(57)【要約】【課題】  隣接する配線導体間でのショートを抑制できる熱電変換モジュールを提供する。【解決手段】  支持基板１と、該支持基板１上に配列された複数の熱電変換素子２と、支持基板１に形成され熱電変換素子２間を電気的に接続する複数の配線導体３と、該配線導体３と熱電変換素子２との間を接続する半田６とを具備する熱電変換モジュールであって、配線導体３が、支持基板１の表面に形成された配線導体本体７ａ、７ｂと、該配線導体本体７ａ、７ｂの表面に形成された第１被覆層８ａ、８ｂとを具備するとともに、該第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１から突出している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、前記支持基板に形成され前記熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と前記熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールであって、前記配線導体が、前記支持基板の表面に形成された配線導体本体と、該配線導体本体の表面に形成された第１被覆層とを具備するとともに、該第１被覆層の側面が前記配線導体本体の側面から突出していることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
前記配線導体は、前記配線導体本体と、前記第１被覆層と、該第１被覆層の上面のみに形成され、前記第１被覆層よりも半田との濡れ性が良好な第２被覆層とを具備して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記第１被覆層の外周部に、前記第２被覆層が形成されていない第２被覆層非形成領域を有することを特徴とする請求項２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記配線導体の上面の前記熱電変換素子が半田で接合される部分に凹部を有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記配線導体本体の側面に酸化層を有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の熱電変換モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを冷却手段としたことを特徴とする冷却装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを温度調節手段としたことを特徴とする温度調節装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを発電手段としたことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、支持基板に形成され熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱電変換素子は、ｐ型半導体とｎ型半導体とからなるｐｎ接合対に電流を流すと、それぞれの半導体の一端側が発熱するとともに他端側が吸熱するというペルチェ効果を利用したもので、これをモジュール化した熱電変換モジュールは、精密な温度制御が可能であり、小型で構造が簡単でありフロンレスの冷却装置、光検出素子、半導体製造装置等の冷却装置、レーザーダイオードの温度調節装置等への幅広い利用が期待されている。
【０００３】
また、熱電変換素子は、その両端に温度差があると電流が流れる特徴を有しているため、排熱回収発電等の発電装置への利用が期待されている。
【０００４】
熱電変換モジュールの構造は、例えば図８に示すように、支持基板１ａ、１ｂの表面に、それぞれ配線導体３ａ、３ｂが形成され、さらにｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂ（以下、これらを総称して熱電変換素子２ということがある）が支持基板１ａ、１ｂで挟持され、配線導体３ａ、３ｂに熱電変換素子２の両端が半田６でそれぞれ接合されている。
【０００５】
そして、これらの熱電変換素子２は、電気的に直列になるように配線導体３ａ、３ｂで接続されており、その両端はそれぞれ外部接続端子４に接続されている。これらの外部接続端子４には、半田６によってリード線５が接続され、外部から電力が供給される構造となっている。
【０００６】
室温付近で使用される冷却用の熱電変換モジュールには、冷却特性が優れるという観点からＡ２Ｂ３型結晶（ＡはＢｉおよび／またはＳｂ、ＢはＴｅおよび／またはＳｅ）からなる熱電変換素子２が一般的に用いられている。
【０００７】
ｐ型熱電変換素子２ａにはＢｉ２Ｔｅ３とＳｂ２Ｔｅ３との固溶体が、ｎ型熱電変換素子２ｂにはＢｉ２Ｔｅ３とＢｉ２Ｓｅ３との固溶体が特に優れた性能を示すことから、このＡ２Ｂ３型結晶（ＡはＢｉおよび／またはＳｂ、ＢはＴｅおよび／またはＳｅ）が熱電変換素子２に広く用いられている。
【０００８】
また、配線導体３ａ、３ｂは、支持基板１ａ、１ｂの表面に形成された配線導体本体７と、この配線導体本体７の表面を被覆する第１被覆層８と、該第１被覆層８の表面を被覆する第２被覆層９とから構成されている。言い換えると、配線導体本体７には銅が用いられ、この配線導体本体７表面には半田６との濡れ性を向上させる目的で、ＡｕやＳｎ等により第２被覆層９が形成され、配線導体本体７と第２被覆層９との間には、銅からなる配線導体本体７との接合強度が良好であるＮｉ等からなる第１被覆層８が形成されている。
【０００９】
このような熱電変換モジュールでは、配線導体３ａ、３ｂに熱電変換素子２の両端を半田６でそれぞれ接合する際に、半田６が第２被覆層９を介して、支持基板１ａ、１ｂ表面に流れ出し、隣接する配線導体３ａ、３ｂ間が導通してしまうという問題があった。
【００１０】
このような問題に対して、特許文献１では、半田との濡れ性が良好な第２被覆層を第１被覆層の半田側表面のみに形成し、第１被覆層の側面には形成せずに第１被覆層を露出させた熱電変換モジュールが記載されている。
【００１１】
このような熱電変換モジュールでは、配線導体の半田側表面では半田が良好に濡れるため熱電変換素子を強固に接合でき、配線導体の側面では半田が濡れにくいため隣接する配線導体間が半田を介して短絡するのを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−１４０２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に記載された熱電変換モジュールでは、配線導体の側面では半田が濡れ難いため、隣接する配線導体間が半田を介して短絡するのをある程度抑制することができるものの、半田が配線導体の側面を伝わって支持基板上面に流れ出し、未だ隣接する配線導体間でショートが生じるおそれがあった。
【００１４】
特に、近年では熱電変換モジュールの小型化が要求されており、配線導体間の間隔が狭くなっているため、隣接する配線導体間でショートが生じ易い構造となっていた。
【００１５】
本発明は、隣接する配線導体間でのショートを抑制できる熱電変換モジュール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】
【００１６】
本発明の熱電変換モジュールは、支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、前記支持基板に形成され前記熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と前記熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールであって、前記配線導体が、前記支持基板の表面に形成された配線導体本体と、該配線導体本体の表面に形成された第１被覆層とを具備するとともに、該第１被覆層の側面が前記配線導体本体の側面から突出していることを特徴とする。
【００１７】
このような熱電変換モジュールでは、第１被覆層の側面が配線導体本体の側面より突出しているため、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができる。
【００１８】
また、本発明の熱電変換モジュールは、前記配線導体は、前記配線導体本体と、前記第１被覆層と、該第１被覆層の上面のみに形成され、前記第１被覆層よりも半田との濡れ性が良好な第２被覆層とを具備することを特徴とする。
【００１９】
このような熱電変換モジュールでは、半田が第１被覆層、第２被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができるとともに、半田との濡れ性が良好な第２被覆層により熱電変換素子を配線導体に良好に接合することができ、熱電変換素子の支持基板への接合強度を向上することができる。
【００２０】
さらに、本発明の熱電変換モジュールは、前記第１被覆層の外周部に、前記第２被覆層が形成されていない第２被覆層非形成領域を有することを特徴とする。
【００２１】
このような熱電変換モジュールでは、第１被覆層の外周部に、第２被覆層が形成されていない第２被覆層非形成領域を有するため、半田は第２被覆層と十分に接合できるとともに、半田は第１被覆層の外周部の第２被覆層非形成領域には流れ出し難いため、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。
【００２２】
また、本発明の熱電変換モジュールは、前記配線導体の上面の前記熱電変換素子が半田で接合される部分に凹部を有することを特徴とする。このような熱電変換モジュールでは、半田が配線導体の上面の凹部に集合し易くなり、第１被覆層の外周部に半田がさらに流れ出し難くなり、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。
【００２３】
また、本発明の熱電変換モジュールは、配線導体本体の側面に酸化層を有することを特徴とする。このような熱電変換モジュールでは、配線導体本体の側面に酸化層を有するため、配線導体本体の側面の半田濡れ性が低くなり、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。
【００２４】
本発明の冷却装置、発電装置または温度調節装置は、上記の熱電変換モジュールを冷却手段、発電手段または温度調節手段としたことを特徴とする。このような冷却装置、発電装置または温度調節装置では、第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと半田が伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができるため、製造歩留まりを向上できるとともに、使用時における信頼性および耐久性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の熱電変換モジュールでは、第１被覆層の側面が配線導体本体の側面より突出しているため、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができる。これにより、製造歩留まりを向上できるとともに、使用時における信頼性および耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の熱電変換モジュールの一実施形態を示すもので、（ａ）は支持基板の一部の記載を省略した斜視図、（ｂ）は要部を拡大して示す断面図である。
【図２】（ａ）は支持基板の記載を省略した図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、（ｂ）は半田の流れを説明するための断面図である。
【図３】本発明の熱電変換モジュールの他の形態を示すもので、（ａ）第１被覆層上面の外周部に第２被覆層が形成されていない領域を残すように第２被覆層を形成した状態を示す断面図、（ｂ）は支持基板の記載を省略した（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。
【図４】本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体に凹部を形成した熱電変換モジュールの断面図である。
【図５】本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体の側面に酸化層を有する熱電変換モジュールの断面図である。
【図６】本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体本体の表面に第１被覆層を形成した配線導体を有する熱電変換モジュールの断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明の熱電変換モジュールの製法を説明するための説明図である。
【図８】従来の熱電変換モジュールを示すもので、（ａ）は支持基板の一部の記載を省略した斜視図、（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態を図１を基に説明する。尚、図８に示す従来の熱電変換モジュールと同一部材については、図８と同一符号を付した。
【００２８】
本発明の熱電変換モジュールは、図１に示すように、下部の支持基板１ａ、上部の支持基板１ｂの表面に、それぞれ第１、第２配線導体３ａ、３ｂが形成され、さらにｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂ（以下、総称して熱電変換素子２または熱電変換素子２ａ、２ｂということがある）が、支持基板１ａ、１ｂの間に配置され、熱電変換素子２が支持基板１ａ、１ｂで挟持されている。熱電変換素子２ａ、２ｂの両端面は、下部および上部の第１、第２配線導体３ａ、３ｂに半田６で接合されている。
【００２９】
また、図１では、支持基板１ａ、１ｂで熱電変換素子２ａ、２ｂを挟持した例について記載したが、本発明では、支持基板１ａまたは１ｂを有しないタイプ、すなわち、熱電変換素子２ａ、２ｂの上面または下面は、配線導体だけで電気的に接続したものであっても良い。
【００３０】
熱電変換素子２はｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂの２種からなり、下部の支持基板１ａの一方の主面上に縦横に配列されている。ｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂは、ｐ型、ｎ型、ｐ型、ｎ型と交互に、且つ電気的に直列になるように第１、第２配線導体３ａ、３ｂ（以下、単に配線導体３ａ、３ｂということもある）で接続し、一つの電気回路を形成している。
【００３１】
熱電変換素子２は、常温付近で最も優れた熱電変換性能を有しているＢｉ−Ｔｅ系が好ましい。これにより良好な冷却効果を得ることができる。ｐ型としてＢｉ０．４Ｓｂ１．６Ｔｅ３、Ｂｉ０．５Ｓｂ１．５Ｔｅ３など、ｎ型としてＢｉ２Ｔｅ２．８５Ｓｅ０．１５、Ｂｉ２Ｔｅ２．９Ｓｅ０．１などが好適に使用される。
【００３２】
配線導体３ａ、３ｂは、配線導体本体７ａ、７ｂと、配線導体本体７ａ、７ｂの表面にそれぞれ形成された第１被覆層８ａ、８ｂと、第１被覆層８ａ、８ｂの表面にそれぞれ形成された第２被覆層９ａ、９ｂとを有している。
【００３３】
一つの電気回路の両端には外部接続端子４が接続され、電気的に接続されている。これらの外部接続端子４には、半田６によってリード線５が接続されており、外部から電力が供給される構造となっている。リード線５の代わりにブロック状、柱状の導体を接続してもよい。またリード線５やブロック状、柱状の導体を接合せず、外部接続端子４に直接ワイヤーをボンディングして電力を供給することもできる。
【００３４】
そして、本発明では、図１（ｂ）、図２に示すように、第１、第２配線導体３ａ、３ｂの半田６側の表面に第１被覆層８ａ、８ｂが形成され、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１から外方に突出している。言い換えれば、第１被覆層８ａ、８ｂは配線導体本体７ａ、７ｂから外方に突出している。さらに言い換えれば、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１は配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１よりも外側に位置している。さらに言い換えれば、第１被覆層８ａ、８ｂは、配線導体本体７ａ、７ｂから支持基板１ａ、１ｂの主面とほぼ平行に飛び出して形成されている。
【００３５】
すなわち、第１被覆層８ａ、８ｂの配線導体本体７ａ、７ｂ側の面は、外周部が配線導体本体７ａ、７ｂに接続されていない面を有しており、配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１は、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１より凹んでいる。
【００３６】
第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１における配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１からの突出量は大きい方が良いが、第１被覆層８ａ、８ｂの破損を抑制するため１ｍｍ以下が望ましい。
【００３７】
配線導体本体７ａ、７ｂの厚みは、例えば０.０１〜３ｍｍ、第１被覆層８ａ、８ｂの厚みは、例えば０.００１〜１ｍｍ、第２被覆層９ａ、９ｂの厚みは、例えば０．０００１〜０.０１ｍｍとされている。
【００３８】
配線導体本体７ａ、７ｂは、電流を流すためのもので、例えば、導電性の良好なＣｕ、Ａｌ、Ａｇ等が用いられ、第１被覆層８ａ、８ｂは、配線導体本体７ａ、７ｂとの接合性を向上させるためのもので、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ等が用いられ、第２被覆層９ａ、９ｂは、半田との濡れ性を向上させるためのもので、例えば、ＡｕやＳｎ等が用いられている。第１被覆層８ａ、８ｂは、半田６の拡散を抑制する材料で形成されていることが望ましい。
【００３９】
以上のように構成された熱電変換モジュールでは、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１より突出しているため、言い換えると、配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１が第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１よりも凹んでいるため、図２（ｂ）に示したように、配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１と第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が不連続となり、構造上、半田が第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１から配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１へと伝わり難くなり、これにより配線導体３ａ、３ｂ間のショートを低減することができる。
【００４０】
また、第１被覆層８ａ、８ｂの上面のみに、半田濡れ性の良好な第２被覆層９ａ、９ｂが形成されているので、半田が第２被覆層９ａ、９ｂから第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１へと伝わり難くなり、これにより配線導体３ａ、３ｂ間のショートを低減することができるとともに、半田は第１被覆層８ａ、８ｂよりも半田との濡れ性が良好な第２被覆層９ａ、９ｂと良好に接合することができ、熱電変換素子２の支持基板１への接合強度を向上することができる。
【００４１】
図３は、本発明の他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、第１被覆層８ａ、８ｂ表面の外周部に、第２被覆層９ａ、９ｂが形成されていない第２被覆層非形成領域Ａを有している。言い換えれば、図３では、第１被覆層８ａ、８ｂ表面の中央部に第２被覆層９ａ、９ｂが形成されており、第１被覆層８ａ、８ｂの外周部は露出しており、第１被覆層８ａ、８ｂ表面には、第２被覆層９ａ、９ｂを取り囲むように第２被覆層非形成領域Ａが形成されている。
【００４２】
このような熱電変換モジュールでは、第１被覆層８ａ、８ｂの外周部に、第２被覆層９ａ、９ｂが形成されていない第２被覆層非形成領域Ａを有するため、半田は第２被覆層９ａ、９ｂと十分に接合するとともに、半田は第１被覆層８ａ、８ｂの外周部の第２被覆層非形成領域Ａには流れ難いため、第１被覆層８ａ、８ｂの外周部に半田が流れ難くなり、これにより配線導体３ａ、３ｂ間のショートをさらに低減することができる。
【００４３】
図４は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体３ａ、３ｂの上面の熱電変換素子２が接合される部分に凹部２５を有している。
【００４４】
すなわち、図４の熱電変換モジュールでは、配線導体本体７ａ、７ｂの上面が凹んでおり、このように凹んだ配線導体本体７ａ、７ｂの上面に、第１被覆層８ａ、８ｂおよび第２被覆層９ａ、９ｂが順次積層され、これにより、配線導体３ａ、３ｂの上面に凹部２５が形成されている。この凹部２５は、熱電変換素子２が接合される部分、言い換えると、熱電変換素子２が半田で接合される配線導体３ａ、３ｂの位置に形成されている。
【００４５】
このような熱電変換モジュールでは、半田が配線導体３ａ、３ｂの上面の凹部２５に集合し易くなり、第１被覆層８ａ、８ｂの外周部に半田がさらに流れ難くなり、これにより配線導体３ａ、３ｂ間のショートをさらに低減することができる。
【００４６】
なお、凹部２５は、配線導体３ａ、３ｂの上面に形成されていれば良く、例えば、支持基板１に予め凹部を形成し、これに配線導体本体７ａ、７ｂ、第１被覆層８ａ、８ｂおよび第２被覆層９ａ、９ｂを順次積層して凹部を形成しても良い。
【００４７】
図５は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体３ａ、３ｂの側面に酸化層２７が形成されている。これにより、配線導体３ａ、３ｂの側面の半田濡れ性を抑制し、配線導体３ａ、３ｂの側面への半田の流出を抑制することができ、配線導体３ａ、３ｂ間のショートをさらに低減することができる。
【００４８】
以上のように構成された熱電変換モジュールは、図７に示すようにして作製することができる。先ず熱電変換素子２を準備する。本発明によれば、熱電変換素子２は周知の方法によって得られるものを用いることができる。即ち、焼結法、単結晶法、溶製法、熱間押出法、薄膜法などによって得られた材料を使用することが可能である。
【００４９】
図６は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体３ａ、３ｂが、配線導体本体７ａ、７ｂの上面に第１被覆層８ａ、８ｂを形成して構成されている。言い換えると、図１（ｂ）の熱電変換モジュールにおいて、第２被覆層９ａ、９ｂを有しないタイプである。
【００５０】
このような熱電変換モジュールにおいても、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１より突出しているため、配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１と第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が不連続となり、半田が第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１から配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１へと伝わり難くなり、これにより配線導体３ａ、３ｂ間のショートを低減することができる。尚、この形態では、第１被覆層８ａ、８ｂはある程度半田６との濡れ性の良い材料から構成することが望ましい。
【００５１】
熱電変換素子２は、Ｂｉ、Ｓｂのうち少なくとも１種およびＴｅ、Ｓｅのうち少なくとも１種を含む焼結体を用いることが好ましい。これらの金属や合金は、室温付近で性能の高い熱電変換モジュールを実現できる。熱電変換素子２の大きさは特に限定されないが、小型熱電変換モジュールとしては、熱電変換素子２として、縦０．１〜２ｍｍ、横０．１〜２ｍｍ、高さ０．１〜３ｍｍの角柱状に加工したものを準備する。
【００５２】
次いで、支持基板１として、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等を主成分とするセラミックスを準備する。また絶縁性の有機基板を使用することもできる。この支持基板１上に、図７（ａ）に示すように、配線導体本体７ａ、７ｂを形成しない部分に第１メッキレジスト層３５を印刷する。尚、図７では、支持基板７ａについてだけ記載した。
【００５３】
この第１メッキレジスト層３５の厚さは、所望する配線導体本体７ａ、７ｂの厚さと同等もしくは若干厚くする。次に、この第１メッキレジスト層３５の上面に第２メッキレジスト層３７を同様にして形成する。第２メッキレジスト層３７の開口部の大きさは、第１被覆層８ａ、８ｂの所望の突出量に合わせ、第１メッキレジスト層３５の開口部より大きくする。次に、図７（ｂ）に示すように、この支持基板１にメッキ法にて第１メッキレジスト層３５の高さまで配線導体本体７ａ、７ｂを形成し、次いで、図７（ｃ）に示すように、第２メッキレジスト層３７の高さ以下に第１被覆層８ａ、８ｂを形成する。次いで、図７（ｄ）に示すように、第１被覆層８ａ、８ｂ上に第２被覆層９ａ、９ｂを第２メッキレジスト層３７の高さまで形成し、メッキレジスト層３５、３７を除去することにより、図１（ｂ）、図２に示すような配線導体３ａ、３ｂを形成できる。
【００５４】
また、第２被覆層９ａ、９ｂの形成面積を第１被覆層８ａ、８ｂより小さくして、周辺部に第２被覆層非形成領域Ａを形成する場合は、第１被覆層８ａ、８ｂを形成した後、その外周部にメッキレジスト層を形成した後、第２被覆層９ａ、９ｂを形成することにより、図３に示すような、第２被覆層非形成領域Ａを有する配線導体３ａ、３ｂを形成できる。
【００５５】
また配線導体３ａ、３ｂに凹部２５を形成する場合には、メッキ法により配線導体本体を形成する途中で一旦成膜を止め、凹部２５となる部分にメッキレジストを印刷した後、配線導体３ａ、３ｂの形成を再開することにより、図４に示すような凹部２５を有する配線導体３ａ、３ｂを形成できる。
【００５６】
また配線導体本体７ａ、７ｂの側面に酸化層２７を形成する場合は、配線導体本体７ａ、７ｂ、第１被覆層８ａ、８ｂ、第２被覆層９ａ、９ｂを形成した後、配線導体本体７ａ、７ｂは酸化するが、第１被覆層８ａ、８ｂ、第２被覆層９ａ、９ｂは酸化しない温度で、空気中で過熱する。
【００５７】
次いで、配線導体３の上に、半田ペーストを塗布し、この上に熱電変換素子２を配置し、加熱することにより、熱電変換素子２が配線導体３に半田６を介して接合される。なお、熱電変換素子２は、ｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂが交互に並ぶように配列し、且つ電気的に直列に接続される。
【００５８】
このようにして得られた熱電変換モジュールの外部接続端子４に、例えば直径０．３ｍｍの太さのリード線５をソフトビーム等で局所的に加熱、接合し、熱電変換モジュール９を作製する。この他、ＹＡＧレーザー等でリード線５をスポット溶接して熱電変換モジュールを作製しても構わない。またワイヤーボンディングに対応するため、リード線の替わりにブロック状、柱状の導体を外部接続端子４に接合しても良い。あるいは、外部接続端子４に直接ワイヤーボンディングすることもできる。
【００５９】
本発明の熱電変換モジュールを、例えば特開平１−１２００２１号公報に記載されているように半導体製造装置やレーザー等の冷却手段として使用することができる。これにより長期信頼性、耐久性に優れた冷却装置を提供することができる。また、熱電変換モジュールを、例えば特開平１−５０７７５号公報に記載されているように発電装置として構成し、自動車やコージェネレーション等の排熱を利用した発電手段として使用することができる。これにより長期信頼性、耐久性に優れた発電装置を提供することができる。さらに、熱電変換モジュールを、例えば、特開平１０−４１５７５号公報に記載されているようにレーザーダイオードの温度調節手段として使用することができる。これにより、長期信頼性、耐久性に優れた温度調節装置を提供することができる。
【実施例】
【００６０】
先ず、ｎ型またはｐ型の熱電変換素子２を準備した。熱電変換素子２の形状は、四角柱で、寸法は縦０．６ｍｍ、横０．６ｍｍ、高さ１ｍｍであった。また、支持基板１として、大きさが縦６ｍｍ×横８ｍｍ×厚み０．２ｍｍのアルミナ基板を用意した。
【００６１】
支持基板１上に、図７（ａ）に示すように、配線導体本体７ａ、７ｂを形成しない部分に厚み５０μｍの第１メッキレジスト層３５を印刷した。この第１メッキレジスト層３５の上面に、厚み５μｍの第２メッキレジスト層３７を同様にして形成した。第２メッキレジスト層３７の開口部の大きさは、第１メッキレジスト層３５の開口部よりも大きくし、第１メッキレジスト層３５の外周部が０．５ｍｍ幅で露出するように形成した。この支持基板１に対して、図７（ｂ）に示すように、無電解メッキ法にて第１メッキレジスト層３５の高さまでＣｕをメッキし、厚み５０μｍの配線導体本体７ａ、７ｂを形成し、次いで、図７（ｃ）に示すように、第２メッキレジスト層３７の高さ以下に無電解メッキ法にてＮｉをメッキし、厚さ５μｍの第１被覆層８ａ、８ｂを形成した。
【００６２】
次いで、図７（ｄ）に示すように、第１被覆層８ａ、８ｂ上に第２メッキレジスト層３７の高さまで無電解メッキ法にてＡｕをメッキし、厚さ０．５μｍの第２被覆層９ａ、９ｂを形成し、この後、図７（ｅ）に示すように、第１メッキレジスト層３５、第２メッキレジスト層３７を除去し、図１（ｂ）、図２に示すような配線導体３ａ、３ｂを形成した。
【００６３】
走査型電子顕微鏡にて、配線導体３ａ、３ｂの側面を確認したところ、第１被覆層８ａ、８ｂの側面８ａ１、８ｂ１が配線導体本体７ａ、７ｂの側面７ａ１、７ｂ１よりも０．５ｍｍ突出していることを確認した。
【００６４】
この後、下部の支持基板１ａの配線導体３ａ上に、Ａｕ−Ｓｎからなる半田ペーストを印刷し、その上に熱電変換素子２を並べ、下部の支持基板１ａの反対面から加熱し、熱電変換素子２を固定した。熱電変換素子２の数は、ｐ型熱電変換素子２ａおよびｎ型熱電変換素子２ｂを同数ずつ用いた。同様にして上部の支持基板１ｂと熱電変換素子２とを半田で接合して熱電変換モジュールを作製した。配線導体３は、下部の支持基板１ａ側に２４個（外部接続端子４を含む）、上部の支持基板１ｂ側に２３個形成し、総数４７個であった。得られた熱電変換モジュール９の外部接続端子４上にリード線５を半田で接続した。
【００６５】
このようにして得られた１０個の熱電変換モジュール９について、配線導体３ａ、３ｂ間における支持基板１上に半田が流れ出しているか否かの確認を、双眼顕微鏡にて確認した（４５箇所×１０個）。その結果、配線導体３ａ、３ｂ間における支持基板１上への半田の流れ出しは確認できなかった。
【００６６】
これに対して、支持基板にメッキレジスト層を用いて、配線導体本体の側面、第１被覆層の側面、第２被覆層の側面を段差がない同一面とした（第１被覆層の配線導体本体の側面からの突出量０）、比較例の熱電変換モジュールを１０個作製し、上記と同様に、配線導体３ａ、３ｂ間における支持基板１上に半田が流れ出しているか否かの確認を、双眼顕微鏡にて確認した。その結果、配線導体３ａ、３ｂ間における支持基板１上への半田の流れ出しが２箇所確認できた。
【００６７】
これにより、第１被覆層の側面を配線導体本体の側面より突出させることにより、半田が第１被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減できることがわかる。
【符号の説明】
【００６８】
１・・・支持基板
１ａ・・・下部の支持基板
１ｂ・・・上部の支持基板
２・・・熱電変換素子
２ａ・・・ｐ型熱電変換素子
２ｂ・・・ｎ型熱電変換素子
３・・・配線導体
３ａ・・・第１配線導体
３ｂ・・・第２配線導体
４・・・外部接続導体
５・・・リード線
６・・・半田
７ａ、７ｂ・・・配線導体本体
７ａ１、７ｂ１・・・配線導体本体の側面
８ａ、８ｂ・・・第１被覆層
８ａ１、８ｂ１・・・第１被覆層の側面
９ａ、９ｂ・・・第２被覆層
２５・・・凹部
２７・・・酸化層
Ａ・・・第２被覆層非形成領域
【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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