JP6958233B2 - Thermoelectric converter and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、熱電変換装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thermoelectric conversion device and a method for manufacturing the same.
特許文献1に、プリント基板およびその製造方法が記載されている。このプリント基板では、絶縁層を挟んで配置された導体パターン同士を接続する導電性組成物の側面が凹曲面形状となっている。これによれば、プリント基板に曲げ等の変形応力が加わった場合に、導電性組成物のうち導体パターンとの接続部付近に応力が集中することを抑制することができる。この結果、導体パターンと導電性組成物との接続の信頼性を高めることができる。
また、このプリント基板の製造方法では、絶縁層に形成されたビアホール内に層間接続材料を充填する。その後、層間接続材料を複数の導体パターンの層間で加圧しつつ加熱する。これにより、ビアホール内に一体化した導電性組成物を形成する。このとき、加熱前と比較して導電性組成物の体積が減少する。これにより、導電性組成物の側面を凹曲面形状にすることができる。 Further, in this method of manufacturing a printed circuit board, an interlayer connection material is filled in a via hole formed in an insulating layer. Then, the interlayer connection material is heated while being pressurized between the layers of the plurality of conductor patterns. As a result, a conductive composition integrated in the via hole is formed. At this time, the volume of the conductive composition is reduced as compared with that before heating. Thereby, the side surface of the conductive composition can be formed into a concave curved surface shape.
ところで、絶縁基材と、熱電部材と、導体パターンとを備える熱電変換装置がある。この絶縁基材は、第1面とその反対側の第2面とを有するシート状である。この熱電部材は、絶縁基材を第1面から第2面まで貫くように絶縁基材に設けられる。この熱電部材は、熱および電気エネルギーを相互に変換する特性を持つ部材である。この導体パターンは、絶縁基材の第1面および第2面に設けられる。この導体パターンは、熱電部材と接続される。 By the way, there is a thermoelectric conversion device including an insulating base material, a thermoelectric member, and a conductor pattern. This insulating base material is in the form of a sheet having a first surface and a second surface on the opposite side thereof. This thermoelectric member is provided on the insulating base material so as to penetrate the insulating base material from the first surface to the second surface. This thermoelectric member is a member having a property of mutually converting heat and electric energy. This conductor pattern is provided on the first surface and the second surface of the insulating base material. This conductor pattern is connected to the thermoelectric member.
このような構成の熱電変換装置においても、上記のプリント基板のように、熱電部材の側面を凹曲面形状にすることができれば、導体パターンと熱電部材との接続の信頼性を高めることができる。 Even in a thermoelectric conversion device having such a configuration, if the side surface of the thermoelectric member can be formed into a concave curved surface shape as in the above-mentioned printed circuit board, the reliability of the connection between the conductor pattern and the thermoelectric member can be improved.
しかし、熱電変換装置では、熱電部材を形成するときの熱電部材の体積減少幅が、プリント基板の導電性組成物の体積減少幅よりも小さい。このため、熱電部材の側面を凹曲面形状にすることができない。または、熱電部材の側面が凹曲面形状になっても、凹み具合が小さい。凹み具合が小さいとは、凹みが緩やかであることを意味する。この結果、熱電変換装置に変形応力が加わった場合に、熱電部材のうち導体パターンとの接続部付近に応力が集中することを抑制することができない。よって、熱電変換装置では、導体パターンと熱電部材との接続の信頼性を高めることができないという課題が、発明者によって見出された。 However, in the thermoelectric conversion device, the volume reduction width of the thermoelectric member when forming the thermoelectric member is smaller than the volume reduction width of the conductive composition of the printed circuit board. Therefore, the side surface of the thermoelectric member cannot be formed into a concave curved surface shape. Alternatively, even if the side surface of the thermoelectric member has a concave curved surface shape, the degree of dent is small. A small dent means that the dent is gentle. As a result, when deformation stress is applied to the thermoelectric conversion device, it is not possible to suppress the concentration of stress in the vicinity of the connection portion of the thermoelectric member with the conductor pattern. Therefore, the inventor has found a problem that the thermoelectric converter cannot improve the reliability of the connection between the conductor pattern and the thermoelectric member.
本発明は、上記点に鑑みて、導体パターンと熱電部材との接続の信頼性を高めることができる熱電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、導体パターンと熱電部材との接続の信頼性が高い熱電変換装置を提供することを他の目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thermoelectric conversion device capable of increasing the reliability of the connection between the conductor pattern and the thermoelectric member. Another object of the present invention is to provide a thermoelectric conversion device having high reliability in connecting a conductor pattern and a thermoelectric member.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明の熱電変換装置の製造方法は、
第1面(121)と第1面の反対側の第2面(122)とを有するシート状の絶縁基材(12)と、絶縁基材を第1面から第2面まで貫くように絶縁基材に設けられた未焼結の熱電部材と、第1面に設けられ、熱電部材と接する第1導体パターン(26)と、第2面に設けられ、熱電部材と接する第2導体パターン(28)とを有する構造体(70、85)を形成すること(S2)と、
構造体を加熱しながら絶縁基材の厚さ方向(D1)に構造体を加圧すること(S3)とを含み、
構造体を形成することは、
第1層(30)と、絶縁基材のうち第1層よりも第1面側に位置する第2層(32)とを有し、第1層は、加圧するときに流動する樹脂材料で構成され、第2層は、第1層よりも薄いとともに、加圧するときに第1層を構成する樹脂材料よりも流動し難い絶縁材料で構成された絶縁基材を用いることと、
第1層および第2層に熱電部材の側面が接するように、熱電部材を絶縁基材に設けることとを含み、
加圧することにおいては、第1層を流動させながら熱電部材を焼結させることにより、焼結後の熱電部材の側面(19、21)のうち第1層に接する部分(191、211)を凹曲面形状とする熱電変換装置の製造方法。
In order to achieve the above object, the method for manufacturing the thermoelectric conversion device according to
A sheet-shaped insulating base material (12) having a first surface (121) and a second surface (122) opposite to the first surface, and an insulating base material so as to penetrate from the first surface to the second surface. a thermoelectric element unsintered provided in the substrate, is provided on the first surface, the first conductor pattern in contact with the thermoelectric element (26), provided on the second surface, the second conductor pattern in contact with the thermoelectric element ( To form a structure (70, 85) having 28) and (S2),
Including pressurizing the structure in the thickness direction (D1) of the insulating base material (S3) while heating the structure.
Forming a structure is
It has a first layer (30) and a second layer (32) of the insulating base material located on the first surface side of the first layer, and the first layer is a resin material that flows when pressed. The second layer is made of an insulating base material that is thinner than the first layer and that is less likely to flow than the resin material that constitutes the first layer when pressed.
Including providing the thermoelectric member on the insulating base material so that the side surfaces of the thermoelectric member are in contact with the first layer and the second layer.
In pressurizing, the thermoelectric member is sintered while the first layer is flowing, so that the portion (191, 211) of the side surface (19, 21) of the thermoelectric member after sintering that is in contact with the first layer is recessed. A method for manufacturing a thermoelectric converter having a curved surface shape.
これによれば、加熱しながら加圧しているときにおいて、第1層は流動するが、第2層は第1層よりも流動しない。このため、未焼結の熱電部材の側面のうち第1層に接する部分にかかる圧力は、未焼結の熱電部材の側面のうち第2層に接する部分の圧力よりも大きい。これにより、焼結後の熱電部材の側面のうち第1層に接する部分を、凹曲面形状とすることができる。絶縁基材が第2層を有していない場合の熱電部材の側面と比較して、第1層に接する部分を曲がりが急な凹曲面形状とすることができる。すなわち、第1層に接する部分の凹曲面形状の凹み具合を大きくできる。 According to this, when the pressure is applied while heating, the first layer flows, but the second layer does not flow as much as the first layer. Therefore, the pressure applied to the portion of the side surface of the unsintered thermoelectric member that is in contact with the first layer is larger than the pressure of the portion of the side surface of the unsintered thermoelectric member that is in contact with the second layer. As a result, the portion of the side surface of the sintered thermoelectric member that is in contact with the first layer can be formed into a concave curved surface shape. Compared with the side surface of the thermoelectric member when the insulating base material does not have the second layer, the portion in contact with the first layer can have a concave curved surface shape with a steep bend. That is, the degree of denting of the concave curved surface shape of the portion in contact with the first layer can be increased.
この結果、熱電変換装置に変形応力が加わった場合い、熱電部材のうち第1導体パターンとの接続部付近および第2導体パターンとの接続部付近に応力が集中することを抑制することができる。よって、第1導体パターンおよび第2導体パターンのそれぞれの導体パターンと熱電部材との接続の信頼性が高い熱電変換装置を製造することができる。 As a result, when deformation stress is applied to the thermoelectric converter, it is possible to prevent the stress from concentrating in the vicinity of the connection portion with the first conductor pattern and the vicinity of the connection portion with the second conductor pattern among the thermoelectric members. .. Therefore, it is possible to manufacture a thermoelectric conversion device having high reliability of connection between each conductor pattern of the first conductor pattern and the second conductor pattern and the thermoelectric member.
また、請求項5に記載の発明の熱電変換装置は、
第1面(121)と第1面の反対側の第2面(122)とを有するシート状の絶縁基材(12)と、
絶縁基材に設けられた熱電部材(18、20)と、
第1面に設けられ、熱電部材と接続された第1導体パターン(26)と、
第2面に設けられ、熱電部材と接続された第2導体パターン(28)とを備え、
絶縁基材は、第1層(30)と、絶縁基材において第1層よりも第1面側に位置し、第1層よりも薄い第2層(32)とを有し、
第1層は、温度の上昇によって軟化する樹脂材料で構成され、
第2層は、第1層を構成する樹脂材料の軟化温度よりも軟化温度または耐熱温度が高い絶縁材料で構成されており、
熱電部材は、第1層および第2層に熱電部材の側面が接するように配置されており、
熱電部材の側面(19、21)のうち第1層に接する部分(191、211)は、凹曲面形状である熱電変換装置。
Further, the thermoelectric conversion device of the invention according to claim 5 is
A sheet-like insulating base material (12) having a first surface (121) and a second surface (122) opposite to the first surface, and
Thermoelectric members (18, 20) provided on the insulating base material and
A first conductor pattern (26) provided on the first surface and connected to a thermoelectric member,
A second conductor pattern (28) provided on the second surface and connected to the thermoelectric member is provided.
The insulating base material has a first layer (30) and a second layer (32) which is located on the first surface side of the insulating base material and is thinner than the first layer.
The first layer is composed of a resin material that softens as the temperature rises.
The second layer is composed of an insulating material having a softening temperature or a heat resistant temperature higher than the softening temperature of the resin material constituting the first layer.
The thermoelectric member is arranged so that the side surface of the thermoelectric member is in contact with the first layer and the second layer.
Of the side surfaces (19, 21) of the thermoelectric member, the portions (191, 211) in contact with the first layer are thermoelectric conversion devices having a concave curved surface shape.
これによれば、第1層と第2層とを有する絶縁基材が用いられている。このため、熱電変換装置を次のように製造することができる。 According to this, an insulating base material having a first layer and a second layer is used. Therefore, the thermoelectric conversion device can be manufactured as follows.
シート状の絶縁基材と、未焼結の熱電部材と、第1導体パターンと、第2導体パターンとを有する構造体を形成する。このとき、絶縁基材は、第1層と第2層とを有する。熱電部材は、第1層および第2層に熱電部材の側面が接するように設けられている。第1導体パターンは、絶縁基材の第1面に設けられ、熱電部材に接している。第2導体パターンは、絶縁基材の第2面に設けられ、熱電部材に接している。 A structure having a sheet-shaped insulating base material, an unsintered thermoelectric member, a first conductor pattern, and a second conductor pattern is formed. At this time, the insulating base material has a first layer and a second layer. The thermoelectric member is provided so that the side surface of the thermoelectric member is in contact with the first layer and the second layer. The first conductor pattern is provided on the first surface of the insulating base material and is in contact with the thermoelectric member. The second conductor pattern is provided on the second surface of the insulating base material and is in contact with the thermoelectric member.
そして、構造体を加熱しながら加圧する。このとき、第1層は流動するが、第2層は第1層よりも流動しない温度で加熱する。このため、未焼結の熱電部材の側面のうち第1層に接する部分にかかる圧力は、未焼結の熱電部材の側面のうち第2層に接する部分の圧力よりも大きい。これにより、焼結後の熱電部材の側面のうち第1層に接する部分を、絶縁基材が第2層を有していない場合の熱電部材の側面と比較して、曲がりが急な凹曲面形状とすることができる。すなわち、第1層に接する部分の凹曲面形状の凹み具合を大きくできる。 Then, the structure is pressurized while being heated. At this time, the first layer flows, but the second layer is heated at a temperature that does not flow as much as the first layer. Therefore, the pressure applied to the portion of the side surface of the unsintered thermoelectric member that is in contact with the first layer is larger than the pressure of the portion of the side surface of the unsintered thermoelectric member that is in contact with the second layer. As a result, the portion of the side surface of the thermoelectric member after sintering that is in contact with the first layer is a concave curved surface that bends sharply as compared with the side surface of the thermoelectric member when the insulating base material does not have the second layer. It can be shaped. That is, the degree of denting of the concave curved surface shape of the portion in contact with the first layer can be increased.
よって、熱電部材のうち第1導体パターンとの接続部付近および第2導体パターンとの接続部付近に応力が集中することを抑制することができる。第1導体パターンおよび第2導体パターンのそれぞれの導体パターンと熱電部材との接続の信頼性が高い熱電変換装置を提供することができる。 Therefore, it is possible to suppress the concentration of stress in the vicinity of the connection portion with the first conductor pattern and the vicinity of the connection portion with the second conductor pattern among the thermoelectric members. It is possible to provide a thermoelectric conversion device having high reliability of connection between each conductor pattern of the first conductor pattern and the second conductor pattern and the thermoelectric member.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the reference numerals in parentheses of each means described in this column and the scope of claims are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, parts that are the same or equal to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
図1、2に示すように、熱電変換装置10は、シート状である。図1では、第1保護部材14が省略されている。
(First Embodiment)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、熱電変換装置10は、第1面101とその反対側の第2面102とを有する。熱電変換装置10は、絶縁基材12と、第1保護部材14と、第2保護部材16とを備える。絶縁基材12と、第1保護部材14と、第2保護部材16とのそれぞれは、シート状であって、可撓性を有する。このため、熱電変換装置10は、可撓性を有する。
As shown in FIG. 2, the
絶縁基材12には、複数の第1熱電部材18と、複数の第2熱電部材20とが設けられている。複数の第1熱電部材18および複数の第2熱電部材20のそれぞれが、熱電部材に相当する。熱電部材は、粉末状の熱電材料が焼結した状態のものである。熱電材料は、熱および電気エネルギーを相互に変換する特性を持つ固体材料である。熱電材料としては、半導体材料や金属材料が挙げられる。
The insulating
具体的には、絶縁基材12は、第1面121とその反対側の第2面122とを有する。絶縁基材12には、その厚さ方向に貫通する複数の第1貫通孔22と複数の第2貫通孔24とが形成されている。複数の第1貫通孔22のそれぞれには、第1熱電材料で構成された第1熱電部材18が配置されている。複数の第2貫通孔24のそれぞれには、第2熱電材料で構成された第2熱電部材20が配置されている。第2熱電材料は、第1熱電材料とは異なる熱電材料である。本実施形態では、複数の第1熱電部材18のそれぞれはP型半導体材料で構成されている。複数の第2熱電部材20のそれぞれはN型半導体材料で構成されている。
Specifically, the insulating
熱電変換装置10は、複数の第1導体パターン26と、複数の第2導体パターン28とを備える。複数の第1導体パターン26のそれぞれは、絶縁基材12の第1面121に設けられている。複数の第1導体パターン26のそれぞれは、所望のパターンとされた導体膜である。複数の第1導体パターン26のそれぞれは、複数の第1熱電部材18と複数の第2熱電部材20とのうち隣り合う第1熱電部材18と第2熱電部材20とを接続している。
The
複数の第2導体パターン28のそれぞれは、絶縁基材12の第2面122に設けられている。複数の第2導体パターン28のそれぞれは、所望のパターンとされた導体膜である。複数の第2導体パターン28のそれぞれは、複数の第1熱電部材18と複数の第2熱電部材20とのうち隣り合う第1熱電部材18と第2熱電部材20とを接続している。複数の第1導体パターン26のそれぞれと複数の第2導体パターン28のそれぞれとによって、複数の第1熱電部材18のそれぞれと複数の第2熱電部材20のそれぞれとが交互に直列に接続されている。
Each of the plurality of
図1に示すように、複数の第1熱電部材18のそれぞれにおける第1導体パターン26との接続部の平面形状は、円形状である。複数の第2熱電部材20のそれぞれにおける第1導体パターン26との接続部の平面形状は、円形状である。図示しないが、複数の第1熱電部材18のそれぞれにおける第2導体パターン28との接続部の平面形状も、円形状である。複数の第2熱電部材20のそれぞれにおける第2導体パターン28との接続部の平面形状も、円形状である。
As shown in FIG. 1, the planar shape of the connection portion of each of the plurality of first
図2に示すように、第1保護部材14は、絶縁基材12の第1面121側に積層されている。第1保護部材14は、第1導体パターン26および第1面121のうち第1導体パターン26が設けられていない部分を覆っている。第1保護部材14は、熱可塑性樹脂で構成されている。第1保護部材14を構成する熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリイミド樹脂が挙げられる。
As shown in FIG. 2, the first
第2保護部材16は、絶縁基材12の第2面122側に積層されている。第2保護部材16は、第2導体パターン28を覆っている。第2保護部材16は、熱可塑性樹脂で構成されている。第2保護部材16を構成する熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリイミド樹脂が挙げられる。本実施形態では、第2保護部材16は、第1保護部材14と同じ材料で構成されている。第2保護部材16は、第1保護部材14と異なる材料で構成されていてもよい。
The second
図3に示すように、絶縁基材12は、中間層30と、第1外層32と、第2外層34とを有する。中間層30が絶縁基材の第1層に相当する。第1外層32が絶縁基材の第2層に相当する。第2外層34が絶縁基材の第3層に相当する。
As shown in FIG. 3, the insulating
第1外層32は、絶縁基材12において中間層30よりも第1面121側に位置する。すなわち、第1外層32は、中間層30に対して、中間層30の厚さ方向D1の一方側に積層されている。第2外層34は、絶縁基材12において中間層30よりも第2面122側に位置する。すなわち、第2外層34は、中間層30に対して、中間層30の厚さ方向D1の他方側に積層されている。中間層30は、絶縁基材12において第1外層32と第2外層34との間に位置する。
The first
中間層30は、熱可塑性樹脂で構成されている。熱可塑性樹脂は、温度の上昇によって軟化する樹脂材料である。第1外層32と第2外層34とのそれぞれは、中間層30を構成する熱可塑性樹脂よりも軟化温度が高い熱可塑性樹脂で構成されている。
The
図3に示すように、第1熱電部材18の側面19の一部は、凹曲面形状である。凹曲面形状とは、凹状に面が連続して曲がっている形状である。
As shown in FIG. 3, a part of the
具体的には、第1熱電部材18は、中間層30、第1外層32および第2外層34に第1熱電部材18の側面19が接するように配置されている。すなわち、第1熱電部材18の側面19は、中間層30と接する部分191と、第1外層32と接する部分192と、第2外層34と接する部分193とを有する。第1熱電部材18の側面19のうち中間層30と接する部分191が、凹曲面形状となっている。このため、第1熱電部材18のうち中間層30と接する部分では、絶縁基材12の厚さ方向D1の端部側から中央部側に向かうにつれて、第1熱電部材18が徐々に細くなっている。第1熱電部材18の側面19のうち第1外層32と接する部分192と第2外層34と接する部分193とは、絶縁基材12の厚さ方向D1に平行またはそれに近い形状となっている。このため、第1熱電部材18のうち第1外層32および第2外層34と接する部分では、第1熱電部材18の太さが均一またはそれに近い形状となっている。
Specifically, the first
このように、第1熱電部材18の側面19において、中間層30と接する部分191は、第1外層32と接する部分192と第2外層34と接する部分193との両方よりも、曲がりが急な凹曲面形状となっている。
As described above, on the
図2に示すように、第1熱電部材18と同様に、第2熱電部材20の側面21の一部は、凹曲面形状である。具体的には、第2熱電部材20は、中間層30、第1外層32および第2外層34に第2熱電部材20の側面21が接するように配置されている。すなわち、第2熱電部材20の側面21は、中間層30と接する部分211と、第1外層32と接する部分212と、第2外層34と接する部分213とを有する。第2熱電部材20の側面21のうち中間層30と接する部分211が、凹曲面形状となっている。第2熱電部材20の側面21のうち第1外層32と接する部分212と第2外層34と接する部分213とは、絶縁基材12の厚さ方向に平行またはそれに近い形状となっている。
As shown in FIG. 2, a part of the
このように、第2熱電部材20の側面21において、中間層30と接する部分211は、第1外層32と接する部分212と第2外層34と接する部分213との両方よりも、曲がりが急な凹曲面形状となっている。
As described above, on the
このような構造の熱電変換装置10は、例えば、熱流束センサとして用いられる。この場合、図2に示す第1面121から第2面122に向かう方向にて、熱が熱電変換装置10を通過する。このとき、熱電変換装置10の第1面121側と第2面122側に温度差が生じる。これにより、ゼーベック効果によって、複数の第1熱電部材18と複数の第2熱電部材20とに熱起電力が発生する。熱電変換装置10は、この熱起電力、具体的には、電圧をセンサ信号として出力する。
The
次に、熱電変換装置10の製造方法について説明する。図4に示すように、用意工程S1と、積層体の形成工程S2と、加熱加圧工程S3とが順に行われる。
Next, a method of manufacturing the
用意工程S1では、図5に示すように、絶縁基材12と、第1保護部材14と、第2保護部材16とを用意する。図5では、絶縁基材12と第1保護部材14と第2保護部材16とが並んで図示されている。
In the preparation step S1, as shown in FIG. 5, the insulating
用意される絶縁基材12には、未焼結の複数の第1熱電部材40と、未焼結の複数の第2熱電部材42とが設けられている。用意される第1保護部材14には、絶縁基材12側となる表面に複数の第1導体パターン26が設けられている。用意される第2保護部材16には、絶縁基材12側となる表面に複数の第2導体パターン28が設けられている。
The prepared insulating
ここで、図5に示す状態の絶縁基材12は、次のようにして製造される。
Here, the insulating
図6に示すように、中間層30を構成する第1シート50と、第1外層32を構成する第2シート52と、第2外層34を構成する第3シート54とを用意する。図6では、第1シート50と第2シート52と第3シート54とが、並んで図示されている。第1シート50は、加熱加圧工程S3で流動する樹脂材料で構成される。具体的には、第1シート50は、加熱加圧工程S3の加熱温度である320℃よりも軟化温度が低い熱可塑性樹脂で構成される。このような熱可塑性樹脂として、ポリエーテルイミド樹脂が挙げられる。ポリエーテルイミド樹脂の軟化温度は、約220℃である。
As shown in FIG. 6, a
第2シート52および第3シート54は、加熱加圧工程S3で流動しない樹脂材料で構成される。具体的には、第2シート52および第3シート54は、320℃よりも軟化温度が高い熱可塑性樹脂で構成される。このような熱可塑性樹脂としては、熱可塑性ポリイミド樹脂、I型の液晶ポリマー、1.5型の液晶ポリマー、II型の液晶ポリマー等が挙げられる。
The
続いて、図7に示すように、第1シート50と第2シート52と第3シート54とを積層して3枚のシートの積層体56を形成する。このとき、第1シート50の両側に第2シート52と第3シート54とを配置する。この積層体56を加熱しながら加圧して、3枚のシートを一体化させる。このときの加熱加圧条件は、3枚のシートが融着する条件であればよく、加熱加圧工程S3での加熱加圧条件と同じでなくてもよい。加熱加圧条件は、例えば、真空中で、290−320℃、2.5−3.5MPaを30−50分間である。
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
これにより、中間層30と、第1外層32と、第2外層34とを有する絶縁基材12が形成される。中間層30は、加熱加圧工程S3で流動する流動部である。第1外層32および第2外層34は加熱加圧工程S3で流動しない非流動部である。
As a result, the insulating
このとき、第1外層32と第2外層34とのそれぞれの厚さは、中間層30の厚さよりも薄くなっている。第1外層32と第2外層34とのそれぞれの厚さが、中間層30の厚さよりも厚い場合、後述する加熱加圧工程S3において、絶縁基材12の流動部が少なくなる。この場合、第1熱電部材18の側面19と第2熱電部材20の側面21とのそれぞれを所望の凹曲面形状とすることができない。
At this time, the thickness of each of the first
続いて、図8に示すように、ドリルまたはレーザーなどによって、複数の第1貫通孔22および複数の第2貫通孔24を絶縁基材12に形成する。複数の第1貫通孔22および複数の第2貫通孔24のそれぞれは、絶縁基材12を第1面121から第2面122まで貫通している。
Subsequently, as shown in FIG. 8, a plurality of first through
続いて、図9に示すように、複数の第1貫通孔22のそれぞれに、P型熱電ペースト58を充填する。P型熱電ペースト58は、粉末状のP型熱電材料を溶媒に分散させたものである。このとき、絶縁基材12の第1面121に第1メタルマスク60を設ける。第1メタルマスク60は、複数の第1貫通孔22を露出し、複数の第2貫通孔24を覆った状態とする。この状態で、スキージ62を用いて、P型熱電ペースト58を充填する。P型熱電ペースト58の充填後、第1メタルマスク60を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 9, each of the plurality of first through
続いて、図10に示すように、複数の第2貫通孔24のそれぞれに、N型熱電ペースト64を充填する。N型熱電ペースト64は、粉末状のN型熱電材料を溶媒に分散させたものである。このとき、絶縁基材12の第1面121に第2メタルマスク66を設ける。第2メタルマスク66は、複数の第1貫通孔22を覆い、複数の第2貫通孔24を露出した状態とする。この状態で、スキージ68を用いて、N型熱電ペースト64を充填する。N型熱電ペースト64の充填後、第2メタルマスク66を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 10, each of the plurality of second through
その後、P型熱電ペースト58およびN型熱電ペースト64を乾燥させる。P型熱電ペースト58が乾燥することで、未焼結の第1熱電部材40が形成される。N型熱電ペースト64が乾燥することで、未焼結の第2熱電部材42が形成される。このようにして、図5に示す状態の絶縁基材12が形成される。
Then, the P-type
積層体の形成工程S2では、図11に示すように、絶縁基材12と、第1保護部材14と、第2保護部材16とが積層された積層体70を形成する。このとき、絶縁基材12の第1面121側に第1保護部材14を配置する。複数の第1導体パターン26のそれぞれは、隣り合う未焼結の第1熱電部材40と未焼結の第2熱電部材42とに接触した状態とされる。絶縁基材12の第2面122側に第2保護部材16を配置する。複数の第2導体パターン28のそれぞれは、隣り合う未焼結の第1熱電部材40と未焼結の第2熱電部材42とに接触した状態とされる。本実施形態では、積層体70が、絶縁基材と熱電部材と第1導体パターンと第2導体パターンとを有する構造体に相当する。
In the layered body forming step S2, as shown in FIG. 11, the
加熱加圧工程S3では、図11に示すように、積層体70の積層方向D1で、積層体70を加熱しながら加圧する。積層体70の積層方向D1は、絶縁基材12の厚さ方向D1と同じである。このときの加熱加圧条件は、例えば、真空中で、230℃、10MPaを10分間と、320℃、4MPaを10分間である。
In the heating and pressurizing step S3, as shown in FIG. 11, the
これにより、図2に示すように、絶縁基材12と、第1保護部材14と、第2保護部材16とが一体化する。未焼結の複数の第1熱電部材40のそれぞれが焼結して、焼結後の複数の第1熱電部材18となる。未焼結の複数の第2熱電部材42のそれぞれが焼結して、焼結後の複数の第2熱電部材20となる。
As a result, as shown in FIG. 2, the insulating
さらに、加熱加圧工程S3では、加熱と加圧によって中間層30が流動する。第1外層32および第2外層34は流動しない。これにより、図2に示すように、複数の第1熱電部材18と複数の第2熱電部材20のそれぞれの熱電部材18、20の側面19、21のうち中間層30に接する部分191、211が凹曲面形状になる。このようにして、上記した構造の熱電変換装置10が製造される。
Further, in the heating and pressurizing step S3, the
ここで、それぞれの熱電部材18、20の側面19、21のうち中間層30に接する部分191、211が凹曲面形状になる理由について、比較例1を用いて説明する。
Here, the reason why the
比較例1は、図12に示すように、絶縁基材12が1層で構成されている点が、本実施形態と異なる。この絶縁基材12は、本実施形態の中間層30と同じ材料のみで構成されている。
Comparative Example 1 is different from the present embodiment in that the insulating
比較例1では、加熱加圧工程S3において、絶縁基材12の全体が流動する。このため、図12中の矢印A1で示すように、未焼結の熱電部材72の側面73に対してほぼ均等に圧力がかかる。図12中の矢印A1の長さが圧力の大きさを示している。
In Comparative Example 1, in the heating and pressurizing step S3, the entire insulating
この結果、図13に示すように、加熱加圧工程S3の後において、焼結後の熱電部材74の側面75は、ゆるやかに湾曲している。すなわち、熱電変換装置J10の断面において、焼結後の熱電部材74の側面75は、絶縁基材12の厚さ方向D1にほぼ平行となる。さらに換言すると、焼成後の熱電部材74は、太さがほぼ同じ円柱状となる。
As a result, as shown in FIG. 13, after the heating and pressurizing step S3, the
これに対して、本実施形態では、加熱加圧工程S3において、中間層30は流動するが、第1外層32および第2外層34は流動しない。
On the other hand, in the present embodiment, in the heating and pressurizing step S3, the
このため、図14中の矢印A2で示すように、未焼結の第1熱電部材40のうち第1外層32に接する部分は、圧力がかからない、または、かかる圧力が小さい。未焼結の第1熱電部材40のうち中間層30に接する部分は、中間層30の流動によって大きな圧力がかかる。図14中の矢印A2の長さが応力の大きさを示している。
Therefore, as shown by the arrow A2 in FIG. 14, no pressure is applied to the portion of the unsintered first
本実施形態の絶縁基材12の厚さが比較例1の絶縁基材12の厚さと同じ場合、未焼結の第1熱電部材40が加熱加圧工程S3で流動する樹脂と接する面積は、比較例1の熱電部材72が加熱加圧工程S3で流動する樹脂と接する面積よりも小さい。このため、未焼結の第1熱電部材40が流動する樹脂から受ける力が比較例1の場合と同じであれば、未焼結の第1熱電部材40が中間層30から受ける圧力が大きくなる。
When the thickness of the insulating
さらに、中間層30が流動するときでは、図14に示すように、中間層30のうち第1外層32および第2外層34に近い部分301、302は、第1外層32および第2外層34との摩擦によって流動し難い。一方、中間層30のうち第1外層32および第2外層34から遠い部分303は、流動しやすい。このため、流動する樹脂に、厚さ方向の端部から中央部に向かうにつれて流速が高いという流速分布が生じる。この結果、未焼結の第1熱電部材40の側面41にかかる圧力は、絶縁基材12の厚さ方向での側面41の端部から中央部に向かうにつれて大きくなる。
Further, when the
これにより、図3に示すように、焼成後の第1熱電部材18の側面19のうち中間層30に接する部分191を、第1外層32に接する部分192と第2外層34に接する部分193との両方よりも曲がりが急な凹曲面形状にすることができる。この結果、比較例1の熱電部材74の側面75と比較して、中間層30に接する部分191を、曲がりが急な凹曲面形状とすることができる。すなわち、中間層30に接する部分191の凹曲面形状の凹み具合を大きくできる。凹み具合が大きいとは、曲率半径で比較すると、曲率半径が小さいことを意味する。
As a result, as shown in FIG. 3, of the
同様の理由により、焼成後の第2熱電部材20の側面21のうち中間層30に接する部分211を、第1外層32に接する部分212と第2外層34に接する部分213との両方よりも曲がりが急な凹曲面形状にすることができる。
For the same reason, the
図13に示すように、比較例1の熱電変換装置J10では、焼成後の熱電部材74の側面75が、ゆるやかに湾曲している。このため、比較例1の熱電変換装置J10に曲げ等の変形応力が加わった場合、熱電部材74のうち第1導体パターン26と第2導体パターン28のそれぞれの導体パターン26、28との接続部付近741、742に応力が集中する。このため、比較例1の熱電変換装置J10では、導体パターン26、28と熱電部材74との接続の信頼性が低い。
As shown in FIG. 13, in the thermoelectric converter J10 of Comparative Example 1, the
これに対して、上記の通り、本実施形態の熱電変換装置10では、図2に示すように、それぞれの熱電部材18、20の側面19、21のうち中間層30に接する部分191、211が凹曲面形状となっている。この凹曲面形状は、比較例1の熱電部材74の側面75と比較して、曲がり具合が急である。すなわち、この凹曲面形状は、比較例1の熱電部材74の側面75と比較して、凹み具合が大きい。
On the other hand, as described above, in the
このため、本実施形態の熱電変換装置10に曲げ等の変形応力が加わった場合、図3に示すように、第1熱電部材18のうち側面19が凹曲面形状である部分191の周辺部181に応力を分散させることができる。この結果、第1熱電部材18のうちそれぞれの導体パターン26、28との接続部付近182、183に生じる応力集中を抑制することができる。第2熱電部材20においても同様である。よって、本実施形態によれば、それぞれの導体パターン26、28とそれぞれの熱電部材18、20との接続の信頼性を高めることができる。
Therefore, when a deformation stress such as bending is applied to the
また、図13に示すように、比較例1の熱電変換装置J10では、熱電部材74と絶縁基材12との境界が熱電変換装置J10の面方向に対してほぼ垂直である。熱電部材74の側面75が熱電部材74と絶縁基材12との境界である。このため、熱電部材74の存在割合と、絶縁基材12の存在割合とが、熱電変換装置J10の面方向において急激に変化している。この結果、比較例1の熱電変換装置J10が冷熱サイクルにさらされると、絶縁基材12と熱電部材74との熱膨張係数の違いによって熱応力が発生する。この熱応力が熱電部材74のうちそれぞれの導体パターン26、28との接続部付近741、742に集中する。このため、比較例1の熱電変換装置J10では、導体パターン26、28と熱電部材74との接続の信頼性が低い。
Further, as shown in FIG. 13, in the thermoelectric conversion device J10 of Comparative Example 1, the boundary between the
これに対して、本実施形態の熱電変換装置10では、図3に示すように、第1熱電部材18の側面19のうち中間層30に接する部分191は、凹曲面形状である。したがって、第1熱電部材18と絶縁基材12との境界は、熱電変換装置10の面方向に対して垂直ではない。このため、熱電部材74の存在割合と、絶縁基材12の存在割合とが、熱電変換装置10の面方向で段階的に変化している。
On the other hand, in the
これにより、本実施形態の熱電変換装置10が冷熱サイクルにさらされたときに、絶縁基材12と第1熱電部材18との熱膨張係数の違いによって生じる熱応力を小さく抑えることできる。この結果、第1熱電部材18のうちそれぞれの導体パターン26、28との接続部付近182、183にかかる応力を低減できる。第2熱電部材20においても同様である。よって、本実施形態によれば、それぞれの導体パターン26、28とそれぞれの熱電部材18、20との接続の信頼性を高めることができる。
As a result, when the
(第2実施形態)
図15−図18を用いて、本実施形態の熱電変換装置10の製造方法について説明する。本実施形態においても、図4に示すように、用意工程S1と、積層体の形成工程S2と、加熱加圧工程S3とが順に行われる。
(Second Embodiment)
A method of manufacturing the
用意工程S1では、図15に示すように、第1基材部81と、第2基材部82とを用意する。図15では、積層前の第1基材部81と第2基材部82とが並んで図示されている。
In the preparation step S1, as shown in FIG. 15, the first
このとき、第1基材部81には、未焼結の複数の第1熱電部材831と、未焼結の複数の第2熱電部材841とが設けられている。第1基材部81には、複数の第1導体パターン26が設けられている。第2基材部82には、未焼結の複数の第1熱電部材832と、未焼結の複数の第2熱電部材842とが設けられている。第2基材部82には、複数の第2導体パターン28が設けられている。
At this time, the first
ここで、図15に示す状態の第1基材部81と第2基材部82とは、次のようにして製造される。まず、図16に示すように、第1シート811と第2シート812とを一体化して、シート状の第1基材部81を形成する。第1シート811は、中間層30の一部を構成する。第2シート812は、第1外層32を構成する。第1シート811は、第1実施形態の第1シート50と同様に、加熱加圧工程S3で流動する材料で構成される。第2シート812は、第2実施形態の第2シート52と同様に、加熱加圧工程S3で流動しない材料で構成される。続いて、第2シート812の表面に複数の第1導体パターン26を形成する。
Here, the first
同様に、第3シート821と第4シート822とを一体化して、シート状の第2基材部82を形成する。第3シート821は、中間層30の他の一部を構成する。第4シート822は、第2外層34を構成する。第3シート821は、第1実施形態の第1シート50と同様に、加熱加圧工程S3で流動する材料で構成される。第4シート822は、第2実施形態の第3シート54と同様に、加熱加圧工程S3で流動しない材料で構成される。続いて、第4シート822の表面に複数の第2導体パターン28を形成する。
Similarly, the
続いて、図17に示すように、第1基材部81に複数の第1貫通孔813および複数の第2貫通孔814を形成する。複数の第1貫通孔813および複数の第2貫通孔814は、第1基材部81の厚さ方向に第1基材部81を貫通する。複数の第1貫通孔813のそれぞれと複数の第2貫通孔814それぞれとは交互に配置される。複数の第1導体パターン26のそれぞれは、複数の第1貫通孔813および複数の第2貫通孔814の底を構成している。
Subsequently, as shown in FIG. 17, a plurality of first through
同様に、第2基材部82に複数の第1貫通孔823および複数の第2貫通孔824を形成する。複数の第1貫通孔823および複数の第2貫通孔824は、第2基材部82の厚さ方向に第2基材部82を貫通する。複数の第1貫通孔823それぞれと複数の第2貫通孔824のそれぞれとは交互に配置される。複数の第2導体パターン28のそれぞれは、複数の第1貫通孔823および複数の第2貫通孔824の底を構成している。
Similarly, a plurality of first through
続いて、図15に示すように、第1基材部81において、複数の第1貫通孔813のそれぞれに未焼結の第1熱電部材831を形成する。複数の第2貫通孔814のそれぞれに未焼結の第2熱電部材841を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 15, in the first
同様に、第2基材部82において、複数の第1貫通孔823のそれぞれに粉末状の第1熱電部材832を形成する。複数の第2貫通孔824のそれぞれに粉末状の第2熱電部材842を形成する。未焼結の第1熱電部材831、832の形成方法は、第1実施形態の未焼結の第1熱電部材40の形成方法と同じである。未焼結の第2熱電部材841、842の形成方法は、第1実施形態の未焼結の第2熱電部材42の形成方法と同じである。このようにして、図15に示す状態の第1基材部81と第2基材部82とが形成される。
Similarly, in the second
積層体の形成工程S2では、図18に示すように、第1基材部81と第2基材部82とが積層された積層体85を形成する。このとき、第1基材部81の第1シート811と第2基材部82の第3シート821とが接触する。これにより、第1実施形態と同様に、絶縁基材12が形成される。また、第1基材部81の複数の第1熱電部材831のそれぞれと第2基材部82の複数の第1熱電部材832のそれぞれとが接触する。これにより、第1実施形態と同様に、未焼結の複数の第1熱電部材40が形成される。また、第1基材部81の複数の第2熱電部材841のそれぞれと第2基材部82の複数の第2熱電部材842のそれぞれとが接触する。これにより、第1実施形態と同様に、未焼結の複数の第2熱電部材42が形成される。
In the layered body forming step S2, as shown in FIG. 18, a
積層体85は、第1実施形態の積層体70に対して第1保護部材14および第2保護部材16を除いた構造である。本実施形態では、積層体85が絶縁基材と熱電部材と第1導体パターンと第2導体パターンとを有する構造体に相当する。本実施形態においても、未焼結の複数の第1熱電部材40および未焼結の複数の第2熱電部材42のそれぞれの側面は、中間層30、第1外層32および第2外層34に接している。
The
加熱加圧工程S3では、図18に示すように、積層体85の積層方向D1で、積層体85を加熱しながら加圧する。この加熱加圧工程S3の条件は、第1実施形態の加熱加圧工程S3と同じである。これにより、第1基材部81と、第2基材部82とが一体化する。未焼結の複数の第1熱電部材40のそれぞれが焼結して、焼結後の複数の第1熱電部材18となる。未焼結の複数の第2熱電部材42のそれぞれが焼結して、焼結後の複数の第2熱電部材20となる。
In the heating and pressurizing step S3, as shown in FIG. 18, the
これにより、図19に示す構造の熱電変換装置10Aが製造される。本実施形態においても、第1実施形態での説明の通り、それぞれの熱電部材18、20の側面19、21のうち中間層30に接する部分191、211が凹曲面形状になる。よって、本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
As a result, the
(第3実施形態)
第1実施形態の熱電変換装置10の製造方法では、中間層30と第1外層32と第2外層34との3層で構成された絶縁基材12を用いていた。これに対して、本実施形態の熱電変換装置10の製造方法では、図20に示すように、主層30と外層32との2層で構成された絶縁基材12を用いる。主層30は、第1実施形態の中間層30に相当する。外層32は、第1実施形態の第1外層32に相当する。本実施形態では、主層30が絶縁基材の第1層に相当する。外層32が絶縁基材の第2層に相当する。
(Third Embodiment)
In the method for manufacturing the
具体的には、本実施形態では、第1実施形態に対して、用意工程S1で用意する絶縁基材12を、2層で構成された絶縁基材12に変更する。積層体の形成工程S2および加熱加圧工程S3は、第1実施形態と同じである。
Specifically, in the present embodiment, the insulating
本実施形態の積層体の形成工程S2において、形成される積層体70中の絶縁基材12は、主層30と外層32との2層で構成されている。
In the laminate forming step S2 of the present embodiment, the insulating
本実施形態の加熱加圧工程S3において、第1実施形態と同様に、主層30は流動するが、外層32は流動しない。このため、図20中の矢印A2で示すように、未焼結の第1熱電部材40のうち外層32に接する部分は、圧力がかからない、または、かかる圧力が小さい。未焼結の第1熱電部材40のうち主層30に接する部分は、主層30の流動によって大きな圧力がかかる。
In the heating and pressurizing step S3 of the present embodiment, the
本実施形態の絶縁基材12の厚さが比較例1の絶縁基材12の厚さと同じ場合、未焼結の第1熱電部材40が加熱加圧工程S3で流動する樹脂と接する面積は、比較例1の熱電部材72が加熱加圧工程S3で流動する樹脂と接する面積よりも小さい。このため、第1実施形態と同じ理由によって、図21に示すように、焼成後の第1熱電部材18の側面19のうち主層30に接する部分191を、外層32に接する部分192よりも曲がりが急な凹曲面形状にすることができる。第2熱電部材20の側面21についても同様である。よって、第1実施形態と同様の効果が得られる。
When the thickness of the insulating
なお、本実施形態では、絶縁基材12において、外層32が主層30の第1導体パターン26側に配置されていた。しかしながら、絶縁基材12において、外層32が主層30の第2導体パターン28側に配置されていてもよい。
In the present embodiment, in the insulating
(他の実施形態)
(1)上記各実施形態では、第1外層32、第2外層34、外層32は、熱可塑性樹脂で構成されていた。しかしながら、第1外層32、第2外層34、外層32は、加熱加圧工程S3で流動しない他の絶縁材料で構成されていてもよい。他の絶縁材料は、中間層30、主層30を構成する樹脂材料の軟化温度よりも、他の絶縁材料の軟化温度または耐熱温度が高い材料である。他の絶縁材料としては、加熱加圧工程S3の温度よりも耐熱温度が高い熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が挙げられる。また、他の絶縁材料としては、セラミックスが挙げられる。セラミックスの耐熱温度とは、セラミックスの溶融温度のことである。
(Other embodiments)
(1) In each of the above embodiments, the first
(2)上記各実施形態では、第1外層32、第2外層34、外層32は、加熱加圧工程S3で流動しない材料で構成されていた。しかしながら、第1外層32、第2外層34、外層32は、中間層30、主層30を構成する樹脂材料よりも加熱加圧工程S3で流動し難い樹脂材料で構成されていてもよい。「流動し難い」とは、加熱加圧工程S3の条件のときに流動する樹脂材料の移動速度が遅いことを意味する。「移動速度が遅い」とは、単位時間当たりの移動距離が短いことを意味する。加熱加圧工程S3で流動し難い樹脂材料には、加熱加圧工程S3の温度よりも軟化点が低い熱可塑性材料が含まれる。ただし、この流動し難い樹脂材料は、加熱加圧工程S3後に、中間層30、主層30と区別できる材料であることが好ましい。流動し難い樹脂材料としては、クラボウ社製の商品名「ミドフィル」に代表される熱可塑性ポリイミド樹脂材料が挙げられる。この場合の中間層30、主層30を構成する樹脂材料としては、ポリエーテルイミド樹脂が挙げられる。
(2) In each of the above embodiments, the first
(3)第1、第3実施形態では、中間層30が1層で構成されていた。しかしながら、中間層30は複数層で構成されていてもよい。同様に、第2実施形態では、中間層30が第1シート811と第3シート821との2層で構成されていた。しかしながら、中間層30は3層以上で構成されていてもよい。中間層30が複数の層で構成される場合、複数の層のそれぞれは、同じ材料に限らず、異なる材料であってもよい。
(3) In the first and third embodiments, the
(4)本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能であり、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 (4) The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of claims, and includes various modifications and modifications within an equal range. Further, the above-described embodiments are not unrelated to each other, and can be appropriately combined unless the combination is clearly impossible. Further, in each of the above embodiments, it goes without saying that the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential and when they are clearly considered to be essential in principle. stomach. Further, in each of the above embodiments, when numerical values such as the number, numerical values, quantities, and ranges of the constituent elements of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that they are particularly essential, and in principle, the number is clearly limited to a specific number. It is not limited to the specific number except when it is done. Further, in each of the above embodiments, when referring to the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc., except when specifically specified or when the material, shape, positional relationship, etc. are limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. in principle. , The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
10 熱電変換装置
12 絶縁基材
18 第1熱電部材
19 第1熱電部材の側面
20 第2熱電部材
21 第2熱電部材の側面
30 中間層、主層
32 第1外層、外層
34 第2外層
10
Claims (8)
第1面(121)と第1面の反対側の第2面(122)とを有するシート状の絶縁基材(12)と、前記絶縁基材を前記第1面から前記第2面まで貫くように前記絶縁基材に設けられた未焼結の熱電部材と、前記第1面に設けられ、前記熱電部材と接する第1導体パターン(26)と、前記第2面に設けられ、前記熱電部材と接する第2導体パターン(28)とを有する構造体(70、85)を形成すること(S2)と、
前記構造体を加熱しながら前記絶縁基材の厚さ方向(D1)に前記構造体を加圧すること(S3)とを含み、
前記構造体を形成することは、
第1層(30)と、前記絶縁基材のうち前記第1層よりも前記第1面側に位置する第2層(32)とを有し、前記第1層は、前記加圧するときに流動する樹脂材料で構成され、前記第2層は、前記第1層よりも薄いとともに、前記加圧するときに前記第1層を構成する樹脂材料よりも流動し難い絶縁材料で構成された前記絶縁基材を用いることと、
前記第1層および前記第2層に前記熱電部材の側面が接するように、前記熱電部材を前記絶縁基材に設けることとを含み、
前記加圧することにおいては、前記第1層を流動させながら前記熱電部材を焼結させることにより、焼結後の前記熱電部材の側面(19、21)のうち前記第1層に接する部分(191、211)を凹曲面形状とする熱電変換装置の製造方法。 It is a manufacturing method of thermoelectric conversion equipment.
A sheet-shaped insulating base material (12) having a first surface (121) and a second surface (122) opposite to the first surface, and the insulating base material penetrates from the first surface to the second surface. the thermoelectric element of green provided in the insulating substrate, provided on the first surface, the first conductor pattern in contact with the thermoelectric element (26), provided on the second surface, the thermoelectric as Forming a structure (70, 85) having a second conductor pattern (28) in contact with a member (S2),
This includes pressurizing the structure in the thickness direction (D1) of the insulating base material while heating the structure (S3).
Forming the structure
It has a first layer (30) and a second layer (32) of the insulating base material located on the first surface side of the first layer, and the first layer is formed when the pressure is applied. The insulation is made of a fluid resin material, and the second layer is thinner than the first layer and is made of an insulating material that is less likely to flow than the resin material constituting the first layer when pressed. Using a base material and
This includes providing the thermoelectric member on the insulating base material so that the side surfaces of the thermoelectric member are in contact with the first layer and the second layer.
In the pressurization, the thermoelectric member is sintered while the first layer is flowing, so that the portion (191) of the side surfaces (19, 21) of the thermoelectric member after sintering that is in contact with the first layer. , 211) is a method for manufacturing a thermoelectric converter having a concave curved surface shape.
前記熱電部材を前記絶縁基材に設けることにおいては、前記第3層に前記熱電部材の側面が接するように、前記熱電部材を前記絶縁基材に設ける請求項1または2に記載の熱電変換装置の製造方法。 In using the insulating base material, the insulating base material has a third layer (34) located on the second surface side of the first layer, and the third layer is the first layer. Using the insulating base material made of an insulating material which is thinner than the resin material and which is less likely to flow than the resin material constituting the first layer when pressurized.
The thermoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein when the thermoelectric member is provided on the insulating base material, the thermoelectric member is provided on the insulating base material so that the side surface of the thermoelectric member is in contact with the third layer. Manufacturing method.
第1面(121)と前記第1面の反対側の第2面(122)とを有するシート状の絶縁基材(12)と、
前記絶縁基材に設けられた熱電部材(18、20)と、
前記第1面に設けられ、前記熱電部材と接続された第1導体パターン(26)と、
前記第2面に設けられ、前記熱電部材と接続された第2導体パターン(28)とを備え、
前記絶縁基材は、第1層(30)と、前記絶縁基材において前記第1層よりも前記第1面側に位置し、前記第1層よりも薄い第2層(32)とを有し、
前記第1層は、温度の上昇によって軟化する樹脂材料で構成され、
前記第2層は、前記第1層を構成する樹脂材料の軟化温度よりも軟化温度または耐熱温度が高い絶縁材料で構成されており、
前記熱電部材は、前記第1層および前記第2層に前記熱電部材の側面が接するように配置されており、
前記熱電部材の側面(19、21)のうち前記第1層に接する部分(191、211)は、凹曲面形状である熱電変換装置。 It is a thermoelectric converter
A sheet-shaped insulating base material (12) having a first surface (121) and a second surface (122) opposite to the first surface, and
The thermoelectric members (18, 20) provided on the insulating base material and
A first conductor pattern (26) provided on the first surface and connected to the thermoelectric member, and
A second conductor pattern (28) provided on the second surface and connected to the thermoelectric member is provided.
The insulating base material has a first layer (30) and a second layer (32) which is located on the first surface side of the insulating base material and is thinner than the first layer. death,
The first layer is composed of a resin material that softens as the temperature rises.
The second layer is made of an insulating material having a softening temperature or a heat resistant temperature higher than the softening temperature of the resin material constituting the first layer.
The thermoelectric member is arranged so that the side surface of the thermoelectric member is in contact with the first layer and the second layer.
Of the side surfaces (19, 21) of the thermoelectric member, the portions (191, 211) in contact with the first layer are thermoelectric conversion devices having a concave curved surface shape.
前記第2層は、前記第1層を構成する熱可塑性樹脂の軟化温度よりも軟化温度が高い熱可塑性樹脂、または、前記第1層を構成する熱可塑性樹脂の軟化温度よりも耐熱温度が高い熱硬化性樹脂で構成されている請求項5に記載の熱電変換装置。 The first layer is made of a thermoplastic resin and is made of a thermoplastic resin.
The second layer has a heat resistant temperature higher than the softening temperature of the thermoplastic resin constituting the first layer or the softening temperature of the thermoplastic resin constituting the first layer. The thermoelectric conversion device according to claim 5, which is made of a thermosetting resin.
前記第3層は、前記第1層を構成する樹脂材料の軟化温度よりも軟化温度または耐熱温度が高い絶縁材料で構成されており、
前記熱電部材は、前記第3層に前記熱電部材の側面が接するように配置されている請求項5または6に記載の熱電変換装置。 The insulating base material further has a third layer (34) located on the second surface side of the insulating base material with respect to the first layer and thinner than the first layer.
The third layer is made of an insulating material having a softening temperature or a heat resistant temperature higher than the softening temperature of the resin material constituting the first layer.
The thermoelectric conversion device according to claim 5 or 6, wherein the thermoelectric member is arranged so that the side surface of the thermoelectric member is in contact with the third layer.
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