WO2022224739A1 - 熱電変換モジュール - Google Patents

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WO2022224739A1
WO2022224739A1 PCT/JP2022/015423 JP2022015423W WO2022224739A1 WO 2022224739 A1 WO2022224739 A1 WO 2022224739A1 JP 2022015423 W JP2022015423 W JP 2022015423W WO 2022224739 A1 WO2022224739 A1 WO 2022224739A1
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WO
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thermoelectric conversion
temperature detection
detection element
sealing member
conversion module
Prior art date
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PCT/JP2022/015423
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English (en)
French (fr)
Inventor
博 中井
唯 齋藤
泰孝 長谷
大助 志水
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • thermoelectric conversion modules The present disclosure relates to thermoelectric conversion modules.
  • thermoelectric conversion modules that use thermoelectric conversion elements that utilize the Seebeck effect or the Peltier effect are known.
  • Thermoelectric conversion elements are widely used in various products because they have a simple structure, are easy to handle, and can easily maintain stable characteristics.
  • thermoelectric conversion modules using thermoelectric conversion elements are used in products for optical communication.
  • thermoelectric conversion modules are used as temperature control devices for heat-generating components such as laser diodes.
  • a heat-generating component such as a laser diode
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a conventional thermoelectric conversion module 1X on which a temperature detection element 40 is mounted.
  • (a) is a plan view of the conventional thermoelectric conversion module 1X with the upper substrate 20 removed
  • (b) is a cross-sectional view taken along line bb in (a).
  • FIG. 11 is sectional drawing which expands and shows a part of (b) of FIG.
  • the conventional thermoelectric conversion module 1X includes a lower substrate 10 and an upper substrate 20 which are arranged to face each other, and a plurality of thermoelectric modules arranged between the lower substrate 10 and the upper substrate 20.
  • the sealing member 50X is formed along the peripheral edge portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20, and is formed in a frame shape so as to surround all the thermoelectric conversion elements 30.
  • the lower substrate 10 serves as the cooling-side substrate.
  • the temperature on the lower substrate 10 side becomes low, and dew condensation occurs on the surface of the temperature detection element 40. likely to occur.
  • the electrodes of the temperature detection element 40 are short-circuited, which not only causes an error in temperature detection or malfunction, but also deteriorates or breaks down the thermoelectric conversion module 1X. problem occurs. That is, when dew condensation occurs on the temperature detection element 40, the reliability of the thermoelectric conversion module 1X is lowered.
  • the temperature detection element 40 when the temperature detection element 40 is mounted on the lower substrate 10, which is the substrate on the cooling side, the temperature detection element 40 may be covered with an insulating film 60 as shown in FIG. be.
  • the insulating film 60 is, for example, a resin film made of silicone resin or epoxy resin.
  • thermoelectric conversion module 1X having such a configuration can be manufactured by the method shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a method of manufacturing a conventional thermoelectric conversion module 1X.
  • thermoelectric conversion elements 30 and a temperature detection element 40 are mounted on the lower substrate 10, and the lower substrate 10, the plurality of thermoelectric conversion elements 30 and The temperature detecting element 40 is joined with solder or the like.
  • the temperature detecting element 40 is covered with an insulating film 60 .
  • the upper substrate 20 is placed on the plurality of thermoelectric conversion elements 30, and the upper substrate 20 and the plurality of thermoelectric conversion elements 30 are joined by soldering or the like.
  • the peripheral edge portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are sealed with a sealing member 50X. Thereby, the space between the peripheral edge portion of the lower substrate 10 and the peripheral edge portion of the upper substrate 20 can be closed.
  • thermoelectric conversion module 1X in the configuration where the temperature detecting element 40 is only covered with the insulating film 60 as in the conventional thermoelectric conversion module 1X shown in FIG. may be exposed from As a result, there is a problem that the problem caused by condensation as described above occurs, and the reliability of the thermoelectric conversion module 1X is lowered.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide a low-cost and highly reliable thermoelectric conversion module.
  • thermoelectric conversion module includes a pair of supporting substrates arranged to face each other, and a plurality of thermoelectric conversion elements arranged between the pair of supporting substrates. , a temperature detecting element disposed on the peripheral edge of one of the pair of supporting substrates, and a temperature detecting element located between the peripheral edge of the pair of supporting substrates and surrounding the plurality of thermoelectric conversion elements in a top view. and a sealing member formed to cover the temperature sensing element and contact at least one of the plurality of thermoelectric conversion elements.
  • thermoelectric conversion module A low-cost and highly reliable thermoelectric conversion module can be obtained because dew condensation on the temperature detection element can be suppressed by a simple method.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of the thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the method for manufacturing the thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a light source device using the thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a thermoelectric conversion module according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a thermoelectric conversion module according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of the thermoelectric conversion module according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a thermoelectric conversion module according to Modification 1.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a thermoelectric conversion module according to Modification 2.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a conventional thermoelectric conversion module.
  • FIG. 11 is an enlarged sectional view of a conventional thermoelectric conversion module.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a conventional method for manufacturing a thermoelectric conversion module.
  • each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Moreover, in each figure, the same code
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a thermoelectric conversion module 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the thermoelectric conversion module 1 with the upper substrate 20 omitted, and (b) is a cross-sectional view taken along line bb in (a).
  • 2 and 3 are enlarged views enlarging a part of the thermoelectric conversion module 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged plan view of part of (a) of FIG. 1
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of part of (b) of FIG.
  • the thermoelectric conversion module 1 includes a lower substrate 10 and an upper substrate 20 which are a pair of opposing support substrates, and a thermoelectric conversion module disposed between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . and an element 30 .
  • a plurality of thermoelectric conversion elements 30 are arranged between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 .
  • the thermoelectric conversion module 1 is configured to sandwich and support a plurality of thermoelectric conversion elements 30 between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 .
  • connection electrodes that electrically connect the plurality of thermoelectric conversion elements 30 .
  • a connection electrode having a predetermined shape is formed on the inner surface of the lower substrate 10 (the facing surface facing the upper substrate 20), and the inner surface of the upper substrate 20 (the facing surface facing the lower substrate 10). ) is formed with a connection electrode having a predetermined shape.
  • Each of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is a wiring substrate on which metal wiring (metal layers) including, for example, connection electrodes and wiring are formed in a predetermined pattern.
  • metal wiring metal layers
  • a double-sided board in which metal foil is formed on both sides of a resin base material is used as the wiring board constituting the lower board 10 and the upper board 20 .
  • the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are obtained by patterning a metal foil into a predetermined shape by subjecting a double-sided substrate to etching or the like.
  • a double-sided board for example, an FPC board in which copper foil is formed on both sides of a resin base material that is a polyimide base material can be used.
  • the connection electrodes formed on the inner surface of each of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are formed in a predetermined pattern on one of the metal foils of the double-sided substrate.
  • the other metal foil of the double-sided board may or may not be patterned.
  • a resist film made of an insulating resin material may be formed so as to cover the metal wiring in order to protect the metal wiring and ensure dielectric strength.
  • the connection electrodes formed on the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are covered with a resist film except for the connection points (lands) with the thermoelectric conversion elements 30 .
  • the wiring boards that constitute the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are not limited to double-sided boards.
  • the wiring substrate constituting the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be a single-sided substrate having a metal layer including connection electrodes and wiring formed on only one side.
  • the wiring substrates forming the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be rigid substrates or flexible substrates.
  • the base material constituting the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is not limited to a resin base material made of an insulating resin material, and may be a ceramic substrate or a metal base having an insulating film formed on its surface. A metal base substrate or the like may also be used.
  • the resin base material is not limited to the polyimide base material, and may be a glass epoxy base material or the like.
  • the top view shape of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is, for example, a rectangular shape, but is not limited to this.
  • the top view shape of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may be a shape in which a part of a corner or a side of a rectangle is notched, or a shape other than a rectangle such as a polygon or a circle. good.
  • the size of the lower substrate 10 is larger than the size of the upper substrate 20, but the present invention is not limited to this.
  • the lower substrate 10 and the upper substrate 20 may have the same size.
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 arranged between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 include first thermoelectric conversion elements and second thermoelectric conversion elements having different conductivity types.
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 include p-type thermoelectric conversion elements 31 (first thermoelectric conversion elements) having p-type characteristics and n-type thermoelectric conversion elements 32 (second thermoelectric conversion elements) having n-type characteristics. thermoelectric conversion element).
  • Each of the p-type thermoelectric conversion element 31 and the n-type thermoelectric conversion element 32 is composed of a semiconductor material, and is a columnar semiconductor having thermoelectric conversion characteristics that can generate a temperature difference at the end face when an electric current is passed. element.
  • the p-type thermoelectric conversion element 31 and the n-type thermoelectric conversion element 32 are both made of a BiTe-based material.
  • the p-type thermoelectric conversion element 31 is made of Sb-doped Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3
  • the n-type thermoelectric conversion element 32 is made of Se-doped Bi 2 Te 2 . 7 Se 0.3 .
  • the semiconductor material constituting the p-type thermoelectric conversion element 31 and the n-type thermoelectric conversion element 32 is not limited to the BiTe-based material as long as it is a substance having thermoelectric conversion characteristics. Alternatively, a MnSi-based material or the like may be used.
  • the p-type thermoelectric conversion element 31 and the n-type thermoelectric conversion element 32 may be composed of a BiTe-based material or the like to which various elements are added to improve the characteristics, or may be composed of a material such as BiTe. may contain an inorganic substance such as carbon nanotube, fullerene or glass frit, or a binder.
  • the shape of the thermoelectric conversion element 30 is a quadrangular prism, but is not limited to this.
  • the shape of the thermoelectric conversion element 30 may be a prismatic shape other than a quadrangular prism, may be a columnar shape, or may be other shapes.
  • the shape of the thermoelectric conversion elements 30 is preferably a prism from the viewpoint of being able to be arranged at a higher density.
  • the shape of the thermoelectric conversion element 30 is preferably a quadrangular prism as in the present embodiment.
  • the plurality of p-type thermoelectric conversion elements 31 and the plurality of n-type thermoelectric conversion elements 32 are arranged in a predetermined array and electrically connected.
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 are arranged in a positional relationship such that the p-type thermoelectric conversion elements 31 and the n-type thermoelectric conversion elements 32 are adjacent to each other and are electrically connected to each other.
  • p-type thermoelectric conversion elements 31 and n-type thermoelectric conversion elements 32 are alternately arranged.
  • the plurality of p-type thermoelectric conversion elements 31 and the plurality of n-type thermoelectric conversion elements 32 are arranged alternately in both the row direction and the column direction. That is, the plurality of p-type thermoelectric conversion elements 31 and the plurality of n-type thermoelectric conversion elements 32 are arranged in a checkered pattern when viewed from above.
  • thermoelectric conversion elements 30 are arranged so as to have a rectangular shape as a whole when viewed from the top in accordance with the shapes of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 when viewed from the top. Specifically, the plurality of thermoelectric conversion elements 30 located on the outermost periphery are arranged in a rectangular frame shape.
  • the p-type thermoelectric conversion element 31 and the n-type thermoelectric conversion element 32 are electrically connected by connection electrodes formed on the inner surface of the lower substrate 10 and connection electrodes formed on the inner surface of the upper substrate 20 .
  • Two adjacent p-type thermoelectric conversion elements 31 and n-type thermoelectric conversion elements 32 are connected by connection electrodes formed on the inner surface of the lower substrate 10 .
  • Two adjacent p-type thermoelectric conversion elements 31 and n-type thermoelectric conversion elements 32 are connected by connection electrodes formed on the inner surface of the upper substrate 20 .
  • two adjacent p-type thermoelectric conversion elements 31 and n-type thermoelectric conversion elements 32 are connected to form a ⁇ -type structure.
  • the p-type thermoelectric conversion element 31 and the connection electrodes of the lower substrate 10 or the upper substrate 20 are joined by a conductive joining member such as solder.
  • a conductive joining member such as solder.
  • the lower electrode formed on the lower surface side of the p-type thermoelectric conversion element 31 and the connection electrode of the lower substrate 10 are joined by soldering or the like.
  • the upper electrode formed on the upper surface side of the p-type thermoelectric conversion element 31 and the connection electrode of the upper substrate 20 are joined by soldering or the like.
  • the n-type thermoelectric conversion element 32 and the connection electrodes of the lower substrate 10 or the upper substrate 20 are also joined by a conductive joining member such as solder.
  • thermoelectric conversion module 1 of the present embodiment the p-type thermoelectric conversion elements 31 and the n-type thermoelectric conversion elements 32 are alternately connected to form a series circuit.
  • all the thermoelectric conversion elements 30 are connected to form one series circuit. Therefore, one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is formed with a pair of extraction electrodes 11 forming terminals at both ends of the series circuit. In this embodiment, a pair of extraction electrodes 11 are formed on the lower substrate 10 .
  • thermoelectric conversion module 1 can be operated by passing a current through the plurality of thermoelectric conversion elements 30 forming a series circuit via the pair of extraction electrodes 11 .
  • one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 becomes a substrate on the heat radiation side when a current flows from the p-type thermoelectric conversion element 31 to the n-type thermoelectric conversion element 32, and the other of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 becomes an n-type thermoelectric conversion element.
  • a current flows from the thermoelectric conversion element 32 to the p-type thermoelectric conversion element 31, which serves as a cooling side substrate.
  • the lower substrate 10 is the cooling substrate
  • the upper substrate 20 is the heat radiating substrate.
  • a temperature detection element 40 is arranged on one of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 .
  • the temperature detection element 40 is arranged on the lower substrate 10, which is the cooling substrate.
  • the temperature detection element 40 is arranged on the inner surface of the lower substrate 10 .
  • the temperature detection element 40 is a thermistor as an example, but is not limited to this.
  • a pair of extraction electrodes 12 connected to the electrodes of the temperature detection element 40 are formed on the lower substrate 10 .
  • the temperature detection element 40 is arranged on the peripheral edge of the thermoelectric conversion module 1 .
  • the temperature detection element 40 is arranged on the peripheral edge of the lower substrate 10 . Since the thermoelectric conversion elements 30 are arranged in the peripheral portion of the lower substrate 10, the temperature detection element 40 is arranged in the vicinity of the thermoelectric conversion elements 30 existing in the peripheral portion among the plurality of thermoelectric conversion elements 30. Specifically, the temperature detection element 40 is arranged between the two thermoelectric conversion elements 30 positioned at the outermost periphery among the plurality of thermoelectric conversion elements 30 when viewed from above.
  • the temperature detection element 40 is arranged between the two thermoelectric conversion elements 30 arranged in the row direction on the outermost periphery. Therefore, in the row where the temperature detection elements 40 are arranged, the number of the thermoelectric conversion elements 30 is one less than in the other rows.
  • the temperature detection element 40 By arranging the temperature detection element 40 in this way, an abnormal temperature change in the vicinity of the thermoelectric conversion elements 30 positioned around the temperature detection element 40 can be detected quickly. For example, when abnormal heat absorption or heat generation occurs on the inner surface of the lower substrate 10 to cause an abnormal temperature change, the temperature detection element 40 can detect this abnormal temperature change. Further, when the object to be processed is cooled by the thermoelectric conversion module 1, the temperature detection element 40 is arranged between the two thermoelectric conversion elements 30 on the lower substrate 10, which is the cooling side substrate, so that the temperature of the object to be processed can be measured. Since the accuracy of control increases, it is possible to suppress an excessive rise in the temperature of the object to be processed.
  • thermoelectric conversion elements 30k adjacent to the temperature detection element 40 among the plurality of thermoelectric conversion elements 30 are arranged close to the temperature detection element 40.
  • the adjacent thermoelectric conversion elements 30 k adjacent to the temperature detection element 40 are brought closer to the temperature detection element 40 .
  • thermoelectric conversion elements 30 are brought close to the temperature detection element 40, but only the adjacent thermoelectric conversion elements 30k adjacent to the temperature detection element 40 are brought close to the temperature detection element 40. Therefore, the distance between the temperature detection element 40 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k is shorter than the distance between the two thermoelectric conversion elements 30 other than the adjacent thermoelectric conversion element 30k.
  • the center-to-center distance dk between the adjacent thermoelectric conversion element 30k and the temperature detection element 40 is the distance between two adjacent thermoelectric conversion elements 30 other than the adjacent thermoelectric conversion element 30k. It is narrower than the center-to-center distance dr between the elements 30 .
  • the center-to-center distances dk between each of the three adjacent thermoelectric conversion elements 30k and the temperature detection element 40 are the same for all three, but the present invention is not limited to this. That is, if the distance between the temperature detection element 40 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k is shorter than the distance between the two thermoelectric conversion elements 30 other than the adjacent thermoelectric conversion element 30k, one of the three center-to-center distances dk one may be different from the other two, or the three center-to-center distances dk may be different from each other.
  • the center-to-center distance dr between two adjacent thermoelectric conversion elements 30 is the same in both the row direction and the column direction, but it is not limited to this.
  • the pitch in the row direction and the pitch in the column direction are constant, and the pitch in the row direction and the pitch in the column direction are constant.
  • the pitch in the row direction may be different from the pitch in the column direction.
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 may not have uniform pitches in the row direction, and may not have uniform pitches in the column direction.
  • thermoelectric conversion elements 30 As shown in FIGS. 1A and 3 , among the plurality of thermoelectric conversion elements 30 , the plurality of thermoelectric conversion elements 30 existing in the same row direction as the temperature detection element 40 has the first thermoelectric conversion element 30 closest to the temperature detection element 40 .
  • a first thermoelectric conversion element 30a, a second thermoelectric conversion element 30b that is second closest to the temperature detection element 40, and a third thermoelectric conversion element 30c that is third closest to the temperature detection element 40 are included.
  • the first thermoelectric conversion element 30a closest to the temperature detection element 40 in the row direction is also the adjacent thermoelectric conversion element 30k adjacent to the temperature detection element 40. As shown in FIG.
  • thermoelectric conversion element 30k is arranged close to the temperature detection element 40, as shown in FIG.
  • the center-to-center distance d1 is narrower than the center-to-center distance d2 between the first thermoelectric conversion element 30a and the second thermoelectric conversion element 30b.
  • the center-to-center distance d2 between the first thermoelectric conversion element 30a and the second thermoelectric conversion element 30b is longer than the center-to-center distance d3 between the second thermoelectric conversion element 30b and the third thermoelectric conversion element 30c.
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 are surrounded by a sealing member 50 when viewed from above. That is, the sealing member 50 is formed so as to surround the plurality of thermoelectric conversion elements 30 in top view. In this embodiment, the sealing member 50 surrounds all the thermoelectric conversion elements 30 .
  • the sealing member 50 is formed on the peripheral edges of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . Specifically, the sealing member 50 is formed over the entire circumferences of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . Therefore, the sealing member 50 is formed in a frame shape when viewed from above. Specifically, the sealing member 50 is formed along the edge of the upper substrate 20 having a rectangular outer shape. Therefore, the external shape of the sealing member 50 is rectangular.
  • the sealing member 50 is positioned between the peripheral edge portion of the lower substrate 10 and the peripheral edge portion of the upper substrate 20 in a cross-sectional view.
  • the sealing member 50 is connected to the lower substrate 10 on which at least the temperature detection element 40 is mounted.
  • the sealing member 50 is connected to each of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 .
  • the sealing member 50 is in contact with at least one of the thermoelectric conversion elements 30 . Since the sealing member 50 is arranged between the peripheral edge of the lower substrate 10 and the peripheral edge of the upper substrate 20 as described above, the sealing member 50 is positioned at the peripheral edge of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . It is in contact with the thermoelectric conversion element 30 . Specifically, as shown in (a) of FIG. 1 , the sealing member 50 is in contact with the thermoelectric conversion element 30 located at the outermost periphery among the plurality of thermoelectric conversion elements 30 . In this embodiment, the sealing member 50 is in contact with all the thermoelectric conversion elements 30 located on the outermost periphery.
  • the sealing member 50 is formed so as to cover the entire side surfaces of all the thermoelectric conversion elements 30 located on the outermost periphery. However, the sealing member 50 is not formed in a region inside the thermoelectric conversion elements 30 positioned on the outermost periphery except for the periphery of the temperature detection element 40 .
  • the sealing member 50 around the temperature detection element 40 is in contact with the first thermoelectric conversion element 30a among the three adjacent thermoelectric conversion elements 30k. Specifically, the sealing member 50 is in contact with the side surface of the first thermoelectric conversion element 30a on the temperature detection element 40 side. In the present embodiment, the sealing member 50 is not in contact with the side surface of the first thermoelectric conversion element 30a other than the side surface on the temperature detecting element 40 side.
  • the sealing member 50 covers the temperature detection element 40. As shown in FIG. That is, the temperature detection element 40 is covered with the sealing member 50 that seals the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . In this embodiment, the temperature detection element 40 is directly covered with the sealing member 50 . Therefore, the sealing member 50 is in contact not only with the thermoelectric conversion element 30 but also with the temperature detection element 40 . By covering the temperature detecting element 40 with the sealing member 50 , the electrodes of the temperature detecting element 40 and the metal wiring around the temperature detecting element 40 are also covered with the sealing member 50 .
  • the temperature detection element 40 is arranged between the two thermoelectric conversion elements 30 arranged on the peripheral edge portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 . Therefore, the temperature detection element 40 can be easily covered by the sealing member 50 arranged between the peripheral edge portion of the lower substrate 10 and the peripheral edge portion of the upper substrate 20 .
  • the sealing member 50 may also be present at locations other than the temperature detection element 40 .
  • the sealing member 50 may cover the portion of the lower substrate 10 between the temperature detection element 40 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k.
  • the sealing member 50 is embedded at least up to the height of the temperature detection element 40 between the temperature detection element 40 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k.
  • a sealing member 50 is buried from the lower substrate 10 to the upper substrate 20 between the temperature detection element 40 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k.
  • the sealing member 50 may also exist in the portion between the temperature detecting element 40 on the lower substrate 10 and the edge of the upper substrate 20 . Also in this case, it is preferable that the sealing member 50 is embedded at least up to the height of the temperature detecting element 40 between the temperature detecting element 40 and the edge of the upper substrate 20 . In this embodiment, a sealing member 50 is buried between the temperature detection element 40 and the edge of the upper substrate 20 from the lower substrate 10 to the upper substrate 20 .
  • the sealing member 50 is provided in the spatial region between the edge of the upper substrate 20 and the adjacent thermoelectric conversion element 30k in the thermoelectric conversion module 1, as shown in FIG. is filled so as to fill the As shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the sealing member 50 is not formed on the peripheral portion of the lower substrate 10 protruding from the upper substrate 20. As shown in FIG. As a result, the extraction electrodes 11 and 12 are exposed outside the sealing member 50 . In addition, in the peripheral portion of the lower substrate 10 , the edge of the lower substrate 10 and the edge of the upper substrate 20 coincide with each other. , a sealing member 50 is buried from the lower substrate 10 to the upper substrate 20 .
  • the sealing member 50 is made of an insulating resin material.
  • the sealing member 50 can be formed by applying and curing a liquid sealing material.
  • the sealing member 50 is made of a silyl group-terminated polymer.
  • the material of the sealing member 50 is not limited to the silyl group-terminated polymer, and may be epoxy resin, silicone resin, or the like. In this case, whether the material of the sealing member 50 is a silyl group-terminated polymer, an epoxy resin, or a silicone resin can be appropriately selected according to the intended use or use environment.
  • the sealing member 50 is made of one kind of resin material (for example, only a silyl group-terminated polymer), but it is not limited to this.
  • a part of the sealing member 50 may be partially made of a resin material different from the base resin. This makes it possible to compensate for the shortcomings of the base resin.
  • the sealing material may be adjusted in viscosity or thixotropy. Additives such as various fillers may be added.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method for manufacturing the thermoelectric conversion module 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method for manufacturing the thermoelectric conversion module 1 according to Embodiment 1.
  • solder paste is printed on the connection electrodes of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 in advance.
  • thermoelectric conversion elements 30 and temperature detection elements 40 are arranged on the lower substrate 10 on which connection electrodes are soldered. Specifically, using a mounter, a plurality of thermoelectric conversion elements 30 are arranged on the lower substrate 10 in a predetermined arrangement, and the temperature detection elements 40 are arranged at predetermined positions on the lower substrate 10 .
  • the upper substrate 20 is arranged on the plurality of thermoelectric conversion elements 30 arranged on the lower substrate 10. Then, as shown in FIG. Specifically, an upper substrate 20 having solder formed on connection electrodes is arranged such that a plurality of thermoelectric conversion elements 30 are sandwiched between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 .
  • the lower substrate 10 and the upper substrate 20 with the plurality of thermoelectric conversion elements 30 sandwiched therebetween are heated in a reflow furnace.
  • the lower electrodes of the plurality of thermoelectric conversion elements 30 and the connection electrodes of the lower substrate 10 are joined by soldering, and the upper electrodes of the plurality of thermoelectric conversion elements 30 and the connection electrodes of the upper substrate 20 are soldered together.
  • the lower electrode of the temperature detection element 40 and the connection electrode of the lower substrate 10 are soldered together, and the upper electrode of the temperature detection element 40 and the connection electrode of the upper substrate 20 are soldered together.
  • the peripheral edge portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 are sealed with a sealing member 50 .
  • a liquid sealing material which is the sealing member 50 before curing, is applied along the peripheral edge portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 using a dispenser or the like.
  • the sealing material is applied in a line shape along each of the four sides of the rectangular upper substrate 20 .
  • the sealing material is applied over the entire peripheries of the lower substrate 10 and the upper substrate 20 so as to come into contact with the thermoelectric conversion elements 30 arranged on the peripheral portions of the lower substrate 10 and the upper substrate 20. do.
  • the sealing material is applied along the thermoelectric conversion element 30 on the peripheral edge of the lower substrate 10.
  • the temperature detection element 40 can be covered with the sealing material.
  • the sealing material can be continuously applied to the thermoelectric conversion elements 30 and the temperature detection elements 40 located at the peripheral edge of the lower substrate 10 .
  • the thermoelectric conversion element 30 and the temperature detection element 40 can be easily coated with the sealing material.
  • the sealing material is cured, so that the sealing member 50 can be formed between the peripheral edge portion of the lower substrate 10 and the peripheral edge portion of the upper substrate 20 .
  • the sealing member 50 can close the gap between the peripheral edge portion of the lower substrate 10 and the peripheral edge portion of the upper substrate 20 .
  • the temperature detecting element 40 is arranged between the two thermoelectric conversion elements 30 positioned at the peripheral edge of the lower substrate 10 . and the peripheral edge of the upper substrate 20, the gap between the lower substrate 10 and the upper substrate 20 is sealed with the sealing member 50, and the temperature detection element 40 is sealed with the sealing member 50. can be coated.
  • thermoelectric conversion module 1 in the present embodiment, it is not necessary to additionally provide a step of covering the temperature detecting element 40 with the insulating film 60 as in the conventional thermoelectric conversion module 1X shown in FIG. do not have. Therefore, the manufacturing process can be simplified, and the thermoelectric conversion module 1 can be manufactured at low cost.
  • thermoelectric conversion module 1 not only is the temperature detection element 40 simply arranged between the two outermost thermoelectric conversion elements 30, but also the adjacent thermoelectric conversion element adjacent to the temperature detection element 40 30k is brought close to the temperature detection element 40.
  • FIG. This makes it possible to easily form the sealing member 50 having a sufficient film thickness so that the temperature detection element 40 is not exposed from the sealing member 50 .
  • thermoelectric conversion module 1 thus obtained can be used as a cooling source for cooling the object to be processed.
  • the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment includes the temperature detection element 40, it can be used as a temperature control device for controlling the temperature of heat-generating components, which are objects to be processed, as shown in FIG. .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a light source device 100 using the thermoelectric conversion module 1 according to Embodiment 1. As shown in FIG.
  • the light source device 100 includes a thermoelectric conversion module 1, a laser diode 110 that is a heat generating component, and a heat exchanger 120.
  • the laser diode 110 is an example of an object to be processed by the thermoelectric conversion module 1 and is arranged on the thermoelectric conversion module 1 . At this time, the thermoelectric conversion module 1 is arranged so that the lower substrate 10 faces upward. Therefore, the lower substrate 10 serves as a cooling side substrate for cooling the laser diode 110 .
  • the laser diode 110 is, for example, a semiconductor laser, and emits laser light for optical communication, processing, illumination, image display, or the like.
  • thermoelectric conversion module 1 By connecting the thermoelectric conversion module 1 to the laser diode 110 in this way, the heat generated by the laser diode 110 can be absorbed by the thermoelectric conversion module 1 by applying current to the thermoelectric conversion module 1 . Therefore, the laser diode 110 can be cooled.
  • a heat exchanger 120 is arranged under the thermoelectric conversion module 1 .
  • the heat exchanger 120 is connected to the upper substrate 20 of the thermoelectric conversion module 1 . Thereby, the heat generated in the thermoelectric conversion module 1 by cooling the laser diode 110 can be dissipated by the heat exchanger 120 .
  • the thermoelectric conversion module 1 connected to the laser diode 110 has a temperature detection element 40 .
  • the temperature of the laser diode 110 is detected by the temperature detection element 40, and the detected temperature is fed back to the power supply (not shown) of the thermoelectric conversion module 1, thereby adjusting the temperature of the laser diode 110.
  • the temperature of the laser diode 110 is controlled to be constant by suppressing the temperature rise of the laser diode 110 .
  • the temperature detection elements 40 arranged on the periphery of the thermoelectric conversion module 1 are covered with the sealing member 50 .
  • the temperature detection element 40 can stably detect the temperature.
  • the sealing member 50 is formed so as to surround the plurality of thermoelectric conversion elements 30 when viewed from above. It is in contact with at least one of the thermoelectric conversion elements 30 .
  • thermoelectric conversion elements 30 and the temperature detection elements 40 can be covered with the sealing member 50 at the same time.
  • the lower substrate 10 on which the temperature detection element 40 is arranged is a cooling-side substrate.
  • thermoelectric conversion module 1 Since the temperature of the cooling-side substrate becomes low, if the temperature detecting element 40 is arranged on the cooling-side substrate, dew condensation is likely to occur on the surface of the temperature detecting element 40. However, in the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment, the temperature Since the detection element 40 is covered with the sealing member 50, condensation on the temperature detection element 40 can be suppressed. Therefore, even if the temperature detection element 40 is arranged on the cooling substrate, the temperature of the object to be processed can be controlled with high accuracy.
  • thermoelectric conversion module 1 at least the temperature detecting element 40
  • the sealing member 50 is buried up to the height of .
  • the center-to-center distance dk between the adjacent thermoelectric conversion element 30k and the temperature detection element 40 is the same as that of the plurality of thermoelectric conversion elements 30 other than the adjacent thermoelectric conversion element 30k. It is narrower than the center-to-center distance dr between two adjacent thermoelectric conversion elements 30 in the conversion element 30 .
  • the plurality of thermoelectric conversion elements 30 include the first thermoelectric conversion element 30a closest to the temperature detection element 40 in the row direction (first direction) and A second thermoelectric conversion element 30b that is second closest to the temperature detection element 40 and a third thermoelectric conversion element 30c that is third closest to the temperature detection element 40 in the row direction are included.
  • the center-to-center distance d1 between the temperature detection element 40 and the first thermoelectric conversion element 30a is narrower than the center-to-center distance d2 between the first thermoelectric conversion element 30a and the second thermoelectric conversion element 30b.
  • the center-to-center distance d2 between the first thermoelectric conversion element 30a and the second thermoelectric conversion element 30b is the distance between the second thermoelectric conversion element 30b and the third thermoelectric conversion element 30c. It is longer than the center-to-center distance d3.
  • the temperature of the first thermoelectric conversion element 30a closest to the temperature detection element 40 is increased without bringing the second thermoelectric conversion element 30b and the third thermoelectric conversion element 30c away from the temperature detection element 40 closer to the temperature detection element 40. It can be brought closer to the sensing element 40 .
  • the temperature detection element 40 can be easily covered with the sealing member 50 having a sufficient film thickness simply by devising the arrangement of the first thermoelectric conversion element 30a closest to the temperature detection element 40 .
  • the sealing member 50 is made of a silyl group-terminated polymer.
  • the silyl group-terminated polymer as the resin material of the sealing member 50 in this manner, high wettability can be obtained for the temperature detection element 40 or the thermoelectric conversion element 30 . Accordingly, since the adjacent thermoelectric conversion element 30k is brought closer to the temperature detection element 40, the sealing member 50 having a film thickness sufficient to cover the temperature detection element 40 can be easily formed.
  • silyl group-terminated polymers not only have higher wettability than silicone resins and epoxy resins, but also require a curing agent, etc., because they are one-component condensation reaction curing (reaction with atmospheric moisture). There is no need for mixing, and in addition, the viscosity change is small during production, and a long pot life can be obtained. Moreover, the silyl group-terminated polymer cures at room temperature. It should be noted that it is not desirable to use silicone resin or epoxy resin, which are thermosetting resins that require heating for curing, because the expansion of the internal gas causes the resin film to swell and form holes in the resin film.
  • the sealing member 50 made of a silyl group-terminated polymer has higher moisture resistance than the sealing member 50 made of silicone resin. Therefore, it is possible to suppress the permeation of gas containing moisture through the sealing member 50 .
  • the silyl group-terminated polymer not only has high moisture resistance, but also has high water repellency compared to epoxy resins. As a result, the temperature detection element 40 covered with the sealing member 50 can be further prevented from being exposed to gas containing moisture.
  • the sealing member 50 made of a silyl group-terminated polymer is an elastic body having elasticity. Therefore, the thermal stress generated in the sealing member 50 in the portion between the two thermoelectric conversion elements 30 due to the difference in thermal expansion of the material is reduced, and the sealing member 50 made of epoxy resin having low flexibility is used. Film cracking is less likely to occur. As a result, even if the thermoelectric conversion module 1 is placed in a high-humidity location where dew condensation is likely to occur, film cracking occurs in the sealing member 50, allowing outside air containing moisture to enter the internal space surrounded by the sealing member 50. can be suppressed.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the thermoelectric conversion module 2 according to Embodiment 2.
  • (a) is a plan view of the thermoelectric conversion module 2 with the upper substrate 20 omitted
  • (b) is a cross-sectional view taken along line bb in (a).
  • FIG. 7 is an enlarged sectional view enlarging a part of the thermoelectric conversion module 1 according to the second embodiment.
  • thermoelectric conversion module 2 according to the present embodiment has a configuration in which a space 50a is formed in the sealing member 50 in the thermoelectric conversion module 1 according to the first embodiment. .
  • the space 50 a is an air layer existing inside the sealing member 50 .
  • the thermoelectric conversion module 2 according to the present embodiment and the thermoelectric conversion module 1 according to the first embodiment have the same configuration except that the sealing member 50 has a space 50a.
  • thermoelectric conversion module 2 according to the present embodiment has the same effects as the thermoelectric conversion module 1 according to the first embodiment.
  • the sealing member 50 formed so as to surround the plurality of thermoelectric conversion elements 30 in top view covers the temperature detection elements 40 and , it is possible to suppress condensation on the temperature detecting element 40 by a simple method.
  • the sealing member 50 has a space 50a.
  • This space 50 a is positioned above the temperature detection element 40 .
  • the space 50 a is formed between the upper substrate 20 and a portion of the sealing member 50 that covers at least the temperature detection element 40 .
  • the space 50a is formed above the sealing member 50 that exists above the temperature detection element 40. As shown in FIG. Therefore, even if the space 50 a exists above the temperature detection element 40 , the temperature detection element 40 is not exposed in the space 50 a and is covered with the sealing member 50 .
  • the upper substrate 20 serves as a heat radiation side substrate and becomes hot.
  • the space 50 a functions as a heat insulating layer, it is possible to suppress the conduction of high-temperature heat around the upper substrate 20 to the temperature detection element 40 . As a result, malfunction or deterioration of the temperature detection element 40 due to the heat of the upper substrate 20 can be suppressed, so that the thermoelectric conversion module 2 with higher reliability can be obtained.
  • the space 50a is in contact with the inner surface of the upper substrate 20 in the present embodiment, it is not limited to this.
  • the side surface of the thermoelectric conversion element 30 with which the sealing member 50 is in contact is exposed to the space 50a.
  • the side surface of the adjacent thermoelectric conversion element 30k adjacent to the temperature detection element 40 is exposed to the space 50a.
  • the shape of the portion of the sealing member 50 in contact with the adjacent thermoelectric conversion element 30k is a fillet shape.
  • This fillet shape is a shape in which the sealing member 50 rises on the side surface of the adjacent thermoelectric conversion element 30k, and has a skirt shape.
  • the fillet shape is such that the distance from the lower substrate 10 increases as the surface of the sealing member 50 in the space 50 a approaches the thermoelectric conversion element 30 from the temperature detection element 40 .
  • the film thickness of the sealing member 50 covering the temperature detecting element 40 can be easily increased. be able to. As a result, it is possible to prevent the temperature detection element 40 from being exposed from the sealing member 50 and to effectively prevent condensation from occurring on the temperature detection element 40 .
  • thermoelectric conversion module 1 As described above, the thermoelectric conversion module 1 according to the present disclosure has been described based on the first and second embodiments, but the present disclosure is not limited to the first and second embodiments.
  • the temperature detecting element 40 is directly covered with the sealing member 50, but the present invention is not limited to this.
  • the temperature detection element 40 may be covered with the insulating film 60, and the insulating film 60 may be covered with the sealing member 50.
  • the insulating film 60 may exist between the sealing member 50 and the temperature detection element 40 .
  • the film thickness of the insulating film 60 is smaller than the film thickness of the sealing member 50 .
  • a resin film made of silicone resin or epoxy resin can be used, but the insulating film 60 is not limited to this, and may be an inorganic film.
  • the insulating film 60 and the sealing member 50 By covering the temperature detection element 40 with two insulating layers, the insulating film 60 and the sealing member 50, it is possible to more effectively suppress the occurrence of dew condensation on the temperature detection element 40.
  • the temperature detection element 40 by covering the temperature detection element 40 with the two insulating layers of the insulating film 60 and the sealing member 50, even if the sealing member 50 is made of silicone resin or epoxy resin with poor wettability, the insulating film 60 has wettability.
  • the entire temperature detecting element 40 can be easily covered with the insulating film 60, and by covering the thin insulating film 60 with the thicker sealing member 50, Exposure of the temperature detection element 40 can be effectively suppressed.
  • the temperature detecting element 40 is arranged only on the lower substrate 10 in the first embodiment, the present invention is not limited to this. For example, like the thermoelectric conversion module 1B shown in FIG. ) may be placed. By mounting the temperature detection element 40 not only on the cooling side substrate but also on the heat radiation side substrate in this way, the temperature of the object to be processed can be controlled with higher accuracy.
  • thermoelectric conversion elements 31 and the n-type thermoelectric conversion elements 32 are alternately arranged, but the arrangement is not limited to this.
  • each of the p-type thermoelectric conversion elements 31 and the n-type thermoelectric conversion elements 32 may be arranged continuously.
  • thermoelectric conversion elements 30 are connected to form one series circuit in the first embodiment, the present invention is not limited to this.
  • thermoelectric conversion module 1 may be used in products other than light source devices.
  • thermoelectric conversion module 1 may be used as a cooling source for refrigerators, wine cellars, or the like.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure is low cost and highly reliable, so it can be widely applied to various products.
  • thermoelectric conversion module of the present disclosure can be used for products that require cooling.
  • thermoelectric conversion module 10 lower substrate 11, 12 extraction electrode 20 upper substrate 30 thermoelectric conversion element 30a first thermoelectric conversion element 30b second thermoelectric conversion element 30c third thermoelectric conversion element 30k adjacent thermoelectric conversion element 31 p type thermoelectric conversion element 32 n-type thermoelectric conversion element 40, 70 temperature detection element 50 sealing member 50a space 60 insulating film 100 light source device 110 laser diode 120 heat exchanger

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

熱電変換モジュール（１）は、対向して配置された一対の支持基板である下基板（１０）及び上基板（２０）と、下基板（１０）と上基板（２０）との間に配置された複数の熱電変換素子（３０）と、下基板（１０）及び上基板（２０）のうちの一方の支持基板に配置された温度検出素子（４０）と、下基板（１０）及び上基板（２０）の周縁部の間に位置し、上面視で複数の熱電変換素子（３０）を囲むように形成されたシーリング部材（５０）と、を備え、温度検出素子（４０）は、上面視において、複数の熱電変換素子（３０）と一方の支持基板の端縁との間に位置し、シーリング部材（５０）は、温度検出素子（４０）を覆うとともに、複数の熱電変換素子（３０）のうちの少なくとも１つに接している。

Description

熱電変換モジュール
　本開示は、熱電変換モジュールに関する。
　熱電変換モジュールとして、ゼーベック効果又はペルチェ効果を利用した熱電変換素子が用いられるものが知られている。熱電変換素子は、構造が簡単で取り扱いが容易であり、また安定な特性を容易に維持できることから、様々な製品に広く利用されている。例えば、熱電変換素子を用いた熱電変換モジュールは、光通信用途の製品に用いられている。
　一例として、熱電変換モジュールは、レーザダイオード等の発熱部品の温度制御装置として使用される。この場合、レーザダイオード等の発熱部品の温度を制御するために、サーミスタ等の温度検出素子を熱電変換モジュールに搭載する技術が知られている（例えば特許文献１）。
　図１０及び図１１を用いて、温度検出素子が搭載された従来の熱電変換モジュールの構成を説明する。図１０は、温度検出素子４０が搭載された従来の熱電変換モジュール１Ｘの構成を示す図である。図１０において、（ａ）は、上基板２０を外した状態における従来の熱電変換モジュール１Ｘの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ－ｂ線における断面図である。また、図１１は、図１０の（ｂ）の一部を拡大して示す断面図である。
　図１０及び図１１に示すように、従来の熱電変換モジュール１Ｘは、対向して配置された下基板１０及び上基板２０と、下基板１０と上基板２０との間に配置された複数の熱電変換素子３０と、下基板１０に配置された温度検出素子４０と、下基板１０と上基板２０との周縁部を封止するシーリング部材５０Ｘとを備える。シーリング部材５０Ｘは、図１０の（ａ）に示すように、下基板１０及び上基板２０の周縁部に沿って形成されるとともに、全ての熱電変換素子３０を囲むように枠状に形成されている。
　被処理物となる発熱部品を熱電変換モジュール１Ｘで冷却する際に発熱部品を下基板１０に接続する場合、下基板１０が冷却側基板となる。この場合、図１０の（ｂ）及び図１１に示すように、下基板１０に温度検出素子４０が実装されていると、下基板１０側が低温になるため、温度検出素子４０の表面に結露が生じやすい。温度検出素子４０に結露が生じると、温度検出素子４０の電極が短絡して温度検出に誤差が生じたり誤作動が生じたりするだけではなく、熱電変換モジュール１Ｘが劣化したり故障したりする等の不具合が発生する。つまり、温度検出素子４０に結露が生じると、熱電変換モジュール１Ｘの信頼性が低下する。そこで、結露による不具合を防止するために、冷却側基板である下基板１０に温度検出素子４０を実装する場合に、図１１に示すように、温度検出素子４０を絶縁膜６０で被覆することがある。絶縁膜６０は、例えば、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂からなる樹脂膜である。
　このような構成の熱電変換モジュール１Ｘは、図１２に示される方法で作製することができる。図１２は、従来の熱電変換モジュール１Ｘを作製する方法を説明するための図である。
　具体的には、図１２の（ａ）に示すように、下基板１０の上に複数の熱電変換素子３０と温度検出素子４０とを実装して、下基板１０と複数の熱電変換素子３０及び温度検出素子４０とを半田等で接合する。次に、図１２の（ｂ）に示すように、温度検出素子４０を絶縁膜６０で被覆する。次に、図１２の（ｃ）に示すように、複数の熱電変換素子３０の上に上基板２０を配置して、上基板２０と複数の熱電変換素子３０とを半田等で接合する。次に、図１２の（ｄ）に示すように、下基板１０と上基板２０との周縁部をシーリング部材５０Ｘで封止する。これにより、下基板１０の周縁部と上基板２０との周縁部との間を塞ぐことができる。
特開２００７－２９４８６４号公報
　しかしながら、図１０に示される従来の熱電変換モジュール１Ｘのように、温度検出素子４０を絶縁膜６０で覆うだけの構成では、絶縁膜６０の膜厚が不足して温度検出素子４０が絶縁膜６０から露出してしまうことがある。この結果、上記のような結露による不具合が発生し、熱電変換モジュール１Ｘの信頼性が低下するという課題がある。
　この場合、別の結露対策として、シーリング部材で囲まれた内部空間を真空又は乾燥雰囲気にする手法も考えられるが、この手法は、工法が複雑化したりコストが高くなったりする。しかも、内部空間を完全に密閉空間にすることは難しく、また、長期でみれば真空漏れが生じたり内部空間から乾燥気体が漏れ出したりすることを避けることは難しい。このため、熱電変換モジュールの内部空間に湿気を含む空気が徐々に入り込んでしまい、内部空間の雰囲気が経時的に変化する。したがって、結局、結露による不具合が発生するおそれがある。
　本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、低コストで信頼性が高い熱電変換モジュールを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本開示に係る熱電変換モジュールの一態様は、対向して配置された一対の支持基板と、前記一対の支持基板の間に配置された複数の熱電変換素子と、前記一対の支持基板のうちの一方の支持基板の周縁部に配置された温度検出素子と、前記一対の支持基板の周縁部の間に位置し、上面視で前記複数の熱電変換素子を囲むように形成されたシーリング部材と、を備え、前記シーリング部材は、前記温度検出素子を覆うとともに、前記複数の熱電変換素子のうちの少なくとも１つに接している。
　簡便な方法で温度検出素子に結露が生じることを抑制できるので、低コストで信頼性が高い熱電変換モジュールを得ることができる。
図１は、実施の形態１に係る熱電変換モジュールの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る熱電変換モジュールの拡大平面図である。 図３は、実施の形態１に係る熱電変換モジュールの拡大断面図である。 図４は、実施の形態１に係る熱電変換モジュールの製造方法を説明するための図である。 図５は、実施の形態１に係る熱電変換モジュールを用いた光源装置を模式的に示す断面図である。 図６は、実施の形態２に係る熱電変換モジュールの構成を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る熱電変換モジュールの拡大断面図である。 図８は、変形例１に係る熱電変換モジュールの拡大断面図である。 図９は、変形例２に係る熱電変換モジュールの拡大断面図である。 図１０は、従来の熱電変換モジュールの構成を示す図である。 図１１は、従来の熱電変換モジュールの拡大断面図である。 図１２は、従来の熱電変換モジュールの製造方法を説明するための図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本明細書において、「上」及び「下」という用語は、必ずしも、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではない。
　（実施の形態１）
　まず、実施の形態１に係る熱電変換モジュール１の全体の構成について、図１～図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る熱電変換モジュール１の構成を示す図である。図１において、（ａ）は、上基板２０を省略した状態での熱電変換モジュール１の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ－ｂ線における断面図である。図２及び図３は、実施の形態１に係る熱電変換モジュール１の一部を拡大した拡大図である。図２は、図１の（ａ）の一部を拡大した拡大平面図であり、図３は、図１の（ｂ）の一部を拡大した拡大断面図である。
　図１の（ｂ）に示すように、熱電変換モジュール１は、対向する一対の支持基板である下基板１０及び上基板２０と、下基板１０と上基板２０との間に配置された熱電変換素子３０とを備える。本実施の形態において、下基板１０と上基板２０との間には、複数の熱電変換素子３０が配置されている。このように、熱電変換モジュール１は、下基板１０と上基板２０とで複数の熱電変換素子３０をサンドイッチして支持する構成になっている。
　下基板１０及び上基板２０の各々は、複数の熱電変換素子３０を電気的に接続する接続電極を有する。具体的には、下基板１０の内面（上基板２０に対向する対向面）に、所定の形状の接続電極が形成されており、また、上基板２０の内面（下基板１０に対向する対向面）に、所定の形状の接続電極が形成されている。
　下基板１０及び上基板２０の各々は、例えば接続電極及び配線等を含む金属配線（金属層）が所定のパターンで形成された配線基板である。下基板１０及び上基板２０を構成する配線基板としては、例えば、基材の一方の面に金属層が形成されたものを用いることができる。本実施の形態では、下基板１０及び上基板２０を構成する配線基板として、樹脂基材の両面に金属箔が形成された両面基板を用いている。この場合、下基板１０及び上基板２０は、両面基板に対してエッチング等を施すことで金属箔が所定の形状にパターニングされたものである。両面基板としては、例えば、ポリイミド基材である樹脂基材の両面に銅箔が形成されたＦＰＣ基板を用いることができる。下基板１０及び上基板２０の各々の内面に形成された接続電極は、両面基板の一方の金属箔が所定のパターンで形成されたものである。なお、両面基板の他方の金属箔は、パターニングされていてもよいし、パターニングされていなくてもよい。
　下基板１０及び上基板２０の各々の表面には、金属配線を保護するとともに絶縁耐圧を確保するために、金属配線を覆うように絶縁性樹脂材料からなるレジスト膜が形成されていてもよい。この場合、下基板１０及び上基板２０に形成された接続電極は、熱電変換素子３０との接続箇所（ランド）を除いてレジスト膜で覆われる。
　なお、下基板１０及び上基板２０を構成する配線基板は、両面基板に限るものではない。例えば、下基板１０及び上基板２０を構成する配線基板は、接続電極及び配線を含む金属層が片面のみに形成された片面基板であってもよい。また、下基板１０及び上基板２０を構成する配線基板は、リジッド基板であってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。また、下基板１０及び上基板２０の構成する基材としては、絶縁性樹脂材料からなる樹脂基材に限らず、セラミック基板であってもよいし、金属基材の表面に絶縁被膜が形成されたメタルベース基板等であってもよい。また、樹脂基材としては、ポリイミド基材に限らず、ガラスエポキシ基材等であってもよい。
　下基板１０及び上基板２０の上面視形状は、一例として、矩形状であるが、これに限らない。例えば、下基板１０及び上基板２０の上面視形状は、矩形の角又は辺の一部が切り欠かれた形状であってもよいし、矩形以外の多角形又は円形等の形状であってもよい。また、図１の（ｂ）に示すように、本実施の形態では、下基板１０の大きさが上基板２０の大きさよりも大きくなっているが、これに限らない。例えば、下基板１０と上基板２０とは同じ大きさであってもよい。
　下基板１０と上基板２０との間に配置された複数の熱電変換素子３０は、導電型が異なる第１熱電変換素子と第２熱電変換素子とを含む。本実施の形態において、複数の熱電変換素子３０は、ｐ型の特性を有するｐ型熱電変換素子３１（第１熱電変換素子）と、ｎ型の特性を有するｎ型熱電変換素子３２（第２熱電変換素子）とを含む。
　ｐ型熱電変換素子３１及びｎ型熱電変換素子３２の各々は、半導体材料によって構成されており、電流を流すとその端面で温度差を発生することが可能である熱電変換特性を持つ柱状の半導体素子である。
　本実施の形態において、ｐ型熱電変換素子３１及びｎ型熱電変換素子３２は、いずれもＢｉＴｅ系材料によって構成されている。一例として、ｐ型熱電変換素子３１は、ＳｂがドープされたＢｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３によって構成されており、ｎ型熱電変換素子３２は、ＳｅがドープされたＢｉ２Ｔｅ２．７Ｓｅ０．３によって構成されている。なお、ｐ型熱電変換素子３１及びｎ型熱電変換素子３２を構成する半導体材料は、熱電変換特性を有する物質であれば、ＢｉＴｅ系材料に限るものではなく、例えば、ＣｏＳｂ系材料、ＰｄＴｅ系材料又はＭｎＳｉ系材料などであってもよい。また、ｐ型熱電変換素子３１及びｎ型熱電変換素子３２は、ＢｉＴｅ系材料などの組成に、特性を改善するために各種元素が添加されたものであってもよいし、材料強度を上げるためにカーボンナノチューブ、フラーレン又はガラスフリットなどの無機物や結着材が含まれたものであってもよい。
　また、本実施の形態において、熱電変換素子３０の形状は、四角柱状であるが、これに限らない。例えば、熱電変換素子３０の形状は、四角柱以外の角柱状であってもよいし、円柱状等であってもよいし、それ以外の形状であってもよい。ただし、より高密度に配置できるなどの観点から、熱電変換素子３０の形状は、角柱であるとよい。特に、本実施の形態のように、熱電変換素子３０の形状は、四角柱であるとよい。
　複数のｐ型熱電変換素子３１及び複数のｎ型熱電変換素子３２は、所定の配列で配置されて電気的に接続されている。例えば、複数の熱電変換素子３０は、ｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが隣り合うような位置関係で配列されて、互いに電気的に接続されている。本実施の形態では、図１の（ａ）に示すように、ｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが交互に配列されている。具体的には、複数のｐ型熱電変換素子３１と複数のｎ型熱電変換素子３２とは、行方向にも列方向にも交互になるように配列されている。つまり、複数のｐ型熱電変換素子３１と複数のｎ型熱電変換素子３２とは、上面視において、市松模様で配列されている。
　なお、複数の熱電変換素子３０は、下基板１０及び上基板２０の上面視形状にあわせて、上面視で全体として矩形状になるように配列されている。具体的には、最外周に位置する複数の熱電変換素子３０は、矩形枠状となるように配列されている。
　ｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とは、下基板１０の内面に形成された接続電極と上基板２０の内面に形成された接続電極とによって電気的に接続されている。下基板１０の内面に形成された接続電極によって、隣り合う２つのｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが接続されている。また、上基板２０の内面に形成された接続電極によって、隣り合う２つのｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが接続される。本実施の形態では、π型構造となるように、隣り合う２つのｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが接続されている。
　ｐ型熱電変換素子３１と下基板１０又は上基板２０の接続電極とは、半田等の導電性接合部材によって接合されている。具体的には、ｐ型熱電変換素子３１の下面側に形成された下部電極と下基板１０の接続電極とが半田等で接合される。また、ｐ型熱電変換素子３１の上面側に形成された上部電極と上基板２０の接続電極とが半田等で接合される。同様に、ｎ型熱電変換素子３２と下基板１０又は上基板２０の接続電極とについても、半田等の導電性接合部材によって接合される。
　このように、本実施の形態における熱電変換モジュール１では、ｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とが交互に接続されることで直列回路が構成されている。本実施の形態では、全ての熱電変換素子３０が１つの直列回路を構成するように接続されている。したがって、下基板１０及び上基板２０の一方には、この直列回路の両端の端子を構成する一対の引き出し電極１１が形成されている。本実施の形態では、下基板１０に一対の引き出し電極１１が形成されている。
　そして、この一対の引き出し電極１１を介して直列回路を構成する複数の熱電変換素子３０に電流を流すことで、熱電変換モジュール１を動作させることができる。この場合、下基板１０及び上基板２０の一方は、ｐ型熱電変換素子３１からｎ型熱電変換素子３２に電流が流れて放熱側基板となり、下基板１０及び上基板２０の他方は、ｎ型熱電変換素子３２からｐ型熱電変換素子３１に電流が流れて冷却側基板となる。本実施の形態では、下基板１０が冷却側基板であり、上基板２０が放熱側基板である。
　下基板１０及び上基板２０の一方には、温度検出素子４０が配置されている。本実施の形態において、温度検出素子４０は、冷却側基板である下基板１０に配置されている。具体的には、温度検出素子４０は、下基板１０の内面に配置されている。温度検出素子４０は、一例としてサーミスタであるが、これに限らない。なお、下基板１０には、温度検出素子４０の電極に接続された一対の引き出し電極１２が形成されている。
　温度検出素子４０は、熱電変換モジュール１の周縁部に配置されている。本実施の形態において、温度検出素子４０は、下基板１０の周縁部に配置されている。下基板１０の周縁部には熱電変換素子３０が配置されているので、温度検出素子４０は、複数の熱電変換素子３０のうち周縁部に存在する熱電変換素子３０の近傍に配置されている。具体的には、温度検出素子４０は、上面視において、複数の熱電変換素子３０のうち最外周に位置する２つの熱電変換素子３０の間に配置されている。
　本実施の形態において、温度検出素子４０は、最外周の列方向に配列された２つの熱電変換素子３０の間に配置されている。このため、温度検出素子４０が配置された行においては、他の行と比べて、熱電変換素子３０の数が１つ少なくなっている。
　このように温度検出素子４０を配置することで、温度検出素子４０の周辺に位置する熱電変換素子３０の近傍の異常な温度変化を速やかに検出することができる。例えば、下基板１０の内面に異常な吸熱又は異常な発熱が生じて異常な温度変化が発生すると、この異常な温度変化を温度検出素子４０によって検出することができる。また、熱電変換モジュール１によって被処理物を冷却する場合に、冷却側基板となる下基板１０における２つの熱電変換素子３０の間に温度検出素子４０を配置することで、被処理物の温度を制御する精度が高まるので、被処理物の温度の過上昇を抑制することができる。
　図１の（ａ）及び図２に示すように、複数の熱電変換素子３０のうち温度検出素子４０に隣接する１つ以上の隣接熱電変換素子３０ｋは、温度検出素子４０に近づけて配置されている。つまり、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋを温度検出素子４０に寄せている。本実施の形態において、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋは、３つであり、上面視において、温度検出素子４０の上隣りと下隣りと右隣りとのそれぞれに存在している。
　また、本実施の形態では、熱電変換素子３０の全てを温度検出素子４０に寄せているのではなく、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋのみを温度検出素子４０に寄せている。したがって、温度検出素子４０と隣接熱電変換素子３０ｋとの距離は、隣接熱電変換素子３０ｋ以外の２つの熱電変換素子３０同士の距離よりも短くなっている。
　具体的には、図２に示すように、隣接熱電変換素子３０ｋと温度検出素子４０との中心間距離ｄｋは、隣接熱電変換素子３０ｋ以外の複数の熱電変換素子３０における隣り合う２つの熱電変換素子３０同士の中心間距離ｄｒよりも狭くなっている。
　なお、本実施の形態において、３つの隣接熱電変換素子３０ｋの各々と温度検出素子４０との中心間距離ｄｋは、３つ全て同じになっているが、これに限らない。つまり、温度検出素子４０と隣接熱電変換素子３０ｋとの距離が隣接熱電変換素子３０ｋ以外の２つの熱電変換素子３０同士の距離よりも短くなっていれば、３つの中心間距離ｄｋのうちの１つが他の２つと異なっていてもよいし、３つの中心間距離ｄｋが互いに異なっていてもよい。
　また、隣接熱電変換素子３０ｋ以外の熱電変換素子３０についても、隣り合う２つの熱電変換素子３０同士の中心間距離ｄｒが行方向も列方向も全て同じになっているが、これに限らない。具体的には、本実施の形態では、隣接熱電変換素子３０ｋ以外の複数の熱電変換素子３０については、行方向のピッチと列方向のピッチとがそれぞれ一定で、行方向のピッチと列方向のピッチとが同じになっているが、行方向のピッチと列方向のピッチとが異なっていてもよい。なお、複数の熱電変換素子３０は、行方向のピッチが一定でなくてもよいし、列方向のピッチが一定でなくてもよい。
　図１の（ａ）及び図３に示すように、複数の熱電変換素子３０のうち温度検出素子４０と同じ行方向に存在する複数の熱電変換素子３０には、温度検出素子４０に最も近い第１熱電変換素子３０ａと、温度検出素子４０に２番目に近い第２熱電変換素子３０ｂと、温度検出素子４０に３番目に近い第３熱電変換素子３０ｃとが含まれている。なお、行方向において温度検出素子４０に最も近い第１熱電変換素子３０ａは、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋでもある。
　この場合、隣接熱電変換素子３０ｋが温度検出素子４０に寄せて配置されているので、図３に示すように、温度検出素子４０と第１熱電変換素子３０ａ（つまり隣接熱電変換素子３０ｋ）との中心間距離ｄ１は、第１熱電変換素子３０ａと第２熱電変換素子３０ｂとの中心間距離ｄ２よりも狭くなっている。また、第１熱電変換素子３０ａと第２熱電変換素子３０ｂとの中心間距離ｄ２は、第２熱電変換素子３０ｂと第３熱電変換素子３０ｃとの中心間距離ｄ３よりも長くなっている。
　図１の（ａ）に示すように、上面視において、複数の熱電変換素子３０は、シーリング部材５０で囲まれている。つまり、シーリング部材５０は、上面視において、複数の熱電変換素子３０を囲むように形成されている。本実施の形態において、シーリング部材５０は、全ての熱電変換素子３０を囲っている。
　シーリング部材５０は、下基板１０及び上基板２０の周縁部に形成されている。具体的には、シーリング部材５０は、下基板１０及び上基板２０の全周にわたって形成されている。したがって、シーリング部材５０は、上面視において、枠状に形成されている。具体的には、シーリング部材５０は、外形が矩形である上基板２０の端縁に沿って形成されている。したがって、シーリング部材５０の外形形状は、矩形である。
　また、図１の（ｂ）及び図３に示すように、断面視において、シーリング部材５０は、下基板１０の周縁部と上基板２０の周縁部との間に位置している。シーリング部材５０は、少なくとも温度検出素子４０が実装された下基板１０に接続されている。本実施の形態において、シーリング部材５０は、下基板１０及び上基板２０の各々に接続されている。これにより、下基板１０と上基板２０との間の全周をシーリング部材５０で塞ぐことができるので、下基板１０と上基板２０との間の内部空間を密閉空間にすることができる。
　シーリング部材５０は、複数の熱電変換素子３０のうちの少なくとも１つに接している。上記のように、下基板１０の周縁部と上基板２０の周縁部との間にシーリング部材５０が配置されているので、シーリング部材５０は、下基板１０及び上基板２０の周縁部に位置する熱電変換素子３０に接している。具体的には、図１の（ａ）に示すように、シーリング部材５０は、複数の熱電変換素子３０のうち最外周に位置する熱電変換素子３０に接している。本実施の形態において、シーリング部材５０は、最外周に位置する全ての熱電変換素子３０に接している。この場合、シーリング部材５０は、最外周に位置する全ての熱電変換素子３０の各々の側面全面を覆うように形成されている。ただし、温度検出素子４０の周辺を除き、シーリング部材５０は、最外周に位置する熱電変換素子３０よりも内側の領域には形成されていない。
　また、図３に示すように、温度検出素子４０の周辺に存在するシーリング部材５０は、３つの隣接熱電変換素子３０ｋのうち第１熱電変換素子３０ａに接している。具体的には、シーリング部材５０は、第１熱電変換素子３０ａにおける温度検出素子４０側の側面に接している。なお、本実施の形態において、シーリング部材５０は、第１熱電変換素子３０ａにおける温度検出素子４０側の側面以外の側面には接していない。
　図１～図３に示すように、シーリング部材５０は、温度検出素子４０を覆っている。つまり、下基板１０と上基板２０とを封止するシーリング部材５０を用いて温度検出素子４０を覆っている。本実施の形態において、温度検出素子４０は、シーリング部材５０で直接覆われている。このため、シーリング部材５０は、熱電変換素子３０に接しているだけではなく、温度検出素子４０にも接している。なお、温度検出素子４０をシーリング部材５０で覆うことで、温度検出素子４０の電極及び温度検出素子４０の周辺の金属配線もシーリング部材５０で覆われる。
　また、上記のように、温度検出素子４０は、下基板１０及び上基板２０の周縁部に配置された２つの熱電変換素子３０の間に配置されている。したがって、下基板１０の周縁部と上基板２０の周縁部との間に配置されたシーリング部材５０によって、温度検出素子４０を簡便に覆うことができる。
　シーリング部材５０は、温度検出素子４０以外の箇所にも存在していてもよい。例えば、図３に示すように、シーリング部材５０は、下基板１０における温度検出素子４０と隣接熱電変換素子３０ｋとの間の部分を覆っていてもよい。この場合、温度検出素子４０と隣接熱電変換素子３０ｋとの間には、少なくとも温度検出素子４０の高さまでシーリング部材５０が埋まっているとよい。本実施の形態では、温度検出素子４０と隣接熱電変換素子３０ｋとの間には、下基板１０から上基板２０までシーリング部材５０が埋まっている。
　さらに、図３に示すように、シーリング部材５０は、下基板１０における温度検出素子４０と上基板２０の端縁との間の部分にも存在していてもよい。この場合も、温度検出素子４０と上基板２０の端縁との間には、少なくとも温度検出素子４０の高さまでシーリング部材５０が埋まっているとよい。本実施の形態では、温度検出素子４０と上基板２０の端縁との間には、下基板１０から上基板２０までシーリング部材５０が埋まっている。
　このように、本実施の形態における熱電変換モジュール１において、シーリング部材５０は、図３に示すように、熱電変換モジュール１における上基板２０の端縁と隣接熱電変換素子３０ｋとの間の空間領域を埋め尽くすように充填されている。なお、図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、下基板１０の周縁部のうち上基板２０からはみ出した部分については、シーリング部材５０は形成されていない。これにより、引き出し電極１１及び１２は、シーリング部材５０の外側の領域で露出している。また、下基板１０の周縁部のうち下基板１０の端縁と上基板２０の端縁とが一致している部分については、最外周の熱電変換素子３０と下基板１０の端縁との間には、下基板１０から上基板２０までシーリング部材５０が埋まっている。
　シーリング部材５０は、絶縁性樹脂材料によって構成されている。シーリング部材５０は、液状のシーリング材料を塗布して硬化することで形成することができる。本実施の形態において、シーリング部材５０は、シリル基末端ポリマーによって構成されている。なお、シーリング部材５０の材料は、シリル基末端ポリマーに限るものではなく、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂等であってもよい。この場合、シーリング部材５０の材料をシリル基末端ポリマーとするかエポキシ樹脂又はシリコーン樹脂とするかは、使用用途又は使用環境に合わせて適宜選択することができる。
　また、本実施の形態において、シーリング部材５０は、一種類の樹脂材料（例えばシリル基末端ポリマーのみ）によって構成されているが、これに限らない。例えば、シーリング部材５０の一部にベース樹脂とは異なる別の種類の樹脂材料を部分的に用いてもよい。これにより、ベース樹脂の欠点を補うことができる。また、硬化前のシーリング部材５０であるシーリング材料（シリル基末端ポリマー等）の塗布性を制御するとの観点で、シーリング材料の粘度を調整したりチクソ性を調整したりするために、シーリング材料に各種フィラー等の添加物を添加していてもよい。
　次に、このように構成される熱電変換モジュール１の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る熱電変換モジュール１の製造方法を説明するための図である。
　まず、予め、下基板１０及び上基板２０の各々の接続電極の上に半田ペーストを印刷しておく。
　そして、図４の（ａ）に示すように、接続電極に半田が形成された下基板１０の上に、複数の熱電変換素子３０と温度検出素子４０とを配置する。具体的には、マウンターを用いて、複数の熱電変換素子３０を所定の配列で下基板１０の上に配置するとともに、温度検出素子４０を下基板１０の所定の位置に配置する。
　次に、図４の（ｂ）に示すように、下基板１０に配置された複数の熱電変換素子３０の上に、上基板２０を配置する。具体的には、複数の熱電変換素子３０を下基板１０とで挟み込むようにして、接続電極に半田が形成された上基板２０を配置する。
　その後、複数の熱電変換素子３０を挟み込んだ状態の下基板１０と上基板２０とをリフロー炉で加熱する。これにより、複数の熱電変換素子３０の各々の下部電極と下基板１０の接続電極とを半田により接合するとともに、複数の熱電変換素子３０の各々の上部電極と上基板２０の接続電極とを半田により接合する。また、これと同時に、温度検出素子４０の下部電極と下基板１０の接続電極とを半田により接合するとともに、温度検出素子４０の上部電極と上基板２０の接続電極とを半田により接合する。
　次に、図４の（ｃ）に示すように、下基板１０と上基板２０との周縁部をシーリング部材５０で封止する。具体的には、硬化前のシーリング部材５０である液状のシーリング材料を、ディスペンサ等によって下基板１０及び上基板２０の周縁部に沿って塗布する。具体的には、下基板１０と上基板２０との間に、矩形状の上基板２０の４辺の各々に沿ってシーリング材料をライン状に塗布する。
　この場合、本実施の形態では、下基板１０及び上基板２０の周縁部に配置された熱電変換素子３０に接するようにして下基板１０及び上基板２０の周縁部の全周にわたってシーリング材料を塗布する。このとき、下基板１０の周縁部に位置する２つの熱電変換素子３０の間に温度検出素子４０が配置されているので、下基板１０の周縁部の熱電変換素子３０に沿ってシーリング材料を塗布することで、温度検出素子４０をシーリング材料で覆うことができる。つまり、下基板１０の周縁部に位置する熱電変換素子３０と温度検出素子４０とに、連続してシーリング材料を塗布することができる。これにより、熱電変換素子３０と温度検出素子４０とにシーリング材料を簡便に被覆させることができる。
　その後、シーリング材料が硬化することで、下基板１０の周縁部と上基板２０の周縁部との間にシーリング部材５０を形成することができる。これにより、下基板１０の周縁部と上基板２０との周縁部との間をシーリング部材５０で塞ぐことができる。
　このように、本実施の形態における熱電変換モジュール１では、下基板１０の周縁部に位置する２つの熱電変換素子３０の間に温度検出素子４０が配置されているので、下基板１０の周縁部と上基板２０の周縁部との間にシーリング材料を塗布することで、下基板１０と上基板２０との間の隙間をシーリング部材５０で封止すると同時に、温度検出素子４０をシーリング部材５０で被覆することができる。
　このように、本実施の形態における熱電変換モジュール１の製造方法によれば、図１２に示される従来の熱電変換モジュール１Ｘのように温度検出素子４０を絶縁膜６０で覆う工程を別途設ける必要がない。したがって、製造プロセスを簡略化できるとともに、低コストで熱電変換モジュール１を製造することができる。
　特に、本実施の形態における熱電変換モジュール１では、最外周の２つの熱電変換素子３０の間に温度検出素子４０を単に配置しているだけではなく、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋを温度検出素子４０に近づけている。これにより、シーリング部材５０から温度検出素子４０が露出することのない十分な膜厚のシーリング部材５０を容易に形成することができる。
　このようにして得られた熱電変換モジュール１は、被処理物を冷却する冷却源として用いることができる。特に、本実施の形態における熱電変換モジュール１は、温度検出素子４０を備えているので、図５に示すように、被処理物である発熱部品の温度を制御する温度制御装置として用いることができる。図５は、実施の形態１に係る熱電変換モジュール１を用いた光源装置１００を模式的に示す断面図である。
　図５に示すように、光源装置１００は、熱電変換モジュール１と、発熱部品であるレーザダイオード１１０と、熱交換器１２０とを備える。
　レーザダイオード１１０は、熱電変換モジュール１の被処理物の一例であり、熱電変換モジュール１の上に配置される。このとき、熱電変換モジュール１は、下基板１０が上側となるように配置されている。したがって、下基板１０がレーザダイオード１１０を冷却するための冷却側基板となる。なお、レーザダイオード１１０は、例えば、半導体レーザであり、光通信用、加工用、照明用又は画像表示用等のレーザ光を出射する。
　このように、レーザダイオード１１０に熱電変換モジュール１を接続することで、熱電変換モジュール１に電流を流してレーザダイオード１１０で発生する熱を熱電変換モジュール１で吸熱することができる。したがって、レーザダイオード１１０を冷却することができる。
　また、熱電変換モジュール１の下には、熱交換器１２０が配置されている。熱交換器１２０は、熱電変換モジュール１の上基板２０に接続されている。これにより、レーザダイオード１１０を冷却することで熱電変換モジュール１に発生する熱を熱交換器１２０によって放熱することができる。
　そして、レーザダイオード１１０に接続された熱電変換モジュール１は、温度検出素子４０を備えている。これにより、レーザダイオード１１０の温度を温度検出素子４０によって検知して、この検知した温度を熱電変換モジュール１の電源部（不図示）にフィードバックすることでレーザダイオード１１０の温度調整を行うことができる。これにより、レーザダイオード１１０の温度上昇を抑えてレーザダイオード１１０の温度が一定になるように制御することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１では、熱電変換モジュール１の周縁部に配置された温度検出素子４０がシーリング部材５０で覆われている。この構成により、温度検出素子４０に結露が生じることを抑制できるので、温度検出素子４０の結露による不具合を抑制できる。したがって、温度検出素子４０によって安定した温度検出をすることができる。
　そして、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１では、シーリング部材５０が上面視で複数の熱電変換素子３０を囲むように形成されており、そのシーリング部材５０が温度検出素子４０を覆うとともに複数の熱電変換素子３０のうちの少なくとも１つに接している。
　この構成により、複数の熱電変換素子３０を囲むようにシーリング部材５０を形成する際に、熱電変換素子３０と温度検出素子４０とを同時にシーリング部材５０で被覆させることができる。これにより、簡便な方法で温度検出素子４０に結露が生じることを抑制できるので、低コストで信頼性が高い熱電変換モジュール１を得ることができる。
　また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１において、温度検出素子４０が配置された下基板１０は、冷却側基板である。
　冷却側基板は低温になるため、温度検出素子４０が冷却側基板に配置されていると、温度検出素子４０の表面に結露が生じやすいが、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１では、温度検出素子４０がシーリング部材５０で覆われているので、温度検出素子４０に結露が生じることを抑制できる。したがって、温度検出素子４０が冷却側基板に配置されていても、被処理物の温度制御を高精度に行うことができる。
　また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１において、複数の熱電変換素子３０のうち温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋと温度検出素子４０との間には、少なくとも温度検出素子４０の高さまでシーリング部材５０が埋まっている。
　この構成により、矩形枠状のシーリング部材５０のコーナー部でシーリング部材５０の膜厚が薄くなることを抑制できる。これにより、シーリング部材５０のコーナー部での膜厚不足によってシーリング部材５０で囲まれる内部空間に湿気を含む外気が侵入することを抑制できる。したがって、温度検出素子４０に結露が生じることを一層抑制することができる。
　また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１では、隣接熱電変換素子３０ｋと温度検出素子４０との中心間距離ｄｋは、複数の熱電変換素子３０のうち隣接熱電変換素子３０ｋ以外の複数の熱電変換素子３０における隣り合う２つの熱電変換素子３０同士の中心間距離ｄｒよりも狭くなっている。
　この構成により、温度検出素子４０を覆うシーリング部材５０の十分な膜厚を容易に確保することができる。したがって、温度検出素子４０に結露が生じることを効果的に抑制することができる。
　また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１において、複数の熱電変換素子３０には、行方向（第１の方向）において温度検出素子４０に最も近い第１熱電変換素子３０ａと、行方向において温度検出素子４０に２番目に近い第２熱電変換素子３０ｂと、行方向において温度検出素子４０に３番目に近い第３熱電変換素子３０ｃとが含まれている。
　そして、温度検出素子４０と第１熱電変換素子３０ａとの中心間距離ｄ１は、第１熱電変換素子３０ａと第２熱電変換素子３０ｂとの中心間距離ｄ２よりも狭くなっている。
　この構成により、シーリング部材５０から温度検出素子４０が露出することのない十分な膜厚のシーリング部材５０を容易に形成することができる。
　さらに、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１において、第１熱電変換素子３０ａと第２熱電変換素子３０ｂとの中心間距離ｄ２は、第２熱電変換素子３０ｂと第３熱電変換素子３０ｃとの中心間距離ｄ３よりも長くなっている。
　この構成により、温度検出素子４０から離れている第２熱電変換素子３０ｂ及び第３熱電変換素子３０ｃを温度検出素子４０に近づけることなく、温度検出素子４０に最も近い第１熱電変換素子３０ａを温度検出素子４０に近づけることができる。つまり、温度検出素子４０に最も近い第１熱電変換素子３０ａの配置を工夫するだけで、十分な膜厚のシーリング部材５０で温度検出素子４０を容易に覆うことができる。
　また、本実施の形態に係る熱電変換モジュール１において、シーリング部材５０は、シリル基末端ポリマーによって構成されている。
　このように、シーリング部材５０の樹脂材料としてシリル基末端ポリマーを用いることで、温度検出素子４０又は熱電変換素子３０に対して高い濡れ性を得ることができる。これにより、温度検出素子４０に隣接熱電変換素子３０ｋを近づけているので、温度検出素子４０を十分に覆うだけの膜厚を有するシーリング部材５０を容易に形成することができる。
　また、シリル基末端ポリマーは、シリコーン樹脂及びエポキシ樹脂に比べて高い濡れ性を有しているばかりか、一液の縮合反応硬化（大気中の水分との反応）であるために硬化剤等を混合する必要がなく、さらに、生産作業中の粘度変化が少なく、長いポットライフを得ることもできる。しかも、シリル基末端ポリマーは常温で硬化する。なお、硬化に加熱を必要とする熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂は、内部気体の膨張によって樹脂膜が膨れて樹脂膜に穴があくため、使用することは望ましくない。
　また、シリル基末端ポリマーによって構成されたシーリング部材５０は、シリコーン樹脂によって構成されたシーリング部材５０と比べて高い耐湿性を有する。このため、湿気を含む気体がシーリング部材５０を透過することを抑制できる。しかも、シリル基末端ポリマーは、高い耐湿性を有するだけではなく、エポキシ樹脂と比べて高い撥水性を有する。これにより、シーリング部材５０で覆われた温度検出素子４０が、湿気を含む気体に晒されることをさらに抑制できる。
　さらに、シリル基末端ポリマーによって構成されたシーリング部材５０は、弾力性を有する弾性体である。このため、素材の熱膨張差によって２つの熱電変換素子３０の間の部分のシーリング部材５０に生じる熱応力が小さくなり、また、柔軟性の低い特質を有するエポキシ樹脂によって構成されたシーリング部材５０と比べて膜割れが発生しにくい。これにより、結露が生じやすい湿度が高い場所に熱電変換モジュール１が置かれたとしても、シーリング部材５０に膜割れが発生してシーリング部材５０で囲まれた内部空間に湿気を含む外気が侵入することを抑制できる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る熱電変換モジュール２について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る熱電変換モジュール２の構成を示す図である。図２において、（ａ）は、上基板２０を省略した状態での熱電変換モジュール２の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のｂ－ｂ線における断面図である。図７は、実施の形態２に係る熱電変換モジュール１の一部を拡大した拡大断面図である。
　図６及び図７に示すように、本実施の形態に係る熱電変換モジュール２は、上記実施の形態１に係る熱電変換モジュール１において、シーリング部材５０に空間５０ａが形成された構成になっている。空間５０ａは、シーリング部材５０の内部に存在する空気層である。なお、シーリング部材５０に空間５０ａが形成されていること以外については、本実施の形態に係る熱電変換モジュール２と上記実施の形態１に係る熱電変換モジュール１とは同じ構成になっている。
　したがって、本実施の形態に係る熱電変換モジュール２は、上記実施の形態１に係る熱電変換モジュール１と同様の効果を奏する。例えば、本実施の形態に係る熱電変換モジュール２においても、上面視で複数の熱電変換素子３０を囲むように形成されたシーリング部材５０が温度検出素子４０を覆うとともに複数の熱電変換素子３０のうちの少なくとも１つに接しているので、簡便な方法で温度検出素子４０に結露が生じることを抑制することができる。
　また、本実施の形態における熱電変換モジュール２では、シーリング部材５０に空間５０ａが形成されている。この空間５０ａは、温度検出素子４０の上方に位置している。具体的には、空間５０ａは、上基板２０とシーリング部材５０のうち少なくとも温度検出素子４０を覆う部分との間に形成されている。つまり、空間５０ａは、温度検出素子４０の上に存在するシーリング部材５０の上に形成されている。このため、温度検出素子４０の上方に空間５０ａが存在していても、温度検出素子４０は、空間５０ａに露出しておらず、シーリング部材５０で覆われている。
　このように、上基板２０とシーリング部材５０のうち少なくとも温度検出素子４０を覆う部分との間に空間５０ａを形成することで、上基板２０が放熱側基板となって高温になった場合であっても、空間５０ａが断熱層として機能するので、上基板２０周辺の高温の熱が温度検出素子４０に伝導することを抑制できる。これにより、上基板２０側の熱によって温度検出素子４０が誤作動したり劣化したりすることを抑制できるので、より信頼性が高い熱電変換モジュール２を得ることができる。なお、本実施の形態において、空間５０ａは、上基板２０の内面に接しているが、これに限らない。
　また、本実施の形態における熱電変換モジュール２において、シーリング部材５０が接する熱電変換素子３０の側面は、空間５０ａに露出している。具体的には、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋの側面が空間５０ａに露出している。そして、シーリング部材５０における隣接熱電変換素子３０ｋに接する部分の形状は、フィレット形状になっている。このフィレット形状は、隣接熱電変換素子３０ｋの側面にシーリング部材５０がせり上がるような形状であり、裾状である。具体的には、フィレット形状は、空間５０ａにおけるシーリング部材５０の表面が、温度検出素子４０から熱電変換素子３０に近づくほど下基板１０からの距離が大きくなる形状である。
　このように、温度検出素子４０に隣接する隣接熱電変換素子３０ｋに接する部分のシーリング部材５０の形状をフィレット形状にすることで、温度検出素子４０を覆うシーリング部材５０の膜厚を容易に厚くすることができる。これにより、温度検出素子４０がシーリング部材５０から露出することを抑制することができ、温度検出素子４０に結露が発生することを効果的に抑制できる。
　（変形例）
　以上、本開示に係る熱電変換モジュール１について、実施の形態１、２に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態１、２に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態１では、温度検出素子４０は、シーリング部材５０に直接覆われていたが、これに限らない。具体的には、図８に示される熱電変換モジュール１Ａのように、温度検出素子４０が絶縁膜６０で覆われており、その絶縁膜６０がシーリング部材５０で覆われていてもよい。つまり、シーリング部材５０と温度検出素子４０との間に絶縁膜６０が存在していてもよい。絶縁膜６０の膜厚は、シーリング部材５０の膜厚よりも小さい。なお、絶縁膜６０としては、シリコーン樹脂又はエポキシ樹脂からなる樹脂膜を用いることができるが、これに限るものではなく、絶縁膜６０は、無機膜であってもよい。
　このように、温度検出素子４０を絶縁膜６０及びシーリング部材５０の２つの絶縁層で覆うことで、温度検出素子４０に結露が発生することを一層効果的に抑制することができる。また、温度検出素子４０を絶縁膜６０及びシーリング部材５０の２つの絶縁層で覆うことで、シーリング部材５０として濡れ性の悪いシリコーン樹脂又はエポキシ樹脂を用いたとしても、絶縁膜６０として濡れ性の良いシリル基末端ポリマーを用いることで、温度検出素子４０の全体を絶縁膜６０で容易に覆うことができるとともに、膜厚が薄い絶縁膜６０をさらに膜厚が厚いシーリング部材５０で覆うことで、温度検出素子４０が露出することを効果的に抑制できる。
　また、上記実施の形態１では、下基板１０のみに温度検出素子４０を配置したが、これに限らない。例えば、図９に示される熱電変換モジュール１Ｂのように、下基板１０に温度検出素子４０（第１温度検出素子）を配置するとともに、上基板２０にも温度検出素子７０（第２温度検出素子）を配置してもよい。このように、冷却側基板に温度検出素子４０を実装するだけではなく、放熱側基板にも温度検出素子７０を実装することで、被処理物の温度制御をさらに高精度に行うことができる。
　また、上記実施の形態１では、ｐ型熱電変換素子３１とｎ型熱電変換素子３２とを交互に配列したが、これに限らない。例えば、ｐ型熱電変換素子３１及びｎ型熱電変換素子３２の各々が連続して配置されていてもよい。また、上記実施の形態１では、全ての熱電変換素子３０を１つの直列回路となるように接続したが、これに限らない。
　また、上記実施の形態１では、熱電変換モジュール１を光源装置１００に用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、熱電変換モジュール１は、光源装置以外の製品に用いてもよい。例えば、熱電変換モジュール１は、冷蔵庫又はワインセラー等の冷却源等として用いてもよい。
　なお、これらの実施の形態１の変形例については、実施の形態２にも適用することができる。また、その他に、上記実施の形態１、２に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態１、２及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
　本開示の熱電変換モジュールは、低コストで信頼性が高いので、種々の製品に広く適用することができる。特に、本開示の熱電変換モジュールは、冷却が必要な製品に利用することができる。
　１、２、１Ａ、１Ｂ　熱電変換モジュール
　１０　下基板
　１１、１２　引き出し電極
　２０　上基板
　３０　熱電変換素子
　３０ａ　第１熱電変換素子
　３０ｂ　第２熱電変換素子
　３０ｃ　第３熱電変換素子
　３０ｋ　隣接熱電変換素子
　３１　ｐ型熱電変換素子
　３２　ｎ型熱電変換素子
　４０、７０　温度検出素子
　５０　シーリング部材
　５０ａ　空間
　６０　絶縁膜
　１００　光源装置
　１１０　レーザダイオード
　１２０　熱交換器

Claims (13)

  1. 　対向して配置された一対の支持基板と、
    　前記一対の支持基板の間に配置された複数の熱電変換素子と、
    　前記一対の支持基板のうちの一方の支持基板の周縁部に配置された温度検出素子と、
    　前記一対の支持基板の周縁部の間に位置し、上面視で前記複数の熱電変換素子を囲むように形成されたシーリング部材と、を備え、
    　前記シーリング部材は、前記温度検出素子を覆うとともに、前記複数の熱電変換素子のうちの少なくとも１つに接している、
    　熱電変換モジュール。
  2. 　前記温度検出素子は、前記シーリング部材で直接覆われている、
    　請求項１に記載の熱電変換モジュール。
  3. 　さらに、前記温度検出素子を覆う樹脂膜を備え、
    　前記樹脂膜は、前記シーリング部材で覆われている、
    　請求項１に記載の熱電変換モジュール。
  4. 　前記一方の支持基板は、冷却側基板である、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  5. 　前記シーリング部材は、シリル基末端ポリマーによって構成されている、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  6. 　前記複数の熱電変換素子のうち前記温度検出素子に隣接する熱電変換素子と前記温度検出素子との間には、少なくとも前記温度検出素子の高さまで前記シーリング部材が埋まっている、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  7. 　上面視において、前記複数の熱電変換素子のうち前記温度検出素子に隣接する１つ以上の隣接熱電変換素子と前記温度検出素子との中心間距離は、前記複数の熱電変換素子のうち前記隣接熱電変換素子以外の複数の熱電変換素子における隣り合う２つの熱電変換素子同士の中心間距離よりも狭い、
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  8. 　前記複数の熱電変換素子には、第１の方向において前記温度検出素子に最も近い第１熱電変換素子と、前記第１の方向において前記温度検出素子に２番目に近い第２熱電変換素子とが含まれており、
    　前記温度検出素子と前記第１熱電変換素子との中心間距離は、前記第１熱電変換素子と前記第２熱電変換素子との中心間距離よりも狭い、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  9. 　前記複数の熱電変換素子には、第１の方向において前記温度検出素子に最も近い第１熱電変換素子と、前記第１の方向において前記温度検出素子に２番目に近い第２熱電変換素子と、前記第１の方向において前記温度検出素子に３番目に近い第３熱電変換素子とが含まれており、
    　前記第１熱電変換素子と前記第２熱電変換素子との中心間距離は、前記第２熱電変換素子と前記第３熱電変換素子との中心間距離よりも長い、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  10. 　前記シーリング部材は、前記一対の支持基板の各々に接続されている、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  11. 　前記一対の支持基板のうちの他方の支持基板と前記シーリング部材のうち少なくとも前記温度検出素子を覆う部分との間に空間が形成されている、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
  12. 　前記シーリング部材が接する前記熱電変換素子の側面は、前記空間に露出しており、
    　前記シーリング部材における前記熱電変換素子に接する部分の形状は、フィレット形状である、
    　請求項１１に記載の熱電変換モジュール。
  13. 　さらに、前記一対の支持基板のうちの他方の支持基板に配置された温度検出素子を備える、
    　請求項１～１２のいずれか１項に記載の熱電変換モジュール。
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