KR20170045321A - 열전 변환 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

적층체(80)를 가압하는 공정에서는 우선, 열가소성 수지의 융점보다 낮은 온도로 가열하면서 가압하고, 열가소성 수지를 탄성 변형시켜서 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 가함으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착시킨다. 다음으로, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가열하면서 가압하고, 열가소성 수지를 외부로 유출시키면서 유동시켜서 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 가함으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 고상 소결한다. 이와 같이, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착시키기 때문에 융점 이상의 온도로 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동하기 어려워진다.

Description

열전 변환 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING THERMOELECTRIC TRANSDUCER DEVICE}

본 개시는 복수의 N형 열전 변환 소자와 복수의 P형 열전 변환 소자가 번갈아 직렬로 접속된 열전 변환 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

종래에는 복수의 N형 열전 변환 소자와 복수의 P형 열전 변환 소자가 번갈아 직렬로 접속된 열전 변환 장치가 알려져 있다. 이 종류의 열전 변환 장치로서는, 특허 문헌 1에 기재된 것이 제안되어 있다.

특허 문헌 1에 기재된 열전 변환 장치는 이하와 같은 방법에 의하여 제조된다. 즉, 우선 제 1 공정(준비 공정)에서는 열가소성 수지를 포함하고, 두께 방향으로 관통하는 복수의 제 1, 제 2 비아홀이 형성된다. 제 1 비아홀에 제 1 도전성 페이스트가 충전되고, 제 2 비아홀에 제 2 도전성 페이스트가 충전된 절연 기재를 준비한다.

다음으로, 제 2 공정(적층체를 형성하는 공정)에서는 절연 기재의 표면에 있어서, 대응하는 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 접촉되는 표면 패턴을 갖는 표면 보호 부재를 배치한다. 또한, 절연 기재의 이면에 있어서, 대응하는 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 접촉되는 이면 패턴을 갖는 이면 보호 부재를 배치하여 적층체를 형성한다. 이때, 이 제 2 공정에 있어서 적층체의 내부에 사전에 결정된 공극을 형성하고 있다. 여기에서 말하는 사전에 결정된 공극이란, 구체적으로는 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지에 형성된 공극(드릴 등에 의하여 형성된 관통 구멍 등), 표면 패턴이나 이면 패턴에 형성된 공극(홈부) 등이다.

다음으로, 제 3 공정(일체화 공정)에서는 가열하면서 적층체를 적층 방향으로부터 프레스판 등을 이용하여 가압하고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 의하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재를 구성한다. 또한, 제 1, 제 2 층간 접속 부재와 표면 패턴 및 이면 패턴을 전기적으로 접속한다. 여기에서, 제 1 도전성 페이스트로서는, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것을 이용한다. 또한, 제 2 도전성 페이스트로서는, 합금과는 이종의 금속의 분말에 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것을 이용한다.

구체적으로, 상기 제 3 공정에서는 우선, 유기 용제가 증발하는 온도로 적층체를 가열하여 유기 용제를 증발시킨다. 다음으로, 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지가 유동하는 온도(열가소성 수지의 융점 이상의 온도), 또한 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도보다도 낮은 온도로 가열하면서 적층체를 가압한다. 이와 같이 가압함으로써 열가소성 수지를 공극으로 유동시키면서 제 2 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 1 층간 접속 부재를 구성하고, 또한 제 2 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 2 층간 접속 부재를 구성한다. 이 제조 방법에서는 가압 시에 열가소성 수지가 공극으로 흘러들기(유동하기) 때문에 열가소성 수지(열가소성 수지 중, 제 1, 제 2 비아홀의 주위에 위치하는 부분)에 인가되는 가압력은 작아진다. 이에 따라, 본래 이 열가소성 수지에 인가되어야 할 가압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 인가된다. 이 때문에, 프레스판에 의하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 인가되는 가압력은 커지고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 보다 확실하게 고상 소결되기 쉬워진다. 따라서, 이 방법으로 제조된 열전 변환 장치는 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 확실하게 고상 소결됨으로써 단위 면적당의 열전 변환 효율이 높은 것으로 된다.

이와 같이, 상기 제 3 공정에서는 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지의 유동과 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 소결을 동시에 실시함으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트를 확실하게 고상 소결되도록 하고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 제 2014―7376호 공보

특허 문헌 1에 기재된 상기 제 3 공정에서는 통상, 제 1, 제 2 도전성 페이스트를 절연 기재(열가소성 수지)와 함께 표면 보호 부재 및 이면 보호 부재에 의하여 끼워넣은 워크(적층체)를 가열하면서 가압한다. 이때, 적층체 중, 표면이나 이면 이외의 부분, 즉, 외부 가장자리 부분에 있어서는, 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지가 덮여 있지 않다. 그 때문에, 상기 제 3 공정에 있어서 적층체를 가압했을 때에는 열가소성 수지가 적층체의 외부로 유출된다. 그리고 이 제조 방법에서는 상기한 바와 같이, 열가소성 수지가 유동하는 온도(열가소성 수지의 융점 이상의 온도)로 가열하면서 가압한다. 즉, 이 제조 방법에서는 상기 제 3 공정에 있어서의 가압에 의하여 액체로 된 열가소성 수지를 유동시킨다. 여기에서, 열가소성 수지가 유동한 경우, 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 인가됨으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트는 적층 방향으로 이동(압력 인가)하여 표면, 이면 패턴으로의 접속이나 고정이 촉진된다.

이 가압 시, 제 1, 제 2 도전성 페이스트와 표면, 이면 패턴의 사이에는 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 형성된 요철 등을 요인으로 하는 간극이 발생하고 있는 경우가 있다. 그 때문에, 이 간극에 열가소성 수지가 들어가는 일이 있다. 특히, 액상의 열가소성 수지를 유동시킨 경우, 이 간극에는 열가소성 수지가 들어가기 쉬워진다. 그리고 가압에 의하여 유동하는 액상의 열가소성 수지가 이 간극에 들어간 경우에는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 표면, 이면 패턴으로의 접속이나 고정이 저해된다. 그 결과, 이 제조 방법에서는 열가소성 수지와 함께 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동(이동)해 버리는 일이 있다. 또한, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 워크(적층체)의 외부로 유출되는 일도 있을 수 있다.

이 때문에, 이 제조 방법에서는 가능한 한 상기 제 3 공정에서 가압했을 때에 열가소성 수지가 적층체의 외부로 유출되지 않도록 할 필요가 있었다. 즉, 이 제조 방법에서는 고온으로 가압하여 열가소성 수지를 유동시킬 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동하지 않도록 예를 들면, 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지로서 높은 탄성률의 열가소성 수지를 이용하는 등의 대응을 채택할 필요가 있었다.

그리고 이 제조 방법에서는 열가소성 수지의 유동을 촉진시켜서 제 1, 제 2 도전성 페이스트로의 가압력을 촉진시키기 위해, 상기 사전에 결정된 공극을 열가소성 수지, 표면 패턴, 이면 패턴 등으로 형성하고 있었다. 바꾸어 말하면, 이 제조 방법에서는 열가소성 수지의 유동을 촉진시키기 위한 수단으로서, 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시키는 수단을 채용할 수 없기 때문에 상기 사전에 결정된 공극을 형성하는 수단을 채용하고 있었다. 이렇게 하여 이 제조 방법에서는 상기 사전에 결정된 공극을 형성하고, 적층체의 외부가 아니고, 해당 공극에 열가소성 수지를 유동시킴으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동하지 않을 정도로 열가소성 수지의 유동을 촉진시켜서 제 1, 제 2 도전성 페이스트로의 가압력을 촉진시키고 있었다.

열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시킨 경우에는, 반드시 상기 사전에 결정된 공극을 설치하지 않아도 열가소성 수지의 유동을 촉진시킬 수 있고, 또한, 상기 사전에 결정된 공극을 설치한 경우보다도 더 크게 열가소성 수지의 유동을 촉진시킬 수도 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 이동을 방지할 수만 있으면, 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시키면서 적층체를 가압하는 것은 바람직하다.

본 개시자는 이상을 고려하여, 상기 사전에 결정된 간극의 유무에 불구하고 열가소성 수지의 유동을 촉진하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트로의 가압력을 촉진시킬 수 있는 방법에 대해서 검토를 실시했다. 그 결과, 본 개시자는 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시켜서 열가소성 수지를 유동시킨 경우에도 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동하기 어려운 방법을 개시하기에 이르렀다.

본 개시는 워크(적층체)를 가압했을 때에 절연 기재를 구성하는 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시킴으로써 열가소성 수지의 유동을 촉진시키는 열전 변환 장치의 제조 방법에 있어서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동하기 어려운 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 제 1 양태에서는, 열전 변환 장치의 제조 방법에 있어서, 가열하면서 적층체를 적층체의 적층 방향으로부터 가압하는 공정에서, 이하의 용제 증발 공정, 페이스트 압축 공정, 페이스트 고상 소결 공정을 차례로 실시한다.

즉, 용제 증발 공정에서는 유기 용제가 증발하는 온도로서, 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도보다 낮은 온도로 적층체를 가열하고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 첨가된 유기 용제를 증발시킨다. 페이스트 압축 공정에서는 열가소성 수지가 탄성 변형하는 온도로서, 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도보다 낮은 온도로 적층체를 가열하면서 적층체를 적층체의 적층 방향으로 가압한다. 이에 따라, 열가소성 수지를 탄성 변형시킴으로써 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 가한다. 페이스트 고상 소결 공정에서는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도 이상의 온도로 적층체를 가열하면서 적층체를 적층체의 적층 방향으로 가압한다. 이에 따라, 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시키면서 적층체의 내부에서 열가소성 수지를 유동시켜서 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 가한다. 또한, 페이스트 고상 소결 공정에서는 제 1 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 1 층간 접속 부재를 구성하고, 또한 제 2 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 2 층간 접속 부재를 구성한다.

이 때문에, 본 개시의 제 1 양태에서는, 제 3 공정에 있어서, 상기한 바와 같이 열가소성 수지를 탄성 변형시킴으로써 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 가해진다. 이때, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법과 같이 액상의 열가소성 수지를 유동시키는 것은 아니고, 열가소성 수지를 탄성 변형시키고 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트와 표면 패턴이나 이면 패턴의 사이에 간극이 발생하고 있어도, 열가소성 수지가 이 간극에 들어가는 일은 발생하기 어렵다. 따라서, 열가소성 수지가 이 간극에 들어가서 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 표면, 이면 패턴으로의 접속이나 고정을 저해함으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동해 버리는 일은 발생하기 어려워진다. 그리고 열가소성 수지가 이 간극에 들어가지 않고, 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트에 가해지기 쉬워진다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 표면, 이면 패턴에 밀착되고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트의 표면, 이면 패턴으로의 접속이나 고정이 촉진되기 쉬워진다.

이와 같이, 본 개시의 제 1 양태에서는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압하기 전에 제 1, 제 2 도전성 페이스트를 표면, 이면 패턴에 밀착시켜 둠으로써 융점 이상의 온도로 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동해 버리는 일은 발생하기 어려워진다. 또한, 열가소성 수지를 적층체의 외부로 유출시키면서 적층체의 내부에서 열가소성 수지를 유동시키기 때문에 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법에 비하여 적층체의 내부의 열가소성 수지가 대량으로 유출된다. 그 결과, 본 개시의 제 1 양태에서는 적층체 중, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 위치하는 부분에 비하여 열가소성 수지가 위치하는 부분이 얇아진다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 평면의 방향으로 이동하고자 해도, 적층체의 얇아진 부분에 의한 앵커 효과에 의해 멈추어지기 쉬워진다. 이에 의해서도, 제 1, 제 2 도전성 페이스트가 유동해 버리는 일은 발생하기 어려워진다. 이렇게 하여 본 개시의 제 1 양태에서는 적층체를 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트를 유동하기 어렵게 하여, 가압 전의 위치에 고정 유지되기 쉽게 하면서 열가소성 수지를 워크(적층체)의 외부로 유출시켜서 열가소성 수지의 유동을 촉진시킬 수 있다.

또한, 청구 범위에서 기재한 각 수단의 괄호 내의 부호는 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적 수단과의 대응 관계를 나타내는 것이다.

도 1은 제 1 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치의 평면 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 열전 변환 장치의 Ⅱ―Ⅱ단면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 열전 변환 장치의 Ⅲ―Ⅲ단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 열전 변환 장치의 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4(h)에 도시한 제 3 공정 시의 제조 조건을 도시한 도면이다.
도 6은 도 4(h)에 도시한 제 3 공정 시의 워크(적층체)의 단면을 도시한 도면이다.
도 7은 둘레 가장자리 부분을 구비하는 워크(적층체)의 평면 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 제 2 실시 형태에 관련되는 제조 공정에 있어서의 워크(적층체) 및 프레스판의 단면 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 관련되는 제조 공정에 있어서의 워크(적층체) 및 프레스판의 단면 구성을 도시한 별개의 도면이다.
도 10은 다른 실시 형태에 있어서의 둘레 가장자리 부분을 구비하는 워크(적층체)의 평면 구성을 도시한 도면이다.
도 11은 별도의 다른 실시 형태에 있어서의 둘레 가장자리 부분을 구비하는 워크(적층체)의 평면 구성을 도시한 도면이다.

이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면에 기초해서 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태의 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 실시한다.

(제 1 실시 형태)

본 개시의 제 1 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에 대하여 도 1∼도 3을 참조하면서 설명한다. 도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 열전 변환 장치(1)는 절연 기재(10), 표면 보호 부재(20), 이면 보호 부재(30)가 일체화되고, 이 일체화된 것의 내부에서 서로 이종의 금속인 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 번갈아 직렬로 접속되어 구성되어 있다.

또한, 도 1에서는 이해하기 쉽게 하기 위해, 표면 보호 부재(20)를 생략하여 나타내고 있다. 또한, 도 1에서는 단면도는 아니지만, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)에 해칭을 실시하고 있다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기재(10)는 표면(10a) 및 이면(10b)을 갖고, 열가소성 수지를 포함하고, 열가소성 수지를 두께 방향으로 관통하는 제 1 비아홀(11) 및 제 2 비아홀(12)이 형성된 기재이다. 구체적으로, 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 엇갈리게 되도록 격자 패턴으로 형성되어 있다.

또한, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)이 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 일정하게 된 원통 형상으로 되어 있다. 그러나 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)은 예를 들면, 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 작아지는 원통 형상으로 되어도 좋다. 또한, 표면(10a)으로부터 이면(10b)을 향하여 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 좋고, 각통(角筒) 형상으로 되어 있어도 좋다.

그리고 도 1∼도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 비아홀(11)에는 제 1 층간 접속 부재(40)가 배치되고, 제 2 비아홀(12)에는 제 1 층간 접속 부재(40)와는 이종의 금속을 주성분으로 하는 제 2 층간 접속 부재(50)가 배치되어 있다. 즉, 절연 기재(10)에는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 엇갈리게 되도록 배치되어 있다.

제 1 층간 접속 부재(40)는 예를 들면, P형을 구성하는 Bi―Sb―Tb합금의 분말(금속 입자)을 포함하는 도전성 페이스트로 구성된다. 또한, 제 2 층간 접속 부재(50)는 예를 들면, N형을 구성하는 Bi―Te합금의 분말(금속 입자)을 포함하는 도전성 페이스트로 구성된다. 또한, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 구성하는 도전성 페이스트는 상기 기재의 내용에 한정되는 것은 아니다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기재(10)의 표면(10a)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 평면 직사각형상의 열가소성 수지 필름으로 구성된 표면 보호 부재(20)가 배치되어 있다. 이 표면 보호 부재(20)는 절연 기재(10)와 평면 형상이 같은 크기로 되어 있고, 절연 기재(10)와 대향하는 일면(20a)의 측에 동박 등이 패터닝된 복수의 표면 패턴(21)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 표면 패턴(21)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 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 접속 부재(40, 50)는 표면 패턴(21)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1의 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.

또한, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기재(10)의 이면(10b)에는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이나 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 열가소성 수지 필름으로 구성된 평면 직사각형상의 이면 보호 부재(30)가 배치되어 있다. 이 이면 보호 부재(30)는 절연 기재(10)와 평면 형상이 같은 크기로 되어 있고, 절연 기재(10)와 대향하는 일면(30a)의 측에 동박 등이 패터닝된 복수의 이면 패턴(31)이 서로 이격되도록 형성되어 있다. 그리고 각 이면 패턴(31)은 각각 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 적절히 전기적으로 접속되어 있다.

구체적으로, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 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.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 기본적으로, 절연 기재(10)의 장변 방향(도 1의 좌우 방향)을 따라서 나열되어 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기재(10)의 외부 가장자리에서는 단변 방향(도 1의 상하 방향)을 따라서 나열되어 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 방향으로 번갈아 직렬로 접속되어 되꺾인 후에, 다시 장변 방향으로 번갈아 직렬로 접속된다. 즉, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)는 꺾은 선 형상으로 번갈아 직렬로 접속되어 있다.

또한, 도 2, 도 3과는 별개 단면에 있어서, 이면 보호 부재(30)에는 이면 패턴(31)과 전기적으로 접속되고, 또한 이면 보호 부재(30) 중, 절연 기재(10)의 측과 반대측의 일면으로부터 노출되는 층간 접속 부재가 형성되어 있다. 그리고 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 이 층간 접속 부재에 의하여 외부와의 전기적인 접속을 도모할 수 있게 되어 있다.

또한, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 절연 기재(10)가 열가소성 수지로 구성된 층(A)(제 1 층), 열경화성 수지로 구성된 층(B)(제 2 층), 열가소성 수지로 구성된 층(C)(제 3 층)이 두께 방향의 차례로 배치된 구성으로 되어 있다. 구체적으로는 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 적층체(80)의 적층 방향에 있어서 절연 기재(10)의 중앙에 위치하도록 구비되어 있다. 그리고 열가소성 수지로 구성된 층(A)(제 1 층), 열경화성 수지로 구성된 층(B)(제 2 층) 및 열가소성 수지로 구성된 층(C)(제 3 층)을 두께 방향으로 관통하도록 제 1 비아홀(11) 및 제 2 비아홀(12)이 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 적층체(80)의 적층 방향에서 보아, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)의 각각의 주위에 있어서, 열경화성 수지가 배치된 구성으로 되어 있다. 이 열경화성 수지는 구체적으로 예를 들면, 폴리이미드 등을 주성분으로 하는 열경화성 수지 필름에 의하여 구성된다.

이상, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)의 구성에 대하여 설명했다. 이와 같은 열전 변환 장치(1)에서는 예를 들면, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 직경을 Ø0.7㎜, 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, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)의 제조 방법에 대하여 도 4∼도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 4는 도 1 중의 Ⅱ―Ⅱ선을 따른 단면도이다.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 우선, 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 절연 기재(10)를 준비하고, 복수의 제 1 비아홀(11)을 드릴 등에 의하여 형성한다.

다음으로, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 각 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한다.

또한, 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전하는 방법(장치)으로서는 예를 들면, 일본 출원 번호 제 2010―50356호에 기재된 방법(장치)을 채용하면 좋다. 간단히 설명하면, 제 1 비아홀(11)에 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전하는 방법은 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 지지대의 위에 이면(10b)이 흡착지(70)와 대향하도록 절연 기재(10)를 배치한다. 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.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 이때, 제 1 도전성 페이스트(41)로서, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제가 첨가되어 페이스트화된 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전한다. 구체적으로 제 1 도전성 페이스트(41)로서는, 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 융점이 43℃인 파라핀 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것을 이용하고 있다. 이 때문에, 제 1 도전성 페이스트(41)를 충전할 때에는 절연 기재(10)의 표면(10a)이 약 43℃로 가열된 상태에서 실시한다. 또한, 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 합금의 분말로서는 예를 들면, 메커니컬 알로이로 형성된 Bi―Sb―Te 등을 이용할 수 있다.

이어서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 4(c)에 도시한 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 엇갈리게 되고, 제 1 비아홀(11)과 함께 격자 패턴을 구성하도록 형성된다.

다음으로, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 4(d)에 도시한 바와 같이, 다시 지지대의 위에 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.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 이때, 제 2 도전성 페이스트(51)로서, 제 1 비아홀(11)에 추가된 합금과는 이종의 금속의 분말에 유기 용제가 첨가되어 페이스트화된 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전한다. 구체적으로 제 2 도전성 페이스트(51)로서는, 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 금속 원자와 다른 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 융점이 상온인 테레빈 등의 유기 용제를 첨가하여 페이스트화한 것을 이용하고 있다. 즉, 제 2 도전성 페이스트(51)를 구성하는 유기 용제로서는, 제 1 도전성 페이스트(41)를 구성하는 유기 용제보다 융점이 낮은 것을 이용하고 있다. 그리고 제 2 도전성 페이스트(51)를 충전할 때에는 절연 기재(10)의 표면(10a)이 상온으로 유지된 상태에서 실시한다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 1 도전성 페이스트(41)에 포함되는 유기 용제가 고화된 상태에서 제 2 도전성 페이스트(51)의 충전을 실시한다. 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 알로이로 형성된 Bi―Te 등을 이용할 수 있다.

또한, 도 4(a)∼도 4(d)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지로 구성된 층(A), 열경화성 수지로 구성된 층(B), 열가소성 수지로 구성된 층(C)이 두께 방향의 차례로 배치된 절연 기재(10)를 준비하고 있다. 구체적으로, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 적층체(80)의 적층 방향에 있어서, 절연 기재(10)의 중앙에 위치하도록 구비된 절연 기재(10)를 준비하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열경화성 수지로 구성된 층(B)을 사이에 둔 양측에 있어서, 두께가 동등한 열가소성 수지층(A, C)이 구비된 절연 기재(10)를 준비하고 있다. 이때, 열가소성 수지로 구성된 층(A), 열경화성 수지로 구성된 층(B) 및 열가소성 수지로 구성된 층(C)을 두께 방향으로 관통하도록 제 1 비아홀(11) 및 제 2 비아홀(12)을 형성한다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)의 적층 방향에서 보아, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)의 각각의 주위에 있어서, 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 배치된 절연 기재(10)를 준비하고 있다.

이와 같은 절연 기재(10)를 준비함으로써 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정에 있어서, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동했다고 해도, 주위에 위치하는 열경화성 수지에 닿음으로써 그 유동이 억제된다. 따라서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 특히, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동하기 어려워서, 가압 전의 위치에 고정하여 유지되기 쉬워진다. 또한, 이때, 두께 방향에 있어서의 양단에서 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 배치된 절연 기재(10)를 준비하는 경우에 비하여 절연 기재(10)와, 표면, 이면 패턴(21, 31)이나 표면, 이면 보호 부재(20, 30)의 밀착성이 양호하게 된다. 또한, 이와 같이 절연 기재(10)와 표면, 이면 보호 부재(20, 30)의 밀착성이 양호하게 됨으로써 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 인접하는 표면, 이면 패턴(21, 31)의 사이에 열가소성 수지가 확실하게 배치되기 쉬워진다. 이에 따라, 인접하는 2개의 표면 패턴(21)의 사이나 인접하는 2개의 이면 패턴(31)의 사이에서 리크 전류가 흘러 버리는 일 등이 발생하기 어려워진다.

또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 적층체(80)의 적층 방향에 있어서, 절연 기재(10)의 중앙에 위치하도록 구비된 절연 기재(10)를 준비하고 있다. 즉, 열경화성 수지로 구성된 층(B)을 사이에 둔 양측에 있어서, 두께가 동등한 열가소성 수지층(A, C)이 구비된 절연 기재(10)를 준비하고 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정 후에 있어서, 열가소성 수지로 구성된 층(A, C)의 열팽창 또는 열수축에 의한 적층체(80)의 휨이 발생하기 어려워진다.

이상과 같이 하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 충전된 절연 기재(10)를 준비한다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 절연 기재(10)를 준비하는 공정이 “제 1 공정”에 상당한다.

또한, 상기 제 1 공정과는 별개 공정에 있어서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 4(e), 도 4(f)에 도시한 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 이격되어 있는 복수의 표면 패턴(21)이 형성된 표면 보호 부재(20)를 준비하고, 서로 이격되어 있는 복수의 이면 패턴(31)이 형성된 이면 보호 부재(30)를 준비한다.

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, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 표면 보호 부재(20)를 다음과 같이 배치한다. 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 절연 기재(10)의 표면(10a)의 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 중의 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.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 절연 기재(10)의 이면(10b)의 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 중의 지면 좌우 방향)을 따라서 나열되어 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다. 또한, 절연 기재(10)의 외부 가장자리에서는 단변 방향을 따라서 나열되어 있는 2개의 세트(60)가 인접하는 세트(60)로 되어 있다. 이상과 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)를 형성하는 공정이 “제 2 공정”에 상당한다.

이어서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 4(h)에 도시한 바와 같이, 이 적층체(80)를 한쌍의 프레스판의 사이에 배치하고, 적층 방향의 상하 양면으로부터 진공 상태로 가열하면서 가압하여 적층체(80)를 일체화한다. 또한, 본 실시 형태에서는 요철이 없는 평판상의 한쌍의 프레스판을 이용하고 있다.

이하에, 본 실시 형태에 있어서의 적층체(80)를 일체화하는 공정에 대하여 도 5, 도 6을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

우선, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 5, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 시점(T1)까지는 약간 가압(예를 들면, 0.1MPa)하면서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 첨가된 유기 용제가 증발하는 온도(예를 들면, 약 225℃)로 적층체(80)를 가열한다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 포함되는 유기 용제를 증발시킨다. 이때의 가열 온도는 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1 도전성 페이스트(41) 및 제 2 도전성 페이스트(51)의 소결 온도보다도 낮은 온도로 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 가열 온도를 열가소성 수지의 융점보다 낮게 함으로써 열가소성 수지가 액상으로 되지 않도록 하여, 열가소성 수지의 유동이 억제되도록 한다. 또한, 가열 온도를 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도보다 낮은 온도로 함으로써 이 단계에서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 소결되어 버리지 않도록 한다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 유기 용제를 증발시키는 공정이 “용제 증발 공정”에 상당한다. 또한, 본 실시 형태에서는 약간 가압하면서 적층체(80)를 가열하고 있지만, 반드시 가압할 필요는 없고, 가열함으로써 유기 용제가 증발하면 좋다.

또한, 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, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 5, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 시점(T2)까지는 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지가 탄성 변형하는 온도로 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)를 적층체(80)의 적층 방향으로 가압한다. 이때의 가열 온도는 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1 도전성 페이스트(41) 및 제 2 도전성 페이스트(51)의 소결 온도보다 낮은 온도로 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 가열 온도를 열가소성 수지의 융점보다 낮게 함으로써 열가소성 수지가 유동하지 않고(액상으로 되지 않고) 탄성 변형하도록 한다. 또한, 가열 온도를 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도보다 낮은 온도로 함으로써 이 단계에서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 소결되어 버리지 않도록 한다.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 이와 같은 온도로 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)의 적층 방향으로 적층체(80)를 가압함으로써 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지를 탄성 변형시킨다. 이에 따라, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 열가소성 수지에 의하여 적층체(80)의 적층 방향에 대해서 수직인 방향의 압력을 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 가한다. 이와 같은 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 인가됨으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 적층체(80)의 적층 방향으로 이동한다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착되고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 촉진된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지를 탄성 변형시켜서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 대하여 압력을 가하는 공정이 “페이스트 압축 공정”에 상당한다. 또한, 본 실시 형태에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 시점(T1∼T2)에서는 시점(T1)까지의 온도와 동등한 온도로 가열하면서 시점(T1)까지의 가압력보다도 큰 압력으로 적층체(80)를 가압하고 있다. 즉, 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지를 탄성 변형시켜서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 대하여 충분한 압력을 가하기 위해, 큰 압력으로 가압하고 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 시점(T3)까지는 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도에서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도 이상의 온도로 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)의 적층 방향으로 적층체(80)를 가압한다. 이에 따라, 도 6(c)에 도시한 바와 같이, 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시키면서 적층체(80)의 내부에서 열가소성 수지를 유동시킨다. 이렇게 함으로써 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 방향에 있어서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 높은 압력이 인가되고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 촉진된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 고상 소결시키는 공정이 “페이스트 고상 소결 공정”에 상당한다. 또한, 본 실시 형태에서는 도 5에 도시한 바와 같이, 시점(T1∼T3)에서는 시점(T1∼T2)의 온도보다도 높은 온도로 가열하면서 시점(T1∼T2)의 가압력보다도 작은 압력으로 적층체(80)를 가압하고 있다. 즉, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 이동하지 않도록 하기 위해, 나아가서는, 열가소성 수지가 필요 이상으로 적층체(80)의 외부로 유출되지 않도록 하기 위해, 작은 압력으로 가압하고 있다.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 이와 같이 적층체(80)를 가열하면서 가압하여, 합금의 분말끼리 및 합금의 분말과 표면, 이면 패턴(21, 31)이 압접되어 고상 소결됨으로써 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가 구성된다. 또한, 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)와 표면, 이면 패턴(21, 31)이 전기적으로 접속된다.

또한, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)에는 유기 용제를 증발시킴으로써 공간이 형성된다. 그러나 이 공간은 미소하기 때문에 해당 공간에 의하여 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)를 고상 소결하는 것은 저해되지 않는다.

또한, 용제 증발 공정을 실시하기 전에 페이스트 압축 공정을 실시한 경우에는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 페이스트 상태인 채로 적층체(80)를 가압하게 되기 때문에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 이동(유동)하기 쉬워져 버린다. 또한, 이 경우에는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 표면, 이면 패턴(21, 31)의 접속이나 고정도 손상되기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 용제 증발 공정을 실시한 후에 페이스트 압축 공정을 실시하기 때문에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 이동(유동)하기 어렵고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 표면, 이면 패턴(21, 31)의 접속이나 고정도 손상되기 어려워진다.

여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시키면서 유동시킴으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 대하여 압력 인가를 한다. 이에 따라, 도 6(b)에 도시한 바와 같이, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 각각 중, 열가소성 수지에 의하여 압력이 인가된 부분의 주변에 있어서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 열가소성 수지로 구성되는 응집층(R)이 형성되었다. 이 응집층(R)은 열가소성 수지 중의 저분자 성분, 증발 성분 등이 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 침입하고, 이에 따라서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 일부가 응집함으로써 형성된 것이다. 이 응집층(R)은 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51) 중에 열전도율이 낮은 수지 성분이 분산된 층이다. 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의해 제조되는 열전 변환 장치(1)에서는 이 응집층(R)이 형성됨으로써 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)에 있어서의 표리의 온도차가 발생하기 쉬워져서, 열전 변환 효율이 양호하게 된다.

이 응집층(R)은 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)의 구조 및 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 특유한 것이다. 따라서, 열전 변환 장치에 있어서의 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 단면을 정밀 검사함으로써 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에 의하여 열전 변환 장치가 제조되었는지의 여부를 용이하게 판별할 수 있다. 또한, 응집층(R)은 만일 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 적층체(80)의 외부로 유출되어 버린 경우이어도 적층체(80)의 내부에 남겨지는 일이 있다.

또한, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, 이 적층체(80)를 일체화하는 공정을 실시하기 전의 워크(적층체)에는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51) 중, 표면 보호 부재(20)측의 단면이나 이면 보호 부재(30)측의 단면에 오목부(41a, 41b)가 형성되어 있는 일이 있다. 이 오목부(41a, 41b)는 예를 들면, 하기와 같은 경우에 형성된다. 즉, 오목부(41a, 41b)는 예를 들면, 상기와 같이 흡착지(70)에 의하여 유기 용제를 흡수할 때에 흡착지(70)가 흡수하는 유기 용제의 양이 과잉하게 많은 경우에 형성될 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 접촉된 흡착지(70)를 벗겼을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 흡착지(70)에 부착하여 벗겨지는 것으로도 형성될 수 있다. 또한, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)에 충전한 후에 절연 기재(10)의 표면(10a)이나 이면(10b)을 스퀴지(주걱) 등에 의하여 고르게 하는 경우에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 스퀴지에 부착하여 벗겨지는 것으로도 형성될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 이하에 있어서, 오목부(41a, 41b) 중, 표면 보호 부재(20)측의 오목부(41a)를 표측 오목부(41a), 이면 보호 부재(30)측의 오목부(41b)를 이측 오목부(41b)라 한다. 그리고 이와 같은 오목부(41a, 41b)가 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 형성되어 있는 경우 등에는, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 표면 패턴(21)이나 이면 패턴(31)의 사이에 간극이 발생하는 일이 있다.

만일, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법과 같이, 최초의 가압 시에 있어서 열가소성 수지가 유동하는 온도(열가소성 수지의 융점 이상의 온도)로 가열한 경우에는, 액상의 열가소성 수지가 상기 간극에 들어가기 쉬워진다. 따라서, 상기한 바와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법에서는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 저해되기 쉽고, 열가소성 수지와 함께 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 사태가 발생하기 쉽다.

이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 상기한 바와 같이, 열가소성 수지가 탄성 변형하는 온도로 적층체(80)를 가열하면서 가압을 실시하고, 열가소성 수지를 액상으로는 하지 않고 탄성 변형시켜서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 대하여 압력을 인가시킨다. 이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지가 상기 간극에 들어가기 어려워져서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 저해되기 어렵고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 사태가 발생하기 어려워진다. 그리고 이 열가소성 수지의 탄성 변형에 의하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착되고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 촉진되기 쉬워진다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압하기 전에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착시켜 둔다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 융점 이상의 온도로 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 일이 발생하기 어려워진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)를 일체화하는 공정이 “제 3 공정”에 상당한다. 또한, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적층체(80)를 일체화할 때에는 적층체(80)와 프레스판의 사이에 록 울 페이퍼 등의 완충재를 배치해도 좋다.

그 후, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 6에 도시한 바와 같이, 시점(T4)까지 냉각함으로써 적층체(80)가 일체화되고, 도 1에 도시한 열전 변환 장치(1)가 제조된다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 시점(T3∼T4)에서는 시점(T2∼T3)의 온도보다도 높은 온도로 가열하면서 시점(T2∼T3)의 가압력보다도 큰 압력으로 적층체(80)를 가압하고 있다. 본 실시 형태에서는 이 냉각 공정을 가능한 한 빨리 완료시키기 위해, 이와 같은 온도 및 압력으로 가압하고 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 절연 기재(10)의 평면 형상의 크기나 두께, 제 1, 제 2 비아홀(11, 12)의 수, 직경 등을 적절히 변경함으로써 원하는 변환 효율의 열전 변환 장치(1)를 제조할 수 있다. 또한, 용도에 따라서 제조 공정이 증가하거나 복잡하게 되는 일이 없다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열전 변환 장치(1)에 있어서의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 제 1, 제 2 층간 접속 부재(40, 50)가, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금으로 형성되어 있기 때문에 큰 전력을 발생시킬 수 있다. 그리고 제 1 층간 접속 부재(40) 및 제 2 층간 접속 부재(50)의 주위는 열가소성 수지를 포함하여 구성된 절연 기재(10)가 배치되어 있다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 제 1 층간 접속 부재(40) 및 제 2 층간 접속 부재(50)와, 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 더욱 큰 전력을 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 표면 패턴(21)(표면 보호 부재(20))과 이면 패턴(31)(이면 보호 부재(30))의 사이에 절연 기재(10)가 배치되어 있고, 표면 패턴(21)(표면 보호 부재(20))과 이면 패턴(31)(이면 보호 부재(30))의 사이에 공기의 흐름이 발생하지 않는다. 따라서, 표면 패턴(21)(표면 보호 부재(20))과 이면 패턴(31)(이면 보호 부재(30))의 사이의 열의 차가 작아지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)에서는 제 1 도전성 페이스트(41)로서 Bi―Sb―Te합금의 분말을 이용하고, 제 2 도전성 페이스트(51)로서 Bi―Te합금의 분말을 이용하는 예에 대하여 설명했지만, 합금의 분말은 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 구성하는 합금의 분말로서는, 동, 콘스탄탄, 크로멜, 알루멜 등이 철, 니켈, 크롬, 동, 실리콘 등과 합금화된 것으로부터 적절히 선택해도 좋다. 또한, 텔루르, 비스무트, 안티몬, 셀렌의 합금이나 실리콘, 철, 알루미늄의 합금 등으로부터 적절히 선택해도 좋다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층 방향에서 보아, 적층체(80) 중, 둘레 가장자리 부분(81)보다 내측의 부분을 열전 변환 장치(1)로 하고, 둘레 가장자리 부분(81)에 대해서는 열전 변환 장치(1)로 하지 않아도 좋다. 이때, 예를 들면, 도 2, 도 3에 있어서의 적층체(80)의 좌우 양단의 부분(표면, 이면 보호 부재(20, 30)와 표면, 이면 패턴(21, 31)에 의하여 구성되는 부분)을 좌우 방향으로 연장한 적층체(80)를 준비하고, 그 연장한 부분을 둘레 가장자리 부분(81)으로 하면 좋다. 즉, 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서, 표면, 이면 보호 부재(20, 30)와 표면, 이면 패턴(21, 31)이 배치된 적층체(80)를 준비하면 좋다. 그리고 예를 들면, 이 둘레 가장자리 부분(81)을 제조 시에 워크(적층체)의 운반 등을 위해 사람들에게 접촉되는 부분으로서 이용할 수 있다. 이때, 제 3 공정 후에 둘레 가장자리 부분(81)을 절제하고, 적층체(80) 중, 둘레 가장자리 부분(81)이 절제되어 남겨지는 부분을 열전 변환 장치(1)로 하면 좋다. 이 경우, 제 1 공정에서는 둘레 가장자리 부분(81)을 구성하는 부분을 갖는 절연 기재(10)를 준비하고, 제 2 공정에서는 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서도 표면 보호 부재(20), 이면 보호 부재(30), 표면 패턴(21) 및 이면 패턴(31)이 배치된 적층체(80)를 형성하면 좋다.

그리고 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80) 중, 열전 변환 장치(1)로 하는 부분 이외를 둘레 가장자리 부분(81)으로 하는 경우, 제 3 공정의 가압 전에 도 7에 도시한 바와 같이, 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서의 표면 패턴(21)에 슬릿(81a)을 형성해 두는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지로, 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서의 이면 패턴(31)에 슬릿(81b)을 형성해 두는 것이 바람직하다.

즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 2 공정에 있어서, 둘레 가장자리 부분(81)에 형성된 표면 패턴(21)에 열전 변환 장치(1)의 외주로부터 둘레 가장자리 부분(81)의 외주까지 연결되는 슬릿(81a)이 형성된 표면 보호 부재(20)를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지로, 제 2 공정에 있어서, 둘레 가장자리 부분(81)에 형성된 표면 패턴(21)에 열전 변환 장치(1)의 외주로부터 둘레 가장자리 부분(81)의 외주까지 연결되는 슬릿(81a)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서는 이하에 있어서, 표면 패턴(21)에 형성된 슬릿(81a)을 표측 슬릿(81a)이라 하고, 이면 패턴(31)에 형성된 슬릿(81b)을 이측 슬릿(81b)이라 한다.

이와 같은 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 형성함으로써 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정에 있어서, 절연 기재(10)를 구성하는 열가소성 수지가 표측 슬릿(81a)이나 이측 슬릿(81b)을 지나서 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워진다(도 7의 부호 Y를 참조). 즉, 표측 슬릿(81a)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 둘레 가장자리 부분(81)의 표면 패턴(21)에 의하여 열가소성 수지의 유출이 저해된다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법과 같이, 표측 슬릿(81a)이 형성된 경우에는, 열가소성 수지가 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워진다. 마찬가지로, 이측 슬릿(81b)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 둘레 가장자리 부분(81)의 이면 패턴(31)에 의하여 열가소성 수지의 유출이 저해된다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법과 같이, 이측 슬릿(81b)이 형성된 경우에는, 열가소성 수지가 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워진다.

여기에서 예를 들면, 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)의 전체 영역에 있어서, 표면 패턴(21) 또는 이면 패턴(31)을 제거한 경우에도, 당연히 열가소성 수지가 유출되기 쉬워진다. 그러나 이 경우에는, 표면 패턴(21)이나 이면 패턴(31)이 제거된만큼 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서, 부드러운 열가소성 수지의 비율이 커진다. 그 때문에, 적층체(80)의 적층 구조의 안정성이 나빠진다. 따라서 예를 들면, 둘레 가장자리 부분(81)을 사람의 손 등으로 잡은 경우에는, 적층체(80)의 적층 구조가 무너지기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)에 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 형성하여, 표측, 이측 슬릿(81a, 81b) 이외의 부분을 남김으로써 적층체(80)의 적층 구조의 안정성도 확보할 수 있도록 하고 있다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 적층체(80)에는 적층체(80)를 구성하는 각 층(도 6(a)의 부호(L1∼L3)를 참조)을 적층했을 때에 각 층(L1∼L3)의 위치 맞춤을 하기 위한 핀이 끼워지는 구멍으로서, 각 층(L1∼L3)을 관통하는 관통 구멍(H1, H2)이 형성되어 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)의 제조 방법은 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)의 적층 방향으로부터 적층체(80)를 가압하는 공정에 있어서, 이하의 용제 증발 공정, 페이스트 압축 공정, 페이스트 고상 소결 공정을 차례로 실시한다. 즉, 용제 증발 공정에서는 유기 용제가 증발하는 온도에서, 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도보다 낮은 온도로 적층체(80)를 가열하고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 첨가된 유기 용제를 증발시킨다. 페이스트 압축 공정에서는 열가소성 수지가 탄성 변형하는 온도에서, 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도보다 낮은 온도로 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)의 적층 방향으로 적층체(80)를 가압한다. 이에 따라, 페이스트 압축 공정에서는 열가소성 수지를 탄성 변형시킴으로써 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 가한다. 페이스트 고상 소결 공정에서는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도에서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 소결 온도 이상의 온도로 적층체(80)를 가열하면서 적층체(80)의 적층 방향으로 적층체(80)를 가압한다. 이에 따라, 페이스트 고상 소결 공정에서는 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시키면서 적층체(80)의 내부에서 열가소성 수지를 유동시켜서 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 가한다. 이와 함께, 제 1 도전성 페이스트(41)를 고상 소결하여 제 1 층간 접속 부재(40)를 구성하고, 또한 제 2 도전성 페이스트(51)를 고상 소결하여 제 2 층간 접속 부재(50)를 구성한다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정에 있어서, 상기한 바와 같이, 열가소성 수지를 탄성 변형시킴으로써 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 가해진다. 이때, 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법과 같이 액상의 열가소성 수지를 유동시키는 것은 아니고, 열가소성 수지를 탄성 변형시키고 있다. 이 때문에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)와 표면 패턴(21)이나 이면 패턴(31)의 사이에 간극이 발생해도 열가소성 수지가 이 간극으로 들어가는 일은 발생하기 어렵다. 따라서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지가 이 간극으로 들어가서 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정을 저해함으로써 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 일이 발생하기 어려워진다. 그리고 열가소성 수지가 이 간극으로 들어가지 않고, 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력이 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)에 가해지기 쉬워진다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착되고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)의 표면, 이면 패턴(21, 31)으로의 접속이나 고정이 촉진되기 쉬워진다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압하기 전에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 표면, 이면 패턴(21, 31)에 밀착시켜 둔다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 융점 이상의 온도로 가압했을 때에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 일이 발생하기 어려워진다. 또한, 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시키면서 적층체(80)의 내부에서 열가소성 수지를 유동시키기 때문에 특허 문헌 1에 기재된 제조 방법에 비하여 적층체(80)의 내부의 열가소성 수지가 대량으로 유출된다. 그 결과, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80) 중, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 위치하는 부분에 비하여 열가소성 수지가 위치하는 부분이 얇아진다. 이에 따라, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 평면의 방향으로 이동하고자 해도, 적층체(80)의 얇아진 부분에 의한 앵커 효과에 의해 멈추어지기 쉬워진다. 이에 의해서도 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동해 버리는 일이 발생하기 어려워진다. 이렇게 하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)를 가압했을 때에 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 유동하기 어렵게 하여, 가압 전의 위치에 고정해서 유지되기 쉽게 하면서 열가소성 수지를 워크(적층체)의 외부로 유출시켜서 열가소성 수지의 유동을 촉진시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 1 공정에 있어서, 열가소성 수지로 구성된 층(A), 열경화성 수지로 구성된 층(B), 열가소성 수지로 구성된 층(C)이 두께 방향의 차례로 배치된 절연 기재(10)를 준비한다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열가소성 수지로 구성된 층(A), 열경화성 수지로 구성된 층(B) 및 열가소성 수지로 구성된 층(C)을 두께 방향으로 관통하도록 제 1 비아홀(11) 및 제 2 비아홀(12)이 형성되어 있는 절연 기재(10)를 준비한다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정에 있어서, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압했을 때에, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동했다고 해도, 주위에 위치하는 열경화성 수지에 닿음으로써 그 유동이 억제된다. 따라서, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 특히, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 유동하기 어렵게 하여, 가압 전의 위치에 고정하여 유지되기 쉽게 할 수 있다. 또한, 이때, 두께 방향의 양단에 있어서, 열경화성 수지로 구성된 층이 배치된 절연 기재(10)를 준비하는 경우에 비하여, 절연 기재(10)와, 표면, 이면 패턴(21, 31)이나 표면, 이면 보호 부재(20, 30)의 밀착성이 양호하게 된다. 또한, 절연 기재(10)와 이면 보호 부재(20, 30)의 밀착성이 양호하게 됨으로써 인접하는 표면, 이면 패턴(21, 31)의 사이에 열가소성 수지가 확실하게 배치되기 쉬워진다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 인접하는 2개의 표면 패턴(21)의 사이나 인접하는 2개의 이면 패턴(31)의 사이에서 리크 전류가 흘러 버리는 일 등이 발생하기 어려워진다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 특히, 제 1 공정에 있어서, 열경화성 수지로 구성된 층(B)이 적층체(80)의 적층 방향에 있어서, 절연 기재(10)의 중앙에 위치하는 절연 기재(10)를 준비한다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 열경화성 수지로 구성된 층(B)을 사이에 둔 양측에 있어서, 두께가 동등한 열가소성 수지로 구성된 층(A, C)이 구비된 절연 기재(10)를 준비한다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 제 3 공정 후에 있어서, 열가소성 수지로 구성된 층(A, C)의 열팽창 또는 열수축에 의한 적층체(80)의 휨이 발생하기 어려워진다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)의 적층 방향에서 보아, 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)을 제 3 공정 후에 절제하고, 적층체(80) 중, 둘레 가장자리 부분(81)이 절제된 후에 남겨지는 부분을 열전 변환 장치(1)로 한다. 그리고 본 실시 형태에 관련되는 제 1 공정에서는 둘레 가장자리 부분(81)을 구성하는 부분을 갖는 절연 기재(10)를 준비한다. 본 실시 형태에 관련되는 제 2 공정에서는 표면, 이면 보호 부재(20, 30), 표면, 이면 패턴(21, 31)이 배치된 둘레 가장자리 부분(81)이 구비된 적층체(80)를 형성한다. 이와 함께, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 둘레 가장자리 부분에 형성된 표면 패턴(21)에 표측 슬릿(81a)이 형성된 표면 보호 부재(20) 및 둘레 가장자리 부분(81)에 형성된 이면 패턴(31)에 이측 슬릿(81b)이 형성된 이면 보호 부재(30) 중, 적어도 한쪽을 배치하여 적층체(80)를 형성한다. 본 실시 형태에 관련되는 제 3 공정에서는 제 2 공정에 있어서 배치된 표면 보호 부재(20)에 형성된 표측 슬릿(81a) 및 이면 보호 부재(30)에 형성된 이측 슬릿(81b) 중, 적어도 한쪽을 통하여 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시킨다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 표측 슬릿(81a)이나 이측 슬릿(81b)이 형성되어 있는 것에 의해, 제 3 공정에 있어서, 열가소성 수지가 표측 슬릿(81a)이나 이측 슬릿(81b)을 지나서 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워진다. 즉, 표측 슬릿(81a)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 표면 패턴(21)에 의하여 열가소성 수지의 유출이 저해되지만, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법과 같이, 표측 슬릿(81a)이 형성된 경우에는, 열가소성 수지가 표측 슬릿(81a)을 지나서 유출되기 쉬워진다. 마찬가지로, 이측 슬릿(81b)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 이면 패턴(31)에 의하여 열가소성 수지의 유출이 저해되지만, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법과 같이, 이측 슬릿(81b)이 형성된 경우에는, 열가소성 수지가 이측 슬릿(81b)을 지나서 유출되기 쉬워진다.

여기에서, 예를 들면, 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)의 전체 영역에 있어서, 표면 패턴(21) 또는 이면 패턴(31)을 제거한 경우에도, 당연히 열가소성 수지가 유출되기 쉬워진다. 그러나 이 경우에는, 표면 패턴(21)이나 이면 패턴(31)이 제거된만큼 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서 부드러운 열가소성 수지의 비율이 커진다. 그 때문에, 적층체(80)의 적층 구조의 안정성이 나빠진다. 따라서, 예를 들면, 둘레 가장자리 부분(81)을 사람의 손 등으로 잡은 경우에는, 적층체(80)의 적층 구조가 무너지기 쉽다. 이에 대하여, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)에 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 형성하여, 표측, 이측 슬릿(81a, 81b) 이외의 부분을 남김으로써 적층체(80)의 적층 구조의 안정성도 확보할 수 있다.

(제 2 실시 형태)

본 개시의 제 2 실시 형태에 대하여 도 8, 도 9를 참조해서 설명한다. 본 실시 형태는 제 1 실시 형태에 관련되는 제 3 공정에 있어서, 프레스판의 형상을 변경하고, 또한 적층체(80)의 가압 방법을 변경한 것이다. 그 밖에 관해서는, 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에 여기에서는 설명을 생략한다.

제 1 실시 형태에서는 제 3 공정에 있어서, 요철이 없는 평판상의 한쌍의 프레스판을 이용하고 있었다. 그러나 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관련되는 열전 변환 장치(1)의 제조 방법에서는 1개 또는 복수의 볼록부(100a, 101a)를 갖는 한쌍의 프레스판(100, 101)을 이용한다. 또한, 여기에서는 복수의 볼록부(100a, 101a)가 각각에 형성된 한쌍의 프레스판(100, 101)을 이용하고 있다.

그리고 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 다른 2개의 제 1 도전성 페이스트(41)의 사이에 위치하는 부분, 또는 다른 2개의 제 2 도전성 페이스트(51)의 사이에 위치하는 부분이 볼록부(100a, 101a)에 의하여 가압되도록 적층체(80)를 적층 방향으로 가압한다.

이 때문에, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 제 3 공정에 있어서, 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로 가압했을 때에 볼록부(100a, 101a)에 의하여 가압된다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 적층체(80) 중, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 위치하는 부분에 비하여 열가소성 수지가 위치하는 부분이 얇아지기 쉽다. 따라서, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 적층체(80)의 적층 방향에 대하여 수직인 평면의 방향으로 이동하고자 해도, 적층체(80)의 얇아진 부분에 의한 앵커 효과에 의해 멈추어지기 쉬워진다. 이에 따라, 본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 특히, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 유동하기 어려워지고, 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)가 가압 전의 위치에 고정 유지되기 쉬워진다.

본 실시 형태에 관련되는 제조 방법에서는 프레스판(100, 101)의 볼록부(100a, 101a)의 앵커 효과에 의하여 제 1, 제 2 도전성 페이스트(41, 51)를 유동하기 어렵게 할 수 있다. 그 때문에, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 관련되는 절연 기재(10)를 구성하는 열경화성 수지(열경화성 수지로 구성된 층(B))를 생략하고 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법에서는 열가소성 수지로 구성된 층(A), 열경화성 수지로 구성된 층(B), 열가소성 수지로 구성된 층(C)이 차례로 배치된 절연 기재(10)를 준비할 필요가 없고, 열가소성 수지로 구성된 절연 기재(10)를 준비하면 좋다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 제조 방법에서는 이들의 층(A∼C)을 일체화하는 공정을 실시할 필요가 없다.

또한, 본 실시 형태에 관련되는 절연 기재(10)는 열경화성 수지의 층(B)을 구비하는 구성으로 해도 좋다.

(다른 실시 형태)

본 개시는 상기한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 이하와 같이 적절히 변경이 가능하다.

예를 들면, 제 1 실시 형태에서는 적층체(80) 중, 열전 변환 장치(1)로 하는 부분 이외의 부분을 둘레 가장자리 부분(81)으로 하고, 둘레 가장자리 부분(81)에 있어서의 표면, 이면 패턴(21, 31)에 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 설치하고 있었다. 구체적으로는, 표면, 이면 패턴(21, 31)에 있어서, 열전 변환 장치(1)로서 남겨지는 부분측으로부터 둘레 가장자리 부분(81)을 사이에 둔 반대측까지 연결되는 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 설치하고 있었다. 그리고 이 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)에 의해 열가소성 수지가 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워지도록 하고 있었다. 그러나 제 1 실시 형태에서는 적층체(80)의 둘레 가장자리 부분(81)에 반드시 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 형성하지 않으면 안되는 셈은 아니고, 도 10에 도시한 바와 같이, 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 설치하지 않도록 해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 열가소성 수지를 적층체(80)의 외부로 유출시킬 수 있다(도 10의 부호 Y를 참조). 또한, 적층체(80) 중, 열전 변환 장치(1)로 하는 부분 이외를 둘레 가장자리 부분(81)으로 하는 경우에 있어서, 열가소성 수지가 적층체(80)의 외부로 유출되기 쉬워지는 방법으로서는, 표측, 이측 슬릿(81a, 81b)을 형성하는 방법에 한정되지 않는다. 다른 방법의 일례로서는 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이, 둘레 가장자리 부분(81)의 전체 영역에 있어서의 표면, 이면 패턴(21, 31)을 제거해도 좋다. 또한, 도 11에서는 관통 구멍(H1, H2)의 내측에 열가소성 수지가 유입되지 않도록 하기 위한 등의 이유에서, 관통 구멍(H1, H2)의 주위에 있어서의 약간의 표면, 이면 패턴(21, 31)에 대해서는 제거하지 않고 남기고 있다.

10: 절연 기재
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
100: 프레스판
101: 프레스판

Claims (4)

1. 열가소성 수지를 포함하고, 상기 열가소성 수지를 두께 방향으로 관통하는 제 1 비아홀(11) 및 제 2 비아홀(12)이 형성되고, 복수의 금속 원자가 사전에 결정된 결정 구조를 유지하고 있는 합금의 분말에 유기 용제가 첨가되어 페이스트화된 제 1 도전성 페이스트(41)가 상기 제 1 비아홀에 충전되고, 상기 합금과는 이종의 금속의 분말에 유기 용제가 첨가되어 페이스트화된 제 2 도전성 페이스트(51)가 상기 제 2 비아홀에 충전된 절연 기재(10)를 준비하는 제 1 공정과,
   상기 절연 기재의 표면(10a)에 있어서, 대응하는 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트에 접촉되는 표면 패턴(21)을 갖는 표면 보호 부재(20)를 배치하고, 또한 상기 절연 기재의 이면(10b)에 있어서, 대응하는 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트에 접촉되는 이면 패턴(31)을 갖는 이면 보호 부재(30)를 배치하여 적층체(80)를 형성하는 제 2 공정과,
   가열하면서 상기 적층체를 상기 적층체의 적층 방향으로부터 가압하고, 상기 제 1 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 1 층간 접속 부재(40)를 구성하고, 또한 상기 제 2 도전성 페이스트를 고상 소결하여 제 2 층간 접속 부재(50)를 구성하고, 상기 제 1 층간 접속 부재 및 상기 제 2 층간 접속 부재와 상기 표면 패턴 및 상기 이면 패턴을 전기적으로 접속하는 제 3 공정을 포함하고,
   상기 제 3 공정은 상기 유기 용제가 증발하는 온도로서, 상기 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도보다 낮은 온도로 상기 적층체를 가열함으로써 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트에 첨가된 상기 유기 용제를 증발시키는 용제 증발 공정과,
   상기 용제 증발 공정 후에, 상기 열가소성 수지가 탄성 변형하는 온도로서, 상기 열가소성 수지의 융점보다 낮고, 또한 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도보다 낮은 온도로 상기 적층체를 가열하면서 상기 적층체를 상기 적층체의 적층 방향으로 가압함으로써 상기 열가소성 수지를 탄성 변형시킴으로써 상기 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트에 가하는 페이스트 압축 공정과,
   상기 페이스트 압축 공정 후에, 상기 열가소성 수지의 융점 이상의 온도로서, 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트의 소결 온도 이상의 온도로 상기 적층체를 가열하면서 상기 적층체를 상기 적층체의 적층 방향으로 가압함으로써 상기 열가소성 수지를 상기 적층체의 외부로 유출시키면서 상기 적층체의 내부에서 상기 열가소성 수지를 유동시켜서, 상기 적층체의 적층 방향에 대하여 수직인 방향의 압력을 상기 제 1 도전성 페이스트 및 상기 제 2 도전성 페이스트에 가하면서 상기 제 1 도전성 페이스트를 고상 소결하여 상기 제 1 층간 접속 부재를 구성하고, 또한 상기 제 2 도전성 페이스트를 고상 소결하여 상기 제 2 층간 접속 부재를 구성하는 페이스트 고상 소결 공정을 포함하는
   열전 변환 장치의 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제 1 공정에서는 상기 열가소성 수지로 구성된 제 1 층, 열경화성 수지로 구성된 제 2 층, 열가소성 수지로 구성된 제 3 층이 상기 두께 방향의 차례로 배치되고, 또한 상기 제 1 층, 상기 제 2 층 및 상기 제 3 층을 상기 두께 방향으로 관통하도록 상기 제 1 비아홀 및 상기 제 2 비아홀이 형성되어 있는 상기 절연 기재를 준비하는
   열전 변환 장치의 제조 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제 1 공정에서는 상기 적층체의 둘레 가장자리 부분(81)을 구성하는 부분을 갖는 상기 절연 기재를 준비하고,
   상기 제 2 공정에서는 상기 둘레 가장자리 부분에 있어서도, 상기 표면 보호 부재, 상기 이면 보호 부재, 상기 표면 패턴 및 상기 이면 패턴이 배치된 상기 적층체를 형성하고, 또한 상기 둘레 가장자리 부분에 형성된 상기 표면 패턴에 상기 열전 변환 장치의 외주로부터 상기 둘레 가장자리 부분의 외주까지 연결되는 표측 슬릿(81a)이 형성된 상기 표면 보호 부재 및 상기 둘레 가장자리 부분에 형성된 상기 이면 패턴에 상기 열전 변환 장치의 외주로부터 상기 둘레 가장자리 부분의 외주까지 연결되는 이측 슬릿(81b)이 형성된 상기 이면 보호 부재 중, 적어도 한쪽을 배치하여 상기 적층체를 형성하고,
   상기 제 3 공정에서는 상기 제 2 공정에 있어서 배치된 상기 표면 보호 부재에 형성된 상기 표측 슬릿 및 상기 이면 보호 부재에 형성된 상기 이측 슬릿 중, 적어도 한쪽을 통하여 상기 열가소성 수지를 상기 적층체의 외부로 유출시키고,
   상기 제 3 공정 후에, 상기 적층체로부터 상기 둘레 가장자리 부분을 절제하는
   열전 변환 장치의 제조 방법.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 3 공정에서는 1개 또는 복수의 볼록부(100a, 101a)를 갖는 프레스판(100, 101)을 이용하여 다른 2개의 상기 제 1 도전성 페이스트의 사이에 위치하는 부분 또는 다른 2개의 상기 제 2 도전성 페이스트의 사이에 위치하는 부분이 상기 볼록부에 의하여 가압되도록 상기 적층체를 상기 적층체의 적층 방향으로 가압하는
   열전 변환 장치의 제조 방법.

Images