KR101743437B1 - 열전 변환 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
두께 방향으로 관통하는 복수의 비아홀(11, 12)에, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 도전성 페이스트(41, 51)가 충전되어 있는 절연 기재(10)를 준비한다. 그리고 절연 기재(10)를 가열하면서, 이 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b)으로부터 가압한다. 이에 따라, 도전성 페이스트(41, 51)를 고상 소결하여 층간 접속 부재(40, 50)를 형성한다. 다음으로, 절연 기재(10)의 표면(10a)에 표면 보호 부재(20)를 배치하는 것과 함께, 절연 기재(10)의 이면(10b)에 이면 보호 부재(30)를 배치하여 적층체(80)를 형성한다. 그 후, 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정의 온도 및 가압력과 비교하여 보다 낮은 온도로 가열하면서 보다 낮은 가압력을 인가하여 적층체(80)를 일체화한다.
Description
본 발명은 도전성 페이스트를 고상 소결하여 층간 접속 부재를 형성하는 공정을 포함하는 열전 변환 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 열전 변환 장치의 제조 방법으로서 예를 들면, 특허 문헌 1에 이하와 같은 제조 방법이 제안되어 있다. 즉, 이 제조 방법에서는 우선, 절연성 형틀에 투과 구멍을 형성하고, 투과 구멍에 규칙적으로 Bi, Te, Se 등으로 구성되는 제 1 도전성 페이스트 및 Bi, Sb, Te 등으로 구성되는 제 2 도전성 페이스트를 충전한다.
그리고 절연성 형틀의 표면에, 인접하는 제 1, 제 2 도전성 페이스트와 접촉하는 표면 패턴을 복수 형성한다. 또, 절연성 형틀의 이면에, 제 1 도전성 페이스트와, 상기 제 1 도전성 페이스트와 접촉하는 표면 패턴과 다른 표면 패턴과 접촉하는 제 2 도전성 페이스트와 접촉하는 이면 패턴을 복수 형성한다.
그 후, 절연성 형틀을 Ar가스 분위기 중, 460℃에서 10시간 열처리하고, 제 1 도전성 페이스트로부터 N형 열전 변환 소자(층간 접속 부재)를 형성하는 것과 함께, 제 2 도전성 페이스트로부터 P형 열전 변환 소자(층간 접속 부재)를 형성한다. 이 때, N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자와 표면 패턴 및 이면 패턴과도 접속된다. 이에 따라, 복수의 N형 열전 변환 소자와 복수의 P형 열전 변환 소자가 번갈아 직렬로 접속된 열전 변환 장치가 제조된다.
또한, 절연성 형틀을 460℃에서 10시간 열처리한 경우에는, N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자(합금)는 Bi, Te의 융점이 460℃보다 낮기 때문에 액상 소결하는 것으로 형성된다.
그러나 액상 소결로 형성된 합금은 금속 원자의 결정 구조가 랜덤하게 되기 때문에 실제로는 전력이 발생하기 어렵다는 문제가 있다.
여기에서, 고상 소결로 형성된 합금은 사전에 결정된 결정 구조를 유지하면서 적층된다. 이 때문에, 열전 변환 장치에 이용되면 큰 전력을 발생시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이 때문에, 상기 특허 문헌 1의 제조 방법에 있어서 고상 소결을 적용하여 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자를 형성하는 것이 고려된다.
그러나 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자를 형성하는 공정과, N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자와 표면 패턴 및 이면 패턴을 접합하는 공정을 동시에 실시하면 이하의 문제가 발생한다.
즉, 고상 소결하는 경우에 있어서도 고온으로 가열하면서 높은 가압력을 인가할 필요가 있다. 이 때문에, N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자와 표면 패턴 및 이면 패턴의 사이에 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자와 표면 패턴 및 이면 패턴으로 이루어지는 합금층이 형성되는 일이 있다. 이 경우, 합금층을 통하여 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자와 표면 패턴 및 이면 패턴의 사이를 전자가 이동하기 쉬워지게 되어, 전력이 발생하기 어려워진다. 또한, 합금층이 형성된다는 문제는 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자를 액상 소결로 형성하는 경우에도 동일하게 발생한다.
따라서, 합금층이 형성되지 않도록 가열 온도나 가압력 등을 상세히 설정하는 것도 고려되지만, 이와 같은 방법에서는 제조 공정이 복잡해진다.
또한, 상기 문제는 N형 열전 변환 소자 및 P형 열전 변환 소자를 갖는 열전 변환 장치에만 발생하는 문제는 아니다. 즉, 열전 효과는 다른 2종류의 금속이 물리적으로 결합되어 있으면 발생한다. 이 때문에, 예를 들면, 투과 구멍에 Bi, Te, Se 등으로 구성되는 도전성 페이스트만이 충전되고, 표면 패턴 및 이면 패턴이, 도전성 페이스트가 고상 소결된 합금과 다른 재료로 형성된 열전 변환 장치를 제조하는 경우에 있어서도 상기 문제가 동일하게 발생한다.
본 발명은 상기 점을 감안하여, 제조 공정을 간략화하면서 층간 접속 부재와 표면 패턴 또는 이면 패턴으로 이루어지는 합금층이 형성되는 것을 억제할 수 있는 열전 변환 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명에서는 열가소성 수지를 포함하여 구성되어 있으며, 두께 방향으로 관통하는 복수의 비아홀(11, 12)이 형성되고, 비아홀에, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 도전성 페이스트(41, 51)가 충전되어 있는 절연 기재(10)를 준비하는 공정과, 절연 기재를 가열하면서 상기 절연 기재의 표면(10a) 및 표면과 반대측의 이면(10b)으로부터 가압하는 것으로 도전성 페이스트를 고상 소결하여 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정과, 절연 기재의 표면에 사전에 결정된 층간 접속 부재와 접촉하는 표면 패턴(21)을 갖는 표면 보호 부재(20)를 배치하는 것과 함께, 절연 기재의 이면에 사전에 결정된 층간 접속 부재와 접촉하는 이면 패턴(31)을 갖는 이면 보호 부재(30)를 배치하여 적층체(80)를 형성하는 공정과, 적층체를 가열하면서 적층 방향으로부터 가압하는 것으로 층간 접속 부재와 표면 패턴 및 이면 패턴을 전기적으로 접속하면서 적층체를 일체화하는 공정을 갖는다. 이 적층체를 일체화하는 공정에서는 층간 접속 부재를 형성하는 공정과 비교하여 보다 낮은 온도로 가열하면서, 또한 보다 작은 가압력을 인가하는 것을 특징으로 하고 있다.
이에 따르면, 층간 접속 부재를 형성하는 공정과, 층간 접속 부재와 표면 패턴 및 이면 패턴을 전기적으로 접속하면서 적층체를 일체화하는 공정을 별도 공정으로서 실시하고 있다. 이 때문에, 공정마다 제조 조건을 설정할 수 있어서, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
또, 적층체를 일체화하는 공정에서는 층간 접속 부재를 형성하는 공정과 비교하여 보다 낮은 온도로 가열하면서, 또한 보다 작은 가압력을 인가하고 있다. 이 때문에, 층간 접속 부재와 표면 패턴 또는 이면 패턴으로 이루어지는 합금층이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 이 란(欄) 및 특허 청구 범위에서 기재한 각 수단의 괄호 내의 부호는 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적 수단과의 대응 관계를 나타낸 것이다.
첨부 도면에 있어서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1 중의 Ⅱ―Ⅱ선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1 중의 Ⅲ―Ⅲ선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 열전 변환 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 제조 조건을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 상세한 단면도이다.
도 7은 도 4(i)에 나타낸 일체화 공정 시의 제조 조건을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 도 4(e) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 도 4(d) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 절연 기재의 표면도이다.
도 11은 도 9에 나타낸 절연 기재를 이용하여 도 4(e)의 공정을 실시했을 때의 상세한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시 형태에 있어서의 도 4(d) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12에 나타낸 절연 기재의 표면도이다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시 형태에 있어서의 도 4(d)에 상당하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 6 실시 형태에 있어서의 도 4(d)에 상당하는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 7 실시 형태에 있어서의 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 상세한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 8 실시 형태에 있어서의 절연 기재를 준비하는 공정의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1 중의 Ⅱ―Ⅱ선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 1 중의 Ⅲ―Ⅲ선을 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 열전 변환 장치의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 제조 조건을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 상세한 단면도이다.
도 7은 도 4(i)에 나타낸 일체화 공정 시의 제조 조건을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 도 4(e) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 도 4(d) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 9에 나타낸 절연 기재의 표면도이다.
도 11은 도 9에 나타낸 절연 기재를 이용하여 도 4(e)의 공정을 실시했을 때의 상세한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시 형태에 있어서의 도 4(d) 후에 실시하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 12에 나타낸 절연 기재의 표면도이다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시 형태에 있어서의 도 4(d)에 상당하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 6 실시 형태에 있어서의 도 4(d)에 상당하는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 7 실시 형태에 있어서의 도 4(e)에 나타낸 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 형성할 때의 상세한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 8 실시 형태에 있어서의 절연 기재를 준비하는 공정의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 실시한다.
(제 1 실시 형태)
본 발명의 제 1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1∼도 3에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태의 열전 변환 장치(1)는 절연 기재(10), 표면 보호 부재(20), 이면 보호 부재(30)가 일체화되고, 이 일체화된 것의 내부에서 이종 금속인 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 번갈아 직렬로 접속되어 구성되어 있다.
또한, 도 1은 이해를 쉽게 하기 위해, 표면 보호 부재(20)를 생략하여 나타내고 있다. 또, 도 1은 단면도는 아니지만, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)에 해칭을 실시하고 있다.
절연 기재(10)는 본 실시 형태에서는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름에 의하여 구성되어 있다. 그리고 이 절연 기재(10)에는 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)이 서로 달라지도록 격자 패턴으로 형성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)이 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 일정하게 된 원통 형상으로 되어 있지만, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)은 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋고, 각통(角筒) 형상으로 되어 있어도 좋다.
그리고 제 1 비아홀(11)에는 제 1 층간 접속 부재(40)가 배치되고, 제 2 비아홀(12)에는 제 1 층간 접속 부재(40)와 이종 금속으로 된 제 2 층간 접속 부재(50)가 배치되어 있다. 즉, 절연 기재(10)에는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 서로 달라지도록 배치되어 있다.
특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 제 1 층간 접속 부재(40)는 P형을 구성하는 Sb―Te계 등의 합금의 분말(금속 입자)을 포함하는 도전성 페이스트로 구성된다. 또, 제 2 층간 접속 부재(50)는 N형을 구성하는 Bi―Te계 등의 합금의 분말(금속 입자)을 포함하는 도전성 페이스트로 구성된다.
절연 기재(10)의 표면(10a)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 이루어지는 표면 보호 부재(20)가 배치되어 있다. 이 표면 보호 부재(20)는 절연 기재(10)와 평면 형상이 같은 크기로 되어 있으며, 절연 기재(10)와 대향하는 일면(20a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 표면 패턴(21)이 서로 이격하도록 형성되어 있다. 그리고 각 표면 패턴(21)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.
구체적으로는, 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(40)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(50)를 세트(60)로 했을 때, 각 세트(60)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)는 같은 표면 패턴(21)과 접속되어 있다. 즉, 각 세트(60)의 제 1, 제 2 층간 접속부재(40, 50)는 표면 패턴(21)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1 중, 지면 좌우 방향)을 따라서 인접하는 1개의 제 1 층간 접속 부재(40)와 1개의 제 2 층간 접속 부재(50)가 세트(60)로 되어 있다.
또, 절연 기재(10)의 이면(10b)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 열가소성 수지 필름으로 이루어지는 평면 직사각형상의 이면 보호 부재(30)가 배치되어 있다. 이 이면 보호 부재(30)는 절연 기재(10)와 평면 형상이 같은 크기로 되어 있으며, 절연 기재(10)와 대향하는 일면(30a)측에 동박 등이 패터닝된 복수의 이면 패턴(31)이 서로 이격하도록 형성되어 있다. 그리고 각 이면 패턴(31)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.
구체적으로는, 인접하는 세트(60)에 있어서, 한쪽의 세트(60)의 제 1 층간 접속 부재(40)와, 다른쪽의 세트(60)의 제 2 층간 접속 부재(50)가 같은 이면 패턴(31)과 접속되어 있다. 즉, 세트(60)에 걸쳐서 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 이면 패턴(31)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시 형태에서는 도 2에 나타나는 바와 같이, 기본적으로는, 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1 중, 지면 좌우 방향)을 따라서 나열해 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다. 또, 도 3에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)의 외부 가장자리에서는 단변 방향(도 1 중, 지면 상하 방향)을 따라서 나열해 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다.
따라서, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)는 절연 기재(10)의 장변 방향에 번갈아 직렬로 접속되어 꺾인 후에 다시 장변 방향에 번갈아 직렬로 접속된다. 즉, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)는 꺾은선 형상으로 번갈아 직렬로 접속되어 있다.
또한, 도 2, 도 3과는 별개 단면에 있어서, 이면 보호 부재(30)에는 이면 패턴(31)과 전기적으로 접속되는 것과 함께, 이면 보호 부재(30) 중, 절연 기재(10)측과 반대측의 일면으로부터 노출되는 층간 접속 부재가 형성되어 있다. 그리고 이 층간 접속 부재에 의하여 이면 패턴(31)과 외부의 전기적인 접속을 도모할 수 있게 되어 있다.
이상이 본 실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치(1)의 구성이다. 이와 같은 열전 변환 장치(1)에서는 예를 들면, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 직경을 φ0. 7㎜, 절연 기재(10)의 두께를 1㎜로 하고, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 합쳐서 약 900개 배치했을 때, 온도차 10℃에서 약 2. 5mW의 전력을 얻을 수 있다.
다음으로, 상기 열전 변환 장치(1)의 제조 방법에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다. 또한, 도 4는 도 1 중의 Ⅱ―Ⅱ선을 따른 단면도이다.
우선, 도 4(a)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)를 준비하고, 복수의 제 1 비아홀(11)을 드릴 등에 의하여 형성한다.
다음으로, 도 4(b)에 나타나는 바와 같이, 각 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한다.
제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전하는 방법(장치)으로서는, 본 출원인에 의한 특원2010―50356호에 기재된 방법(장치)을 채용하면 좋다.
간단히 설명하면, 흡착지(70)를 통하여 도시하지 않는 지지대 상에 이면(10b)이 흡착지(70)와 대향하도록 절연 기재(10)를 배치한다. 또한, 흡착지(70)는 제 1 도전성 페이스트(41)의 유기 용제를 흡수할 수 있는 재질의 것이면 좋고, 일반적인 상질지 등이 이용된다. 그리고 제 1 도전성 페이스트(41)를 용융시키면서 제 1 비아홀(11) 내에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한다. 이에 따라, 제 1 도전성 페이스트(41)의 유기 용제의 대부분이 흡착지(70)에 흡착되고, 제 1 비아홀(11)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.
제 1 도전성 페이스트(41)로서는, 본 실시 형태에서는 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말을 융점이 43℃인 파라핀 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 이 때문에, 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전할 때에는 절연 기재(10)의 표면(10a)이 약 43℃로 가열된 상태에서 실시된다. 또한, 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 합금의 분말로서는 예를 들면, 메커니컬 알로이로 형성된 Sb―Te계 등이 이용된다.
이어서, 도 4(c)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)에 복수의 제 2 비아홀(12)을 드릴 등에 의하여 형성한다. 이 제 2 비아홀(12)은 상기와 같이, 제 1 비아홀(11)과 서로 다르게 되고, 제 1 비아홀(11)과 함께 격자 패턴을 구성하도록 형성된다.
다음으로, 도 4(d)에 나타나는 바와 같이, 다시 흡착지(70)를 통하여 도시하지 않는 지지대 상에 이면(10b)이 흡착지(70)와 대향하도록 절연 기재(10)를 배치한다. 그리고 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전했을 때와 마찬가지로, 제 2 비아홀(12) 내에 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전한다. 이에 따라, 제 2 도전성 페이스트(51)의 유기 용제의 대부분이 흡착지(70)에 흡착되고, 제 2 비아홀(12)에 합금의 분말이 밀접하게 배치된다.
제 2 도전성 페이스트(51)로서는, 본 실시 형태에서는 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 금속 원자와 다른 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말을 융점이 상온인 테레피네 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것이 이용된다. 즉, 제 2 도전성 페이스트(51)를 구성하는 유기 용제로서, 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 유기 용제보다 융점이 낮은 것이 이용된다. 그리고 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전할 때에는 절연 기재(10)의 표면(10a)이 상온으로 유지된 상태에서 실시된다. 바꾸어 말하면, 제 1 도전성 페이스트(41)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태에서 제 2 도전성 페이스트(51)의 충전이 실시된다. 이에 따라, 제 1 비아홀(11)에 제 2 도전성 페이스트(51)가 혼입되는 것이 억제된다.
또한, 제 2 도전성 페이스트(51)를 구성하는 합금의 분말로서는 예를 들면, 메커니컬 알로이(mechanical alloy)로 형성된 Bi―Te계 등이 이용된다.
이상과 같이 하여, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 충전된 절연 기재(10)를 준비한다.
그리고 도 4(e)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)를 도시하지 않는 한쌍의 프레스판의 사이에 배치하고, 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b)으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성한다. 또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이 공정에서는 절연 기재(10)와 프레스판의 사이에 록 울 페이퍼(rock wool paper) 등의 완충재를 배치해도 좋다. 이하에, 본 실시 형태의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정에서는 도 5에 나타나는 바와 같이, 우선 절연 기재(10)를 약 320℃까지 가열하면서 시점(T1)까지 0. 1MPa로 가압하고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 포함되는 유기 용제를 증발시킨다(도 6(a) 참조).
또한, T0∼T1 간은 약 10분간이다. 또, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 포함되는 유기 용제란, 도 4(b) 및 도 4(d)의 공정에 있어서, 흡착지(70)에 흡착되지 않고 잔존한 유기 용제를 말한다.
다음으로, 도 5 및 도 6(b)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)를 열가소성 수지의 연화점 이상의 온도인 약 320℃로 유지하면서 시점(T2)까지 10MPa로 가압한다. 이 때, 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지가 유동하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)(합금의 분말)를 가압한다. 이 때문에, 도 6(c)에 나타나는 바와 같이, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 직경이 작아지는 것과 함께, 합금의 분말끼리가 압접되어 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 형성된다. 또한, T1∼T2 간은 약 10분간이다.
그 후에는 도 5에 나타나는 바와 같이, 10MPa의 가압을 유지한 채 시점(T3)까지 냉각한다. 또한, T2∼T3 간은 약 8분간이다.
또, 상기 각 공정과는 별도 공정에 있어서, 도 4(f) 및 도 4(g)에 나타나는 바와 같이, 표면 보호 부재(20) 및 이면 보호 부재(30) 중, 절연 기재(10)와 대향하는 일면(20a, 30a)에 동박 등을 형성한다. 그리고 이 동박을 적절히 패터닝함으로써 서로 이격해 있는 복수의 표면 패턴(21)이 형성된 표면 보호 부재(20), 서로 이격해 있는 복수의 이면 패턴(31)이 형성된 이면 보호 부재(30)를 준비한다.
그 후, 도 4(h)에 나타나는 바와 같이, 이면 보호 부재(30), 절연 기재(10), 표면 보호 부재(20)를 차례로 적층하여 적층체(80)를 구성한다. 구체적으로는, 인접하는 1개의 제 1 비아홀(11)에 충전된 제 1 도전성 페이스트(41)와 1개의 제 2 비아홀(12)에 충전된 제 2 도전성 페이스트(51)를 세트(60)로 했을 때, 절연 기재(10)의 표면(10a)측에 세트(60)마다의 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 같은 표면 패턴(21)에 접촉하는 상태로 표면 보호 부재(20)를 배치한다. 또한, 본 실시 형태에서는 상기와 같이, 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1 중, 지면 좌우 방향)을 따라서 인접하는 1개의 제 1 비아홀(11)에 충전된 제 1 도전성 페이스트(41)와 1개의 제 2 비아홀(12)에 충전된 제 2 도전성 페이스트(51)가 세트(60)로 되어 있다.
또, 절연 기재(10)의 이면(10b)측에, 인접하는 세트(60)에 있어서의 한쪽의 세트(60)의 제 1 도전성 페이스트(41) 및 다른쪽의 세트(60)의 제 2 도전성 페이스트(51)가 같은 이면 패턴(31)에 접촉하는 상태로 이면 보호 부재(30)를 배치한다. 또한, 본 실시 형태에서는 상기와 같이, 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1 중, 지면 좌우 방향)을 따라서 나열해 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다. 또, 절연 기재(10)의 외부 가장자리에서는 단변 방향을 따라서 나열해 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다.
이어서, 도 4(i)에 나타나는 바와 같이, 이 적층체(80)를 도시하지 않는 한쌍의 프레스판의 사이에 배치하고, 적층 방향의 상하 양면으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압하여 적층체(80)를 일체화한다. 또한, 이 공정에서는 도 4(e)의 공정과 마찬가지로, 적층체(80)와 프레스판의 사이에 록 울 페이퍼 등의 완충재를 배치해도 좋다. 이하에, 본 실시 형태의 일체화 공정에 대하여 도 7을 참조하면서 구체적으로 설명한다.
적층체(80)를 일체화하는 공정에서는 도 7에 나타나는 바와 같이, 우선, 적층체(80)를 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지의 연화점 이상의 온도인 약 280℃까지 가열한 후, 시점(T1)에서 3MPa로 시점(T2)까지 가압한다. 이 때, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)이 압접되어 전기적으로 접속된다.
또한, T1∼T2 간은 약 8분간이다. 또, 이 공정에서는 도 4(e)의 공정과 같이 소결은 실시되지 않기 때문에 도 4(e)의 공정과 비교하여 저온 저압의 조건으로 실시된다.
그 후, 도 7에 나타나는 바와 같이, 3MPa의 가압을 유지한 채 시점(T3)까지 냉각함으로써 적층체(80)가 일체화되고, 도 1에 나타낸 열전 변환 장치(1)가 제조된다. 또한, T2∼T3 간은 약 8분간이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정과, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)을 전기적으로 접속하는 것과 함께, 적층체(80)를 일체화하는 공정을 별도 공정으로서 실시하고 있다. 이 때문에, 공정마다 제조 조건을 설정할 수 있어서, 제조 공정을 간략화할 수 있다.
구체적으로는, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정에서는 320℃, 10MPa의 고온 고압 조건으로 처리할 수 있어서, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 고상 소결되지 않는 것을 억제할 수 있다.
또, 적층체(80)를 일체화하는 공정에서는 280℃, 3MPa의 저온 저압 조건으로 처리할 수 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)의 사이에 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면 패턴(21) 또는 이면 패턴(31)으로 이루어지는 합금층이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 제 1 도전성 페이스트(41)로서 Sb―Te계의 합금의 분말을 이용하고, 제 2 도전성 페이스트(51)로서 Bi―Te계의 합금의 분말을 이용하는 예에 대하여 설명했지만, 합금의 분말은 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 구성하는 합금의 분말로서, 동, 콘스탄탄, 크로멜, 알루멜 등이 철, 니켈, 크롬, 동, 실리콘 등과 합금화된 것으로부터 적절히 선택해도 좋다. 또, 텔루르, 비스무트, 안티몬, 셀렌의 합금이나 실리콘, 철, 알루미늄의 합금 등으로부터 적절히 선택해도 좋다.
(제 2 실시 형태)
본 발명의 제 2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성한 후에 도금막을 형성하는 공정을 실시하는 것이고, 그 밖에 관해서는 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 8에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 도 4(e)의 공정 후, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50) 중, 절연 기재(10)로부터 노출되는 부분에 Ni 등으로 구성되는 도금막(90)을 형성한다.
또한, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50) 중, 절연 기재(10)로부터 노출되는 부분이란, 바꾸어 말하면, 제 1 실시 형태에 있어서 표면 패턴(21) 또는 이면 패턴(31)과 압접되는 영역이다. 또, 도금막(90)은 예를 들면, 무전해 도금 등에 의하여 형성된다.
이에 따르면, 도 4(i)의 공정에 있어서 적층체(80)를 일체화할 때, 도금막(90)에 의하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면 패턴(21) 또는 이면 패턴(31)으로 이루어지는 합금층이 형성되는 것을 더욱 억제하면서 상기 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제 3 실시 형태)
본 발명의 제 3 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여 절연 기재(10)에 관통 구멍을 형성하는 공정을 실시하는 것이고, 그 밖에 관해서는 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 9 및 도 10에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 도 4(d)의 공정 후, 절연 기재(10)에 대하여 본 발명의 공극에 상당하는 관통 구멍(13)을 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 본 실시 형태에서는 도 9 및 도 10에 나타나는 바와 같이, 각 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 각각을 중심으로 하고, 동심원 형상으로서, 둘레 방향으로 등간격으로 이격하는 원통 형상의 관통 구멍(13)을 복수 형성한다.
또한, 여기에서는 관통 구멍(13)이 원통 형상으로 되어 있는 것을 설명하지만, 관통 구멍(13)은 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋고, 각통 형상으로 되어 있어도 좋다.
그리고 도 4(e)의 공정을 실시하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성한다. 이 때, 도 11(a)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b)으로부터 가압하면, 도 11(b)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지가 유동하여, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)(합금의 분말)를 가압하는 것과 함께, 관통 구멍(13)에 흘러든다. 그리고 열가소성 수지가 관통 구멍(13)으로 흘러들기(유동하기) 때문에 이 부분(제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 주위)에 인가되는 가압력은 작아지고, 본래 이 부분에 인가되어야 할 가압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가된다. 따라서, 프레스판으로부터 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 하면서 도 11(c)에 나타나는 바와 같이, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)에 관통 구멍(13)을 형성하고, 관통 구멍(13)으로 열가소성 수지를 유동시키면서 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하고 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 할 수 있어서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 고상 소결되지 않는 것을 억제할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는 관통 구멍(13)을 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 각각을 중심으로 하고, 동심원 형상으로서, 둘레 방향으로 등간격으로 이격하도록 형성하고 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 때, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 주위의 열가소성 수지가 등방적으로 관통 구멍(13)에 흘러들기 쉬워져서, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)이 절연 기재(10)의 평면 방향으로 변위하는 것을 억제할 수 있다.
(제 4 실시 형태)
본 발명의 제 4 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 3 실시 형태에 대하여 절연 기재(10)에 홈부를 형성하는 공정을 실시하는 것이고, 그 밖에 관해서는 제 3 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 12 및 도 13에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 도 4(d)의 공정 후, 절연 기재(10)에 대하여 각 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)을 둘러싸는 테두리 형상의 홈부(14)를 드릴이나 레이저 등에 의하여 형성한다. 구체적으로는, 절연 기재(10)의 표면(10a)에, 각 제 1, 제 2 비아홀(11, 12) 중 어느 한쪽이 하나씩 테두리 내에 위치하도록 홈부(14)를 형성한다. 마찬가지로, 절연 기재(10)의 이면(10b)에, 각 제 1, 제 2 비아홀(11, 12) 중 어느 한쪽이 하나씩 테두리 내에 위치하도록 홈부(14)를 형성한다.
또한, 본 실시 형태에서는 홈부(14)가 본 발명의 공극에 상당한다. 또, 여기에서는 각 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)을 둘러싸는 홈부(14)를 격자 형상으로 형성하고 있지만, 홈부(14)를 서로 분리하여 형성해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b)에 형성된 홈부(14)를 같은 크기로 하고 있으며, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)이 테두리 내의 중심에 위치하도록 홈부(14)를 형성하고 있다.
이와 같이, 절연 기재(10)에 홈부(14)를 형성해도, 도 4(e)의 공정에 있어서, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 때에 홈부(14)에 열가소성 수지가 흘러든다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 할 수 있어서, 상기 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 여기에서는 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b)에 홈부(14)를 형성하는 것에 대하여 설명했지만, 절연 기재(10)의 표면(10a) 및 이면(10b) 중 어느 한쪽에만 홈부(14)를 형성하도록 해도 좋다.
(제 5 실시 형태)
본 발명의 제 5 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 3 실시 형태에 대하여 절연 기재(10)를 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 3 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 14에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)로서, 열가소성 수지 필름(10c), 내부에 공동(15)을 갖는 유리 크로스(glass cross)(10d), 열가소성 수지 필름(10c)이 차례로 적층되고, 이들이 저온 프레스 등으로 가접합한 것을 이용한다. 또한, 본 실시 형태에서는 유리 크로스(10d)가 본 발명의 다공질 부재에 상당하고, 유리 크로스(10d) 내의 공동(15)이 본 발명의 공극에 상당한다.
이와 같은 절연 기재(10)를 이용해도, 도 4(e)의 공정에 있어서, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 때에 유리 크로스(10d) 내의 공동(15)에 열가소성 수지가 흘러든다(함침한다). 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 할 수 있어서, 상기 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 여기에서는 다공질 부재로서 유리 크로스(10d)를 예로 들어 설명했지만, 예를 들면, 다공질 부재로서 아라미드(aramid) 부직포 등을 이용해도 좋다.
(제 6 실시 형태)
본 발명의 제 6 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 3 실시 형태에 대하여 절연 기재(10)를 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 3 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 15에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)로서, 열가소성 수지 필름에 복수의 구멍(16)이 형성되어 있는 다공질성의 것을 이용한다. 이와 같은 절연 기재(10)를 이용해도, 도 4(e)의 공정에 있어서, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 때에 구멍(16)에 열가소성 수지가 흘러든다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 할 수 있어서, 상기 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(제 7 실시 형태)
본 발명의 제 7 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 3 실시 형태에 대하여 프레스판을 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 3 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 16(a)에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 접촉하는 부분과 다른 부분에 오목부(100a)가 형성되어 있는 한쌍의 프레스판(100)을 이용하여 적층체(80)를 가압한다.
이에 따라, 도 16(b)에 나타나는 바와 같이, 한쌍의 프레스판(100)의 각 오목부(100a)에 열가소성 수지가 흘러든다. 이 때문에, 프레스판(100)으로부터 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 하면서 도 16(c)에 나타나는 바와 같이, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성할 수 있다.
이와 같이, 오목부(100a)가 형성된 한쌍의 프레스판(100)을 이용하여 도 4(e)의 공정을 실시해도 오목부(100a)에 열가소성 수지가 흘러들기 때문에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가되는 가압력을 크게 할 수 있어서, 상기 제 3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 도 4(e)의 공정을 실시한 경우에는, 오목부(100a) 내에 흘러든 열가소성 수지로 볼록부가 형성된다. 이 때문에, 볼록부를 절삭 등에 의하여 제거하도록 해도 좋다. 또, 그대로 도 4(i)의 공정을 실시해도 다시 열가소성 수지가 유동하기 때문에 특별히 문제는 없다.
그리고 여기에서는 한쌍의 프레스판(100)의 각각에 오목부(100a)가 형성되어 있는 예에 대하여 설명했지만, 한쌍의 프레스판(100) 중 어느 한쪽에만 오목부(100a)가 형성된 프레스판(100)을 이용해도 좋다.
(제 8 실시 형태)
본 발명의 제 8 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 대하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 충전된 절연 기재(10)를 준비하는 제조 공정을 변경한 것이고, 그 밖에 관해서는 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.
도 17(a)에 나타나는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)에 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)을 동시에 형성한다.
다음으로, 도 17(b)에 나타나는 바와 같이, 절연 기재(10)의 표면(10a) 상에 제 1 비아홀(11)과 대응하는 영역이 개구된 마스크(110)를 배치한다. 그리고 제 1 비아홀(11)에만 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한다.
이어서, 도 17(c)에 나타나는 바와 같이, 마스크(110)를 제거하고, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 상온에서 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전한다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 충전된 절연 기재(10)가 준비된다. 그 후는 상기 제 1 실시 형태와 동일한 공정을 실시함으로써 도 1에 나타낸 열전 변환 장치(1)가 제조된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 절연 기재(10)에 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)을 동시에 형성하고 있으며, 비아홀을 형성하는 공정을 한 번에 할 수 있다.
또한, 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한 후, 절연 기재(10)의 표면(10a) 상에 제 2 비아홀(12)과 대응하는 영역이 개구된 마스크를 배치하도록 해도 좋다. 이 경우에는, 제 2 비아홀(12)에 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전할 때에 마스크에 의하여 제 1 비아홀(11)에 제 2 도전성 페이스트(51)가 혼입되는 것이 억제된다. 따라서, 제 2 도전성 페이스트(51)를 구성하는 유기 용제로서, 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전할 때에 제 1 도전성 페이스트(41)가 용융하게 되는 것도 이용할 수 있으며, 예를 들면, 제 1 도전성 페이스트(41)의 유기 용제와 마찬가지로 파라핀을 이용할 수 있다.
(다른 실시 형태)
본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위에 기재한 범위 내에서 적절히 변경이 가능하다.
예를 들면, 제 2 실시 형태를 제 3∼제 8 실시 형태와 조합하여, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)에 도금막(90)을 형성해도 좋다. 또, 제 3, 제 4 실시 형태와 제 5, 제 6 실시 형태를 적절히 조합하여, 유리 크로스(10d)나 복수의 구멍(16)이 형성되어 있는 열가소성 수지 필름(10c)을 이용할 때에 관통 구멍(13)이나 홈부(14)가 적절히 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제 7 실시 형태를 제 3∼제 6 실시 형태와 조합하여, 오목부(100a)가 형성된 한쌍의 프레스판(100)을 이용하여 도 4(e)의 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정을 실시해도 좋다.
또, 상기 각 실시 형태에 있어서, 제 2 비아홀(12)에 Ag―Sn계 등의 금속 입자를 포함하는 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전하도록 해도 좋다. 즉, 제 2 비아홀(12)에 주로 열전 효과를 발휘시키기 위한 것은 아니고, 도통을 도모하기 위한 제 2 층간 접속 부재(50)를 형성하도록 해도 좋다. 이 경우, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)을 형성하는 장소를 적절히 변경하는 것과 함께, 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)의 형상을 적절히 변경하여, 절연 기재(10)의 장변 방향을 따라서 배치된 제 1 층간 접속 부재(40)를 각각 병렬 접속하도록 해도 좋다.
그리고 상기 각 실시 형태에 있어서, 절연 기재(10)에 제 1 비아홀(11)만을 형성하는 것과 함께, 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)만을 충전하도록 해도 좋다. 즉, 절연 기재(10)에 1종류의 층간 접속 부재만이 배치된 열전 변환 장치의 제조 방법에 본 발명을 적용할 수 있다.
10: 절연 기재
10a: 표면
10b: 이면
11: 제 1 비아홀
12: 제 2 비아홀
20: 표면 보호 부재
21: 표면 패턴
30: 이면 보호 부재
31: 이면 패턴
40: 제 1 층간 접속 부재
41: 제 1 도전성 페이스트
50: 제 2 층간 접속 부재
51: 제 2 도전성 페이스트
80: 적층체
10a: 표면
10b: 이면
11: 제 1 비아홀
12: 제 2 비아홀
20: 표면 보호 부재
21: 표면 패턴
30: 이면 보호 부재
31: 이면 패턴
40: 제 1 층간 접속 부재
41: 제 1 도전성 페이스트
50: 제 2 층간 접속 부재
51: 제 2 도전성 페이스트
80: 적층체
Claims (10)
- 열가소성 수지를 포함하여 구성되어 있으며, 두께 방향으로 관통하는 복수의 비아홀(11, 12)이 형성되고, 상기 비아홀에, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 도전성 페이스트(41, 51)가 충전되어 있는 절연 기재(10)를 준비하는 공정과,
상기 절연 기재를 가열하면서 상기 절연 기재의 표면(10a) 및 상기 표면과 반대측의 이면(10b)으로부터 가압함으로써 상기 도전성 페이스트를 고상 소결하여 층간 접속 부재(40, 50)를 형성하는 공정과,
상기 절연 기재의 표면에 사전에 결정된 상기 층간 접속 부재의 일단부와 접촉하는 표면 패턴(21)을 갖는 표면 보호 부재(20)를 배치하는 것과 함께, 상기 절연 기재의 이면에 사전에 결정된 상기 층간 접속 부재의 타단부와 접촉하는 이면 패턴(31)을 갖는 이면 보호 부재(30)를 배치하여 적층체(80)를 형성하는 공정과,
상기 적층체를 가열하면서 적층 방향으로부터 가압함으로써 상기 층간 접속 부재와 상기 표면 패턴 및 상기 이면 패턴을 전기적으로 접속하면서 상기 적층체를 일체화하는 공정을 갖고,
상기 적층체를 일체화하는 공정에서는 상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정에 있어서의 온도 및 가압력과 비교하여 보다 낮은 온도로 가열하면서 보다 작은 가압력을 인가하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정 후 및 상기 적층체를 형성하는 공정 전에, 상기 층간 접속 부재 중, 상기 절연 기재로부터 노출되는 부분에 도금막(90)을 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정 전에는 상기 절연 기재의 내부에 공극(13∼16)이 형성되어 있으며,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정에서는 상기 열가소성 수지를 상기 공극으로 유동시키면서 상기 도전성 페이스트를 고상 소결하여 상기 층간 접속 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정 전에, 상기 절연 기재에 관통 구멍(13)을 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 관통 구멍을 형성하는 공정에서는 상기 비아홀의 각각을 중심으로 하는 동심원 형상에 있어서 둘레 방향으로 등간격으로 이격하는 복수의 상기 관통 구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정 전에, 테두리 형상의 홈부(14)를 상기 홈부의 테두리 내에 상기 비아홀이 하나씩 위치하도록 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 절연 기재로서, 내부에 공동(15)을 갖는 다공질 부재(10d)를 함유하는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 절연 기재로서, 내부에 구멍(16)이 형성된 다공질의 것을 이용하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 층간 접속 부재를 형성하는 공정에서는 상기 도전성 페이스트와 접촉하는 부분과 다른 부분에 오목부(100a)가 형성된 한쌍의 프레스판(100)을 준비하고, 상기 열가소성 수지를 상기 오목부로 유동시키면서 상기 도전성 페이스트를 고상 소결하여 상기 층간 접속 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는
열전 변환 장치.
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