(57)【要約】【課題】  配置領域近傍の空間領域の冷却や加熱を効率的に行える熱電変換モジュールを簡単に効率的に製造する。【解決手段】熱電変換素子を絶縁性基板の素子嵌合孔に貫通嵌合し、熱電変換素子をその両端側の電極を介して接続した回路を有する熱電変換モジュールの少なくとも一方側の電極を、熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から熱電変換素子の反対側に立設されたフィン９とを備えたコ字形状のフィン兼用電極２ａ（図１（ｅ）〜（ｇ））と成す。フィン兼用電極２ａは、電極形成用板１１に、固定面８の形成部位を電極区分け孔７を介して整列状に複数形成した後（図１（ａ））、電極区分け孔７に絶縁部材６を充填し（図１（ｂ））、電極形成用板から不要領域１０を取り除き（図１（ｃ））、フィン９を固定面８の両側から折り曲げて立設して一括形成し（図１（ｄ））、複数の熱電変換素子の端部に一括固定する。【選択図】        図１
2006295063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子嵌合孔を形成した絶縁性基板の素子嵌合孔にＰ型とＮ型の対応する熱電変換素子をそれぞれ貫通嵌合し、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に電極を設け、該電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とを電気的に接続して熱電変換素子の回路を形成し、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設ける電極のうち少なくとも一方側の電極を、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成す熱電変換モジュールの製造方法であって、前記フィン兼用電極を複数一括して形成するための電極形成用板を用意して該電極形成用板に前記固定面の形成部位を電極区分け孔を介して整列状に複数形成する孔形成工程と、該孔形成工程後に前記電極区分け孔に絶縁部材を充填する絶縁部材充填工程と、該絶縁部材充填工程後に前記電極形成用板から前記フィンの形成領域と前記固定面の形成領域を除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記絶縁部材のみを介して連結されている状態とする不要領域削除工程と、該不要領域削除工程後に前記フィンを前記固定面の両側から折り曲げて固定面の両側にフィンを立設する工程を有して複数のフィン兼用電極を一括して形成し、この一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に一括固定する工程を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項２】
絶縁部材は耐熱性を有する樹脂とすることを特徴とする請求項１記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項３】
電極区分け孔に設けた絶縁部材の少なくとも一つに応力緩和用の亀裂を形成する亀裂形成工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項４】
絶縁部材充填工程において電極区分け孔に充填する絶縁部材を前記電極区分け孔の貫通方向と前記電極形成用板の面方向とにはみ出す態様に充填し、前記電極区分け孔の面方向の不要領域にはみ出した絶縁部材を不要領域削除工程時に電極形成用板の不要領域と共に除くことを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数の素子嵌合孔を形成した絶縁性基板の素子嵌合孔にＰ型とＮ型の対応する熱電変換素子をそれぞれ貫通嵌合し、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に電極を設け、該電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とを電気的に接続して熱電変換素子の回路を形成し、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設ける電極のうち少なくとも一方側の電極を、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成す熱電変換モジュールの製造方法であって、前記フィン兼用電極を複数一括して形成するための電極形成用板を用意して該電極形成用板に前記固定面の形成部位を電極区分け孔を介して整列状に複数形成する孔形成工程と、該孔形成工程後に前記電極形成用板から前記フィンの形成領域と前記固定面の形成領域と隣り合う固定面同士を連結するための連結部位とを除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記連結部位のみを介して連結されている状態とする不要領域削除工程と、該不要領域削除工程後に前記フィンを前記固定面の両側から折り曲げて固定面の両側にフィンを立設する工程を有して複数のフィン兼用電極を一括して形成し、この一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に固定する時または固定後に前記連結部位を断ち切る工程を有することを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法。
【請求項６】
複数の素子嵌合孔を縦横に整列状に形成した部位を含む絶縁性基板を有し、Ｐ型とＮ型の熱電変換素子が前記絶縁性基板の対応する素子嵌合孔にそれぞれ貫通嵌合されており、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に設けられた電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とが電気的に接続されて熱電変換素子の回路が形成されており、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設けられた電極のうち少なくとも一方側の電極は、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成しており、フィン兼用電極が絶縁部材を介して複数連結されてフィン兼用電極列が形成され、該フィン兼用電極列は縦または横に整列状に配置されたＰ型とＮ型の複数の熱電変換素子の端面に一括して固定されていることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項７】
絶縁部材は耐熱性の樹脂としたことを特徴とする請求項６記載の熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信用部品、理化学機器、携帯用クーラ、半導体プロセス中でのプロセス温度管理等に用いられて冷却や加熱を行う熱電変換モジュールの製造方法および熱電変換モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペルチェモジュール等の熱電変換モジュールが、光通信分野等の様々な分野に用いられており、様々な熱電変換モジュールの構成が提案されている。図８には、代表的な熱電変換モジュールの構造の一例が示されている。この熱電変換モジュール１はペルチェモジュールであり、複数の素子嵌合孔３を有する絶縁性基板（絶縁支持板）３０の素子嵌合孔３に、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を貫通嵌合して形成されている（例えば特許文献１、２、参照。）。
【０００３】
ペルチェモジュールの熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、ペルチェ素子として一般的に知られており、Ｐ型半導体により形成されたＰ型（ｐ型）の熱電変換素子５ａと、Ｎ型半導体により形成されたＮ型（ｎ型）の熱電変換素子５ｂとを有する。Ｐ型およびＮ型の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、例えば長さが０．５〜３．０ｍｍ程度のビスマス・テルル等の半導体単結晶で構成されている。
【０００４】
前記絶縁性基板３０は、例えば厚さが０．２〜１．０ｍｍ程度の電気絶縁物の板、例えばガラスエポキシ板により構成されており、この絶縁性基板３０の上下側に、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）が、例えば０．１〜１．６ｍｍ程度突出するように、Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂが、それぞれ、対応する素子嵌合孔３に貫通嵌合されて交互に配置されている。
【０００５】
Ｐ型とＮ型の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の素子嵌合孔３への貫通方向の一端側（ここでは上側）と他端側（ここでは下側）には、それぞれ電極２が配置されている。これらの電極２はいずれも半田付け等により熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に接合されており、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、対応する電極２を介して電気的に直列に接続されて熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の回路（ＰＮ素子対）が形成されている。なお、図に半田は図示されていない。また、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の回路は、図示されていないリード端子とリード線を介して電源回路等に接続されている。
【０００６】
上記熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の回路に電流を流すと、Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂに電極２を介して電流が流れて、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）と電極２との接合部（界面）で冷却・加熱効果が生じる。つまり、前記接合部を流れる電流の方向によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部が発熱せしめられると共に他方の端部が冷却せしめられるいわゆるペルチェ効果が生じる。
【０００７】
このペルチェ効果によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部、例えば上端部が発熱せしめられると、この熱がペルチェモジュールの上側に設けられた部材に伝えられ、この部材の加熱が行われる。また、その逆に、ペルチェ効果によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の例えば上端部が冷却せしめられると、ペルチェモジュールの上側に設けられた部材の冷却（吸熱）が行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１８１３６２号公報
【特許文献２】特開平１０−１７８２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記のような熱電変換モジュールによって、熱電変換モジュールの上側または下側の空間領域を冷却したり加熱したりすることが提案されているが、この場合、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の冷却端側や加熱端側の電極２が空気に接触する面積が大きい方が効率的に前記空間領域の冷却や加熱を行えると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明者は、電極２と空気との接触面積を大きくするために、電極２の形状を平面形状ではなく、例えばＰ型とＮ型の対の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一端面に固定される固定面と放熱用または吸熱用のフィンとを備えた形状とすることを考えた。
【００１１】
しかしながら、電極２の形状を複雑にすると、１つ１つの電極２を形成してそれぞれの電極２を対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に固定する作業が難しくなり、短時間で効率的に熱電変換モジュールの製造を行うことが困難になる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、熱電変換モジュールの配置領域近傍の空間領域の冷却や加熱を効率的に行うことができ、かつ、簡単で効率的に製造可能な熱電変換モジュールおよび熱電変換モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の熱電変換モジュールの製造方法は、複数の素子嵌合孔を形成した絶縁性基板の素子嵌合孔にＰ型とＮ型の対応する熱電変換素子をそれぞれ貫通嵌合し、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に電極を設け、該電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とを電気的に接続して熱電変換素子の回路を形成し、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設ける電極のうち少なくとも一方側の電極を、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成す熱電変換モジュールの製造方法であって、前記フィン兼用電極を複数一括して形成するための電極形成用板を用意して該電極形成用板に前記固定面の形成部位を電極区分け孔を介して整列状に複数形成する孔形成工程と、該孔形成工程後に前記電極区分け孔に絶縁部材を充填する絶縁部材充填工程と、該絶縁部材充填工程後に前記電極形成用板から前記フィンの形成領域と前記固定面の形成領域を除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記絶縁部材のみを介して連結されている状態とする不要領域削除工程と、該不要領域削除工程後に前記フィンを前記固定面の両側から折り曲げて固定面の両側にフィンを立設する工程を有して複数のフィン兼用電極を一括して形成し、この一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に一括固定する工程を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１４】
また、第２の発明の熱電変換モジュールの製造方法は、上記第１の発明の構成に加え、前記絶縁部材は耐熱性を有する樹脂とする構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１５】
さらに、第３の発明の熱電変換モジュールの製造方法は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記電極区分け孔に設けた絶縁部材の少なくとも一つに応力緩和用の亀裂を形成する亀裂形成工程を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】
さらに、第４の発明の熱電変換モジュールの製造方法は、上記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記絶縁部材充填工程において電極区分け孔に充填する絶縁部材を前記電極区分け孔の貫通方向と前記電極形成用板の面方向とにはみ出す態様に充填し、前記電極区分け孔の面方向の不要領域にはみ出した絶縁部材を不要領域削除工程時に電極形成用板の不要領域と共に除く構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１７】
さらに、第５の発明の熱電変換モジュールの製造方法は、複数の素子嵌合孔を形成した絶縁性基板の素子嵌合孔にＰ型とＮ型の対応する熱電変換素子をそれぞれ貫通嵌合し、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に電極を設け、該電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とを電気的に接続して熱電変換素子の回路を形成し、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設ける電極のうち少なくとも一方側の電極を、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成す熱電変換モジュールの製造方法であって、前記フィン兼用電極を複数一括して形成するための電極形成用板を用意して該電極形成用板に前記固定面の形成部位を電極区分け孔を介して整列状に複数形成する孔形成工程と、該孔形成工程後に前記電極形成用板から前記フィンの形成領域と前記固定面の形成領域と隣り合う固定面同士を連結するための連結部位とを除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記連結部位のみを介して連結されている状態とする不要領域削除工程と、該不要領域削除工程後に前記フィンを前記固定面の両側から折り曲げて固定面の両側にフィンを立設する工程を有して複数のフィン兼用電極を一括して形成し、この一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に固定する時または固定後に前記連結部位を断ち切る工程を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１８】
さらに、第６の発明の熱電変換モジュールは、複数の素子嵌合孔を縦横に整列状に形成した部位を含む絶縁性基板を有し、Ｐ型とＮ型の熱電変換素子が前記絶縁性基板の対応する素子嵌合孔にそれぞれ貫通嵌合されており、前記熱電変換素子の素子嵌合孔への貫通方向の一端側と他端側に設けられた電極を介して対応する前記Ｐ型の熱電変換素子とＮ型の熱電変換素子とが電気的に接続されて熱電変換素子の回路が形成されており、前記熱電変換素子の一端側と他端側に設けられた電極のうち少なくとも一方側の電極は、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成しており、フィン兼用電極が絶縁部材を介して複数連結されてフィン兼用電極列が形成され、該フィン兼用電極列は縦または横に整列状に配置されたＰ型とＮ型の複数の熱電変換素子の端面に一括して固定されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第７の発明の熱電変換モジュールは、上記第６の発明の構成に加え、前記絶縁部材は耐熱性の樹脂とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【発明の効果】
【００２０】
第１〜第４の発明の熱電変換モジュールの製造方法によれば、熱電変換モジュールのＰ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極を形成する際、以下のようにしてフィン兼用電極を一括して形成するので、容易に、かつ、効率的にフィン兼用電極を形成することができる。
【００２１】
つまり、これらの発明は、フィン兼用電極を複数一括して形成するための電極形成用板を用意して、該電極形成用板に前記固定面の形成部位を電極区分け孔を介して整列状に複数形成し、絶縁部材充填工程によって前記電極区分け孔に絶縁部材を充填した後、電極形成用板から前記フィンの形成領域と前記固定面の形成領域を除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記絶縁部材のみを介して連結されている状態とし、前記フィンを前記固定面の両側から折り曲げて固定面の両側にフィンを立設するので、容易に、かつ、効率的にフィン兼用電極を形成することができる。
【００２２】
そして、前記のようにして複数のフィン兼用電極を一括して形成した後、この一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に一括固定する工程を有するので、熱電変換モジュールを容易に、かつ、効率的に製造できる。
【００２３】
また、絶縁部材充填工程を有する本発明の熱電変換モジュールの製造方法において、絶縁部材は耐熱性を有する樹脂とする構成によれば、樹脂は成型作業性が良好なので、フィン兼用電極を一括形成する作業をより一層良好に行うことができ、より効率的に熱電変換モジュールの製造を行うことができる。
【００２４】
さらに、絶縁部材充填工程を有する本発明の熱電変換モジュールの製造方法において、電極区分け孔に設けた絶縁部材の少なくとも一つに応力緩和用の亀裂を形成する亀裂形成工程を有する構成によれば、例えば熱電変換モジュールを使用していくうちに、フィン兼用電極を形成する金属等の導電性部材と電極区分け孔に設けた絶縁部材との熱膨張率差等に起因する歪みによって絶縁部材に応力が加えられても、その応力を絶縁部材に形成された亀裂によって緩和できるので、熱電変換モジュールの長期信頼性を高めることができる。
【００２５】
さらに、絶縁部材充填工程を有する本発明の熱電変換モジュールの製造方法において、絶縁部材充填工程において電極区分け孔に充填する絶縁部材を前記電極区分け孔の貫通方向と前記電極形成用板の面方向とにはみ出す態様に充填し、前記電極区分け孔の面方向の不要領域にはみ出した絶縁部材を不要領域削除工程時に電極形成用板の不要領域と共に除く構成によれば、電極区分け孔に充填する絶縁部材を電極区分け孔から外れにくくすることができ、かつ、電極区分け孔からはみ出した不要な絶縁部材は不要領域削除工程時に除き、良好に、フィン兼用電極を一括形成することができる。
【００２６】
さらに、本発明の熱電変換モジュールの製造方法において、フィン兼用電極を複数一括して形成する際に、電極区分け孔に絶縁部材を設けずに、隣り合う固定面同士を、電極形成用板から形成される連結部位のみを介して連結されている状態とし、一括形成した複数のフィン兼用電極を対応する熱電変換素子に固定する時または固定後に前記連結部位を断ち切る工程を有する構成によれば、フィン兼用電極の一括形成時に絶縁部材を設ける場合と同様に、熱電変換モジュールを容易に、かつ、効率的に製造できる。
【００２７】
さらに、本発明の熱電変換モジュールは、熱電変換素子の一端側と他端側に設けられた電極のうち少なくとも一方側の電極を、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子の一端面に固定された固定面と該固定面の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィンとを備えたコ字形状のフィン兼用電極と成し、フィン兼用電極が絶縁部材を介して複数連結されてフィン兼用電極列が形成され、該フィン兼用電極列は縦または横に整列状に配置されたＰ型とＮ型の複数の熱電変換素子の端面に一括して固定されているので、電極が熱電変換モジュールの配置空間領域の空気に接触する面積を大きくでき、効率的に空間領域の冷却や加熱を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の熱電変換モジュールによれば、フィン兼用電極列は縦または横に整列状に配置されたＰ型とＮ型の複数の熱電変換素子の端面に一括して固定されているので、前記第１乃至第４のいずれかの発明の熱電変換モジュールの製造方法を適用して製造することができ、容易に、かつ、効率的に製造可能な安価な熱電変換モジュールを実現できる。
【００２９】
さらに、本発明の熱電変換モジュールにおいて、絶縁部材は耐熱性の樹脂とした構成によれば、絶縁部材として耐熱性の樹脂を適用して、より一層容易に、かつ、効率的に製造可能な熱電変換モジュールとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。
【００３１】
図５（ａ）には、本発明に係る熱電変換モジュールの一実施形態例が平面図により示されており、図５（ｂ）には、そのＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）にはＢ−Ｂ断面図、図５（ｄ）にはＣ−Ｃ断面図がそれぞれ示されている。本実施形態例の熱電変換モジュールは、図８に示した従来の熱電変換モジュールと同様に、絶縁性基板３０の素子嵌合孔３にＰ型とＮ型の対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）をそれぞれ貫通嵌合し、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の両端側に設けられた電極２を介して対応するＰ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂとを電気的に接続して構成されているが、本実施形態例では、前記電極２を、コ字形状のフィン兼用電極２ａとしている。
【００３２】
それぞれのフィン兼用電極２ａは、Ｐ型とＮ型の対の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一端面に固定された固定面８と該固定面８の両端側から前記熱電変換素子の反対側に立設されたフィン９とを備えてコ字形状を呈している。
【００３３】
なお、図５（ａ）に示す絶縁性基板３０の表面側において、図の上から一列目と下から一列目のフィン兼用電極２ａ（リード端子２１に接続されている電極を除く）は、固定面８の長手方向に沿ってフィン９が形成され、それ以外のフィン兼用電極２ａは固定面８の長手方向に対して直交する方向にフィン９が形成されている。また、絶縁性基板３０の裏面側においては、フィン兼用電極２ａは図５（ａ）に示す態様と位置をずらして配置されている。
【００３４】
また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、それぞれのフィン９は先端側に丸みを帯びた山型に形成され、図５（ｃ）に示すように、固定面８の長手方向に沿って形成されているフィン９は、２つの山型のフィンが連接された形状と成している。
【００３５】
本実施形態例において、フィン兼用電極２ａは絶縁部材６を介して複数連結されてフィン兼用電極列が形成され、該フィン兼用電極２ａの列が、縦または横に整列状に配置されたＰ型とＮ型の複数の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の端面（ここでは横の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の列の端面）に一括して固定されている。
【００３６】
図１、図２には、本実施形態例の熱電変換モジュールに設けられているフィン兼用電極を一括して形成する方法が用いられており、このフィン兼用電極の一括形成工程は、本発明の熱電変換モジュールの製造方法を適用している。図５に示す熱電変換モジュールは、図１、図２に示すフィン兼用電極の一括形成工程を有する熱電変換モジュールの製造方法を適用することにより、上記特徴的な構成を有している。以下、図１、図２に基づき、フィン兼用電極２ａの一括形成工程を説明する。
【００３７】
まず、図１（ａ）、図２（ａ）にそれぞれ示すように、フィン兼用電極２ａを複数一括して形成するための、例えばＮｉメッキの銅板により形成された電極形成用板１１を用意し、該電極形成用板１１にフィン兼用電極２ａの固定面８の形成部位を、電極区分け孔７を介して整列状に複数形成する。この工程を、孔形成工程という。なお、電極形成用板１１の素材は特に限定されず適宜設定される。
【００３８】
図１（ａ）は、固定面８の長手方向を電極区分け孔７の長手方向と同方向に整列させ、図２（ａ）は、固定面８の長手方向と電極区分け孔７の長手方向とが交わる方向となるように整列させる。電極区分け孔７は、例えばプレス打ち抜きにより一括形成する。なお、図１、図２に示す符号１２は、電極形成用板１１を成型用の治具（図示せず）に固定するピン等の固定部材の挿入穴部である。
【００３９】
それぞれの電極区分け孔７は、孔形成工程時に、例えば図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）にそれぞれ示すような形状とし、図３（ａ）の破線枠Ａ内の拡大図および図４（ａ）の破線枠Ａ内の拡大図に示すように、面方向に鉤状部位を有するようにする。また、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、電極区分け孔７の断面は、電極形成用板１１の裏面側（フィン兼用電極２ａを熱電変換素子５に固定する側の面）から表面側（フィン９を立設する側の面）に向かうにつれて縮径するテーパ状に形成することが好ましい。
【００４０】
そして、上記孔形成工程後には、図１（ｂ）、図２（ｂ）にそれぞれ示すように、前記電極区分け孔７に絶縁部材６を充填する。この工程は、絶縁部材充填工程という。絶縁部材６として、本実施形態例では、耐熱性の樹脂であり、例えば常温では液状で加熱により硬化する熱硬化性のフェノール樹脂を適用している。
【００４１】
そして、液状の絶縁部材６を電極区分け孔７に注入し、絶縁部材６の硬化温度以上に加熱させて、図３（ｃ）、図３（ｄ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、電極区分け孔７に充填する絶縁部材６を電極区分け孔７の貫通方向と前記電極形成用板１１の面方向とにはみ出す態様に（アウトサート成型と）するようにしている。
【００４２】
本実施形態例では、電極区分け孔７の形状を、前記の如く、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）にそれぞれ示すような形状とし、また、図３（ｃ）、図３（ｄ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、電極区分け孔７に充填する絶縁部材６を電極区分け孔７の貫通方向と前記電極形成用板１１の面方向とにはみ出す態様に充填するようにすることにより、絶縁部材充填工程において充填される絶縁部材６を電極区分け孔７から外れにくくすることができる。
【００４３】
前記絶縁部材充填工程後には、図１（ｃ）、図２（ｃ）にそれぞれ示すように、前記電極形成用板１１から前記フィン９の形成領域と前記固定面８の形成領域を除いた不要領域１０を取り除いて、図１（ｄ）、図２（ｄ）、図３（ｅ）、図４（ｅ）にそれぞれ示すように、隣り合う固定面８同士が前記絶縁部材６のみを介して連結されている状態とする。この工程を不要領域削除工程という。この不要領域１０の取り除きも、例えばプレス打ち抜きにより一括して行う。
【００４４】
また、本実施形態例では、この不要領域削除工程時に、前記電極区分け孔７の面方向の不要領域にはみ出した絶縁部材６を、電極形成用板１１の不要領域１０と共に除くようにしている。
【００４５】
そして、前記不要領域削除工程後に、図１（ｄ）〜（ｇ）、図２（ｄ）〜（ｇ）、図３（ｆ）、図４（ｆ）にそれぞれ示すように、前記フィン９を前記固定面８の両側から折り曲げて固定面８の両側にフィン９を立設する工程を有して複数のフィン兼用電極２ａを一括して形成する。
【００４６】
そして、一括形成した複数のフィン兼用電極２ａを、半田等を介して対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に一括固定し、図５に示すような熱電変換モジュールを形成する。
【００４７】
なお、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、適宜の方法によって、複数の素子嵌合孔３を縦横に整列状に形成した部位を含む絶縁性基板３０の対応する素子嵌合孔３に貫通嵌合した状態で、前記の如く、フィン兼用電極２ａを一括固定することにより、フィン兼用電極列を縦または横に整列状に配置した熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に一括固定する。
【００４８】
また、リード端子２１を絶縁性基板３０の端部に配置されたフィン兼用電極２ａに接続し、複数のフィン兼用電極２ａを介して電気接続された熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の回路を、リード端子２１と図示されていないリード線とを介して、必要に応じ、電源回路等の電気回路に接続できるようにする。
【００４９】
本実施形態例の熱電変換モジュールは、以上のような製造方法を適用し、上記構成を有しており、容易に、かつ、効率的に、フィン兼用電極２ａを一括して形成することができ、この一括形成した複数のフィン兼用電極２ａを対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に一括固定する工程を有するので、熱電変換モジュールを容易に、かつ、効率的に製造できる。
【００５０】
そして、この熱電変換モジュールは、電極２をフィン兼用電極２ａとしているので、例えば図５（ｂ）に示すように、固定治具３１を用いて熱電変換モジュールを固定した場合に、固定治具３１を挟んだ一方側の領域（例えばＨ領域）を加熱し、他方側の領域（例えばＣ領域）を冷却するといったように、熱電変換モジュールの配置領域の一方側を効率的に加熱し、他方側を効率的に冷却することができる優れた熱電変換モジュールとすることができる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えばフィン兼用電極２ａを一括形成する際に、図６に示すように、電極区分け孔７同士を連結する溝（ランナー）１４を電極形成用板１１に形成し、絶縁部材充填工程時に、絶縁部材注入部１５から溝１４を介して樹脂等の液状の絶縁部材６を流し込み、その後、硬化させてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態例では、フィン兼用電極２ａのフィン９は先端側に丸みを帯びた山型に形成されていたが、フィン９の形状は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。例えば、固定面８の長手方向に形成されるフィン９は、前記の如く２つの山型のフィンを連接して形成する代わりに、図４（ｅ）の破線Ｂに示すように、１つの台形状のフィンとしてもよい。
【００５３】
さらに、上記説明では、図１に示したように、フィン兼用電極２ａを、その固定面８の長手方向が固定面８の配列方向と交わるように整列させた例と、図２に示したように、固定面８の長手方向と固定面８の配列方向とが同方向となるように整列させた例を述べたが、固定面８の長手方向と固定面８の配列方向とが同方向になるものと交わる方向になるものとを、同じ列に配列することもできる。
【００５４】
例えば、両端側に配列されるフィン兼用電極２ａのみを、その固定面８の長手方向と固定面８の配列方向とが交わる方向とし、それ以外のフィン兼用電極２ａは、その固定面８の長手方向と配列方向とが同方向となるように配列することにより、図５（ａ）の平面図における下から一列目のような配列形態のフィン兼用電極２ａを、一括して形成することができる。
【００５５】
さらに、上記実施形態例では、絶縁部材６はフェノール樹脂を適用したが、絶縁部材６は、フィン兼用電極２ａを対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に半田付けする際の熱に耐えられるような耐熱性を有していればよく、フェノール樹脂以外の熱硬化性樹脂としてもよいし、耐熱性の熱可塑性樹脂により形成してもよく、さらに、樹脂以外の部材により形成してもよい。ただし、絶縁部材６を樹脂とすると、樹脂は成型作業性が良好なので、電極区分け孔７に容易に充填でき、絶縁部材充填工程以降の工程も行いやすいので、フィン兼用電極２ａの一括形成作業を非常に良好に行うことができる。
【００５６】
さらに、電極区分け孔７の形状は、上記実施形態例で形成したような形状に限定されることはなく、適宜設定されるものである。
【００５７】
さらに、上記実施形態例における絶縁部材充填工程を省略し、以下のような製造方法を適用することもできる。つまり、孔形成工程後に絶縁部材充填工程を行わずに、電極形成用板１１から不要領域削除工程を行う。この際、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、フィン兼用電極２ａを形成するためのフィン９の形成領域と固定面８の形成領域と、隣り合う固定面８同士を連結するための連結部位１３とを除いた不要領域を取り除いて隣り合う固定面同士が前記連結部位１３のみを介して連結されている状態とする。
【００５８】
そして、該不要領域削除工程後に、前記フィン９を前記固定面８の両側から折り曲げて固定面８の両側にフィン９を立設し、複数のフィン兼用電極２ａを一括して形成し、この一括形成した複数のフィン兼用電極２ａを対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に固定する時または固定後に前記連結部位１３を断ち切る工程を有するようにする。この連結部材１３の断ち切り方は特に限定されるものではないが、例えば図７（ｃ）に示すように、連結部材１３の位置にのみ突起状の切断刃を有する治具１６等を用いて、複数の連結部材１３を一括して断つようにすると、効率的である。
【００５９】
また、連結部位１３の形状や大きさ等は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、フィン兼用電極２ａを一括形成する際に、フィン兼用電極２ａを固定面８を介して連結可能で、かつ、連結部位１３を断ち切る工程時に、フィン兼用電極２ａに支障を来すことなく容易に断ちきることができる態様に形成すればよい。
【００６０】
さらに、上記実施形態例において、電極区分け孔７に設けた絶縁部材６の少なくとも一つに応力緩和用の亀裂を形成する亀裂形成工程を有するようにしてもよい。この亀裂形成工程は、絶縁部材６が樹脂の場合、この樹脂が固まってから適宜のタイミングで行われるものであり、例えば、一括形成したフィン兼用電極２ａを対応する熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）に固定すると同時、または固定後に行うことができる。なお、図７（ｃ）に示した連結部材１３を断ち切る治具１６のような治具を用いると、複数の絶縁部材６に一括して亀裂を形成できる。
【００６１】
上記のような亀裂形成工程を有すると、例えば熱電変換モジュールを使用していくうちに、フィン兼用電極２ａを形成する金属等の導電性部材と電極区分け孔７に設けた絶縁部材６との熱膨張率差等に起因する歪みによって絶縁部材６に応力が加えられても、その応力を絶縁部材６に形成された亀裂によって緩和できるので、熱電変換モジュールの長期信頼性を高めることができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態例では、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の両端側の電極２をフィン兼用電極２ａとしたが、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一端側の電極２のみをフィン兼用電極２ａとし、他端側は従来のような平面状の電極としてもよい。また、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の両端側の電極２のうち、少なくとも一端側の一部領域にのみフィン兼用電極２ａを設け、他の領域の電極２は平面状の電極としてもよい。
【００６３】
さらに、上記実施形態例では、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を断面形状が矩形状の素子としたが、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の形状は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、例えば、その断面形状が円形状の素子としてもよいし、他の形状の素子としてもよい。
【００６４】
さらに、上記実施形態例では、熱電変換モジュール１は、平面形状を略長方形状に形成したが、平面形状が略正方形状の熱電変換モジュール１としてもよいし、平面形状が略円形状や略楕円形状の熱電変換モジュール１としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る熱電変換モジュールの製造方法の一実施形態例におけるフィン兼用電極の一括形成方法を模式的に示す工程図である。
【図２】上記実施形態例における、別の態様のフィン兼用電極の一括形成方法を模式的に示す工程図である。
【図３】図１の各工程において形成される各構成部位を示す説明図である。
【図４】図２の各工程において形成される各構成部位を示す説明図である。
【図５】本発明に係る熱電変換モジュールの一実施形態例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る熱電変換モジュールの製造方法の別の実施形態例を適用したフィン兼用電極形成の一工程を示す説明図である。
【図７】本発明の熱電変換モジュール製造方法の他の態様のフィン兼用電極形成における不要領域削除工程により形成される部位を示す平面説明図（ａ）、（ｂ）と、連結部材を断ち切る工程を模式的に示す断面説明図（ｃ）である。
【図８】従来の熱電変換モジュールの例を側面図により示す説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
２  電極
２  フィン兼用電極
３  素子嵌合孔
５，５ａ，５ｂ  熱電変換素子
６  絶縁部材
８  固定面
９  フィン
１０  不要領域
１１  電極形成用板
１３  連結部位
３０  絶縁性基板
【図１】
2006295063.tif 000003
【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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