(57)【要約】【課題】  大型化やコストアップを生じさせることなくハンダによる電極間のショートを防止することのできる熱電モジュールおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】  対向させて配置した下基板１１ａ内面に下部電極１２ａを形成するとともに、上基板１１ｂの内面に上部電極１２ｂを形成し、下部電極１２ａと上部電極１２ｂにそれぞれ熱電素子１３の端面をハンダ付けして熱電モジュール１０を構成した。そして、各電極１２を、銅層１５と、銅層１５の一方の面に形成されるニッケル層１６と、ニッケル層１６の一方の面に形成される金層１７の３層で構成し、ニッケル層１６に外側に向って突出する庇部１６ａを形成し、電極１２の上側に熱電素子１３を位置させて電極１２と熱電素子１３とをハンダ付けする際に、ハンダ１８ａが電極１２の側部から絶縁基板１１に流れることを防止した。【選択図】  図３
2006228807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、前記一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールであって、
前記電極における前記熱電素子側部分の縁部に外側に向って突出する庇部を形成して、前記電極の上側に前記熱電素子を位置させて前記電極と前記熱電素子とをハンダ付けする際に、前記ハンダが前記電極の側部から前記絶縁基板に流れることを防止したことを特徴とする熱電モジュール。
【請求項２】
前記電極を種類の異なる金属層からなる複数の層で構成し、前記複数の層を構成する金属層のうちハンダに対する濡れ性が乏しい金属層に前記庇部を形成した請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項３】
前記電極を前記絶縁基板の一方の面に形成される銅層と、前記銅層の一方の面に形成されるニッケル層と、前記ニッケル層の一方の面に形成される金層の３層で構成し、前記ニッケル層に前記庇部を形成した請求項１または２に記載の熱電モジュール。
【請求項４】
前記電極を１種類の金属層からなる単層で構成した請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項５】
前記庇部の基端部の厚みおよび突出長さをそれぞれ１μｍ以上に設定した請求項１ないし４のうちのいずれか一つに記載の熱電モジュール。
【請求項６】
対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、前記一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールの製造方法であって、
前記絶縁基板の一方の面にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層形成工程で形成されたレジスト層の表面の所定部分をマスキングした状態で前記レジスト層の表面を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光されたレジスト層を現像することにより、前記レジスト層におけるマスキングされた部分を除去する現像工程と、
前記現像工程において形成された所定形状のレジスト層間に、複数の金属層からなる電極を形成する電極形成工程と、
前記所定形状のレジスト層を除去するレジスト層除去工程と、
前記電極を構成する複数の金属層のうちの前記絶縁基板側の金属層の側部の一部を除去して、前記電極の縁部に庇部を形成する庇部形成工程と
を備えたことを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記電極形成工程において形成される電極を構成する複数の金属層のうちハンダに対する濡れ性が乏しい金属層に前記庇部を形成した請求項６に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記電極形成工程において形成される電極を前記絶縁基板の一方の面に形成される銅層と、前記銅層の一方の面に形成されるニッケル層と、前記ニッケル層の一方の面に形成される金層の３層で構成し、前記ニッケル層に前記庇部を形成した請求項６または７に記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項９】
対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、前記対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、前記一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールの製造方法であって、
前記絶縁基板の上面にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層形成工程で形成されたレジスト層の表面の所定部分をマスキングした状態で前記レジスト層の表面を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光されたレジスト層を現像することにより、前記レジスト層におけるマスキングされた部分を除去する現像工程と、
前記現像工程において形成された所定形状のレジスト層間および前記レジスト層の上面の一部に、上端縁部が庇部に形成された電極を形成する電極形成工程と、
前記所定形状のレジスト層を除去するレジスト層除去工程と
を備えた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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電気変換を行う熱電モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ペルチェ効果やベーチェック効果を利用して熱電気変換を行う熱電モジュールが加熱・冷却装置等に用いられている。この熱電モジュールは、一対の絶縁基板における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成されている。
【０００３】
このような熱電モジュールの中には、電極と熱電素子とをハンダ付けする際に、溶融状態のハンダが絶縁基板上に流れて電極間にショートが発生することを防止するための構造を備えたものがある。この中に、電極を、銅層と、銅層の表面全体に形成されたニッケル層と、ニッケル層の上面（電極を形成するときの上面）に形成された金等からなる金属メッキ層の３層で構成し、電極の側面にハンダに対する濡れ性が乏しいニッケル層を露出させた熱電モジュール（例えば、特許文献１参照。）がある。
【０００４】
また、絶縁基板における各電極間に溝を設けて溶融状態のハンダが他方の電極側に流れることを防止したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１４０２５０号公報
【特許文献２】特開２００３−１００９８３号公報
【発明の開示】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の熱電モジュールのうち前者では、電極の側面にニッケル層を露出させるための処理が面倒であるため、処理工数が増え、歩留まりが低下し製造時間が長くなるとともに、コストアップになるという問題がある。また、この熱電モジュールを製造する方法では、金属メッキ層の不要部分（電極の側面部分）をエッチングによって除去する前に、金属メッキ層の上面にレジストを形成するようになっており、この処理の際に、電極とマスクがずれるとレジストが電極の側面に付きショートの原因になるという問題もある。
【０００６】
また、前述した従来の熱電モジュールのうち後者では、絶縁基板における各電極間に溝を形成するため、電極間距離が大きくなり、熱電モジュールが大型化（低密度化）するという問題がある。また、溝を形成するため、処理工数が増え、歩留まりが低下し製造時間が長くなるとともに、コストアップになるという問題もある。
【０００７】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、大型化やコストアップを生じさせることなくハンダによる電極間のショートを防止することのできる熱電モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【０００８】
前述した目的を達成するため、本発明に係る熱電モジュールの構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールであって、電極における熱電素子側部分の縁部に外側に向って突出する庇部を形成して、電極の上側に熱電素子を位置させて電極と熱電素子とをハンダ付けする際に、ハンダが電極の側部から絶縁基板に流れることを防止したことにある。
【０００９】
このように構成した本発明に係る熱電モジュールでは、ハンダによって熱電素子が固定される電極の上端縁部（ハンダ付け処理を行う際に上側になる部分）に外側に向って突出する庇部を形成している。したがって、絶縁基板を下方にして、絶縁基板の上面に位置する電極の上面に熱電素子の下端部をハンダで固定する際に、接合部から溢れた溶融状態のハンダは庇部の上面や側面に溜まる。
【００１０】
これによって、ハンダが絶縁基板上まで流れて、他の電極から流れてきたハンダと接触し、電極間にショートが生じるといったことを防止できる。また、もう一方の絶縁基板に形成された電極に熱電素子の他方の端部を固定する場合にも、その絶縁基板を下方にして、その絶縁基板の上面に位置する電極の上面に熱電素子の下端部を固定することにより、ハンダが絶縁基板側に流れることを防止できる。
【００１１】
また、本発明に係る熱電モジュールの他の構成上の特徴は、電極を種類の異なる金属層からなる複数の層で構成し、複数の層を構成する金属層のうちハンダに対する濡れ性が乏しい金属層に庇部を形成したことにある。
【００１２】
この場合のハンダに対する濡れ性が乏しいとは、一般的にハンダをはじく性質が強いことをさす。本発明においては、ＪＩＳ  Ｃ  ００５３（１９９６）に基づいて試験を行い、規格文章中の時間間隔Ａ−ｔ0（業界で言うゼロクロスタイム）が３秒以上であれば濡れ性が乏しいとする。なお、この試験は、試料を溶融ハンダに浸漬させたときの力の変化を時間毎にプロットして行われ、ゼロクロスタイムは、試料のハンダ槽への浸漬開始時から、試料がハンダ槽から押し上げられる力と試料がハンダ槽に引きこまれる力（濡れ力）とが平衡状態になるまでの時間である。
【００１３】
この濡れ性が乏しい金属層に庇部を形成することによって、溶融状態のハンダが庇部を通過して電極の側面部から絶縁基板側に流れることをより確実に防止できる。また、この場合、庇部を形成する層は複数の層のうちの最上部の層に限らず、庇部を絶縁基板から所定間隔保たせた状態で形成できる位置にある金属層であればよい。また、ハンダに対する濡れ性が乏しい金属としては、ニッケル、マグネシウム等がある。なお、逆にハンダに対する濡れ性がよい金属としては、金、スズ、スズ含有合金（スズ−アンチモン、スズ−ビスマス、スズ−銅、スズ−銅−銀）等がある。
【００１４】
また、本発明にかかる熱電モジュールのさらに他の構成上の特徴は、電極を絶縁基板の一方の面に形成される銅層と、銅層の一方の面に形成されるニッケル層と、ニッケル層の一方の面に形成される金層の３層で構成し、ニッケル層に庇部を形成したことにある。
【００１５】
銅は、導電性に優れているため一般的に電極に使用され、金はハンダに対する濡れ性に優れているため、ハンダを介して電極を熱電素子に固定する場合の電極の表面層として適している。そして、銅層と金層との間にハンダに対する濡れ性が乏しいニッケル層を形成しその縁部を突出させて庇部を形成することにより、溶融状態のハンダが絶縁基板側に流れることを確実に防止できる。なお、この場合、金層の周縁部分は、ニッケル層の庇部とともに、外部側に突出するように形成してもよいが、少なくとも、庇部の側部は被覆することなく露出させるようにして形成する。
【００１６】
また、本発明にかかる熱電モジュールのさらに他の構成上の特徴は、電極を１種類の金属層からなる単層で構成したことにある。この場合の金属層に使用する金属は、導電性に優れているとともに、ハンダに対する濡れ性が乏しいことが要求されることから、ニッケルやマグネシウムを用いることが好ましい。これによると、電極と熱電素子とのハンダ付けの固定強度はやや弱くなるが、ハンダによる電極間のショートを防止する確実性は増すようになる。また、電極を形成するための処理工程数が減少するため、熱電モジュールの製造が容易になるとともに、低コスト化が図れる。
【００１７】
また、本発明にかかる熱電モジュールのさらに他の構成上の特徴は、庇部の基端部の厚みおよび突出長さをそれぞれ１μｍ以上に設定したことにある。この場合の庇部の基端部とは、電極の本体部分と庇部との境界部分である。これによると、電極と熱電素子とをハンダ付けする際に、溶融されたハンダの流れを止めるための庇部の十分な強度および長さを確保することができる。
【００１８】
本発明に係る熱電モジュールの製造方法の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールの製造方法であって、絶縁基板の一方の面にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層形成工程で形成されたレジスト層の表面の所定部分をマスキングした状態でレジスト層の表面を露光する露光工程と、露光工程で露光されたレジスト層を現像することにより、レジスト層におけるマスキングされた部分を除去する現像工程と、現像工程において形成された所定形状のレジスト層間に、複数の金属層からなる電極を形成する電極形成工程と、所定形状のレジスト層を除去するレジスト層除去工程と、電極を構成する複数の金属層のうちの絶縁基板側の金属層の側部の一部を除去して、電極の縁部に庇部を形成する庇部形成工程とを備えたことにある。
【００１９】
これによると、簡単な方法で、ハンダが絶縁基板に流れることを防止し、ハンダによって電極間にショートが発生することのない熱電モジュールを得ることができる。なお、レジスト層形成工程において形成するレジスト層は、絶縁基板の一方の面に直接形成することに限らず、所定のシード層を介して形成してもよい。シード層を形成する場合、このシード層は、レジスト層の除去後にイオンビームエッチングにより除去される。
【００２０】
また、この場合、電極形成工程において形成される電極を構成する複数の金属層のうちハンダに対する濡れ性が乏しい金属層に庇部を形成することができる。さらに、その電極形成工程において形成される電極を絶縁基板の一方の面に形成される銅層と、銅層の一方の面に形成されるニッケル層と、ニッケル層の一方の面に形成される金層の３層で構成し、ニッケル層に庇部を形成することができる。
【００２１】
また、本発明に係る熱電モジュールの製造方法の他の構成上の特徴は、対向させて配置した一対の絶縁基板における対向する内側の面の所定箇所に電極を形成し、対向する電極にそれぞれ熱電素子の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基板間に複数の熱電素子を固定して構成される熱電モジュールの製造方法であって、絶縁基板の上面にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層形成工程で形成されたレジスト層の表面の所定部分をマスキングした状態でレジスト層の表面を露光する露光工程と、露光工程で露光されたレジスト層を現像することにより、レジスト層におけるマスキングされた部分を除去する現像工程と、現像工程において形成された所定形状のレジスト層間およびレジスト層の上面の一部に、上端縁部が庇部に形成された電極を形成する電極形成工程と、所定形状のレジスト層を除去するレジスト層除去工程とを備えたことにある。
【００２２】
これによると、さらに簡単な方法で、ハンダが絶縁基板に流れることを防止し、ハンダによって電極間にショートが発生することのない熱電モジュールを得ることができる。また、この場合、電極形成工程において形成される電極は、１種類の金属層からなる単層で構成してもよいし、複数の金属層からなる積層で構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１および図２は、本実施形態に係る熱電モジュール１０を示している。この熱電モジュール１０は、下基板１１ａと上基板１１ｂとからなる一対の絶縁基板を備えており、下基板１１ａの上面における所定部分に下部電極１２ａが形成され、上基板１１ｂの下面における所定部分に上部電極１２ｂが形成されている。そして、チップからなる複数個の熱電素子１３が、それぞれ下端面を下部電極１２ａにハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極１２ｂにハンダ付けにより固定されて下基板１１ａと上基板１１ｂとを一体的に連結している。
【００２４】
下部電極１２ａと上部電極１２ｂとは、それぞれ熱電素子１３の略１個分の幅の長さに等しい距離をずらして取り付けられている。また、上部電極１２ｂには、それぞれ２個の熱電素子１３の上端面が接合されており、下部電極１２ａには、１個の熱電素子１３の下端面だけが接合されたものと、２個の熱電素子１３の下端面が接合されたものとがある。１個の熱電素子１３の下端面だけが接合された下部電極１２ａは下基板１１ａの一方側（図２の後端部）の２箇所の角部に設けられ、その下部電極１２ａの後部側部分には、リード線１４ａ，１４ｂが取り付けられて外部の装置等に接続可能になっている。
【００２５】
下基板１１ａおよび上基板１１ｂはアルミナからなる板で構成され、熱電素子１３は、直方体に形成されたビスマス・テルル系の合金で構成されている。そして、各熱電素子１３は、下部電極１２ａと上部電極１２ｂとを介して電気的に接続されている。また、熱電素子１３の下端面と下部電極１２ａ、熱電素子１３の上端面と上部電極１２ｂおよび下基板１１ａの一方の角部に形成された下部電極１２ａの端部側部分とリード線１４ａ，１４ｂは、それぞれハンダ付けによって固定されている。
【００２６】
下部電極１２ａと上部電極１２ｂとは略同一形状に形成されており、図３に示したように構成されている。以下、下部電極１２ａおよび上部電極１２ｂをそれぞれ電極１２とし、下基板１１ａおよび上基板１１ｂをそれぞれ絶縁基板１１として説明する。電極１２は、絶縁基板１１の上面に形成された銅層１５と、銅層１５の上面に形成されたニッケル層１６と、ニッケル層１６の上面に形成された金層１７との３層からなる金属層で構成されている。
【００２７】
そして、ニッケル層１６の周縁部は、銅層１５の外周面よりも外側に突出した庇部１６ａに形成され、ニッケル層１６と銅層１５との間に段部が形成されている。また、金層１７は、ニッケル層１６の側面部と上面における側面部近傍部分を僅かに露出させた状態で、ニッケル層１６の上面に形成されている。そして、電極１２の上面と熱電素子１３の下端部とをハンダ１８で接合することにより、電極１２と熱電素子１３は固定されている。
【００２８】
なお、電極１２が上部電極１２ｂである場合には、絶縁基板１１、電極１２および熱電素子１３の上下方向の位置関係は、図３の上下方向を反転した状態になる。また、銅層１５の厚みは５０μｍに、ニッケル層１６の厚みは４μｍに、金層１７の厚みは０．３〜０．４μｍに、それぞれ設定されている。さらに、図４に示した、庇部１６ａの突出長さａは、１〜５μｍに設定されている。また、ハンダ１８としては、すずとアンチモンからなるハンダが用いられている。
【００２９】
つぎに、以上のように構成された熱電モジュール１０の製造方法について説明する。熱電モジュール１０は、図５および図６に示した各工程を備えた製造方法によって製造される。この場合、まず、絶縁基板１１の上面にクロム層と銅層とからなるシード層（図示せず）をスパッタリング（真空中にアルゴンガスを導入しながら絶縁基板１１とターゲット（成膜させる層を構成する物質で、この場合は、クロムと銅）間に直流高電圧を印加し、イオン化したアルゴンガスをターゲットに衝突させてはじき飛ばし、はじき飛ばされたターゲット物質を絶縁基板１１に成膜させる方法）によって形成する。
【００３０】
つぎに、シード層の上面にドライフィルムを貼り付けて、所定部分をマスキングした露光装置（図示せず）で、１５０ｍＪ／ｃｍ2の強さで１２０秒間露光したのちに、温度が３０℃の炭酸ナトリウム水溶液で、２．５分間現像する。これによって、図５（ａ）に示したように、絶縁基板１１の上面にレジスト１９のパターンが形成される。このレジスト１９は、絶縁基板１１の上面における最終的に電極１２が形成されない部分に形成される。
【００３１】
ついで、８０ｇ／Ｌの硫酸と、１９０ｇ／Ｌの硫酸銅と、５０ｐｐｍの塩素イオンの銅メッキ浴を用い、電流密度を２Ａ／ｄｍ2として、室温中でメッキを行うことにより、レジスト１９内に銅層１５ａを形成する（図５（ｂ）参照）。この銅層１５ａの厚みは、４０〜１００μｍ程度に設定しておく。つぎに、２４０ｇ／Ｌの硫酸ニッケルと、４５ｇ／Ｌの塩化ニッケルと、６ｇ／Ｌのホウ酸のニッケルメッキ浴を用い、電流密度を２Ａ／ｄｍ2とし、温度を５５℃としてメッキを行うことにより、レジスト１９内における銅層１５ａの上面に、厚みが４μｍのニッケル層１６を形成する。
【００３２】
さらに、温度が５５℃に設定されたメッキ浴に、ニッケル層１６を浸け、電流密度が０．４Ａ／ｄｍ2の電流を流すことにより、ニッケル層１６の上面に、厚みが０．３〜０．４μｍの金層１７を形成する。これによって、図５（ｂ）に示したように、レジスト１９内に銅層１５、ニッケル層１６および金層１７からなる３層の金属層が形成される。つぎに、水酸化ナトリウム溶液を用いて、レジスト１９を除去するとともに、イオンビームエッチング（イオン源から引き出され、加速されたイオンビームのスパッタリング反応により、試料を加工する方法）によってレジスト１９の下方に形成されていたシード層を除去して、図５（ｃ）の状態にする。
【００３３】
そして、銅層１５ａの側面部をエッチング液に３０秒間浸けることにより所定の厚み分だけ除去して、図５（ｄ）の状態にする。これによって、絶縁基板１１の上面における所定部分に、銅層１５、庇部１６ａを備えたニッケル層１６および金層１７からなる電極１２が形成される。なお、図示していないが、絶縁基板１１と銅層１５との間には、クロム層と銅層とからなるシード層が形成されており、このシード層も電極１２に含まれる。また、図４と、図５（ｄ）とに示した電極１２は説明の便宜上異なる形状で示しているが実質的には、同一形状のものである。
【００３４】
つぎに、図５に示した各工程によって絶縁基板１１の上面に形成された電極１２の上面に、さらに熱電素子１３を位置決めしてハンダ付けする処理が行われる。この場合、まず、電極１２の上面にすずとアンチモンで構成されるハンダ層を形成する。ついで、各電極１２の上面に２個または１個の熱電素子１３の端部を配置させ、重り等の部材を用いてその状態を維持させる。そして、その状態の絶縁基板１１等をリフロー炉（図示せず）の内部に入れて加熱する。
【００３５】
これによって、ハンダ層は溶融して、図６に示したハンダ１８ａの状態になる。この場合、電極１２の金層１７と熱電素子１３の下端面とは略接触した状態になり、ハンダ１８ａは、電極１２と熱電素子１３との接合部の周囲に溜まった状態になる。また、ハンダ１８ａは、庇部１６ａによって落下することを防止された状態になる。そして、この、絶縁基板１１等をリフロー炉から出して冷却すると、ハンダ１８ａは収縮して固化し、図３の状態になる。これによって、各熱電素子１３は、電極１２を介して絶縁基板１１に固定され、図７の状態になる。
【００３６】
また、熱電素子１３の他方の端部に、もう一つの絶縁基板１１を固定する場合には、その絶縁基板１１の上面（組み立てた場合には下面になる）における所定部分に電極１２を形成するとともに、その電極１２の上面にそれぞれ間隔を保って２個のハンダ層を形成する。そして、各ハンダ層の上面に、熱電素子１３の端部を配置し、熱電素子１３の上側に位置する絶縁基板１１を重り等で押さえた状態で、リフロー炉内に入れて加熱したのちに、外部で冷却する。ついで、所定の電極１２にリード線１４ａ，１４ｂを固定することによって、図１および図２に示した熱電モジュール１０が得られる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る熱電モジュール１０では、電極１２の上端側部分を構成するニッケル層１６の周縁部に外側に向って突出する庇部１６ａを形成している。したがって、絶縁基板１１の上面に形成された電極１２の上面に熱電素子１３の下端部をハンダ１８で固定する際に、接合部から溢れた溶融状態のハンダ１８ａは庇部１６ａの上面や側面に溜まり、落下することを防止される。これによって、各電極１２から絶縁基板１１上に流れたハンダ１８ａどうしが接触した状態で固化して、電極１２間にショートが生じるといったことを防止できる。
【００３８】
また、電極１２を銅層１５、ニッケル層１６および金層１７の３層からなる金属層で構成し、庇部１６ａをハンダ１８に対する濡れ性が乏しいニッケル層１６に形成しているため、溶融状態のハンダ１８ａが庇部１６ａを通過して銅層１５の側面部から絶縁基板１１側に流れることをより確実に防止できる。また、本実施形態に係る熱電モジュール１０の製造方法によると、簡単な方法で、庇部１６ａを形成することができる。このため、ハンダ１８ａが絶縁基板１１に流れることを防止し、ハンダ１８によって電極間にショートが発生することのない熱電モジュール１０を得ることができる。
【００３９】
図８は、本発明の他の実施形態に係る熱電モジュールが備える電極２２が絶縁基板２１の上面に設けられた状態を示している。この電極２２はニッケル層からなる単一層で構成されており、上端部の周縁部に外側に向って突出した庇部２６ａが形成されている。この電極２２を備えた熱電モジュールのそれ以外の部分の構成については、前述した熱電モジュール１０と同一である。
【００４０】
つぎに、以上のように構成された電極２２の形成方法を、図９を用いて説明する。この場合、図９（ａ）に示したように、絶縁基板２１の上面にレジスト２９のパターンを形成するまでの工程は、前述した実施形態と同一であるため説明は省略する。そして、このレジスト２９を形成したのち、前述した方法で、レジスト２９内にニッケル層からなる電極２２を形成する。この場合、図５（ｂ）に示したように、電極２２の上端縁部がレジスト２９の上面における一部にも形成されるようにしておく。
【００４１】
そして、水酸化ナトリウム溶液を用いて、レジスト２９を除去するとともに、イオンビームエッチングによってレジスト２９の下方に形成されていたシード層を除去することにより、図９（ｃ）に示した状態にする。これによって、絶縁基板２１の上面における所定部分に、庇部２６ａを備えたニッケル層からなる電極２２が形成される。なお、この場合も、絶縁基板２１と電極２２のニッケル層との間には、クロム層とニッケル層とからなるシード層が形成されている。また、電極２２と熱電素子１３とのハンダ付けによる固定方法は、前述した実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００４２】
このように、この実施形態に係る熱電モジュールによると、電極２２を形成するための処理工程数が大幅に減少するため、熱電モジュールの製造が容易になるとともに、低コスト化が図れる。また、この熱電モジュールの製造方法によると、さらに簡単な方法で、ハンダが絶縁基板２１に流れることを防止し、ハンダによって電極２２間にショートが発生することのない熱電モジュールを得ることができる。
【００４３】
図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係る熱電モジュールが備える電極３２が絶縁基板３１の上面に設けられた状態を示している。この電極３２は銅層３５と、銅層３５の上面に形成されたマグネシウム層３６の２層からなる金属層で構成されており、マグネシウム層３６の周縁部に外側に向って突出した庇部３６ａが形成されている。この電極３２を備えた熱電モジュールのそれ以外の部分の構成については、前述した熱電モジュール１０等と同一である。
【００４４】
この電極３２の形成は、図５に示した形成方法における金層１７の成形を省略するとともに、ニッケル層１６の形成に変えてマグネシウム層３６を形成すること以外は、図５に示した形成方法と同一であるため説明は省略する。この電極３２を形成した場合も、電極３２を形成するための処理工程数が減少するため、熱電モジュールの製造が容易になるとともに、低コスト化が図れる。また、この熱電モジュールの製造方法によっても簡単な方法で、ハンダが絶縁基板３１に流れることを防止し、ハンダによって電極３２間にショートが発生することのない熱電モジュールを得ることができる。
【００４５】
また、本発明に係る熱電モジュールおよびその製造方法は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することができる。例えば、前述した実施形態の電極１２は、３層からなる金属層で構成され、２層目に形成されたニッケル層１６に庇部１６ａを設けているが、この庇部は最上層の金属層に形成することもできる。その場合、最上層の金属層の厚みは、１μｍ以上に設定する。
【００４６】
また、電極３２では、上部のマグネシウム層３６に庇部３６ａを設けているが、これに代えて、マグネシウム層３６の下方に位置する銅層３５の上端縁部に庇部を設けてもよい。また、電極３２のマグネシウム層３６と庇部３６ａとは、厚みが略同じの層を一体的に形成してもよいし、マグネシウム層３６の下部側部分の横断面を、銅層３５の横断面と同一にして、マグネシウム層３６の上端部の縁部に庇部３６ａを形成してもよい。
【００４７】
また、電極は３層以上の多層に形成してもよいし、その場合の各層を構成する金属材料も適宜選択して使用することができる。例えば、銅層の上部に、ニッケルやマグネシウムからなる層と、金、スズ、スズ含有合金などからなる層との２層を形成し、この２層の周縁部に庇部を形成することができる。また、その際、銅層の部分を２層にして、一方を銅以外の金属で構成してもよい。さらに、上部の庇部が形成される層を１層にして、その下部側の層を２層以上の層で構成することもできる。
【００４８】
また、図９に示した、電極２２を形成する方法で、複数層からなる電極を形成することもできる。さらに、ハンダ１８を構成する材料としては、すずとアンチモンに限らず、すずと金や、すずと鉛等で構成することもできる。また、前述した各実施形態のそれ以外の部分の構成についても本発明の技術的範囲内で適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による熱電モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示した熱電モジュールの正面図である。
【図３】電極を介して絶縁基板と熱電素子とを固定した状態を示す断面図である。
【図４】絶縁基板に形成された電極を示す断面図である。
【図５】電極を形成する工程を示しており、（ａ）はレジストの断面図、（ｂ）はレジスト内に銅層、ニッケル層および金層を形成した状態を示す断面図、（ｃ）はレジストを除去した状態を示す正面図、（ｄ）は電極が形成された状態を示す正面図である。
【図６】ハンダで電極をと熱電素子とを固定する状態を示す断面図である。
【図７】絶縁基板に形成された電極の上面に熱電素子を固定した状態を示す正面図である。
【図８】他の実施形態による熱電モジュールが備える電極を示す断面図である。
【図９】図８に示した電極を形成する工程を示しており、（ａ）はレジストの断面図、（ｂ）はレジスト内に銅層からなる電極を形成した状態を示す断面図、（ｃ）はレジストを除去して電極が形成された状態を示す正面図である。
【図１０】さらに他の実施形態による熱電モジュールが備える電極を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…熱電モジュール、１１，２１，３１…絶縁基板、１１ａ…下基板、１１ｂ…上基板、１２，２２，３２…電極、１２ａ…下部電極、１２ｂ…上部電極、１３…熱電素子、１５，３５…銅層、１６…ニッケル層、１６ａ，２６ａ，３６ａ…庇部、１７…金層、１８，１８ａ…ハンダ、１９，２９…レジスト、３６…マグネシウム層。
【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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