ｂを接合することで熱電素子材を所要
の間隔で整列させ、この状態で熱電素子材の切断を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数の熱電素子を熱
的に並列に接続した熱電モジュールとその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱電モジュールにおいては、一対の電極
プレート間に複数個の熱電素子（ペルチェ素子）を並置
配設するとともに各電極プレートに設けた接合電極に熱
電素子を接合することで各熱電素子を電気的に直列に且
つＰ型の熱電素子とＮ型の熱電素子とを交互に接続する
とともに、これら熱電素子が熱的には並列になるように
接続配置して、通電時に一方の電極プレートを吸熱側、
他方の電極プレートを放熱側として作用させる。

【０００３】この時の各熱電素子の接合電極への接合
は、各熱電素子を電極プレート上の各接合電極上に置い
て行っていた。この場合、多数のＰ型とＮ型との熱電素
子を配置を間違えることなく各接合電極上に正確に載せ
て接合しなくてはならず、製造が困難であるとともに歩
留まりが非常に悪い。このために特開昭５８−６４０７
５号公報においては、棒状の熱電素子材を用いてＰ型の
熱電素子材とＮ型の熱電素子材とを交互に並べてその間
を耐熱絶縁物質で固着して板状とし、その上下面を電気
的に直列となるように蒸着等でメタライズし、さらにメ
タライズされた面上に銅板等を半田などで溶着し、棒状
方向と直角をなす方向に切断することが示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、個々の熱電
素子の位置決めを考えずにすむためにこの点で製造が容
易ではあるが、切断後も熱電素子間に残る耐熱絶縁物質
が吸熱部と放熱部との熱的短絡を招いて性能を低下させ
てしまうために良好な性能を得ることができないという
大きな問題点を有している。また銅板の半田付け精度や
切断後の銅板の平面性等の管理が困難である。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは製造が容易であるとと
もに良好な性能を得ることができる熱電モジュールとそ
の製造方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る熱
電モジュールは、熱電素子が接合される多数の接合電極
が所要のパターンで配列されているとともに接合電極が
隣接する接合電極に電気的に接続されている電極プレー
トと、熱電素子とからなり、２枚の電極プレート間にＰ
型熱電素子とＮ型熱電素子とが接合電極に接合されて電
気的に交互に接続された熱電モジュールであり、上記熱
電素子は複数の接合電極に跨がって取り付けられた熱電
素子材の切断で各接合電極上に配されたものであること
に特徴を有している。

【０００７】また本発明に係る熱電モジュールの製造方
法は、複数の接合電極が所要の配列で設けられた電極プ
レート上に、複数の接合電極に跨がる熱電素子材を取り
付けた後、熱電素子材を切断して各接合電極上の熱電素
子相互間を切り離し、この後、複数の接合電極が所要の
配列で設けられた他の電極プレートを熱電素子の他面側
に取り付けることに特徴を有している。電極プレートの
接合電極に熱電素子材を接合することで熱電素子材を所
要の間隔で整列させ、この状態で熱電素子材の切断を行
うのである。

【０００８】この時、上記電極プレートとして、熱電素
子が接合される接合電極を多数備えた１枚の導電性金属
板からなり、所要のパターンで配列されている接合電極
が隣接する接合電極に電気的接続用ブリッジと切除対象
である機械的接続専用ブリッジとのうちの少なくとも一
方によって接続されて全接合電極が上記ブリッジによっ
て一体となっている金属パターンプレートを用いること
が好ましく、さらに金属パターンプレートとして熱応力
吸収部を備えたものを用いることが好ましい。

【０００９】上記金属パターンプレートにおける機械的
接続専用ブリッジは、熱電素子材の切断時に同時に切断
することが好ましいが、機械的接続専用ブリッジの切断
の前または後に熱電素子材の接合と切断を行ってもよ
い。熱電素子材としては棒状のものを好適に用いること
ができ、Ｐ型とＮ型の棒状熱電素子材を交互に並べて両
種の熱電素子材を同時に切断するとよい。

【００１０】いずれにしても熱電素子材はその長手方向
に劈開面が走るものを用いるとともに劈開面と直角な面
を接合電極への接合面とすることが好ましく、また劈開
面と交叉する角度で切断することが好ましい。そして切
断線が直線となるように接合電極の配列パターンを作成
しておくことが好ましく、この場合、複数の切断線があ
る場合は、多数の刃にて同時に切断するとよい。

【００１１】棒状熱電素子材の接合にあたっては、治具
を用いて棒状熱電素子材を所要の間隔で並べて接合する
とよく、棒状熱電素子材としてその幅が接合電極の幅以
下のものを用いるとよい。複数の棒状の熱電素子材を絶
縁材にて予め一体に連結しておいてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、図１〜図４に示す熱電モジュールＭは、
ペルチェ素子である熱電素子１を一対の電極プレート
２，２間に多数配置するとともに、Ｐ型の熱電素子１と
Ｎ型の熱電素子１とを電極プレート２，２の対向面に夫
々設けた接合電極３０によって交互に接続することで、
全熱電素子１を電気的に直列に且つ熱的に並列に接続し
たもので、電極プレート２における接合電極３０と熱電
素子１とで構成される上記直列回路の両端は、各電極プ
レート２の対向面に形成されているとともに外部接続用
の端子部３６，３６を介してリード線３８，３８に接続
されている。また上記両電極プレート２，２間には筒状
のシール枠４も配されており、両端が電極プレート２，
２に接合されるとともに上記の全熱電素子１の配置部を
囲んでいるシール枠４と電極プレート２，２とによっ
て、熱電素子１の配置空間が密閉されている。

【００１３】ここにおいて、上記熱電素子１は、図１か
ら明らかなように、格子状に整列配置されているのであ
るが、図１における列（縦方向）においては、図２に示
すようにＰ型の熱電素子１とＮ型の熱電素子１とが交互
に並び、図１における行（横方向）においては図３に示
すように、Ｎ型の熱電素子１のみが、あるいはＰ型の熱
電素子１のみが並ぶようにその配置が定められている。

【００１４】Ｐ型熱電素子１及びＮ型熱電素子１の配置
をこのようにしているのは、次に述べる製造法から明ら
かなように、各熱電素子１の接合電極３０への接合を個
々に行うのではなく、棒状のＰ型熱電素子材及びＮ型熱
電素子材を夫々複数の接合電極３０に跨がるものとして
取り付けた後、棒状の熱電素子材を切断して各接合電極
３０上の熱電素子１に切り離しているからである。

【００１５】上記熱電モジュールＭの製造法について説
明する。まず電極プレート２から説明すると、ここで用
いている電極プレート２には、接合電極３０を有する金
属パターンプレート３をセラミック系の基板２０の表面
に接合したものを用いている。図４〜図７にセラミック
系基板２０への接合前の金属パターンプレート３を示
す。接合電極３０は各行（横方向）において機械的接続
専用ブリッジ３２によって相互に接続されており、各列
（縦方向）において一つおきに電気的接続用ブリッジ３
１によって接続されるとともに隣接する行においては電
気的接続用ブリッジ３１の位置がずらされて略格子状の
パターンを有するものとなっている。なお、熱電素子１
の電気的な接続パターンの関係で、図中上下両端の行で
は接合電極３０が間引かれている上に、電気的接続用ブ
リッジ３１が横方向にも延びるものとなっている。

【００１６】ここで上記両ブリッジ３１，３２は、図８
に示すようにその厚みが接合電極３０部分の厚みの半分
以下とされており、しかも機械的接続専用ブリッジ３２
は接合電極３０における熱電素子１が接合される表面側
に、電気的接続用ブリッジ３１は背面側に設けられてお
り、また接合電極３０表面と機械的接続専用ブリッジ３
２表面とが面一に、接合電極３０裏面と電気的接続用ブ
リッジ３１裏面とが面一に形成されている。さらに機械
的接続専用ブリッジ３２は上述のように厚みが薄くなっ
ていることに加えて、孔３３または溝が設けられること
でその断面積が小さくされている。

【００１７】上記電気的接続用ブリッジ３１は、Ｐ型の
熱電素子１とＮ型の熱電素子１とを交互に接続するため
のものであるのに対して、機械的接続専用ブリッジ３２
は、基板２０への接合前の状態での各接合電極３０の位
置を保つためのものであって熱電素子１間の電気的接続
には関与しておらず、基板２０に接合されることで各接
合電極３０の位置が基板２０によって保たれるようにな
った後は不要な存在であり、従って機械的接続専用ブリ
ッジ３２は金属パターンプレート３の基板２０への接合
後には切除してしまうものである。ただし、この切除は
基板２０の接合後に直ちに行うのではなく、後述するよ
うに上記熱電素子材の切断時に同時に行うようにしてい
る。

【００１８】さらに金属パターンプレート３は、電気的
接続用ブリッジ３１及び機械的接続専用ブリッジ３２に
よって一体につながっている全接合電極３０を囲む外周
電極３５を一体に備えるとともに、この外周電極３５の
外側に前記外部接続用の端子部３６と、センサー接続用
端子部３７とを一体に備えたものとなっている。そして
一つおきの行の左右両端に位置する接合電極３０，３０
と外周電極３５との間が細幅の機械的接続専用ブリッジ
３２によって接続され、また一角にある接合電極３０が
電気的接続用ブリッジ３１と外周電極３５とを介して端
子部３６に接続されている。

【００１９】なお、機械的接続専用ブリッジ３２で接合
電極３０同士が前述のように横方向に連結されているの
であるが、上下両端の行を除く他の行においては、左右
方向中央部において機械的接続専用ブリッジ３２による
接続は行わず、複数のブロックに区画している。これは
機械的接続専用ブリッジ３２に孔３３を設けて断面積を
小さくしているのと同様に、基板２０への接合時におけ
る熱応力吸収をして反りを防ぐためである。また銅ある
いは銅合金のような導電性金属板からなる金属パターン
プレート３は、全接合電極３０の高さを揃えて熱電素子
１の接合を隙間なく行うことができるようにするために
一枚の金属板に対するエッチング処理で図に示す形態の
ものにされており、両ブリッジ３１，３２も金属板に対
する表裏からのハーフエッチングで形成しているが、他
の加工法、たとえば加熱による軟化状態でのプレス加工
や打ち抜き、表裏の打ち抜きパターンを脱酸素状態で加
熱加圧して一体化するなどによって形成されたものであ
ってもよい。いずれにしても酸化防止のためのＮｉめっ
きや、半田ぬれ性向上のためのＳｎ，Ａｕめっきを設け
ておくとよい。

【００２０】そして上記金属パターンプレート３は図９
に示すようにアルミナやベリリアなどの絶縁性を有する
とともに熱伝導性能の良いセラミック系の基板２０の表
面に接合固定されて電極プレート２が構成される。この
時、各接合電極３０の裏面や電気的接続用ブリッジ３１
の裏面、外周電極３５の裏面、端子部３６，３７の裏面
が基板２０に接触接合され、機械的接続専用ブリッジ３
２は基板２０の表面から浮いた状態となる。

【００２１】上記接合には基板２０がアルミナであり且
つ金属パターンプレート３が銅板である場合、ＤＢＣ法
と称されている共晶を形成することによる接合方法を好
適に用いることができる。接合時に金属パターンプレー
ト３が１０００℃以上の高温になることから硬度が低下
し、熱電素子１を柔らかく支持することになるために熱
電素子１への応力緩和の効果を期待することができるか
らである。ちなみに通常１％程度の歪みで使用されるの
で、この時の銅の応力は焼純前の１／２近くに低減して
おり、これは実用上ヤング率が１／２の材料で指示する
ことにほぼ等しい。なお、上記のような温度となるため
に金属パターンプレート３と基板２０との熱膨張率の差
が接合後に基板２０に反りを生じさせてしまうことにな
るが、前述の応力緩和部の存在がこの反りを低減させて
いる。金属パターンプレート３と基板２０との接合はＤ
ＢＣ法に限定するものではなく、ろう付けなどによって
接合してもよい。

【００２２】次いで一方の電極プレート２の接合電極３
０に棒状のＰ型熱電素子材１ａと棒状のＮ型熱電素子材
１ｂとを接合する。この時、接合電極３０の各行に図１
０に示すように両熱電素子材１ａ，１ｂを交互に接合す
る。接合には半田付けが好適であり、このために熱電素
子材１ａ，１ｂにおける接合面にはめっきや蒸着によっ
て電極を形成しておくことが好ましい。

【００２３】図１１は上記両熱電素子材１ａ，１ｂの接
合に際して用いる治具９を示しており、両種熱電素子材
１ａ，１ｂを接合電極３０のピッチと同じピッチではめ
込むことができる長孔９３ａ，９３ｂを備えた第１プレ
ート９１と、倍のピッチで長孔９４が設けられた第２プ
レート９２とで構成されて第１プレート９１上に第２プ
レート９２が重ねられている。第１プレート９１の長孔
９３ａと第２プレート９２の長孔９４とを重ねた状態で
Ｐ型の熱電素子材１ｂを長孔９４を通じて長孔９３ａ内
に収めた後、第２プレート９２をスライドさせて長孔９
４を長孔９３ｂに重ね、この状態でＮ型の熱電素子材１
ｂを長孔９３ｂに収めるのである。このようにすること
で両種熱電素子材１ａ，１ｂを接合電極３０の間隔に合
致した的確なピッチで配置することができる上に、Ｐ型
熱電素子材１ａとＮ型熱電素子材１ｂとの配列を間違え
ることを避けることができる。誤用の排除に関しては、
棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの両端面に異なるマークを
付けて区別しておくことも好ましい。

【００２４】治具９の使用に代えて、熱電素子材１ａ，
１ｂを交互に所要の間隔で並べたものを絶縁材によって
一体化させることで板状のものを形成しておき、これを
一方の電極プレート２の接合電極３０上に接合した後、
切断を行うようにしてもよい。この場合、絶縁材が熱電
素子材１ａ，１ｂの間を全て埋めていると切断後も絶縁
材が残ることになり、残った絶縁材による熱漏洩が問題
となりやすくなることから、図１２に示すように、棒状
の熱電素子材１ａ，１ｂの両端部分でこれらを絶縁材１
４が一体化しているものを用いて、切断後には絶縁材１
４が外されてしまうものを用いるとよい。

【００２５】また熱電素子材１ａ，１ｂには、図１３に
も示すように、その幅Ｘが接合電極３０の幅Ｙと同じか
やや小さいものを用いる。熱電素子１で発生する熱量を
接合電極３０を通じて基板２０側に確実に逃がすことが
できるようにすることで性能低下を避けるためであり、
もし熱電素子１の幅Ｘの方が接合電極Ｙの幅よりも大き
い場合には、熱電素子１における接合電極３０に接して
いない部分で熱疲労が生じて素子破壊が生じてしまうか
らである。

【００２６】なお、熱電素子材１ａと熱電素子材１ｂと
は同じ幅でなくともよい。Ｐ型の熱電素子１とＮ型の熱
電素子１の材料特性を完全に合わせることはできないの
で、両熱電素子材１ａ，１ｂの幅を変えることが最も効
率のよい状態を得ることについての有効な方策となるか
らである。両熱電素子材１ａ，１ｂの高さが異なってい
てもよい。この場合は接合電極３０の高さを行によって
変えることで応じることができる。

【００２７】ところで熱電素子材１ａ，１ｂには劈開面
１０が存在するが、棒状の熱電素子材１ａ，１ｂの切り
出しに際して、図１４(a)または図１４(b)に示すよう
に、劈開面１０が熱電素子材１ａ，１ｂの短手方向と交
差するように切り出すものとする。後述する熱電素子材
１ａ，１ｂの切断に際して、切断線Ｃが劈開面１０と一
致することがないようにしておくわけである。熱電素子
１は脆性材料であり、劈開面１０と平行に切断すると、
欠けたりクラックが発生する虞れが非常に高く、歩留ま
りの低下を招くからである。なお、図１４に示す２つの
ものを比較した場合、図１４(b)に示すように、熱電素
子材１ａ，１ｂの長手方向に劈開面１０が走るものが好
ましい。この点については後述する。図中１１は接合電
極３０への接合のために設けた電極部である。

【００２８】一方の基板２０への熱電素子材１ａ，１ｂ
の接合装着が完了すれば、次いで棒状の熱電素子材１
ａ，１ｂの切断を行う。この切断はたとえば図１５及び
図１６に示すように、砥石（ダイシング・ソウ）１５を
用いて行う。ここで示した実施の形態のものにおいて
は、熱電素子材１ａ，１ｂの各切断部が直線状に並ぶよ
うに接合電極３０の配置パターンを決めており、全熱電
素子材１ａ，１ｂをまとめて直線状に切断すれば、各接
合電極３０上に熱電素子１を個々に分離された状態で残
るようにしていることから、切断も容易であり、また図
示例のように、複数の砥石１５で必要箇所をまとめて切
断することで切断作業に要する時間の短縮も図ることが
できる。棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを接合した後に切
断することは、各熱電素子１の劈開面を揃えることがで
きることにもなり、耐久性のばらつきを少なくすること
ができる。

【００２９】また、ここでは熱電素子材１ａ，１ｂの切
断にあたり、図１６からも明らかなように、機械的接続
専用ブリッジ３２の切断も同時に行うようにしている。
つまり熱電素子材１ａ，１ｂの切断をその切断箇所の下
方に位置している機械的接続専用ブリッジ３２ごと切断
することで行うのである。機械的接続専用ブリッジ３２
は基板２０から浮いた状態にあるために、また外周電極
３５や電気的接続用ブリッジ３１はその厚みが薄くて基
板２０側に寄っているために、砥石１５が基板２０に接
してしまう状態を招いたり外周電極３５や両端の行の電
気的接続用ブリッジ３１まで切断したりしてしまう状態
を招くことなく上記の切断を行うことができる。

【００３０】なお、両端の行では、前述のように接合電
極３０が間引かれている上に、他の行では接合電極３０
が位置する部分が厚みの薄い電気的接続用ブリッジ３１
の存在部分となっているために、上記切断によって接合
電極３０上にのみ熱電素子１が残り、熱電素子材１ａの
電気的接続用ブリッジ３１の上方にあった部分は取り除
かれることになる。

【００３１】図１７にこうして切断作業を行った後の状
態を、図１８に切除部分をハッチングで示したものを示
す。接合電極３０の図中左右方向は、一端の行の中央部
の接合電極３０，３０間が電気的接続用ブリッジ３１で
つながっているだけで、完全に分離されており、また外
周電極３５との接続も端子部３６との接続のための電気
的接続用ブリッジ３１でつながっただけとなる。なお上
記切断に際しては、端子部３６と端子部３７との間の切
り離しや外周電極３５と端子部３７との切り離しもなさ
れる。また、端子部３６，３７に設けた電気的接続用ブ
リッジ３１、つまり金属パターンプレート３の裏面側に
寄った厚みの薄い部分は、接合電極３０部分とほぼ同じ
厚みに形成された端子部３６，３７に砥石１５の通過部
を形成するために設けたものであり、このために接合電
極３０を接続している機械的接続専用ブリッジ３２と同
じ並びで設けてある。したがって切断線の目安ともなっ
ている。

【００３２】熱電素子材１ａ，１ｂの接合の後、図１９
に示すように、まず熱電素子材１ａ，１ｂのみを切断
し、次いで機械的接続専用ブリッジ３２の切断を行うよ
うにしてもよい。この場合、熱電素子材１ａ，１ｂの切
断と機械的接続専用ブリッジ３２の切断に夫々適した切
断部材を用いることができ、また幅の異なる切断部材を
用いることで熱電素子１の幅と接合電極１の幅とを夫々
好ましい値に設定することができる。

【００３３】図２０に示すように、電極プレート２の金
属パターンプレート３における機械的接続専用ブリッジ
３２の切断を予め行っておき、その後に熱電素子材１
ａ，１ｂの接合とその切断を行ってもよい。この場合も
熱電素子材１ａ，１ｂの切断を機械的接続専用ブリッジ
３２の切断負荷が加わらない状態で行うことができて、
熱電素子材１ａ，１ｂの切断を的確に行うことができ
る。もちろん切断作業の手間の点においては、熱電素子
材１ａ，１ｂの切断時に機械的接続専用ブリッジ３２も
同時に切断することが最も好ましい。

【００３４】切断線が直線となるように接合電極３０の
配置と電気的接続用ブリッジ３１による電気的接続のパ
ターンを決定しているものを示したが、回路パターンは
後述のように各種設定が可能である上に切断線が直線と
なるようにしなくてはならないものではない。しかし切
断線が直線となるようにしておくことが切断作業性の点
で最も優れたものとなる上に、複数の切断線を同時に切
断して切断に要する時間の削減を図ることにも容易に応
ずることができることになる。砥石１５に代えてレーザ
ーや高圧水ジェット等を用いて切断を行ってもよい。

【００３５】他方の電極プレート２については、上記電
極プレート２の金属パターンプレート３と同一のものを
基板２０に接合して、その機械的接続専用ブリッジ３２
の切断を行っておく。図２１にこの切断を行った後の電
極プレート２を示す。切断箇所は上記一方の電極プレー
ト３で切断したところと同じである。切断が完了すれ
ば、図２２に示すように、矩形筒状のシール枠４の接合
取付を一方の電極プレート２に対して行った後、上記他
方の電極プレート２を被せて他方の電極プレート２側の
接合電極３０と熱電素子１との接合及びシール枠４と他
方の電極プレート２との接合を行う。シール枠４は前述
のように熱電素子１の配置部分を密封するためのもの
で、両端開口縁が各電極プレート２，２の金属パターン
プレート３，３における閉ループとなった外周電極３５
部分に機械的及び電気的に接合されることで、電極プレ
ート２，２と併せて全熱電素子１の配置空間を密閉す
る。閉ループとなった外周電極３５部分に接合すること
と、端子部３６を外周電極３５を介して引き出している
ことから、熱電素子１までの電源路を上記密封状態を維
持しつつ確保することができるものである。外周電極３
５の内側に配する場合、外周電極３５から内側に伸びた
機械的接続専用ブリッジ３２の切断残りの部分について
はシール枠４の該当部分に溝を設けてこれを避ける。

【００３６】ここでシール枠４と外周電極３５との接合
は、図２４に示すように非金属製シール枠４における外
周電極３５との接合に供する両端開口縁の部分に予め
銅、ニッケル、錫等の金属膜４４をメッキや溶射などに
より形成しておき、そして外周電極３５に半田付け４８
やろう付けで接合している。これは長期的に見れば水分
の侵入を許しやすい接着剤の使用を避けて防湿性を高め
るためである。なお、各外周電極３５が端子部３６に接
続されている関係上、上記金属膜４４は両端開口縁に個
々に設けて電気的に接続されないようにしておく。また
シール枠４は外周電極３５の内側で電極プレート２に直
接接する部分を有する図２３及び図２４に示すような断
面形状のものとしておくことで、電極プレート２，２間
の間隔を規制することができるものとしておくことが好
ましい。この場合、半田付けやろう付け部分を見ること
ができるためにその良否の判別が容易である。金属膜４
４を設けていない部分や半田疲労時のクラックからの湿
気侵入防止については接着剤４９の塗布の併用が好まし
い。なお、ここにおけるシール枠４は電極プレート２，
２の対向方向における荷重を担うものともなっている。

【００３７】他方の電極プレート２側の接合電極３０と
熱電素子１との接合は、シール枠４と他方の電極プレー
ト２との接合と同時に行うことになるが、これは次の点
においても好ましいものとなる。すなわちシール枠４に
よって両電極プレート２，２間の間隔を規制すると熱電
素子１の高さのばらつきは半田付けの半田の厚さで調節
されることになるとともに、電極プレート２にかかる荷
重はシール枠４の剛性と熱電素子１の剛性とにより分担
されることになり、熱電素子１にかかる荷重を低減する
ことができるからである。もっともシール枠４の剛性を
あげるためにシール枠４の厚さをあげると熱漏洩も増え
ることになるから、これを避けるために強度の必要部位
のみを厚くすることが重要であり、図２５に示すような
四隅の肉厚を厚くしたものや中央部に耐荷重向上のため
の柱４０を設けたものはこの点において効果的である。

【００３８】さて、このように構成された熱電モジュー
ルは、全熱電素子１が両電極プレート２，２の金属パタ
ーンプレート３における接合電極３０と電気的接続用ブ
リッジ３１とによって電気的に直列に接続されるもので
あり、またＰ型熱電素子１とＮ型熱電素子１との組が熱
的に並列に接続され、一方の電極プレート２側の端子部
３６と他方の電極プレート２側の端子部３６とを通じて
電源に接続される。

【００３９】ここで上端の行と下端の行とで熱電素子１
を間引いた状態としているのは、両電極プレート２，２
で同一の金属パターンプレート３を用いることができる
ようにすると同時に、Ｐ型熱電素子１同士あるいはＮ型
熱電素子１同士が連続して接続されることを避けるため
である。もっとも一端の行の中央部においては、２つの
Ｐ型熱電素子１，１を連続して接続している。このよう
な同型熱電素子１の連続は若干の効率低下を招くのであ
るが、敢えてこのようにしているのは接合電極３０及び
熱電素子１の行数を奇数としたものにおいて、上記のよ
うに同一の金属パターンプレート３を両電極プレート
２，２で用いることができるようにするためと、前述の
熱応力緩和のために金属パターンプレート３を左右二つ
のブロックに分けることをできるようにするためであ
る。衝撃荷重の点からは全く間引かないようにしてもよ
い。

【００４０】接合電極３０及び熱電素子１の行数を奇数
としているのは、両端の行に同じ型の熱電素子１を配置
するためである。両端の行では前述のように熱電素子材
の一部を取り除くことになるが、同じ型のものであるた
めに取り除いたもののリサイクルについての対応が容易
となる。そして奇数行とする場合、両端の行にはＰ型の
熱電素子１を配置するとよい。Ｐ型の熱電素子１とＮ型
の熱電素子１とを比較した場合、Ｐ型のものの方が特性
が良くて管理しやすく、コストも安い。従ってＮ型熱電
素子材１ｂをＰ型熱電素子材１ａよりも１本少なくでき
ることと、上述のように両端の行においては棒状の熱電
素子材１ａを使用するにもかかわらず、熱電素子１を間
引いて配置するために切除部分が多くなることから、両
端の行にＰ型のものを配置するとよい。

【００４１】電極プレート２としては、セラミック系の
基板２０を有するものや上記金属パターンプレート３を
有するものに限定するものではない。図４〜図７に示し
た金属パターンプレート３を用いるとしても、接合電極
３０間の空隙を射出成形や注型などによって熱特性が良
好である絶縁性樹脂２５で埋めた図２６及び図２７に示
すものを電極プレート２として用いることができる。こ
の場合、金属パターンプレート３の表面を一旦酸化させ
た状態で絶縁製樹脂２５の成形を行い、その後、金属パ
ターンプレート３の熱電素子材１ａ，１ｂが接合される
面の酸化膜の除去とＮｉ処理を行うとよい。シール枠４
を一体に形成しておくこともできる。

【００４２】このタイプの電極プレート２は、その裏面
を接合電極３０の裏面と面一とするか凹面としておくこ
とで、接合電極３０や電気的接続用ブリッジ３１や外周
電極３５の裏面を直接放熱部材や吸熱部材に接触させる
ことができるためにセラミック系のものに比して放熱特
性が良好であり、このために放熱側に用いると好適な結
果を得ることができる。もちろん吸熱側に用いてもよ
く、このタイプの２枚の電極プレート２，２と熱電素子
１とで熱電モジュールＭを構成してもよい。

【００４３】金属パターンプレート２の表側について
は、接合電極３０の表面より絶縁性樹脂２５が少し高く
なるようにしてもよい。半田付け時の異電極とのショー
トを防ぐことができる。なお、図２６及び図２７に示し
た電極プレート２を用いる場合、棒状熱電素子材１ａ，
１ｂ及び金属パターンプレート３の機械的接続専用ブリ
ッジ３２の切断は、絶縁性樹脂２５も同時に切削するこ
とで行う。

【００４４】また上記タイプの金属パターンプレート３
では、その表裏において絶縁性樹脂２５の金属パターン
プレート３に対する比率がほぼ同じとなるようにしてお
くことが反りの防止の点で好ましく、また金属パターン
プレート３との化学結合性を有するとともに熱膨張係数
が金属パターンプレート３に近似した材質のものが好ま
しい。水蒸気の透過を防ぐことができるとともに隙間が
生じにくくなるからである。さらには金属パターンプレ
ート３よりも十分に低いヤング率の材質であることが好
ましい。これらの条件を満足するものとしては、金属パ
ターンプレート３が銅または銅合金であるならば、エポ
キシ樹脂、特にＳｉＯ₂ を添加したものが好適である。

【００４５】２枚の電極プレート２，２の接合電極３
０，３０による熱電素子１，１の接続の回路パターン例
を図２８及び図２９に示す。図２８(a)は上記の金属パ
ターンプレート３を用いた場合の回路パターンを示して
いる。図から明らかなように、端子部３６の配置も含め
て各種のパターンを構成することができる。図３０に示
すようなパターンも可能である。なお図３０中の２本線
による接続は一方の電極プレート２による接続を、１本
線による接続は他方の電極プレート２による接続を示し
ている。

【００４６】Ｂｉ−Ｔｅ−Ｓｂ−Ｓｅを主成分とする熱
電素子１の接合電極３０への接合は前述のように半田付
けで行っているが、熱電素子１側の接合面に図３１に示
すようにＭｏ層１７及びＮｉ層１８をバリア層として設
けて電極１１とすることが拡散防止の点で好ましい。ま
た図３１に示すものでは、Ｎｉ層１８の上に更にＳｎ，
Ｂｉ，Ａｇ，Ａｕの中から選択した材料からなる層、た
とえばＳｎ＋Ｂｉ層１９を設けている。この層１９はＮ
ｉ層１８の酸化防止と半田付け性を良くするためであ
る。なおＮｉ層１８は１μ以上の厚みとし、Ｍｏ層１７
はこれより薄くしておくことが望ましい。たとえばＭｏ
層１７を０．２μｍ、Ｎｉ層１８を２μｍ、Ｓｎ＋Ｂｉ
層１９を２μｍとする。

【００４７】ところで熱電素子１には前述のように劈開
面１０が存在しているわけであるが、熱電素子１におけ
る劈開面１０は、熱電モジュールに通電して片面で吸熱
を、片面で放熱を行う時の両面での熱の差によって生じ
る伸縮方向に劈開面１０が並ぶようにすることが最も好
ましい。つまり図３２(a)に示すものとするのである。
熱電モジュールにはＰ型の熱電素子１とＮ型の熱電素子
１との接続方向である図中矢印で示す方向に伸縮が生じ
るわけであるが、この方向に劈開面１０が並んでいる
と、熱電素子１は劈開面１０における微小なずれによっ
て上記伸縮による応力を吸収してしまうからである。こ
の結果、伸縮による変位の許容範囲が大きくなり、応力
による熱電素子１の破壊を避けることができる。

【００４８】そしてこのように劈開面１０が並ぶように
することを、本発明にかかる熱電モジュールでは簡単に
得ることができる。すなわち、棒状の熱電素子材１ａ，
１ｂを用いてこれを電気的接続用ブリッジ３１による電
気的接続方向と直交する方向に並べて切断していること
から、熱電素子材１ａ，１ｂとして図１２(b)に示した
ように劈開面が長手方向に走るものを用いると同時に、
劈開面１０と直角な面、図１２(b)では上下の面に接合
電極３０への接合のための電極１１を設けることで、図
３２(a)に示すものを得ることができる。ちなみに図３
２(b)に示すような劈開面１０の並びであると上記伸縮
による応力を受けた時に壊れやすく、また図３２(c)に
示すような劈開面１０の並びであると性能がでないもの
となる。

【００４９】さらに上記の例では、熱電素子材１ａ，１
ｂとして接合電極３０の行の並びの全長にわたるものを
用いていたが、図３３に示すように、１行について複数
本の熱電素子材１ａ，１ｂを用いるようにしてもよい。
熱電素子材１ａ，１ｂとして長さの短いものを用いるこ
とができるために熱電素子材１ａ，１ｂの材料利用効率
が高くなる上に、接合電極３０への接合後の電極プレー
ト２の反りによる熱電素子材１ａ，１ｂへのストレスを
低減させることができる。

【００５０】金属パターンプレート３における接合電極
３０と外周電極３５とを接続する電気的接続用ブリッジ
３１は、複数設けておいてもよい。異なる接合電極３０
が外周電極３５に電気的接続用ブリッジ３１によって接
続されているようにしておくのである。もちろん最終的
にはいずれかの電気的接続用ブリッジ３１によっていず
れかの接合電極３１のみが外周電極３５に接続されるよ
うに、他の電気的接続用ブリッジ３１は切除してしまう
のであるが、どの電気的接続用ブリッジ３１を残すかに
よって、同じ金属パターンプレート３を用いても、熱電
素子１の実装数の異なるもの、つまり熱電モジュールの
性能の異なるものを選択して得ることができる。

【００５１】もっとも、電気的接続用ブリッジ３１によ
る接合電極３０と外周電極３５との接続箇所が増える
と、基板２０への接合の際に反りを生じさせやすくなる
ことから、図４〜図７に示した金属パターンプレート３
においては、いくつかの接合電極３０から外周電極３５
に向けて延長片を延出しており、どの延長片を外周電極
３５に接続するかによって外周電極３５を通じて端子部
３６に接続する接合電極３０（回路パターンの一端とな
る接合電極３０）を選択することができるようにしてあ
る。

【００５２】上記のような熱電モジュールＭは、図３４
あるいは図３５に示すように、片側の電極プレート２の
外面に吸熱部材５、他側の電極プレート２の外面に放熱
部材６が取り付けられて実用に供される。この時、電極
プレート２と吸熱部材５または放熱部材６との間の熱的
結合のために、吸熱部材５と放熱部材６とで熱電モジュ
ールＭを挟持して熱的結合面に所要の荷重を加えるので
あるが、図に示すようなコイルばねや皿ばねのようなば
ね７によって上記荷重を加えることが好ましい。図中７
０は吸熱部材５と放熱部材６とを連結するビスであり、
ばね７はビス７０の頭部とこのビス７０が挿通される部
材５との間に配されている。ビス７０，７１には熱伝導
率の低い材質のものが用いられる。

【００５３】図３６により具体的な吸熱部材５及び放熱
部材６を示す。放熱部材６は多数の放熱フィン６０を有
している。図中７１は両部材５，６間の連結用であり且
つこのブロックの取付用を兼ねたビスである。吸熱部材
５及び放熱部材６の熱電モジュールＭとの接触面の面積
を熱電モジュールＭの表面積より小さくしているが、こ
れは熱漏れを低減するためである。

【００５４】吸熱部材５及び放熱部材６には熱伝導率が
高くて加工が容易であるアルミニウムやその合金を用い
ており、その表面には腐食防止や絶縁のためにアルマイ
ト層が設けられている。アルミニウムに炭素繊維を入れ
たものや銅合金などで形成してもよい。吸熱部材５の表
面は冷却対象となる部材への取付面とするためにビス７
０，７１の頭部はこの面より突出しないようにしてあ
る。

【００５５】ここにおいて、熱電モジュールＭと吸熱部
材５との接触面及び熱電モジュールＭと放熱部材６との
接触面には通常数μｍの厚みとなるシリコングリースを
介在させることで熱抵抗を低減させるのであるが、この
熱抵抗は荷重が大きくなるにつれて低下し、図３７に示
すように１０００〜１５００Ｎの荷重でほぼ安定する。
図中ΔＴは電極間温度差である。一方、熱電素子１その
ものは図３８に示すように荷重が増大すれば耐久性が低
下するものであり、また電極間温度差ΔＴを高くするに
つれてこの温度差によって生じるところの剪断力が作用
するために耐久性が低下する。接触熱抵抗を低減して性
能を上げるには取付荷重を大きくすればよいのである
が、民生用として使用されている熱電素子１では、取付
荷重を上げると信頼性が低下してしまうわけである。上
記特性から、一般に取付荷重はほぼ１０００Ｎを最適荷
重としてこの最適荷重となるように取り付けを行ってい
るのであるが、ビス７０の締付力によってこの値に取付
荷重を設定することは困難である。しかし、上述のよう
にばね７によって取付荷重を設定していることから、最
適荷重への設定が容易となっている。しかも、ここで用
いている熱電モジュールＭは、シール枠４が取付荷重を
分担することによって熱電素子１にかかる荷重を低減し
ていることから、シール枠４の荷重分担比を１／２とし
ているならば、熱抵抗の軽減して性能を向上させるため
に取付荷重を１０００〜１７００Ｎにセットしても、熱
電素子１にかかる荷重は５００〜８５０Ｎとなり、高い
耐久性を得ることができる。図３９にシール枠４がある
場合Ａと無い場合Ｂとにおける熱電素子１の変形量と取
付荷重との関係（シール枠４の荷重分担比は１／２）を
示す。

【００５６】熱電素子１にかかる取付荷重を更に軽減す
るために、図４０に示すように、シール枠４の外周に更
に荷重分担用の枠４６を設けるようにしてもよい。図４
１は外周電極３５の外側に更に上記の枠４６の固定のた
めの環状金属部３９を設けたものを示している。枠４６
の固定はシール枠４の場合と同じとすればよいが、接着
材による固定であってもよい。

【００５７】更にここで用いた熱電モジュールＭは、熱
電素子１が接合される接合電極３０が厚みのある銅また
は銅合金で形成されていて、熱電素子１そのものにかか
る剪断応力を低減させているために、さらに高い耐久性
を発揮するものとなっている。なお、剪断応力の低減は
接合電極３０と熱電素子１とを接合している半田などに
よっても軽減を図ることができるが管理は困難である。
しかし、このものにおいては接合電極３０の高さで管理
することができるために、所要の性能を確実に発揮させ
ることができる。図４２に示すように、接合電極３０の
表面に１本乃至複数本の溝３３を設けて剛性を低下させ
ておけば、剪断応力の軽減をより図ることができること
になる。図中の矢印は図３２(a)で示した矢印と同じ
く、伸縮方向を示しており、溝３３はこの伸縮による剪
断応力の軽減に有効な方向に切削形成する。

【００５８】図４３はシール枠４の他例を示している。
ここにおけるシール枠４は、熱電素子１間の電気的絶縁
を保つための薄板片４７を一体に備えている。熱電素子
１の一方の面と一方の電極プレート２の接合電極３０と
の接合は、図４３(b)に示す状態に熱電素子１間を薄板
片４７が区画した状態で行われることから、接合のため
の半田による短絡の防止を図ることができ、熱電モジュ
ールの生産の歩留まり向上に有効である。

【００５９】熱電モジュールＭを多段に構成することに
も対応することができる。図４４に示すものは、基板２
０の上下両面に金属パターンプレート３を接合したもの
を中央の電極プレート２として用いるとともに、この電
極プレート２の上下面に熱電素子材１ａ，１ｂを接合し
て切断を行い、他の２枚の電極プレート２，２を中央の
電極プレート２の上下に重ねるのである。熱電素子材１
ａ，１ｂの接合は、上下の電極プレート２の金属パター
ンプレート３の接合電極３０に対して行い、熱電素子材
１ａ，１ｂの切断の後、上下両面に金属パターンプレー
ト３，３が接合された中央の電極プレート２を間にして
接合するようにしてもよいのはもちろんである。なお、
吸熱側となる方は、熱電素子１の数を少なくすることか
ら、ここでも中央の基板２０下面と下方の基板２０の上
面とに接合する図４〜図７に示したものと同じ金属パタ
ーンプレート３のほぼ半分の大きさの金属パターンプレ
ート３を上方の基板２０の下面と中央の基板２０の上面
とに接合している。

【００６０】接合電極３０を有する電極プレート２とし
て、接合電極３０を備えた金属パターンプレート３を基
板２０に接合したものや、金属パターンプレート３の隙
間に絶縁性樹脂２５を埋め込んだものを示したが、上記
金属パターンプレート３を用いないもの、たとえば接合
電極３０の電極パターンが設けられたプリント基板など
も電極プレート２として用いることができる。ここにお
ける電極パターンはエッチングのほか、基板２０表面に
金属溶射を行うことで形成したものであってもよい。こ
のような電極プレート２を用いる場合、前記機械的接続
専用ブリッジ３２は不要である。もっとも接合電極３０
の厚みを十分にとることが困難であり、接合電極３０の
厚みと柔らかさとを利用して熱電素子１への通電時に生
ずる熱応力の緩和を図ることは難しくなる。

【００６１】また、接合電極３０を備えた金属パターン
プレート３を基板２０に接合したものや金属パターンプ
レート３の隙間に絶縁性樹脂２５を充填したものを電極
プレート２とする場合、基板２０や絶縁性樹脂と吸熱・
放熱部材５，６とを一体として電極プレート２が吸熱・
放熱部材５，６を兼ねるようにしてもよい。つまりは吸
熱部材５や放熱部材６に金属パターンプレート３が接合
されたものとするのである。部品点数の削減を図ること
ができる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明における熱電モジュ
ールは、熱電素子は電極プレートの複数の接合電極に跨
がって取り付けられた熱電素子材の切断で各接合電極上
に配されたものであるために、各熱電素子に特性の揃っ
たものを用いることができる上に、熱漏洩の原因となる
ような絶縁物質が熱電素子間にないために良好な性能を
得ることができる。

【００６３】また本発明に係る熱電モジュールの製造方
法においては、複数の接合電極が所要の配列で設けられ
た電極プレート上に、複数の接合電極に跨がる熱電素子
材を取り付けた後、熱電素子材を切断して各接合電極上
の熱電素子相互間を切り離し、この後、複数の接合電極
が所要の配列で設けられた他の電極プレートを熱電素子
の他面側に取り付けるものであり、複数の接合電極に跨
がる熱電素子材を用いるために個々の熱電素子の整列位
置決めが不要であって製造が容易なものであり、しかも
電極プレートの接合電極に熱電素子材を接合することで
熱電素子材を所要の間隔で整列させ、この状態で熱電素
子材の切断を行うために、前記従来例のような熱漏洩
（熱的短絡）の原因となる耐熱絶縁物質が熱電素子間に
残るようなことなく製造することができて、良好な性能
のものを簡単に且つ確実に得ることができる。また熱電
素子が接合されるとともに熱電素子間の電気的接続を担
う接合電極は電極プレートに設けられたものであるか
ら、精度や平面性等の管理が容易なものである。

【００６４】そして熱電素子が接合される接合電極を多
数備えた１枚の導電性金属板からなり、所要のパターン
で配列されている接合電極が隣接する接合電極に電気的
接続用ブリッジと切除対象である機械的接続専用ブリッ
ジとのうちの少なくとも一方によって接続されて全接合
電極が上記ブリッジによって一体となっている金属パタ
ーンプレートを電極プレートとして用いたならば、接合
電極の位置精度を更に高くすることができる上にその取
り扱いも容易となるために、より性能の高いものをより
簡便に得ることができる。さらに金属パターンプレート
として熱応力吸収部を備えたものを用いたならば、熱電
素子材の接合時の熱や熱電素子への通電時の吸熱側と放
熱側との温度差などによる熱応力で熱電素子が破壊され
る虞れを低減させることができて歩留まりの向上と耐久
性とを得ることができる。

【００６５】上記金属パターンプレートにおける機械的
接続専用ブリッジは、熱電素子材の切断時に同時に切断
することが切断作業の手間の削減の点で好ましいが、機
械的接続専用ブリッジの切断の前または後に熱電素子材
の接合と切断を行ってもよい。この場合、各切断を夫々
に適した状態で行うことができる。熱電素子材としては
棒状のものを用いることが製造効率の点で最も好まし
く、特にＰ型とＮ型の棒状熱電素子材を交互に並べて両
種の熱電素子材を同時に切断すると製造効率を高くする
ことができる。

【００６６】いずれにしても熱電素子材は熱電素子材は
その長手方向に劈開面が走るものを用いるとともに劈開
面と直角な面を接合電極への接合面とすることが、熱電
素子の効率の点と熱電素子そのものが応力を吸収するこ
とができるものとなることによる耐久性の向上とを得ら
れる点で好ましい。また劈開面と交叉する角度で切断す
ることがクラックの発生の虞れが少なくなる点で好まし
い。

【００６７】そして切断線が直線となるように接合電極
の配列パターンを作成しておくと、切断作業が容易とな
るものであり、この場合、複数の切断線は多数の刃にて
同時に切断すると切断作業にかかる時間を大幅に削減す
ることができてコストの低減を図ることができる。棒状
熱電素子材の接合にあたっては、治具を用いて棒状熱電
素子材を所要の間隔で並べて接合すると、各接合電極上
に熱電素子材を位置決めすることがさらに簡単となる。
棒状熱電素子材の幅は接合電極の幅以下とすることで、
熱電素子にかかる熱応力を低減して熱電素子の熱破壊の
虞れを少なくすることができる。

【００６８】複数の棒状の熱電素子材を絶縁材にて予め
一体に連結しておいてもよい。電極プレートに対する複
数の熱電素子材の位置決めを一括して行うことができる
ために、位置決めがより簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す破断平面図で
ある。

【図２】同上の縦断面図である。

【図３】同上の横断面図である。

【図４】同上に用いる金属パターンプレートの平面図で
ある。

【図５】同上に用いる金属パターンプレートの斜視図で
ある。

【図６】同上に用いる金属パターンプレートの背面図で
ある。

【図７】同上に用いる金属パターンプレートの背面側を
示す斜視図である。

【図８】同上に用いる金属パターンプレートの断面を示
しており、(a)は横断面図、(b)は縦断面図である。

【図９】同上に用いる電極プレートの加工前状態を示す
斜視図である。

【図１０】同上に用いる電極プレートの熱電素子材の接
合後の斜視図である。

【図１１】同上の熱電素子材の配設に用いる治具の断面
図である。

【図１２】同上の熱電素子材の他例の斜視図である。

【図１３】同上の接合電極と熱電素子材との断面図であ
る。

【図１４】(a)(b)は同上に用いる熱電素子材の劈開面を
示す斜視図である。

【図１５】同上の熱電素子材の切断を示す斜視図であ
る。

【図１６】同上の熱電素子材の切断を示す断面図であ
る。

【図１７】同上の熱電素子材の切断後の状態を示す斜視
図である。

【図１８】同上の熱電素子材の切断部分を示す平面図で
ある。

【図１９】同上の切断の他例を示すもので、(a)(b)は共
に断面図である。

【図２０】同上の切断のさらに他例を示すもので、(a)
(b)は共に断面図である。

【図２１】他方の電極プレートの斜視図である。

【図２２】同上のシール枠の取付状態を示す斜視図であ
る。

【図２３】同上のシール枠を示すもので、(a)は斜視
図、(b)は断面図である。

【図２４】同上のシール枠の固定部分を示す拡大断面図
である。

【図２５】同上のシール枠の他例を示す斜視図である。

【図２６】他の電極プレートの斜視図である。

【図２７】同上の電極プレートの背面側を示す斜視図で
ある。

【図２８】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。

【図２９】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。

【図３０】別の回路パターンの説明図である。

【図３１】同上の熱電素子材の断面図である。

【図３２】同上の熱電素子の劈開面の方向例を示すもの
で、(a)(b)(c)は各々斜視図である。

【図３３】電極プレートへの熱電素子材の接合の他例を
示す斜視図である。

【図３４】吸熱部材及び放熱部材の装着例を示す断面図
である。

【図３５】吸熱部材及び放熱部材の他の装着例を示す断
面図である。

【図３６】吸熱部材及び放熱部材の別の装着例を示す断
面図である。

【図３７】熱電素子の特性を示す説明図である。

【図３８】熱電素子の他の特性を示す説明図である。

【図３９】シール枠の有無による熱電モジュールの特性
を示す説明図である。

【図４０】実施の形態の他例を示す縦断面図である。

【図４１】同上の電極プレートの斜視図である。

【図４２】接合電極の他例を示すもので、(a)は断面
図、(b)は斜視図である。

【図４３】シール枠の別の例を示すもので、(a)は斜視
図、(b)は断面図である。

【図４４】多段モジュールとする場合の分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

Ｍ 熱電モジュール １ 熱電素子 ２ 電極プレート ３０ 接合電極 ３１ 電気的接続用ブリッジ ３２ 機械的接続専用ブリッジ

フロントページの続き (72)発明者 坂井 優里 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 下田 勝義 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小松 照明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 村瀬 慎也 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 佐川 昌幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱電素子が接合される多数の接合電極が
   所要のパターンで配列されているとともに接合電極が隣
   接する接合電極に電気的に接続されている電極プレート
   と、熱電素子とからなり、２枚の電極プレート間にＰ型
   熱電素子とＮ型熱電素子とが接合電極に接合されて電気
   的に交互に接続された熱電モジュールであり、上記熱電
   素子は複数の接合電極に跨がって取り付けられた熱電素
   子材の切断で各接合電極上に配されたものであることを
   特徴とする熱電モジュール。
2. 【請求項２】 複数の接合電極が所要の配列で設けられ
   た電極プレート上に、複数の接合電極に跨がる熱電素子
   材を取り付けた後、熱電素子材を切断して各接合電極上
   の熱電素子相互間を切り離し、この後、複数の接合電極
   が所要の配列で設けられた他の電極プレートを熱電素子
   の他面側に取り付けることを特徴とする熱電モジュール
   の製造方法。
3. 【請求項３】 熱電素子が接合される接合電極を多数備
   えた１枚の導電性金属板からなり、所要のパターンで配
   列されている接合電極が隣接する接合電極に電気的接続
   用ブリッジと切除対象である機械的接続専用ブリッジと
   のうちの少なくとも一方によって接続されて全接合電極
   が上記ブリッジによって一体となっている金属パターン
   プレートを電極プレートとして用いることを特徴とする
   請求項２記載の熱電モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 金属パターンプレートとして熱応力吸収
   部を備えたものを用いることを特徴とする請求項３記載
   の熱電モジュールの製造方法。
5. 【請求項５】 熱電素子材の切断時に機械的接続専用ブ
   リッジを同時に切断することを特徴とする請求項３また
   は４記載の熱電モジュールの製造方法。
6. 【請求項６】 機械的接続専用ブリッジの切断の前また
   は後に熱電素子材の接合と切断を行うことを特徴とする
   請求項３または４記載の熱電モジュールの製造方法。
7. 【請求項７】 熱電素子材として棒状のものを用いるこ
   とを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の熱電モ
   ジュールの製造方法。
8. 【請求項８】 Ｐ型とＮ型の棒状熱電素子材を交互に並
   べて両種の熱電素子材を同時に切断することを特徴とす
   る請求項２〜７のいずれかに記載の熱電モジュールの製
   造方法。
9. 【請求項９】 熱電素子材はその長手方向に劈開面が走
   るものを用いるとともに劈開面と直角な面を接合電極へ
   の接合面とすることを特徴とする請求項２〜８のいずれ
   かに記載の熱電モジュールの製造方法。
10. 【請求項１０】 熱電素子材はその劈開面と交叉する角
    度で切断することを特徴とする請求項２〜９のいずれか
    に記載の熱電モジュールの製造方法。
11. 【請求項１１】 切断線が直線となるように接合電極の
    配列パターンを作成していることを特徴とする請求項２
    〜１０のいずれかに記載の熱電モジュールの製造方法。
12. 【請求項１２】 複数の切断線を多数の刃にて同時に切
    断することを特徴とする請求項１１記載の熱電モジュー
    ルの製造方法。
13. 【請求項１３】 治具を用いて棒状熱電素子材を所要の
    間隔で並べて接合することを特徴とする請求項２〜１１
    のいずれかに記載の熱電モジュールの製造方法。
14. 【請求項１４】 棒状熱電素子材としてその幅が接合電
    極の幅以下のものを用いることを特徴とする請求項７〜
    １０のいずれかに記載の熱電モジュールの製造方法。
15. 【請求項１５】 複数の棒状熱電素子材は、絶縁材にて
    予め一体に連結しておくことを特徴とする請求項７〜１
    ０のいずれかに記載の熱電モジュールの製造方法。