(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、隣接する熱電素子部材間に第１間隔を提供する手段と、隣接する素子配列体間に第２間隔を提供する手段とを具備する治具を使用して前記素子配列体を形成し、前記治具によって保持されてなる素子配列体を複数個積み重ねることにより前記素子積層体を形成することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項２】
上記切断工程に先立って、上記素子積層体を絶縁性材料で一体成形することを特徴とする請求項１に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項３】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記素子積層体の形成工程に先立って、前記素子配列体を絶縁性材料で一体成形することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項４】
隣接する熱電素子部材間に第１間隔を提供するための治具を使用して上記素子配列体を作成し、隣接する素子配列体間に第２間隔を提供するための第２治具を使用し、素子配列体と第２治具の配置を繰り返すことにより上記素子積層体を作成することを特徴とする請求項３に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項５】
上記素子配列体を形成するために、熱電素子部材の両端部に上記治具を配置することを特徴とする請求項１もしくは４に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項６】
上記素子配列体を形成するために、熱電素子部材の中央部に上記治具を配置することを特徴とする請求項１もしくは４に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項７】
上記熱電素子部材の各々をチャッキング手段により保持し、前記チャッキング手段によって保持された熱電素子部材を前記治具の上方からレリースして前記治具に熱電素子部材を配置することを特徴とする請求項１および４〜６のいずれかに記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項８】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、第１間隔に実質的に等しい直径を有する複数の第１線材を互いに平行に延出させ、前記第１線材の間に熱電素子部材を配置して前記素子配列体を形成し、形成された素子配列体上に第２間隔に実質的に等しい直径を有する第２線材を前記第１線材に直交するように配置し、前記素子配列体の形成と第２線材の配置を交互に繰り返すことにより前記素子積層体を形成することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項９】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記治具は、第２間隔を提供するための厚みを有するベースと、ベース上で互いに平行に延出する複数の隔壁を有し、前記隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に前記熱電素子部材を保持するための溝が定義され、前記治具は、前記熱電素子部材を保持するための溝を板材の上面の一端部にのみ設けてなることを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１０】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、前記隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義される櫛型治具と、前記素子配列体間に第２間隔を提供するための厚みを有する板状治具とでなることを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１１】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、前記隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義され、前記溝は複数個の熱電素子部材を保持可能な長さを有する櫛型治具と、上記素子配列体間に第２間隔を提供するための厚みを有する板状治具とでなることを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１２】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、前記隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義され、前記溝は複数の熱電素子部材を保持可能な深さを有する櫛型治具と、前記溝内において隣接する熱電素子部材の間に第２間隔を提供するための厚みを有する板状治具とでなることを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１３】
請求項８に記載の熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記治具は、上記第１線材及び上記第２線材にテンションを付加するための手段を具備することを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１４】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、前記製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記治具は、前記第１間隔を提供するための厚みを有する複数の第１板部材と、実質的に熱電素子部材の一辺の長さに等しい厚みを有する第２板部材とを含み、前記第１板部材と第２板部材を互い違いに配列して形成されることを特徴とする熱電モジュール製造用治具。
【請求項１５】
上記治具は、前記素子配列体の積み重ね方向における位置合わせ用のガイド棒を挿入するための孔を含むことを特徴とする請求項９もしくは１０に記載の熱電モジュール製造用治具。
【請求項１６】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記素子配列体をモールドを使用して一体成形した後、素子配列体を複数個積み重ねて作成した素子積層体を前記モールドを使用して一体成形することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項１７】
ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により前記熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
前記素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
前記素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
前記熱電素子部材の切断面に前記電極を形成する工程とを含み、前記素子配列体をモールドを使用して一体成形した後、素子配列体を複数個積み重ねて素子積層体を作成する工程において、前記モールドを素子配列体の積み重ね方向における位置決め用モールドとして使用することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の細長棒形状を有する熱電素子部材をマトリックス状に配列させてなる素子積層体から熱電モジュールを製造する方法、および同方法に使用される素子固定用冶具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の熱電モジュールの製造方法として、例えば、特開平９―２９３９０９号の「熱電モジュール及びその製造方法」がある。この方法は、図１６（ａ）に示すように、熱電材料の切断等により作成した複数の角柱状熱電素子部材１を束ねて保持するための一対の保持治具１０Ｐを使用する。保持治具１０Ｐの各々は、熱電素子部材１を挿入することができる複数の矩形孔１３Ｐを有し、これにより各熱電素子部材の両端部が治具によって保持される。図１６（ａ）の保持治具１０Ｐは、１６本(４ｘ４)の熱電素子部材を一体に保持することができる。治具によって保持された熱電素子部材の組立体を所定のケース８０Ｐ内に配置した後、絶縁性を有する熱硬化性樹脂のような固着用樹脂をケース内に充填して、図１６（ｂ）に示すような一体成形品７を形成する。
【０００３】
この一体成形品７を熱電素子部材の軸方向に垂直な方向から切断することにより薄板状の熱電素子チップが得られる。この熱電素子チップは、Ｐ型およびＮ型の熱電素子が交互にマトリックス状に配列され、隣接する熱電素子が絶縁性を有する固着用樹脂によって接合された構造でなる。次いで、熱電素子チップの上面および下面の各々において、熱電素子（熱電素子部材が切断されたもの）上に所定の配列で電極を形成するとともに、直流電流を供給するためのリード線を接続することにより熱電モジュールが得られる。
【０００４】
この方法においては、上記したような保持治具１０Ｐの使用により複数の熱電素子部材１が互いから所定の間隔ｔで離されているので、切断作業中に脆性材料である熱電素子部材同士が接触して欠けや割れ等の損傷が発生するのを防ぐことができるとともに、熱電素子部材がその軸方向に沿って互いに平行に延出するように配置されているので、切断作業を繰り返すことにより同一構造の熱電素子チップを効率良く製造することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した保持治具１０Ｐは、その治具製作にかかる費用が高く、固着用樹脂で接着されるため高価な治具を再利用できないという問題がある。また、図１６（ａ）に示すように、素子寸法を０.５ｍｍｘ０.５ｍｍとし、素子間距離ｔを０.２ｍｍもしくはそれ以下とすることが要請される場合、これらの条件を満たす治具を機械加工により製作することは非常に困難である。さらに、この治具の矩形孔１３Ｐに熱電素子部材１を挿入する際、すでに挿入されている熱電素子部材に接触したり、あるいはぶつかったりすると熱電素子部材に欠けや割れが発生し、結果的に熱電素子材料の歩留まりを低下させる恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたものであり、治具の製作が比較的容易で、マトリックス状に熱電素子部材を配置する工程において熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減することができる熱電モジュールの製造方法および同製造方法に使用される熱電モジュール製造用治具を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、隣接する熱電素子部材間に第１間隔を提供する手段と、隣接する素子配列体間に第２間隔を提供する手段とを具備する治具を使用して上記素子配列体を形成し、前記治具によって保持されてなる素子配列体を複数個積み重ねることにより上記素子積層体を形成することを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、熱電モジュールの製造に必要な治具の総数を減らすことができ、素子積層体の作成作業を単純化できる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、素子積層体を切断する工程に先立って、素子積層体を絶縁性材料で一体成形することを特徴とするものである。この場合は、切断工程中における熱電素子部材の損傷の発生を低減できるとともに、一体成形された素子積層体を切断することによって、Ｐ型およびＮ型の熱電素子が交互にマトリックス状に配列され、隣接する熱電素子が絶縁性材料によって接合された構造でなる熱電素子チップを効率良く製造することができる。
【０００９】
請求項３の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、素子積層体の形成工程に先立って、素子配列体を絶縁性材料で一体成形することを特徴とする。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、素子配列体の取り扱いが容易になり、素子積層体を効率良く製作することができる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３の熱電モジュールの製造方法において、隣接する熱電素子部材間に第１間隔を提供するための治具を使用して素子配列体を作成し、隣接する素子配列体間に第２間隔を提供するための第２治具を使用し、素子配列体と第２治具の配置を繰り返すことにより素子積層体を作成することを特徴とするものである。この場合は、治具によって熱電素子部材を保持してなる素子配列体の配置と第２治具の配置とを繰り返すことにより、容易に素子積層体を製作することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１もしくは４の熱電モジュールの製造方法において、素子配列体を形成するために、熱電素子部材の両端部に上記した治具を配置することを特徴とするものである。この場合は、熱電素子部材の長さが長い時でも精度良く素子配列体の位置決めを行うことができ、さらに、治具によって保持される熱電素子部材の保持領域を短く設定できるので、熱電素子材料の歩留まりを改善できる。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１もしくは４の熱電モジュールの製造方法において、素子配列体を形成するために、熱電素子部材の中央部に上記した治具を配置することを特徴とするものである。この場合は、素子配列体における熱電素子部材の位置決めが単独の治具の使用により行えるので、治具の製作費用を抑えることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１および４〜６のいずれかの熱電モジュールの製造方法において、熱電素子部材の各々をチャッキング手段により保持し、チャッキング手段によって保持された熱電素子部材を上記した治具の上方からレリースして治具に熱電素子部材を配置することを特徴とするものである。この場合は、すでに配列済みの熱電素子部材にチャッキング手段が干渉することがないので、熱電素子部材の欠けや割れといった損傷の発生を防ぐことができ、熱電素子材料の歩留まりの改善に繋がる。
【００１５】
請求項８の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、第１間隔に実質的に等しい直径を有する複数の第１線材を互いに平行に延出させ、第１線材の間に熱電素子部材を配置して素子配列体を形成し、形成された素子配列体上に第２間隔に実質的に等しい直径を有する第２線材を第１線材に直交するように配置し、素子配列体の形成と第２線材の配置を交互に繰り返すことにより素子積層体を形成することを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、第１線材および第２線材の直径を選択するだけで熱電素子部材の素子間距離を自由に設定することができる。さらに、第１線材と第２線材とによって保持される熱電素子部材の保持領域を短く設定できるので、熱電素子材料の歩留まりの改善にも繋がる。
【００１６】
請求項９の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、この製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、治具は、第２間隔を提供するための厚みを有するベースと、ベース上で互いに平行に延出する複数の隔壁を有し、隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義され、前記治具は、熱電素子部材を保持するための溝を板材の上面の一端部にのみ設けてなることを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、素子積層体を形成するために積み重ねられる素子配列体ごとに、素子サイズや素子配列ピッチを変更することができ、断面形状の異なる２種類の熱電素子部材を千鳥状に配列させる場合にも有効である。さらに、熱電素子部材の長手方向における位置決めを行えるので、治具からの熱電素子部材の抜け落ちを防ぐことができる。
【００１８】
請求項１０の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、この製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義される櫛型治具と、素子配列体間に第２間隔を提供するための厚みを有する板状治具とでなることを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、櫛型治具の溝を機械加工により容易に設けることができるとともに、板状治具の製作は容易であるので、治具製作にかかる費用を低減できる。
【００１９】
請求項１１の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、この製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義され、溝は複数個の熱電素子部材を保持可能な長さを有する櫛型治具と、素子配列体間に第２間隔を提供するための板状治具とでなることを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、櫛型治具の溝を機械加工により容易に設けることができるとともに、板状治具の製作は容易であるので、治具製作にかかる費用を低減できる。さらに、素子配列体の積み重ね方向において、第１間隔を提供するための隔壁が共有されるので、素子積層体を形成する際に熱電素子部材の位置決め精度を改善することができる。
【００２０】
請求項１２の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、この製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、治具は、ベースとベースから互いに平行に突出する複数の隔壁とを備え、隔壁の各々は第１間隔を提供するための厚みを有し、隣接する隔壁の間に熱電素子部材を保持するための溝が定義され、溝は複数の熱電素子部材を保持可能な深さを有する櫛型治具と、溝内において隣接する熱電素子部材の間に第２間隔を提供するための厚さを有する板状治具とでなることを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、櫛型治具の溝を機械加工により容易に設けることができるとともに、板状治具の製作は容易であるので、治具製作にかかる費用を低減できる。さらに、高さ寸法の異なる２種類の熱電素子部材を千鳥状に配列させる場合にも治具の仕様を変更することなく対処できる。
【００２１】
請求項１３の発明は、請求項８に記載の熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、治具は、第１線材及び第２線材にテンションを付加するための手段を具備することを特徴とするものである。この場合は、素子配列体の形成工程中および素子配列体の形成工程中において第１線材および第２線材のテンションを安定に保持することができる。
【００２２】
請求項１４の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法に使用される治具であって、この製造方法は、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、治具は、第１間隔を提供するための厚みを有する複数の第１板部材と、実質的に熱電素子部材の一辺の長さに等しい厚みを有する第２板部材とを含み、第１板部材と第２板部材を互い違いに配列して形成されることを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、隣接する熱電素子部材の短い素子間距離が必要とされる場合であっても、第１板部材を薄くするだけで対処することができるので、治具の製作が容易となる。
【００２３】
請求項１５の発明は、請求項９もしくは１０に記載の熱電モジュール製造用治具において、上記治具は、素子配列体の積み重ね方向における位置合わせ用のガイド棒を挿入するためのガイド孔を含むことを特徴とするものである。この場合は、素子配列体の積み重ね方向における位置決め精度を改善できる点で好ましい。
【００２４】
請求項１６の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、素子配列体をモールドを使用して一体成形した後、素子配列体を複数個積み重ねて作成した素子積層体を前記モールドを使用して一体成形することを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、素子配列体の取り扱いが容易になり、素子積層体を効率良く製作することができるとともに、熱電モジュールの製造に必要とされるモールドの総数を減らして熱電モジュールの製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
請求項１７の発明は、ｐ型熱電素子およびｎ型熱電素子を配設すると共にこれらの熱電素子の表裏両面において電極により熱電素子間を接続してなる熱電モジュールの製造方法であって、
複数の棒状の熱電素子部材を互いに平行に延出するように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から第１間隔によって離されるように二次元的に配列させて素子配列体を形成する工程と、
素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から第２間隔によって離されるように前記素子配列体を三次元的に積み重ねて素子積層体を形成する工程と、
素子積層体を熱電素子部材の長手方向に対して横断するように切断する工程と、
熱電素子部材の切断面に電極を形成する工程とを含み、素子配列体をモールドを使用して一体成形した後、素子配列体を複数個積み重ねて素子積層体を作成する工程において、前記モールドを素子配列体の積み重ね方向における位置決め用モールドとして使用することを特徴とするものである。この方法によれば、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように構造が複雑で製作し難い治具を使用する必要がない。また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減でき、熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。また、素子配列体の取り扱いが容易になり、素子積層体を効率良く製作することができる。さらに、素子配列体の積み重ね方向における位置決め精度を改善できるとともに、熱電モジュールの製造に必要とされるモールドの総数を減らして熱電モジュールの製造コストの低減を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の熱電モジュールの製造方法および熱電モジュール製造用治具を以下の実施例１〜４に基いて具体的に説明する。尚、これらの実施例はいずれも本発明の好適な例であって、本発明がこれらの実施例に限定されることを意味するものではない。
（実施例１）
実施例１の熱電モジュールの製造方法においては、複数の角柱状の熱電素子部材１を二次元（Ｘ−Ｙ平面上）に配列させてなる素子配列体を作成するために、図１（ａ）に示すような治具１０、２０を使用する。治具１０は、Ｘ方向に延出するベース１１と所定の間隔でベースからＹ方向に突出する複数の隔壁１２で構成される。この治具１０が所定の厚さを有する板状の治具２０上に配置される。これらの治具は、半導体封止材料に用いられるエポキシ系樹脂等で作成することが好ましい。
【００２７】
尚、治具１０は、溝加工を施した図２に示すようなブロック６を所望の厚さでスライスすることにより容易に得ることができるし、治具２０は所望の厚さを有する板部材であるので製造は容易である。このように、機械加工の難易度を下げて治具の製作コストの低減を図れる。
【００２８】
これらの治具１０、２０を熱電素子部材１の両端部に配置し、熱電素子部材１の端部を隣接する隔壁１２間に定義される溝１３内に保持することにより素子配列体が形成される。治具１０によって保持された熱電素子部材は、Ｙ方向（熱電素子部材の長手方向）に沿って互いに平行に延出するとともに、隔壁の厚さによって実質的に決定される距離で互いから離される。
【００２９】
尚、素子配列体を形成するにあたっては、図１に示すように、個々の熱電素子部材１をチャッキングアーム５により保持し、チャッキングアームによって保持された熱電素子部材を治具１０の上方からレリースして治具１０の隔壁間に配置することが好ましい。この場合、治具１０にすでに配置されている熱電素子部材にチャッキングアーム５が干渉することなく熱電素子部材の配置作業を行えるので、素子配列工程において熱電素子部材の欠けや割れといった損傷の発生を低減でき、材料歩留まりを改善することができる。
【００３０】
上記のようにして形成される素子配列体を複数個（図１（ｂ）においては４層）Ｚ方向に積み重ねて素子積層体を形成する。本発明の熱電モジュールの製造方法は、この点に特徴がある。すなわち、図３に示すように、Ｘ−Ｙ平面上に広がる熱電素子部材１の配列体である素子配列体３を複数個積み重ねて素子積層体４を作成するので、従来のように複雑形状の治具を必要とせず、素子配列工程において熱電素子材料の損傷の発生を低減できるので、熱電モジュールの製造効率を改善することができる。
【００３１】
素子積層体４においては、Ｐ型及びＮ型の熱電素子部材がＸ方向およびＺ方向のそれぞれにおいて互い違いにマトリックス状に配置される。また、素子積層体において、Ｚ方向に隣接する熱電素子部材は治具２０によって互いから離されている。したがって、Ｚ方向に隣接する熱電素子部材間により短い素子間距離が必要とされる場合でも、機械加工によって板状治具２０の厚さを薄くするだけで容易に対処することができる。
【００３２】
得られた素子積層体は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂のような固着材料で一体成形される。固着材料としては、その熱膨張率が熱電素子部材のそれに近く、且つ熱電素子部材との接着強度あるいは必要に応じて熱電素子部材上に設けられたスパッタ膜との接着強度が良好なエポキシ樹脂等を使用することが好ましい。また、素子配列体を形成した時点で固着材料により素子配列体を予め一体成形しておき、素子配列体をＺ方向に積み重ねて素子積層体を作成した後で改めて素子積層体を固着材料で一体成形しても良い。この場合は、素子配列体の取り扱いが容易になり、作業効率の改善が図れる。
【００３３】
次いで、一体成形された素子積層体を熱電素子材料の長手方向に対して横断（直交）する方向に切断する。この切断工程により、例えば、厚みが１.５〜２.０ｍｍ程度の薄板状の熱電素子チップが得られる。熱電素子チップの表裏両側の切断面に露出したＰ型およびＮ型熱電素子（熱電素子部材が切断されたもの）上に電極を形成するとともに、直流電流を供給するためのリード線を設けることにより熱電モジュールが得られる。具体的には、電極はリード線を介して直流電流が熱電モジュールに供給される時、熱電素子チップ上面に設けた電極にはＮ型素子からＰ型素子に向かって電流が流れ、熱電素子の下面に設けた電極にはＰ型素子からＮ型素子に向かって電流が流れるように配置される。
【００３４】
尚、固着材料で一体成形した素子積層体から、熱電素子チップを切り出し、熱電素子チップの表裏両面に電極を形成するとともにリード線を配設する工程は、従来法と同様に行うことができ、例えば、特開平９−２９３９０９号に記載されている手法を利用しても良い。
【００３５】
上記した治具を複数個積み重ねて素子積層体を作成する場合は、Ｚ方向における治具の位置合わせ手段を備えた治具固定装置を用いることが好ましい。例えば、図４に示す治具固定装置３０は、基台３１の上面において対向する位置に突出する２組のガイド棒３２を具備する。この固定装置を採用する場合は、治具１０，２０にそれぞれこのガイド棒を通すための孔１５，２５を設ける。これにより、素子配列体の積み重ね精度を一定に保ちながら効率良く素子積層体を形成することができる。図４中、番号３３は、積み重ねた治具１０，２０を固定するための固定用ブロックであり、番号３４、３５は、得られた素子積層体を固着材料で一体成形する際に、固着材料が漏れないようにするための漏れ防止ブロックである。
【００３６】
また、上記治具１０，２０の代りに図５（ａ）に示す治具１０Ａを使用しても良い。この治具は、図１の治具１０のＸ方向における熱電素子部材の位置決め機能と治具２０のＺ方向における熱電素子部材の位置決め機能の両方を兼ね備えている点に特徴がある。すなわち、この治具１０Ａは、直方体ボディの上面の一端部に設けられた熱電素子部材の端部を保持するための複数のポケット１３Ａを具備しており、隣接するポケット間には隔壁１２Ａが延出している。この隔壁１２Ａの厚さによって隣接する熱電素子部材のＸ方向における素子間距離が実質的に決まる。この治具は、図５（ｂ）に示すように、熱電素子部材１の両端部に配置され、熱電素子部材は所定の素子間距離によって離されるとともに互いに平行に延出するように保持される。
【００３７】
次に、素子配列体を複数個Ｚ方向に積み重ねて素子積層体を形成する。治具のポケット１３Ａは、直方体ボディの底面から高さＨの位置に設けられている。治具１０Ａを積み重ねた場合、Ｚ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離はこの高さＨの設定によって調節可能である。治具１０Ａは、保持された熱電素子部材１の抜け落ちがないので、素子配列体の移動を安全に行えるという長所がある。本治具を使用して得られる素子積層体を固着材料で一体成形する工程から熱電モジュールを得るまでの以後の工程は、上記と同様であるのでその説明を省略する。
【００３８】
また、図６（ａ）に示す治具１０Ｂ，２０Ｂを使用することも好ましい。治具１０Ｂは、ベース１１Ｂとベース上に突出する複数の隔壁１２Ｂとを有し、隔壁間に熱電素子部材の端部を保持するための溝１３Ｂが定義される。溝１３Ｂは、Ｚ方向に複数個の熱電素子部材を収容可能な長さにわたって延出している。Ｘ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離は、隔壁の厚さによって実質的に決まる。治具１０Ｂは熱電素子部材の両端に配置され、熱電素子部材はＸ方向に所定の素子間距離によって互いから離されるとともに互いに平行に延出するように保持される。
【００３９】
Ｚ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離は、隣接する素子配列体の間に配置される細長板状の治具２０Ｂの厚さによって決まる。図６（ｂ）に示すように、Ｘ方向に所定数の熱電素子部材を溝１３Ｂに配置して素子配列体を形成し、この素子配列体上に治具２０Ｂを配置し、治具２０Ｂ上において次の素子配列体を形成することができる。また、素子積層体の作成中、Ｘ方向における熱電素子部材の位置決め精度を常に一定に保つことができる。このように、図６（ａ）に示す治具の使用は、積層体の製作効率の改善と熱電素子部材のＸ方向における位置決め精度の向上を提供できる点で好ましい。
【００４０】
尚、Ｚ方向の寸法が異なる２種類の熱電素子部材（１ａ，１ｂ）を互い違いにマトリックス状に配置して熱電モジュールを作成する場合であっても、図６（ｃ）に示すように細長板部材の表裏両面にその長手方向に沿って互い違いに凹部２２Ｂを設けてなる治具２１Ｂを使用することによって容易に対処することができる。
【００４１】
上記した図６の治具１０Ｂは、直方体のブロックに溝加工を施して製作することができるが、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、異なる形状の直方体（１５Ｂ，１６Ｂ，１７Ｂ）を組み合わせて一体化することで製作しても良く、この場合は、溝加工によっては製作し難いような狭い幅の溝が要求される場合においても、容易に治具１０Ｂを製作することができる。
（実施例２）
実施例２の熱電モジュールの製造方法においては、複数の角柱状の熱電素子部材１を二次元（Ｘ−Ｙ平面上）に配列させてなる素子配列体を作成するために、図８（ａ）に示すような治具１０Ｃを使用する。この治具１０Ｃは、互いに平行に延出する複数の溝１３Ｃを上面に有する直方体ブロックでなる。隣接する溝の間には隔壁１２Ｃが延出している。この隔壁１２Ｃの厚さによってＸ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離が実質的に決まる。この治具１０Ｃは、図８（ｂ）に示すように熱電素子部材の両端部に配置したり、あるいは図８（ｃ）に示すように熱電素子部材の中央部付近に配置することができる。治具で保持された熱電素子部材は、素子配列体を形成する。
【００４２】
このようにして作成される素子配列体を、図９（ａ）に示すように、複数個Ｚ方向に積み重ねて素子積層体を形成する。溝１２Ｃの各々は、直方体ブロックの底面から所定の高さＨに位置しており、Ｚ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離はこの高さＨの設定により調節可能である。この治具を使用して得られる素子積層体を固着材料で一体成形する工程から熱電モジュールを得るまでの以後の工程は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。
【００４３】
尚、Ｘ方向及びＺ方向の寸法が異なる２種類の熱電素子部材（１ａ，１ｃ）を互い違いにマトリックス状に配置して熱電モジュールを作成する場合においても、図９（ｂ）に示すように、治具１０Ｃの溝１３Ｃの幅と深さを互い違いに変えることによって対処することができる。
【００４４】
また、個々の素子配列体を形成した時点で固着材料により素子配列体を一体成形しておき、素子配列体をＺ方向に積み重ねて素子積層体を形成した後で改めて素子積層体を固着材料で一体成形しても良い。例えば、図１０に示すように、治具１０Ｃによって熱電素子部材（図示せず）を保持してなる素子配列体をベースモールド７０Ｃと固着材漏れ防止ブロック７１Ｃ、７２Ｃとの間に配置した後、ベースモールドと固着材漏れ防止ブロックの間に形成される成形空間に固着材料を注入して素子配列体を予め一体化する。次いで、素子配列体の一体成形時に使用したのと同じ形状を有する一対のベースモールド７０Ｃと、素子積層体の高さ調節用ブロック７３Ｃとによって形成される成形空間内に複数の素子配列体を配置した後、この成形空間に固着材料を注入して素子積層体を一体化する。この例では、素子積層体の作成時に熱電素子部材が治具１０Ｃから抜け落ちる心配がない。また、素子配列体の成形用モールドと素子積層体の成形用モールドを共有化することにより、全体の治具数を減らして効率良く素子積層体の作成を行える。
【００４５】
また、図１１に示す治具１０Ｄ、２０Ｄを使用することも好ましい。治具１０Ｄは、上面に互いに平行に延出する複数の溝１３Ｄを有する直方体ブロックでなる。隣接する溝の間には隔壁１２Ｄが延出している。この隔壁１２Ｄの厚さによってＸ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離が実質的に決まる。また、この治具の溝の各々は、Ｚ方向に複数個の熱電素子部材を収容することができる深さを有する。治具１０Ｄは、熱電素子部材の両端部に配置され、治具によって保持された熱電素子部材は、互いから所定の素子間距離によって離されるとともに互いに平行に延出する。
【００４６】
Ｚ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離は、溝１３Ｄの中で隣接する熱電素子部材間に配置される板状の治具２０Ｄの厚さによって決まる。図１２（ａ）に示すように、Ｘ方向に所定数（図では４本）の熱電素子部材１を溝１３Ｄに配置して素子配列体（第１層）を形成し、この素子配列体上に治具２０Ｄを配置し、治具２０Ｄ上において次の素子配列体（第２層）を形成することができる。また、素子積層体の作成中、Ｘ方向における熱電素子部材の位置決め精度を常に一定に保つことができる。このように、図１１に示す治具の使用は、積層体の製作効率の改善と熱電素子部材の位置決め精度の向上を提供できる点で好ましい。
【００４７】
尚、Ｚ方向の寸法が異なる２種類の熱電素子部材（１ａ，１ｂ）を互い違いにマトリックス状に配置して熱電モジュールを作成する場合においても、図１２（ｂ）に示すように、治具１０Ｄ、２０Ｄの仕様を基本的に変更することなく対処することができる。
（第３実施例）
実施例３の熱電モジュールの製造方法においては、複数の角柱状の熱電素子部材１を二次元（Ｘ−Ｙ平面上）に配列させてなる素子配列体を作成するために、図１３（ａ）に示すような、中央に矩形の開口１６Ｅを有する矩形フレーム部材１１Ｅに複数の第１線材１２ＥをＺ方向に互いに平行に張るとともに、第２線材１３Ｅを第１線材に直交するように（Ｘ方向に）矩形プレート部材に張ることにより形成される治具１０Ｅを使用する。熱電素子部材１を、隣接する第１線材１２Ｅの間に配置する作業をＸ方向に沿って繰り返すことにより素子配列体を作成できる。Ｘ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離は実質的に第１線材の直径によって決まる。治具１０Ｅは、熱電素子部材１の両端部に配置され、治具によって保持された熱電素子部材は、互いから所定の素子間距離によって離されるとともに互いに平行に延出する。
【００４８】
Ｚ方向に隣接する熱電素子部材１の素子間距離は、第２線材１３Ｅの直径によって実質的に決まる。図１３（ｂ）に示すように、熱電素子部材１を第１線材１２Ｅの間に配置して素子配列体を形成し、この素子配列体上に新たに一本の第２線材１３Ｅを第１線材に直交するように矩形プレート部材１１Ｅに張り、この新たに張られた第２線材上でＸ方向に沿って熱電素子部材を配置する。これらの作業を繰り返すことにより素子積層体を作成することができる。
【００４９】
また、第１線材１２Ｅおよび第２線材１３Ｅの直径を選択するだけでＸ方向およびＺ方向における熱電素素子部材の素子間距離を自由に設定することができる点が大きな特徴である。さらに、第１線材と第２線材とによって保持される熱電素子部材の保持領域を短く設定できるので、熱電素子材料の歩留まりを改善することもできる。このように、図１３（ａ）に示す治具の使用は、積層体の製作効率の改善、素子間距離の設定における高い自由度、さらに熱電素子材料の歩留まりの改善を提供できる点で好ましい。この治具を使用して得られる素子積層体を固着材料で一体成形する工程から熱電モジュールを得るまでの以後の工程は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。
【００５０】
また、図１４に示す治具１０Ｆを使用することも好ましい。この治具１０Ｆは、直方体ブロックの１側面に図１３（ａ）に示した治具１０Ｅと実質的に同じ構造を有する矩形フレーム部１１Ｆが形成されるとともに、第１線材１２Ｆのテンションを調節するための第１テンション調節ダイヤル５０Ｆと、第２線材１３Ｆのテンションを調節するための第２テンション調節ダイヤル５１Ｆとを含む。また、第１及び第２テンション調節ダイヤルの近傍には、ダイヤルの回転を拘束して各線材のテンションを一定に保持するためのホロセット５２Ｆが設けられている。治具１０Ｆは、熱電素子部材の両端部に配置され、治具によって保持された熱電素子部材は、互いから所定の素子間距離によって離されるとともに互いに平行に延出する。図１４中、番号１７Ｆは、素子積層体を一体成形する際に使用される固着材料の漏れ防止用ブロックである。治具１０Ｆは、熱電素子部材の配列作業中、第１線材及び第２線材のテンションが下がって熱電素子部材の位置決め精度が低下するのを防ぐことができる点で好ましい。
（第４実施例）
実施例４の熱電モジュールの製造方法は、図１５（ａ）〜（ｄ）に示す熱電素子部材の素子積層体の作成工程を含む。
【００５１】
複数の角柱状の熱電素子部材を二次元（Ｘ−Ｙ平面上）に配列させてなる素子配列体を作成するために、図１５（ａ）に示すようなモールド６０Ｇを使用する。モールド６０Ｇは、ベース６１Ｇと、ベースから突出する複数のスペーサー６２Ｇとを具備する。隣接するスペーサ−間に定義される溝６３Ｇに熱電素子部材がフィットする。したがって、隣接する熱電素子部材の素子間距離は、スペーサ−６２Ｇの幅によって実質的に決まる。
【００５２】
上記したモールド６０Ｇの溝６３Ｇに熱電素子部材をセットした後、モールド６０Ｇ上に固着材漏れ防止ブロック６４Ｇを配置し、固着材料を注入する。それにより、図１５（ｂ）に示すような固着材料１０Ｇで熱電素子部材１を保持してなる素子配列体を作成することができる。
【００５３】
この素子配列体を複数個作成した後、Ｚ方向における素子配列体の位置合わせ手段を使用して素子積層体を作成する。本実施例では、図１５（ｃ）に示すように、位置合わせ手段として先の工程（図１５（ａ）参照）で使用したのと同じモールド６０Ｇの１組を使用する。熱電素子部材１を保持する固着材料１０Ｇの側面は、モールド６０Ｇの溝６３Ｇにぴったりとフィットするような形状に形成されている。また、素子積層体のＺ方向に隣接する熱電素子部材の素子間距離は、モールド６０Ｇのスペーサ−６２Ｇの幅によって実質的に決まる。
【００５４】
次いで、一対のモールド６０Ｇによって保持された素子積層体を固着材料で一体成形する。図１５（ｃ）中、番号６５Ｇは固着材漏れ防止ブロックであり、対向するモールド６０Ｇの間に配置される。固着材料で一体成形された素子積層体を図１５（ｄ）に示す。素子積層体を固着材料で一体成形してから熱電モジュールを得るまでの工程は、実施例１と同様であるのでその説明を省略する。上記のように、素子配列体の作成に使用したのと同じモールドを素子積層体の作成における素子配列体のＺ方向の位置合わせ用モールドとしても使用できるので、熱電モジュールの製造方法に必要な治具の個数を減らして治具製作費用を節約できる。
【００５５】
以上、本発明の熱電モジュールの製造方法および同製造方法に使用される治具を好適な実施例に基づいて説明したが、本発明の技術思想から逸脱しないかぎりにおいて種々の変更および改良を加えることが可能であることは言うまでもない。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の熱電モジュールの製造方法は、複数の棒状の熱電素子部材をその長手方向がぞれぞれ平行になるように、且つ熱電素子部材の各々が隣接する熱電素子部材から所定の間隔によって離されるように二次元に配列させて素子配列体を形成し、次いで素子配列体が互いに平行に延出するように、且つ素子配列体の各々が隣接する素子配列体から所定の間隔によって離されるように素子配列体を三次元に積み重ねて素子積層体を形成するので、機械加工によって比較的容易に且つ安価に製作可能な治具を使用することができて、従来のように製作難易度の高い構造を有する治具を使用する必要がない。
【００５７】
また、素子配列体の作成工程中および素子積層体の作成工程中において、すでに配置した熱電素子部材にこれから配置しようとする熱電素子部材が接触あるいは衝突することを効果的に防ぐことができるので、熱電素子部材の欠けや割れ等の損傷の発生を低減できて熱電素子材料の歩留まりを改善することができる。
【００５８】
本発明の熱電モジュール製造用治具は、上記実施例において好適な例を説明したように、洗練された形状を有するものであって、機械加工によって安価に且つ容易に製造することができるものである。さらに、熱電素子部材の素子間距離を短く設定することが要求される場合においても、単純な幾何学的形状を有する複数の治具を組み合わせて得られる治具を使用したり、治具として使用される線材の直径を適切に選択することによって容易に対処することができる。
【００５９】
以上のように、本発明の熱電モジュールの製造方法および熱電モジュール製造用治具は、従来の熱電モジュールの製造困難性と熱電素子材料の歩留まりの問題を改善し、熱電モジュールの普及を促進する上で産業上の利用価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施例１に基づく熱電モジュールの製造方法に使用される治具の斜視図であり、（ｂ）は同治具に熱電素子部材を配列させる工程を示す図である。
【図２】図１の治具を製作する方法の一例を示す斜視図である。
【図３】素子配列体を積み重ねて素子積層体を作成する本発明の熱電モジュールの製造方法を示す概念図である。
【図４】治具の積み重ね方向における位置決め手段を有する治具固定装置の斜視図である。
【図５】（ａ）は、実施例１の治具の変更例を示す斜視図であり、（ｂ）は同治具の使用例を示す図である。
【図６】（ａ）は、実施例１の治具のさらなる変更例を示す斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は同治具の使用例を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、図６の治具を製作する方法の一例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施例２に基づく熱電モジュールの製造方法に使用される治具の斜視図であり、（ｂ）および（ｃ）は同治具の使用例を示す図である。
【図９】（ａ）は、図８の治具を使用して作成した素子積層体を示す図であり、（ｂ）は図８の治具の変更例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、素子配列体を一体成形するためのモールドを示す斜視図であり、（ｂ）は素子積層体を一体成形するためのモールドを示す斜視図である。
【図１１】実施例２の治具のさらなる変更例を示す図である。
【図１２】（ａ）および（ｂ）は、図１１の治具を使用して作成した素子積層体を示す図である。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施例３に基づく熱電モジュールの製造方法に使用される治具の斜視図であり、（ｂ）は同治具に熱電素子部材を配列させる工程を示す図である。
【図１４】図１３の治具の変更例を示す図である。
【図１５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例４に基づく熱電モジュールの製造方法における素子積層体の作成工程を示す図である。
【図１６】（ａ）は、従来の熱電モジュールの製造方法に使用される治具を示す斜視図であり、（ｂ）は同治具を使用して得られる熱電素子部材の一体成形品の斜視図である。
【符号の説明】
１    熱電素子部材
５    チャッキングアーム
１０  治具
１１  ベース
１２  隔壁
１３  溝
２０  治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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