(57)【要約】【課題】簡素な構成で温度差を利用して容易に発電すること。【解決手段】絶縁基板と、絶縁基板の第１の面から第２の面までを電気的に貫通導通させるように設けられた、第１の金属または第１の半導体を有する貫通導通部材と、貫通導通部材と接触するように第１の面上に設けられた、第１の金属とは異なる第２の金属でできた第１の導電パターンと、貫通導通部材と接触するように第２の面上に設けられた、第２の金属でできた第２の導電パターンと、第１の導電パターンと電気導通して絶縁基板の第１または第２の面上に設けられた第１の端子と、第２の導電パターンと電気導通して絶縁基板の第１または第２の面上に設けられた第２の端子と、第１の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように形成された第１の保護膜と、第２の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように形成された第２の保護膜とを具備する。【選択図】図１
2014042413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と該第１の面に対向する第２の面とを有する絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面までを電気的に貫通導通させるように該絶縁基板に設けられた、第１の金属または第１の半導体を有する貫通導通部材と、
前記貫通導通部材と接触するように前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第１の金属とは異なる第２の金属でできた第１の導電パターンと、
前記貫通導通部材と接触するように前記絶縁基板の前記第２の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第２の導電パターンと、
前記第１の導電パターンと電気導通して前記絶縁基板の前記第１または第２の面上に設けられた第１の端子と、
前記第２の導電パターンと電気導通して前記絶縁基板の前記第１または第２の面上に設けられた第２の端子と、
前記第１の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように、該第１の導電パターン上を少なくとも覆って形成された第１の保護膜と、
前記第２の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように、該第２の導電パターン上を少なくとも覆って形成された第２の保護膜と
を具備することを特徴とする温度差発電ユニット。
【請求項２】
前記第１、第２の保護膜が、はんだレジストであるか、下層がニッケル、上層が金のニッケル金積層膜であるかのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の温度差発電ユニット。
【請求項３】
前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第２の金属を有するスルーホール導電部をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項４】
前記第２の導電パターンが、前記貫通導通部材に接触する部分と前記スルーホール導電部に接触する部分との間において幅が狭められたパターンであることを特徴とする請求項３記載の温度差発電ユニット。
【請求項５】
前記絶縁基板において、前記第１の導電パターンと前記貫通導通部材と前記第２の導電パターンと前記スルーホール導電部とを有したまとまりである熱起電力発生要素が、直列に複数接続されるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の温度差発電ユニット。
【請求項６】
前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、
該第１および該第３の部材が、前記第１、第２の導電パターンにそれぞれ接触する、前記第１の金属または前記第１の半導体を有する部材であり、
該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んでいること
を特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項７】
前記貫通導通部材の前記第２の部材の前記導電パターン部位が、前記第１の部材に接触する部分と前記第３の部材に接触する部分との間において幅が狭められたパターンにされていることを特徴とする請求項６記載の温度差発電ユニット。
【請求項８】
前記貫通導通部材が前記第１の半導体を有する部材であり、
前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第１の半導体とは導電型が異なる第２の半導体を有する第２の貫通導通部材をさらに具備すること
を特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項９】
前記貫通導電部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化する、導電性組成物の部材であることを特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項１０】
前記貫通導電部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化しない、導電性組成物の部材であることを特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項１１】
前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、
該第１の部材が、前記第１の導電パターンに接触する、前記第１の半導体を有する部材であり、
該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該第１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、
該第３の部材が、前記第２の導電パターンに接触して該第２の部材と前記第２の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであり、
前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第１の半導体とは導電型が異なる第２の半導体を有する第２の貫通導通部材と、
前記第２の貫通導通部材と前記第２の端子との間に電気的に位置するように前記第２の貫通導通部材と接触して前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第３の導電パターンと、をさらに具備し、
前記第２の貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第２の面から前記第１の面への貫通方向に見たときに、第４、第５、第６の部材を有し、
該第４の部材が、前記第２の導電パターンに接触する、前記第２の半導体を有する部材であり、
該第５の部材が、電気的に該第４の部材と該第６の部材との間に位置するように該第４、第６の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、
該第６の部材が、前記第３の導電パターンに接触して該第５の部材と前記第３の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであること
を特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項１２】
前記貫通導通部材の前記第２の部材が、前記第１の部材に接触する前記導電パターン部位である第１の導電パターン部位と、前記第３の部材に接触する前記導電パターン部位である第２の導電パターン部位と、該第１、第２の導電パターン部位に接触して該第１の導電パターン部位と該第２の導電パターン部位との間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた第１の柱状導電体とを有し、
前記第２の貫通導通部材の前記第５の部材が、前記第４の部材に接触する前記導電パターン部位である第３の導電パターン部位と、前記第６の部材に接触する前記導電パターン部位である第４の導電パターン部位と、該第３、第４の導電パターン部位に接触して該第３の導電パターン部位と該第４の導電パターン部位との間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた第２の柱状導電体とを有すること
を特徴とする請求項１１記載の温度差発電ユニット。
【請求項１３】
前記貫通導通部材が、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆う前記第１の金属の層を含んでいることを特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項１４】
前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆って該第２の導電パターンに接触して設けられた、前記第１、第２の金属のいずれとも異なる第３の金属でできた層をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【請求項１５】
前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、
該第１の部材が、前記第１の導電パターンに接触する、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆う前記第１の金属の層を含んだ部材であり、
該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該第１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、
該第３の部材が、前記第２の導電パターンに接触して該第２の部材と前記第２の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであり、
前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた第２の貫通導通部材と、
前記第２の貫通導通部材と前記第２の端子との間に電気的に位置するように前記第２の貫通導通部材と接触して前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第３の導電パターンと、をさらに具備し、
前記第２の貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第２の面から前記第１の面への貫通方向に見たときに、第４、第５、第６の部材を有し、
該第４の部材が、前記第２の導電パターンに接触する、前記第１、第２の金属とは異なる第３の金属または前記第１の半導体とは異なる第２の半導体を有する部材であり、
該第５の部材が、電気的に該第４の部材と該第６の部材との間に位置するように該第４、第６の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、
該第６の部材が、前記第３の導電パターンに接触して該第５の部材と前記第３の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであること
を特徴とする請求項１または２記載の温度差発電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度差を利用して発電を行う温度差発電ユニットに係り、特に、ゼーベック効果（熱起電力）を利用した温度差発電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
２種の導電線（金属線）を直列に接続し、その２つの接続点に温度差を与えると熱起電力が生じて金属線に電流が流れることはよく知られている（ゼーベック効果）。しかしながら、その応用としては、熱電対に代表されるようなセンサなどトランスデューサ（物理量変換素子）が主であり、エネルギー源としての応用はごく初期の段階である。
【０００３】
一方、日常使用する電子機器や運搬移動機器などでのエネルギー消費に伴い発熱はつきものであるものの、そのほとんどは放熱を要するやっかいな排熱として取り扱われている。ここで、発熱、放熱というプロセスには、必ず、空間的な温度差の発生が伴っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４１７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情を考慮してなされたもので、簡素な構成で温度差を利用して容易に発電することが可能な温度差発電ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様である温度差発電ユニットは、第１の面と該第１の面に対向する第２の面とを有する絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面までを電気的に貫通導通させるように該絶縁基板に設けられた、第１の金属または第１の半導体を有する貫通導通部材と、前記貫通導通部材と接触するように前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第１の金属とは異なる第２の金属でできた第１の導電パターンと、前記貫通導通部材と接触するように前記絶縁基板の前記第２の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第２の導電パターンと、前記第１の導電パターンと電気導通して前記絶縁基板の前記第１または第２の面上に設けられた第１の端子と、前記第２の導電パターンと電気導通して前記絶縁基板の前記第１または第２の面上に設けられた第２の端子と、前記第１の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように、該第１の導電パターン上を少なくとも覆って形成された第１の保護膜と、前記第２の導電パターンが気中にさらされるのを防止、保護するように、該第２の導電パターン上を少なくとも覆って形成された第２の保護膜とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この発電ユニットは、絶縁基板の厚み方向に温度差を与えることで発電がなされる構成を有している。絶縁基板の一方の主面である第１の面側を例えば低温側、他方の主面である第２の面側を高温側とするため、第２の面側を発熱源に対向、近接（または接触）させる。これにより、第１の面側を放熱面として絶縁基板の厚み方向に温度差を与えることが可能である。
【０００８】
このような高温側、低温側の配置に対応して、絶縁基板に、その第１の面から第２の面までを電気的に貫通導通させるように、第１の金属または第１の半導体を有する貫通導通部材が設けられている。そして、第１の面上に、貫通導通部材と接触して、第１の金属とは異なる第２の金属でできた第１の導電パターンを設け、第２の面上に、貫通導通部材と接触して、第２の金属でできた第２の導電パターンを設けている。第１の導電パターンは、これと電気導通して第１の端子に接続し、第２の導電パターンは、これと電気導通して第２の端子に接続している。したがって、第１、第２の端子から見て、ゼーベック効果が発現されるように第１の金属（半導体）と第２の金属とが、配置、形成された構成になっている。
【０００９】
ここで、第１、第２の導電パターンを、必要な形状のパターンとしてごく容易に得るには、例えば、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する配線基板の製造技術を借用、活用できる。ここで使用される銅をはじめ配線パターン用の金属一般は酸化（腐食）する場合もあるなど化学的安定性が十分でないことに鑑みて、第１、第２の導電パターン上を少なくとも覆って保護膜を設けている。保護膜は、絶縁性、導電性を問わないが、保護に値する程度に薄く形成して熱容量的にはごく小さくするのがよいと考えられる。これは、２つの導電パターンと貫通導通部材とが接触した部分の熱移動を妨げないようにして、それぞれ高温側、低温側として十分に機能させるためである。
【００１０】
なお、第１、第２の導電パターンは、上記のエッチングのようなサブトラクティブな工程のほかに、めっき、ＰＶＤ、ＣＶＤのようなアディティブな工程で形成することもできる。
【００１１】
また、貫通導通部材についても、これをごく容易に形成するには、例えば、配線基板の製造で用いられる、配線層間を電気的に接続する縦方向の導電体の形成技術を借用できる。一例として、導電性の微粒子が樹脂中に分散された導電性樹脂ペーストを銅箔上にスクリーン印刷して、導電性のバンプを形成し、このバンプを貫通させるように半硬化状態の絶縁板（プリプレグ層）を銅箔上に積層すれば、必要な貫通導通部材を形成できる。また、別の例として、絶縁基板に形成されたビアホールのその内壁上に例えばめっきで金属層を形成するようにすれば、この金属層を必要な貫通導通部材として用いることができる。
【００１２】
以上説明したように、この態様によれば、簡素な構成で温度差を利用して容易に発電することが可能な温度差発電ユニットを提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡素な構成で温度差を利用して容易に発電することが可能な温度差発電ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図２】図１に示した温度差発電ユニットを平面視したときの構成例を示す平面図。
【図３】別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図４】さらに別の（第３の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図５】さらに別の（第４の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図６】さらに別の（第５の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図７】図６に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図８】図７に示したものとは異なる、図６に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図９】さらに別の（第６の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図１０Ａ】図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１０Ｂ】図１０Ａの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１０Ｃ】図１０Ｂの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１０Ｄ】図１０Ｃの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１１Ａ】図１０Ａから図１０Ｄに示したものとは異なる、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１１Ｂ】図１１Ａの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１１Ｃ】図１１Ｂの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１１Ｄ】図１１Ｃの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１１Ｅ】図１１Ｄの続図であって、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図。
【図１２】さらに別の（第７の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図１３】さらに別の（第８の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図１４】さらに別の（第９の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図１５】さらに別の（第１０の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【図１６】さらに別の（第１１の）実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施態様として、前記第１、第２の保護膜が、はんだレジストであるか、下層がニッケル、上層が金のニッケル金積層膜であるかのいずれかである、とすることができる。はんだレジストの膜は絶縁性であり、ニッケル金積層膜は導電性であるが、いずれも、ごく薄く形成でき、かつ、配線基板の製造技術の借用で容易に形成できる。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００１６】
また、実施態様として、前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第２の金属を有するスルーホール導電部をさらに具備する、とすることができる。これは、第２の端子の形成面を第１の端子の形成面と同一とするための、ひとつの例示的な構成である。第１、第２の端子は、同一面上にある方が、温度差発電ユニットとしては使い勝手がよいと考えられる。両者とも発熱源とは異なる側の低温側の面上に設ける構成にできるからである。そして、スルーホール導電部は、やはり、配線基板の製造技術の借用で容易に形成できる。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００１７】
また、実施態様として、前記第２の導電パターンが、前記貫通導通部材に接触する部分と前記スルーホール導電部に接触する部分との間において幅が狭められたパターンである、とすることができる。このようにすることで、第２の導電パターン、スルーホール導電部を伝って、反対側の面に伝導する熱を抑制することができる。したがって、絶縁基板の両面間の温度差をより大きく保つ点に寄与できる。温度差が大きければ、熱起電力が大きくなり発電量が増加する。
【００１８】
また、実施態様として、前記絶縁基板において、前記第１の導電パターンと前記貫通導通部材と前記第２の導電パターンと前記スルーホール導電部とを有したまとまりである熱起電力発生要素が、直列に複数接続されるように形成されている、とすることができる。このように直列に複数の熱起電力発生要素を形成することで、第１、第２の端子間でより高い電圧を発生することができる。例えば、第１、第２の金属として、コンスタンタン、銅を用いた要素を７８個直列に接続することで、熱起電力により、１℃あたり、１Ｖ程度の出力が得られる。そして、このような同一パターンの形成は、やはり、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００１９】
また、実施態様として、前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、該第１および該第３の部材が、前記第１、第２の導電パターンにそれぞれ接触する、前記第１の金属または前記第１の半導体を有する部材であり、該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んでいる、とすることができる。
【００２０】
この態様では、絶縁基板の第１の面から第２の面の方向に見たときに貫通導通部材を３つの部材で形成しているので、絶縁基板をより厚くすることができる。絶縁基板を厚くすれば、第１の面、第２の面の温度差をより大きく保つことができるので、熱起電力が増し発電量が増加する。そして、このような３つの部材の貫通導通部材の形成は、やはり、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００２１】
また、実施態様として、前記貫通導通部材の前記第２の部材の前記導電パターン部位が、前記第１の部材に接触する部分と前記第３の部材に接触する部分との間において幅が狭められたパターンにされている、とすることができる。このようにすることで、第２の部材を伝って、第２の面から第１の面に伝導する熱を抑制することができる。したがって、絶縁基板の両面間の温度差をより大きく保つ点に寄与できる。温度差が大きければ、熱起電力が大きくなり発電量が増加する。
【００２２】
また、実施態様として、前記貫通導通部材が前記第１の半導体を有する部材であり、前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第１の半導体とは導電型が異なる第２の半導体を有する第２の貫通導通部材をさらに具備する、とすることができる。
【００２３】
この態様では、まず、貫通導通部材として、金属および半導体のうちの半導体を用いる。半導体を用いることで熱起電力は、金属を用いる場合より概略１桁程度大きくなる。したがって、発電量を大きく増加することができる。さらに、高温側、低温側の配置がこの第１の半導体とは反対になるように、第１の半導体とは導電型が反対の第２の半導体を用いた第２の貫通導通部材を設け、この第２の貫通導通部材を、上記の貫通導通部材と電気的に直列に接続する。このような構成により、さらに２倍程度の熱起電力を得ることができる。よって、発電量をさらに大きく増加することができる。
【００２４】
また、実施態様として、前記貫通導電部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化する、導電性組成物の部材である、とすることができる。このような貫通導通部材は、導電性の微粒子が樹脂中に分散された導電性樹脂ペーストを例えば銅箔上にスクリーン印刷して導電性のバンプを形成し、このバンプを貫通させるように半硬化状態の絶縁板（プリプレグ層）を銅箔上に積層すれば形成できる。この形成は、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００２５】
また、実施態様として、前記貫通導電部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化しない、導電性組成物の部材である、とすることもできる。このような貫通導通部材は、導電性の微粒子が樹脂中に分散された導電性樹脂ペーストを、絶縁基板に形成された貫通孔に充填することで形成できる。この形成も、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００２６】
また、実施態様として、前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、該第１の部材が、前記第１の導電パターンに接触する、前記第１の半導体を有する部材であり、該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該第１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、該第３の部材が、前記第２の導電パターンに接触して該第２の部材と前記第２の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであり、前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた、前記第１の半導体とは導電型が異なる第２の半導体を有する第２の貫通導通部材と、前記第２の貫通導通部材と前記第２の端子との間に電気的に位置するように前記第２の貫通導通部材と接触して前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第３の導電パターンと、をさらに具備し、前記第２の貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第２の面から前記第１の面への貫通方向に見たときに、第４、第５、第６の部材を有し、該第４の部材が、前記第２の導電パターンに接触する、前記第２の半導体を有する部材であり、該第５の部材が、電気的に該第４の部材と該第６の部材との間に位置するように該第４、第６の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、該第６の部材が、前記第３の導電パターンに接触して該第５の部材と前記第３の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアである、とすることができる。
【００２７】
この態様によれば、貫通導通部材のうちの第１の半導体を有する第１の部材と、第２の貫通導通部材のうちの第２の半導体を有する第４の部材とが、絶縁基板の厚み方向に見て異なる深さに配置される。したがって、第１の部材と第４の部材とは、別々の工程で形成されることになる。第１の部材と第４の部材とは、半導体として導電型が異なる別々の材料のものであるため、それらの形成を、関連なく別々に行うことができることの利点は容易な製造工程とする上で大きい。
【００２８】
また、実施態様として、前記貫通導通部材の前記第２の部材が、前記第１の部材に接触する前記導電パターン部位である第１の導電パターン部位と、前記第３の部材に接触する前記導電パターン部位である第２の導電パターン部位と、該第１、第２の導電パターン部位に接触して該第１の導電パターン部位と該第２の導電パターン部位との間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた第１の柱状導電体とを有し、前記第２の貫通導通部材の前記第５の部材が、前記第４の部材に接触する前記導電パターン部位である第３の導電パターン部位と、前記第６の部材に接触する前記導電パターン部位である第４の導電パターン部位と、該第３、第４の導電パターン部位に接触して該第３の導電パターン部位と該第４の導電パターン部位との間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた第２の柱状導電体とを有する、とすることができる。
【００２９】
この態様によれば、上記のように第１の部材と第４の部材とが、絶縁基板の厚み方向に見て異なる深さに配置されることによる利点が得られるほか、第１、第２の柱状導電体を設けている分、絶縁基板の厚さを増すことができる。したがって、絶縁基板の両面間の温度差をより大きく保つ点に寄与できる。温度差が大きければ、熱起電力が大きくなり発電量が増加する。
【００３０】
また、実施態様として、前記貫通導通部材が、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆う前記第１の金属の層を含んでいる、することができる。この構成に必要なビアホールの形成、内壁上への金属層の形成も、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００３１】
また、実施態様として、前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆って該第２の導電パターンに接触して設けられた、前記第１、第２の金属のいずれとも異なる第３の金属でできた層をさらに具備する、とすることができる。この態様は、第１の金属（または半導体）と第２の金属とによる熱起電力に加えて、第３の金属と第２の金属とによる熱起電力を発生させるように構成し、これらを電気的に直列に接続したものである。したがって、より大きな熱起電力を得ることができるので、発電量を増加することができる。
【００３２】
また、実施態様として、前記貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第１の面から前記第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有し、該第１の部材が、前記第１の導電パターンに接触する、前記絶縁基板に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆う前記第１の金属の層を含んだ部材であり、該第２の部材が、電気的に該第１の部材と該第３の部材との間に位置するように該第１、第３の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、該第３の部材が、前記第２の導電パターンに接触して該第２の部材と前記第２の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアであり、前記第２の導電パターンと前記第２の端子との間に電気的に位置するように、該第２の導電パターンに接触して前記絶縁基板を貫通して設けられた第２の貫通導通部材と、前記第２の貫通導通部材と前記第２の端子との間に電気的に位置するように前記第２の貫通導通部材と接触して前記絶縁基板の前記第１の面上に設けられた、前記第２の金属でできた第３の導電パターンと、をさらに具備し、前記第２の貫通導通部材が、前記絶縁基板の前記第２の面から前記第１の面への貫通方向に見たときに、第４、第５、第６の部材を有し、該第４の部材が、前記第２の導電パターンに接触する、前記第１、第２の金属とは異なる第３の金属または前記第１の半導体とは異なる第２の半導体を有する部材であり、該第５の部材が、電気的に該第４の部材と該第６の部材との間に位置するように該第４、第６の部材に接触して設けられた、前記第２の金属でできた導電パターン部位を含んだ部材であり、該第６の部材が、前記第３の導電パターンに接触して該第５の部材と前記第３の導電パターンとの間を導通させるように前記絶縁基板の厚み方向の一部に設けられた、前記第２の金属で形成されたビアホール内めっきビアである、とすることができる。
【００３３】
この態様も、第１の金属と第２の金属とによる熱起電力に加えて、第３の金属または第２の半導体と第２の金属とによる熱起電力を発生させるように構成し、これらを電気的に直列に接続したものである。したがって、より大きな熱起電力を得ることができるので、発電量を増加することができる。
【００３４】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図に示すように、この温度差発電ユニットは、絶縁基板１１、端子２１、細パターン部２２、ランド２３、２４、細パターン部２５、スルーホール導電部２６、導電性バンプ３１、はんだレジスト４１、４２を有する。
【００３５】
なお、図１に示した温度差発電ユニットを平面視したときの構成は、例えば図２に示すようになっている。図２において、図１中に示したものと同一のものには同一符号を付してある。概略的には、導電性バンプ３１が含んでいる、微粒子状の金属（または半導体）と、ランド２３、２４、細パターン部２２、２５、スルーホール導電部２６の主要な材料である金属（銅）との接触（ランド２３、２４における接触）によりひとつの熱起電力発生要素が構成されている。そして、この要素が、複数（図２に示す例では６×１３＝７８個）直列に接続されて、それらの両端を端子として備えたひとつのユニットになっている。図２においては、図示簡略化のためはんだレジスト４１の図示は省略している。
【００３６】
絶縁基板１１は、第１の面（図１の上側の面）と第１の面に対向する第２の面（図１の下側の面）とを有する。例えばエポキシ樹脂のような硬質（リジッド）な樹脂、例えばポリイミドのような軟質（フレキシブル）な樹脂、いずれも利用できる。硬質な樹脂とすれば変形し難いので、平面形状を保てば足りる用途に向いており、軟質な樹脂とすれば変形性を活かして、例えば筒面のような曲面上に設ける必要がある場合や、使用に際して変形が避けられない場合などの用途に向いている。
【００３７】
絶縁基板１１の厚さは、配線基板の場合によく用いられる例えば、５０μｍから２００μｍ程度とすることができる。この値は、導電性バンプ３１の実際的な形成のし易さから決めた数値であるが、導電性バンプ３１に代えて同等な機能物を選択すればもっと厚くすることもできる。
【００３８】
端子２１、ランド２３、２４、細パターン部２２、２５は、それぞれ、配線基板の製造技術（周知のフォトリソグラフィ技術）を用いて、それぞれパターン化して形成したものである。また、スルーホール導電部２６も、配線基板の製造技術を用いて形成したものである。すなわち、スルーホール導電部２６は、絶縁基板１１に例えばドリルやレーザを用いて穴あけを行い、その穴の内壁面上に銅をめっき（無電解めっきのあと電解めっき）して形成できる。端子２１およびスルーホール導電部２６は、後述するように、ニッケル金めっき層部２１ｂ、２６ｂをそれぞれ伴っている。
【００３９】
端子２１が有するニッケル金めっき層部２１ｂは、銅でできた基層部２１ａ上に、その表層として、下側がニッケル、上側が金の積層膜として設けた層である。これにより、基層部２１ａの銅が気中にさらされ腐食するのを防止、保護している。また、めっき層部２１ｂは、はんだが溶融した状態で濡れ性がよく、したがって端子２１にはんだで導線を接続する場合にも向いている。これらの事項も配線基板で周知である。さらに、めっき層部２１ｂは薄く形成でき、もともと材料としても伝熱性がよいので、温度差発電ユニットとして必要な放熱、伝熱の点でも何ら難点にならない。
【００４０】
なお、端子２１（両端子とも）は、図２に示すように、同一面上にある方が、温度差発電ユニットとしては使い勝手がよいと考えられる。両者とも発熱源とは異なる側の低温側（オープン側）の面上に設ける構成（図１、図２参照）にできるためである。このように両端子を同一面上に設けるために、この実施形態では、絶縁基板１１を貫通して導電するスルーホール導電体２６を用いている。
【００４１】
ランド２３、２４は、導電性バンプ３１の太い側および細い側にそれぞれ対向、接触するように、銅箔をパターン形成したランドである（ビアランド；第１、第２の導電パターン）。その直径は、導電性バンプ３１の太い側の直径を考慮してそれより余裕を加味して大きく、例えば１００μｍから３００μｍ程度とすることができる。
【００４２】
絶縁基板１１の第１の面上に形成された細パターン部２２は、端子２１とランド２３との間に設けられた、それらの間を導電するための細いパターンである（第１の導電パターンの一部）。絶縁基板１１の第２の面上に形成された細パターン部２５は、ランド２４とスルーホール導電部２６との間に設けられた、それらの間を導電するための細いパターンである（第２の導電パターンの一部）。
【００４３】
これらの細パターン部２２、２５（特に細パターン部２５）は、パターン形成ルールが許す限り細く形成するのがよいと考えられる。こうすれば、第１の面と第２の面との間で、温度差が保たれ易いと考えられるからである。すなわち、細パターン部２５は、図１に示すように高温側の面上に設けられており、その温度は、スルーホール導電部２６を伝い低温側の面に伝わろうとする。このような伝熱路はできるだけ細くする方がよい。
【００４４】
スルーホール導電部２６は、端子２１と同様に、銅でできた基層部上に、その表層として、下側がニッケル、上側が金の積層膜である、ニッケル金めっき層部２６ｂを有している。これは、やはりその基層部の銅が気中にさらされ腐食するのを防止、保護するためである。なお、このようなめっき層部２６ｂの形成は、はんだレジスト４１、４２の形成領域と関係しており、はんだレジスト４１、４２が、スルーホール導電部２６の内壁上を覆うように形成できないため、このようなめっき層部２６ｂを設けている。この点の構成も配線基板のそれに倣っている。
【００４５】
導電性バンプ３１は、絶縁基板１１の第１の面から第２の面までを電気的に貫通導通させるように設けられている（貫通導通部材）。その形成は、特定金属微粒子含有の樹脂ペーストをスクリーン印刷して形成したバンプを由来としている。特定金属として、以下では、一例として、コンスタンタンを使用しているとして説明する。コンスタンタンのほかに、鉄、ニッケルなどを利用することも可能である。さらには、金属ではなく半導体（ｎ型またはｐ型）の微粒子を使用するもできる。コンスタンタンまたはｎ型半導体を使用し、図１に示すように高温側、低温側を設定すると、それらのゼーベック係数から、図２に示すように、発電ユニットの両端子がそれぞれプラス（＋）、マイナス（−）の電極になる。
【００４６】
特定金属微粒子含有の樹脂ペーストとしては、銀（Ａｇ）の微粒子含有の導電性樹脂ペーストが配線基板の製造では周知であるが、この実施形態においては、銀の代わりに銅との間で比較的大きな熱起電力が得られることを考慮してコンスタンタンを選択し、これを含有する導電性樹脂ペーストを利用している。導電性樹脂ペーストのスクリーン印刷によるバンプの形成自体は、配線基板の製造技術として周知であるので、詳細は省略する。
【００４７】
この実施形態では、端子２１、細パターン２２、ランド２３がパターン形成される前の銅箔上に、導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷してバンプを形成する。その後、バンプを乾燥させ、前記の銅箔上に、絶縁基板１１とすべきプリプレグ層（硬化する前の前駆体）を、バンプの頭部が貫通するように積層する。続いて、バンプの頭部が貫通したプリプレグ層の面に対向して別の銅箔を配置し、加圧、加熱して、プリプレグ層を完全に硬化するとともにその両面上の銅箔と積層、一体化する。以上により、導電性組成物である導電性バンプ３１を形成することができる。端子２１やランド２３、２４のパターン形成、スルーホール導電体２６の形成は、そのあとの工程による。
【００４８】
はんだレジスト４１は、細パターン部２２、ランド２３が気中にさらされるのを防止、保護するように、これらの上を少なくとも覆って形成された保護膜である。また、はんだレジスト４２は、ランド２４、細パターン部２５が気中にさらされるのを防止、保護するように、これらの上を少なくとも覆って形成された保護膜である。はんだレジスト４１、４２は、端子２１に相当する領域、およびスルーホール導電体２６の付近の領域には形成されていない。
【００４９】
端子２１に相当する領域は外部接続領域とする必要があるので、代わりに、すでに説明したように、ニッケル金めっき層部２１ｂを形成している。スルーホール導電体２６の付近は、スルーホール導電部２６の内壁上をはんだレジストで覆うように形成できないため、スルーホールの縁から多少後退させた位置までの形成としている。スルーホール導電部２６には、はんだレジストで覆う代わりに、すでに説明したように、その表層としてニッケル金めっき層部２６ｂが伴われている。はんだレジスト４１、４２はごく薄く形成でき、温度差発電ユニットとして必要な放熱、伝熱の点で難点にならない。
【００５０】
以上、各要素について説明した。この実施形態では、熱起電力を得る金属としてコンスタンタン、銅を用い、これらによる要素を７８個直列に接続することで、１℃あたり、１Ｖ程度の出力が両端子間から得られる。全体として、配線基板の製造技術を借用、応用することができ、製造する上で整合性が非常によい。
【００５１】
以上の説明をまとめると以下である。この実施形態は、絶縁基板１１の厚み方向に温度差を与えることで発電がなされる構成を有している。絶縁基板１１の一方の主面である第１の面側を例えば低温側、他方の主面である第２の面側を高温側とするため、第２の面側を発熱源に対向、近接（または接触）させる。これにより、第１の面側を放熱面として絶縁基板１１の厚み方向に温度差を与えることが可能である。
【００５２】
このような高温側、低温側の配置に対応して、絶縁基板１１に、その第１の面から第２の面までを電気的に貫通導通させるように、コンスタンタンの微粒子を有する導電性組成物のバンプ３１が設けられている。そして、第１の面上に、導電性バンプ３１と接触して、銅でできたランド２３および細パターン部２２を設け、第２の面上に、導電性バンプ３１と接触して、銅でできたランド２４および細パターン部２５を設けている。細パターン部２２は、これと電気導通して一方の端子２１に接続し、細パターン部２５は、これと電気導通してスルーホール導電体２６を介し他方の端子に接続している。したがって、両端子から見て、ゼーベック効果が発現されるようにコンスタンタンと銅とが、配置、形成された構成になっている。
【００５３】
ここで、ランド２３、２４、細パターン部２２、２５等は、必要な形状のパターンとして、例えば、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する配線基板の製造技術を借用、活用して得ることができる。銅は酸化（腐食）するなど化学的安定性が十分でないことに鑑みて、これらのパターン上を少なくとも覆ってはんだレジスト４１、４２を設けている。はんだレジスト４１、４２は、保護に値する程度に薄く形成して熱容量的にはごく小さくできる。これにより、ランド２３、２４と導電性バンプ３１とが接触した部分それぞれでの、温度差発電ユニットとして必要な外部との熱移動を妨げず、それぞれ高温側、低温側として十分に機能させることができる。
【００５４】
以上説明したように、この実施形態の温度差発電ユニットによれば、簡素な構成で温度差を利用して容易に発電することが可能である。特にその各構成物は、配線基板の製造技術によって製造する上での整合性のよさを有している。
【００５５】
次に、別の実施形態について図３を参照して説明する。図３は、別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図において図１中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００５６】
この実施形態では、はんだレジスト４１、４２の形成を行わない。代わりに、銅のパターン上に全面的に、下側がニッケル、上側が金の積層膜である、ニッケル金めっき層部（一種の保護膜）を設けている。これにより、銅のパターンが気中にさらされることを防止、保護する。すなわち、細パターン部２２Ａ、２５Ａ、ランド２３Ａ、２４Ａの表層も含めて銅のパターン上は、すべて、ニッケル金めっき層部である。
【００５７】
このような構成によっても、図１を用いて説明した実施形態とその効果はほとんど同じである。むしろ、はんだレジストよりニッケル金めっき層の方が伝熱性がよく、その結果、ランド２３Ａ、２４Ａと導電性バンプ３１とが接触した部分それぞれでの、外部との熱移動を促す作用は高まると考えられる。したがって、それらの部分の高温側、低温側としての機能が改善されると考えられる。
【００５８】
次に、さらに別の実施形態について図４を参照して説明する。図４は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００５９】
この実施形態は、３層の絶縁基板１１、１２、１３の第１の面（図示上側）から第２の面（図示下側）への貫通方向に見たときに、貫通導通部材が第１、第２、第３の部材を有している。第１および第３の部材は、ランド２３、ランド２４にそれぞれ接触する、コンスタンタンを有する導電性組成物の部材（導電性バンプ３１、３３）であり、第２の部材は、電気的に第１の部材と第３の部材との間に位置するように第１、第３の部材に接触して設けられた、銅でできた導電パターン部位２７、２８を含んでいる。
【００６０】
なお、第２の部材は、導電パターン部位２７、２８の面間に挟設されるように絶縁基板１２を貫通して設けられた導電性バンプ３２も含んでいる。この実施形態では、導電性バンプ３２も、導電性バンプ３１、３３と同様に、コンスタンタンの微粒子を含んだ導電性組成物である。
【００６１】
この実施形態では、絶縁基板１１、１２、１３の第１の面から第２の面の方向に見たときに貫通導通部材が３つの部材で構成されているので、絶縁基板の全体をより厚くすることができる。絶縁基板の全体を厚くすれば、第１の面、第２の面の温度差をより大きく保つことができるので、熱起電力が増し発電量が増加する。３つの部材を構成する、導電性バンプ３１、３２、３３や、導電パターン部位２７、２８の形成には、やはり、配線基板の製造技術を借用すればよい。この点は、絶縁基板１１、１２、１３を図示するように積層にすることについても同様である。
【００６２】
次に、さらに別の実施形態について図５を参照して説明する。図５は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００６３】
この実施形態は、貫通導通部材のうちの導電パターン部位２７Ａ、２８Ａが、導電性バンプ３１に接触する部分と導電性バンプ３２に接触する部分との間、または導電性バンプ３２に接触する部分と導電性バンプ３３に接触する部分との間において、幅が狭められたパターンにされているものである（平面図を省略しているが、図２に示した表層のパターンを参考にすることができる）。このようにすることで、導電パターン部位２７Ａ、２８Ａを伝って、第２の面から第１の面に伝導する熱を抑制することができる。したがって、絶縁基板１１、１２、１３の全体の両面間の温度差をより大きく保つ点に寄与できる。温度差が大きければ、熱起電力が大きくなり発電量が増加する。
【００６４】
次に、さらに別の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００６５】
この実施形態は、貫通導通部材として、半導体（例えばｎ型）の微粒子を含有した導電性組成物でできた導電性バンプ３０１を有している。そして、貫通導通部材のほかに第２の貫通導通部材として、第２の面の細パターン部２５と他方の端子との間に電気的に位置するように、細パターン部２５に接触し絶縁基板１１を貫通する導電性バンプ３０２をさらに有している。導電性バンプ３０２は、導電性バンプ３０１が含有する半導体とは導電型が異なる半導体の微粒子を含有した導電性組成物でできている。
【００６６】
導電性バンプ３０１のように半導体を用いることでその熱起電力は、金属を用いる場合より概略１桁程度大きくできる。したがって、発電量を大きく増加することができる。さらにこの実施形態では、高温側、低温側の配置が導電性バンプ３０１とは反対になるように上記の半導体とは導電型が反対の半導体を用いた導電性バンプ３０２を設け、この導電性バンプ３０２を導電性バンプ３０１と電気的に直列に接続している。よって、さらに２倍程度の熱起電力を得ることができ、発電量をさらに増すことができる。
【００６７】
ここで、図６に示した温度差発電ユニットを製造する工程について図７を参照して補足的に説明する。図７は、図６に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図である。
【００６８】
図６に示したように、導電性バンプ３０１と導電性バンプ３０２とは、その太い側、細い側の向きが互いに反対になっている。これは、図７に示すような製造工程に由来している。すなわち、導電性バンプ３０１は、もともと一方の銅箔２０１上にスクリーン印刷で形成したものであり、導電性バンプ３０２は、もともと他方の銅箔２０２上にスクリーン印刷で形成したものである。このような２つの積層部材を、絶縁基板１１とすべきプリプレグ層１１Ａを挟むように加熱プレスして、積層、一体化する。以下は、周知の銅箔のパターニング工程などを経ることにより図６に示した発電ユニットを製造することができる。
【００６９】
図７に示す工程は、導電性バンプ３０１と導電性バンプ３０２とが異なる材料の導電性樹脂ペーストであることによる帰結である。すなわち、同一の銅箔２０１（または２０２）の面上に、導電性バンプ３０１と導電性バンプ３０２とを並立的に形成できれば都合がよいが、このためには、スクリーンマスクの構成やこれを利用した工法を工夫しなければならない。図７に示すようにすれば、このような困難性を回避することができる。
【００７０】
なお、図７に示すような積層工程を良好に行うには、プリプレグ層１１Ａとして、ガラスクロス等の補強材を有していないものを利用する方がよい。ガラスクロスが存在すると、これに干渉されて、導電性バンプ３０１、３０２の頭部がプリプレグ層１１Ａを突き抜けて対向する銅箔２０２、２０１に接触する状態が作られにくくなるためである。
【００７１】
次に、図８は、図７に示したものとは異なる、図６に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図である。すなわち、上記の図７に示した工程は、これに代えて、図８に示した工程とすることもできる。
【００７２】
この工程では、銅箔２０２上に導電性バンプ３０２を形成した積層部材に、プリプレグ層１１Ａのみを先に積層しておく。こうすれば、少なくとも導電性バンプ３０２の頭部の突き抜けは十分に管理できる。そしてそのあとに、導電性バンプ３０２の頭部が突き出したプリプレグ層１１Ａに対向して、銅箔２０１上に導電性バンプ３０１が形成された積層部材を配置し、加熱プレスして、積層、一体化する。以下は、周知の銅箔のパターニング工程などを経ることにより図６に示した発電ユニットを製造することができる。
【００７３】
この場合も、図８に示す積層工程を良好に行うには、プリプレグ層１１Ａとして、ガラスクロス等の補強材を有していないものを利用する方がよい。ガラスクロスが存在すると、これに干渉されて、導電性バンプ３０１の頭部がプリプレグ層１１Ａを突き抜けて対向する銅箔２０２に接触する状態が作られにくくなるためである。ただし、少なくとも導電性バンプ３０２の頭部の突き抜けは十分に管理できるので、あとは、ガラスクロスの配置密度を工夫するなどすれば、導電性バンプ３０１とガラスクロスとの干渉を問題とならないぐらいに減らせる可能性はある。
【００７４】
次に、さらに別の実施形態について図９を参照して説明する。図９は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００７５】
この実施形態は、図６に示したものの変形例と言える構成である。違いは、導電性バンプ３０１、３０２の代わりに、それぞれ、それらと材料は同様で形状が異なる導電性ピラー３１１、３１２を設けたことである。すなわち、導電性ピラー３１１、３１２は、絶縁基板１１の第１の面から第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化しない部材である。このような部材は、導電性の微粒子が樹脂中に分散された導電性樹脂ペーストを、絶縁基板１１に形成された貫通孔に充填することで形成できる。このような形成も、配線基板の製造技術を応用すれば容易である。
【００７６】
そこで、図１０Ａから図１０Ｄは、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図である。まず、図１０Ａに示すように、絶縁基板１１とすべきプリプレグ層１１Ａの両面に、例えばＰＥＴでできたスペーサ層Ｆ１、Ｆ２が積層された積層体を用意し、この積層体に、導電性ピラー３１１、３１２のためのピラー用貫通孔３１１ｈ、３１２ｈを例えばレーザを用いて形成しておく。
【００７７】
そして、同図にあるように、一方の貫通孔３１１ｈに位置が一致するピットＭ１ｐを有する、スクリーン印刷用のメタルマスクＭ１を積層体上に配置して、スキージＳ１によりｎ型半導体微粒子含有樹脂ペースト３１１Ａを、ピットＭ１ｐを介して貫通孔３１１ｈ内に印刷、充填する。ペースト３１１Ａの充填後、メタルマスクＭ１を、図１０Ｂに示すように、別のメタルマスクＭ２に交換する。
【００７８】
メタルマスクＭ２は、他方の貫通孔３１２ｈに位置が一致するピットＭ２ｐを有している。そこで、スキージＳ２によりｐ型半導体微粒子含有樹脂ペースト３１２Ａを、ピットＭ２ｐを介して貫通孔３１２ｈ内に印刷、充填する。
【００７９】
次に、ペースト３１１Ａ、３１２Ａの充填された積層体からスペーサ層Ｆ１、Ｆ２を剥離、除去する。この状態が図１０Ｃに示される。続いて、図１０Ｄに示すように、プリプレグ層１１Ａの両面上にあらためて銅箔２０１、２０２を配置し、加熱プレスしてこれらを積層、一体化する。これにより、プリプレグ層１１Ａは硬化して絶縁基板１１になり、ペースト３１１Ａ、３１２Ａはそれぞれ導電性ピラー３１１、３１２になる。ここで、導電性ピラー３１１、３１２は、スペーサ層Ｆ１、Ｆ２の効用で、銅箔２０１、２０２との接触が高信頼性のものとされている。
【００８０】
この後の工程は図示省略するが、両面の銅箔２０１、２０２のパターニングやはんだレジスト４１、４２の形成、ニッケル金めっき層部２１ｂの形成など、周知の工程である。
【００８１】
次に、図１１Ａから図１１Ｅは、図１０Ａから図１０Ｄに示したものとは異なる、図９に示した温度差発電ユニットを製造する過程の一部を模式的な断面で示す工程図である。この工程では、まず、図１１Ａに示すように、絶縁基板１１に導電性ピラー３１１、３１２のためのピラー用貫通孔３１１ｈ、３１２ｈを例えばドリルやレーザを用いて形成しておく。
【００８２】
そして、同図にあるように、一方の貫通孔３１１ｈに位置が一致するピットＭ１ｐを有する、スクリーン印刷用のメタルマスクＭ１を絶縁基板１１上に配置して、スキージＳ１によりｎ型半導体微粒子含有樹脂ペースト３１１Ａを、ピットＭ１ｐを介して貫通孔３１１ｈ内に印刷、充填する。ペースト３１１Ａの充填後、メタルマスクＭ１を、図１１Ｂに示すように、別のメタルマスクＭ２に交換する。
【００８３】
メタルマスクＭ２は、他方の貫通孔３１２ｈに位置が一致するピットＭ２ｐを有している。そこで、スキージＳ２によりｐ型半導体微粒子含有樹脂ペースト３１２Ａを、ピットＭ２ｐを介して貫通孔３１２ｈ内に印刷、充填する。以上の充填工程により、絶縁基板１１は、図１１Ｃに示すような状態になる。
【００８４】
次に、図１１Ｃに示す状態において全体を加熱し、ペースト３１１Ａ、３１２Ａをベーキングする。ベーキングのあと、絶縁基板１１の両面上に突出している部分を研磨して平坦化し、図１１Ｄに示すような、導電性ピラー３１１、３１２が貫通、形成された絶縁基板１１を得る。
【００８５】
続いて、銅箔２０１、２０２を絶縁基板１１の両面上に積層、一体化することにより、図１１Ｅに示すような、導電性ピラー３１１、３１２を有した両面銅張絶縁基板を得ることができる。ここで、銅箔２０１、２０２の積層は、これに代えて、銅層をめっきで成長させ形成するようにしてもよい。この後の工程については、図１０Ａから図１０Ｄを参照した先の工程例での説明と同様である。
【００８６】
図１０Ａから図１０Ｄ、あるいは図１１Ａから図１１Ｅに示したように、組成の異なる２種類の導電性ピラー３１１、３１２を、絶縁基板１１の第１の面から第２の面への貫通方向に見たときに、太さの変化しない部材として形成することは、配線基板の製造技術を変形、応用して実現できる。
【００８７】
次に、さらに別の実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００８８】
この実施形態は、図６に示したものの変形例と言える形態である。組成の異なる２種類の導電性バンプ３０１、３０２を有している点は共通している。この形態では、導電性バンプ３０１と、導電性バンプ３０２とが、絶縁基板１１、１２の厚み方向に見て異なる深さに配置される。したがって、導電性バンプ３０１と導電性バンプ３０２とは、互いに干渉しない別々の工程で形成され得る。このように関連なく別々に行うことができることの利点は容易な製造工程とする上で大きい。また、絶縁層１１、１２の全体としてより厚くなるので、両面間の温度差を保つ意味での効果も増すと考えられる。
【００８９】
より詳しい構成としての説明は以下である。導電性バンプ３０１を含む貫通導通部材は、絶縁基板１１、１２の第１の面から第２の面への貫通方向に見たときに、第１、第２、第３の部材を有している。第１の部材は、ランド２３に接触する、半導体の微粒子を有する導電性バンプ３０１である。第２の部材は、電気的に導電性バンプ３０１と第３の部材との間に位置するようにこれらに接触して設けられた、銅でできた導電パターン部位２７であり、第３の部材は、導電パターン２５に接触して導電パターン部位２７と導電パターン２５との間を導通させるように絶縁基板１２の厚み方向に設けられた、銅を有するビアホール内めっきビア２４Ｂである。
【００９０】
ビアホール内めっきビア２４Ｂは、その表層として、ニッケル金めっき層部を有している。これは、スルーホール導電部２６（図１参照）と同じ事情による。ビア２４Ｂは、図示されるように、めっき工程でビアホール内の少なくとも内壁面上を覆うように形成される必要があるが、ビアホール内をすべて埋めるように形成されてもよい（いわゆるフィルめっき）。すべて埋めるように形成された場合は、ニッケル金めっき層部の形成を省略し、代わりに、はんだレジスト４２で覆うようにすることができる。以下で登場するほかのビアホール内めっきビアについても同様である。
【００９１】
ここで、ビアホール内めっきビア２４Ｂは、導電パターン部位２７が内層として形成されている絶縁基板１１と絶縁基板１２との積層体を対象に形成することができる。すなわち、その積層体の絶縁基板１２の側から例えばレーザで導電パターン部位２７に達する穴（ビアホール）を形成し、その後にビアホールの内壁、底面に無電解めっきおよび電解めっきを行えばよい。
【００９２】
導電性バンプ３０２を含む側の第２の貫通導通部材は、絶縁基板１１、１２の第１の面から第２の面への貫通方向に見たときに、ちょうど、導電性バンプ３０１を含む上記説明の貫通導通部材と配置が反対になった構成を有している。
【００９３】
次に、さらに別の実施形態について図１３を参照して説明する。図１３は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００９４】
この実施形態は、図１２に示したものをさらに変形させた例と言える形態である。組成の異なる２種類の導電性バンプ３０１、３０２を有し、これらが絶縁基板１１、１２、１３の厚み方向に見て異なる深さに配置される点は共通している。この形態では、さらに、貫通導通部材それぞれの中間部に柱状導電体２４Ｃを設けている。したがって、その分、絶縁基板１１、１２、１３の全体の厚さは増している。よって、絶縁基板１１、１２、１３の両面間の温度差をより大きく保つ点に寄与できる。
【００９５】
より詳しい構成としての説明は以下である。導電性バンプ３０１を含む貫通導通部材の中間の部材は、導電性バンプ３０１に接触する導電パターン部位２７のほか、ビアホール内めっきビア２４Ｂに接触する銅でできた導電パターン部位２８と、これらの導電パターン部位２７、２８に接触してその間を導通させるように絶縁基板１２の厚み方向に設けられた柱状導電体２４Ｃとを有する。そして、導電性バンプ３０２を含む第２の貫通導通部材は、絶縁基板１１、１２、１３の第１の面から第２の面への貫通方向に見たときに、ちょうど、導電性バンプ３０１を含む貫通導通部材と配置が反対になった構成を有している。
【００９６】
柱状導電体２４Ｃは、具体的には、種々のもの、工程で形成できる。例えば、一例として、絶縁基板１２にスルーホールを形成し、その内壁上にめっきで銅層を形成する。銅層を形成したスルーホール内を導電性または非導電性の樹脂で埋め、その後、この樹脂にふたをするように絶縁基板１２上に銅めっきを形成する。これにより、図示するような柱状導電体２４Ｃを形成することができる。スルーホール内壁面上への銅めっき形成をいわゆるフィルめっきとしてもよく、この場合は、樹脂で埋める工程が不要になる。
【００９７】
次に、さらに別の実施形態について図１４を参照して説明する。図１４は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【００９８】
この実施形態は、導電性バンプ３１の代わりにビアホール内金属めっき３２１を有する形態である。ビアホール内金属めっき３２１は、絶縁基板１１に形成されたビアホールの内壁を少なくとも覆うように形成され、材質的には、銅との組み合わせで熱起電力を発生する金属の層を含んだものである。この構成に必要なビアホールの形成、内壁上への金属層の形成も、ビアホール内めっきビア２４Ｂ（図１２参照）と同様に、配線基板の製造技術を借用すれば容易である。したがって、製造する上で整合性が非常によい。
【００９９】
ビアホール内金属めっき３２１の材質としては、具体的に、例えばニッケルを選択することができる。この場合、腐食防止のためその表層には金めっきを形成することができる。ニッケル以外でも、めっきが容易でありかつ銅との組み合わせで比較的大きな熱起電力を発生する金属ならば利用できる。
【０１００】
次に、さらに別の実施形態について図１５を参照して説明する。図１５は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【０１０１】
この実施形態は、図１に示した形態を変形させたものであるが、考え方として、上記の図１４に示した形態の構成を一部取り入れている。概略的には、スルーホール導電部２６の代わりに、ビアホール内金属めっき３２２を設けた構成になっている。すなわち、導電性バンプ３１と銅とによる熱起電力と、ビアホール内金属めっき３２２と銅とによる熱起電力とを直列に加算して取り出す構成である。このような直列の構成は、図６以下で説明した形態と共通していると言える。ビアホール内金属めっき３２２は、同３２１と同様にして形成することができる。
【０１０２】
次に、さらに別の実施形態について図１６を参照して説明する。図１６は、さらに別の実施形態である温度差発電ユニットの構成を模式的に示す断面図である。同図においてすでに説明した図中に示した構成要素と同一または同一相当のものには同一符号を付してある。その部分については、追加する事項がない限り説明を省略する。
【０１０３】
この実施形態は、図１２に示したものの変形であり、図１５に示したものの変形と見ることもできる形態である。したがって、図１５に示したものと同様に、より大きな熱起電力を得ることができ、発電量を増加することができる。また、絶縁層１１、１２の全体としてより厚くなるので、両面間の温度差を保つ意味での効果も増すと考えられる。
【符号の説明】
【０１０４】
１１，１２，１３…絶縁基板、１１Ａ…プリプレグ層、２１…端子、２１ａ…基層部、２１ｂ…ニッケル金めっき層部、２２…細パターン部、２２Ａ…細パターン部（ニッケル金めっき表層具有）、２３…ランド、２３Ａ…ランド（ニッケル金めっき表層具有）、２４…ランド、２４Ａ…ランド（ニッケル金めっき表層具有）、２４Ｂ…ビアホール内めっきビア（ニッケル金めっき表層具有）、２４Ｃ…柱状導電体、２５…細パターン部、２５Ａ…細パターン部（ニッケル金めっき表層具有）、２６…スルーホール導電部、２６ｂ…ニッケル金めっき層部、２７，２８…導電パターン部位、２７Ａ，２８Ａ…導電パターン部位（細パターン具有）、３１，３２，３３…導電性バンプ（特定金属微粒子含有の樹脂ペーストをスクリーン印刷して形成したバンプを由来とする）、４１，４２…はんだレジスト（保護膜）、２０１，２０２…銅箔、３０１…導電性バンプ（ｎ型半導体微粒子含有の樹脂ペーストをスクリーン印刷して形成したバンプを由来とする）、３０２…導電性バンプ（ｐ型半導体微粒子含有の樹脂ペーストをスクリーン印刷して形成したバンプを由来とする）、３１１…導電性ピラー（ｎ型半導体微粒子含有の樹脂ペーストを孔に充填して形成）、３１１Ａ…ｎ型半導体微粒子含有樹脂ペースト、３１１ｈ，３１２ｈ…ピラー用貫通孔、３１２…導電性ピラー（ｐ型半導体微粒子含有の樹脂ペーストを孔に充填して形成）、３１２Ａ…ｐ型半導体微粒子含有樹脂ペースト、３２１…ビアホール内金属めっき（金めっき表層具有）、３２２…ビアホール内金属めっき（金めっき表層具有）、Ｆ１，Ｆ２…スペーサ膜、Ｍ１，Ｍ２…メタルマスク、Ｍ１ｐ，Ｍ２ｐ…ピット、Ｓ１，Ｓ２…スキージ。
【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】
2014042413.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014042413.tif 000011
【図１０Ａ】
2014042413.tif 000012
【図１０Ｂ】
2014042413.tif 000013
【図１０Ｃ】
2014042413.tif 000014
【図１０Ｄ】
2014042413.tif 000015
【図１１Ａ】
2014042413.tif 000016
【図１１Ｂ】
2014042413.tif 000017
【図１１Ｃ】
2014042413.tif 000018
【図１１Ｄ】
2014042413.tif 000019
【図１１Ｅ】
2014042413.tif 000020
【図１２】
2014042413.tif 000021
【図１３】
2014042413.tif 000022
【図１４】
2014042413.tif 000023
【図１５】
2014042413.tif 000024
【図１６】
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