(57)【要約】【課題】高度な熟練がなくとも熱電変換モジュールの不良発生を抑えられる。【解決手段】Ｐ型熱電素子１ａとＮ型熱電素子１ｂが交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体１と、前記Ｐ型熱電素子１ａと前記Ｎ型熱電素子１ｂを電気的に接続するための電極２ｂが備えられた基板２と、前記熱電素子接続体１の一方端と他方端に設けられた端子電極４と、該端子電極４に電気的に接続された圧着部材５と、該圧着部材５を変形することによって該圧着部材５に接続されたリード線６が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュールおよびその製造方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体と、前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子を電気的に接続するための電極が備えられた基板と、前記熱電素子接続体の一方端と他方端に設けられた端子電極と、該端子電極に電気的に接続された圧着部材と、該圧着部材を変形することによって該圧着部材に接続されたリード線が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュール。
【請求項２】
基板に備えられた電極によってＰ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体を備えた熱電変換モジュールの製造方法において、前記熱電素子接続体の一方端と他方端に設けられた端子電極に圧着部材を接続する接続工程と、前記圧着部材を変形することによってリード線を前記圧着部材に接続する圧着工程が設けられていることを特徴とする熱電変換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】
本発明は熱電変換モジュールおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来一般的に製造されている熱電変換モジュールの外観図である。熱電変換モジュールは、基板１２、１３に設けられた電極１２ａ、１３ａと熱電素子１１を半田材で接合し、Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体１００を作製することによって製造される。熱電素子接続体１００に設けられた端子電極には半田１４によってリード線１５が接続されている。このリード線の接続は、一般的に半田ゴテによる半田付けで行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半田ゴテによる半田付けは作業者の熟練を要し、特にＬＤ用のペルチェモジュールは非常に小型であるため、半田ゴテによる接続には非常に熟練が必要であり、製造工程で不良品が発生する確率が高い問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決したもので、高度な熟練がなくとも不良品の発生が抑えられる熱電変換モジュールおよびその製造方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項１において講じた技術的手段（以下、第１の技術的手段と称する。）は、Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体と、前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子を電気的に接続するための電極が備えられた基板と、前記熱電素子接続体の一方端と他方端に設けられた端子電極と、該端子電極に電気的に接続された圧着部材と、該圧着部材を変形することによって該圧着部材に接続されたリード線が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュールである。
【０００６】
上記第１の技術的手段による効果は、以下のようである。
【０００７】
すなわち、圧着部材を使用することによってリード線を接続しているので、高度な熟練がなくとも不良品の発生を抑えることができる。
【０００８】
上記技術的課題を解決するために、本発明の請求項２において講じた技術的手段（以下、第２の技術的手段と称する。）は、基板に備えられた電極によってＰ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体を備えた熱電変換モジュールの製造方法において、前記熱電素子接続体の一方端と他方端に設けられた端子電極に圧着部材を接続する接続工程と、前記圧着部材を変形することによってリード線を前記圧着部材に接続する圧着工程が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュールの製造方法である。
【０００９】
上記第２の技術的手段による効果は、以下のようである。
【００１０】
すなわち、圧着部材を変形することによってリード線を接続するので、高度な熟練がなくとも不良品の発生を抑えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は実施例１の熱電変換モジュールの外観図である。熱電変換モジュールは、熱電素子接続体１、基板２、３、圧着部材５、リード線６などから構成されている。熱電素子接続体１は基板２と基板３に挟持され、基板２、３に設けられた電極によりＰ型熱電素子１ａとＮ型熱電素子１ｂが交互に電気的に直列に接続されている。
【００１３】
図２は実施例１の基板２の外観図である。基板２は、８．０ｍｍ×１２．０ｍｍ×高さ０．３ｍｍのアルミナ平板（絶縁体平板）２ａの一方の表面上に、メッキにより電極２ｂおよび端子電極４が設けられている。基板３には端子電極が設けられていないが、８．０ｍｍ×１１．０ｍｍ×高さ０．３ｍｍのアルミナ平板上に基板２と同様に電極が設けられている。端子電極４の一方側には熱電素子接続体１の端に位置するＰ型熱電素子１ａまたはＮ型熱電素子１ｂが接続されている。端子電極４の他方側には圧着部材５が半田により接合されている。図３は圧着部材５の外観図である。圧着部材５は、内径０．５ｍｍ、肉厚０．１ｍｍ、長さ３ｍｍの銅製の円筒形状であり、表面にはニッケルメッキが施されている。使用したＰ型熱電素子１ａ、Ｎ型熱電素子１ｂは、それぞれ２４個であり、その大きさは、いずれも電極に接合する面が一辺０．６ｍｍの正方形で、高さが１．０ｍｍである。
【００１４】
図４〜７は実施例１の製造方法を説明する説明側面図である。図４のように、基板３のアルミナ平板（絶縁体平板）３ａ上に設けられた電極３ｂ上にスクリーン印刷にてクリーム半田を印刷し半田部７を形成した。Ｐ型熱電素子１ａまたはＮ型熱電素子１ｂの一方端を電極３ｂに当接した状態で半田部７が溶融するように加熱して、Ｐ型熱電素子１ａまたはＮ型熱電素子１ｂと電極３ｂを接合した。
【００１５】
続いて、図５のように、基板２のアルミナ平板（絶縁体平板）２ａ上に設けられた電極２ｂおよび端子電極４の上にスクリーン印刷にてクリーム半田を印刷し半田部８を形成した。半田部８の融点は半田部７の融点より低い。基板３に接合されたＰ型熱電素子１ａまたはＮ型熱電素子１ｂの他方端を電極２ｂに当接し、かつ圧着部材５を端子電極４に当接して、半田部８が溶融するが半田部７が溶融しないように加熱して、Ｐ型熱電素子１ａまたはＮ型熱電素子１ｂと電極２ｂを接合した。
【００１６】
こうして、図６のように、電極２ｂおよぶ電極３ｂによりＰ型熱電素子１ａとＮ型熱電素子は交互に電気的に直列に接続され、熱電素子接続体１が形成される。同時に熱電素子接続体１の一方端と他方端に設けられた端子電極４に圧着部材５が接合される。
【００１７】
次に、リード線６の先端を２ｍｍだけ圧着部材５の内側に挿入し、圧着部材５を上方からプレスして押しつぶし、リード線６を圧着部材５に圧着接合した（図７）。リード線６は、径０．３ｍｍ、長さ５０ｍｍの　表面ニッケルメッキした軟銅線である。その後、リード線６を直角に折り曲げ、２つのリード線６を同じ方向に取り出した。
【００１８】
以上の製造方法で２２個の熱電変換モジュールを製造し、組み付け不良数、リード線引張不良数を評価した。組み付け不良は、圧着部材５と端子電極４の接合状態（半田流れ）を目視で観察し接合状態が悪いか、またはリード線６を軽く引っ張って圧着部材５からはずれるものを不良と判定した。リード線引張不良は、基板２の電極面に対し垂直方向に５ｍｍ／ｍｉｎの速度でリード線６を引っ張ったときにリード線６が剥離する強度が５Ｎより小さいものを不良と判定した。
【００１９】
（実施例２）
図８は実施例２の熱電変換モジュールの外観図である。実施例２は、端子電極の形状と圧着部材の方向が異なる以外、実施例１と同じであり、同じ部位には同じ符号を用い、説明は省略する。実施例１の端子電極４はＬ字形であるのに対し、実施例２の端子電極４１はＩ字形である。実施例１では圧着部材５は軸方向がリード線６の取り出し方向に直交しているのに対し、実施例２では圧着部材５の軸方向がリード線６の取り出し方向に一致している。基板２、３および熱電素子の大きさは実施例１と同じであるが、使用したＰ型熱電素子１ａ、Ｎ型熱電素子１ｂは、それぞれ２３個である。
【００２０】
実施例１では基板面を有効に使うことができ、熱電変換モジュールを小型化できるメリットがある。実施例２ではリード線６の折り曲げが不要で、リード線６の耐久性に優れているメリットがある。実施例２の熱電変換モジュールも実施例１と同様にして２２個製造し、実施例１と同じ評価を行った。
【００２１】
（比較例）
図１０は比較例の熱電変換モジュールの外観図である。比較例は、リード線を半田で端子電極に接合した以外は、実施例１と同じであり、同じ部位には同じ符号を用い、説明は省略する。比較例は、従来技術と同様に半田部１０にてリード線６を端子電極４に接合している。基板２、３、熱電素子の大きさおよび個数は実施例１と同じである。
【００２２】
比較例の熱電変換モジュールは、圧着部材５を使用していない状態で、図４〜６に示した実施例１と同様に基板２と基板３で挟持された熱電素子接続体１を製造し、その後、半田材（Ｓｎ／Ｓｂ半田）を使用して半田ゴテでリード線６を端子電極４に接合し、リード線６を熱電変換モジュールの外方に直角に折り曲げて製造した。比較例の熱電変換モジュールも実施例１と同様にして２２個製造し、実施例１と同様に組み付け不良数、リード線引張不良数を評価した。リード線引張不良は実施例１と同じ方法で評価した。組み付け不良数は、リード線６と端子電極４の接合状態（半田流れ）を目視で観察し接合状態が悪いものを不良と判定した。
【００２３】
（評価結果）
表１に評価結果を示す。従来と同様の比較例では２個の組み付け不良、６個のリード線引張不良が発生したが、実施例１、２では全く不良が発生しなかった。
【００２４】
【表１】
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実施例１、２では圧着部材を使用することによってリード線を接続しているので、リード線接続の品質が安定し、高度な熟練がなくとも不良品の発生を大幅に低減できたものである。
【００２５】
なお、実施例１、２では圧着部材として円筒形状の部材を使用したが、特に限定されず、例えば、図９に示す板状部材を断面コの字状に折り曲げた部材９など、それ自身を変形させることによりリード線を接続できる部材なら何でもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、Ｐ型熱電素子とＮ型熱電素子が交互に電気的に直列に接続された熱電素子接続体と、前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子を電気的に接続するための電極が備えられた基板と、前記熱電素子接続体の一方端と他方端に設けられた端子電極と、該端子電極に電気的に接続された圧着部材と、該圧着部材を変形することによって該圧着部材に接続されたリード線が設けられていることを特徴とする熱電変換モジュールおよびその製造方法であるので、高度な熟練がなくとも不良品の発生を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の熱電変換モジュールの外観図
【図２】実施例１の基板の外観図
【図３】圧着部材の外観図
【図４】実施例１の製造方法を説明する説明側面図
【図５】実施例１の製造方法を説明する説明側面図
【図６】実施例１の製造方法を説明する説明側面図
【図７】実施例１の製造方法を説明する説明側面図
【図８】実施例２の熱電変換モジュールの外観図
【図９】圧着部材の変形例の外観図
【図１０】比較例の熱電変換モジュールの外観図
【図１１】従来一般的に製造されている熱電変換モジュールの外観図
【符号の説明】
１…熱電素子接続体
１ａ…Ｐ型熱電素子
１ｂ…Ｎ型熱電素子
２、３…基板
２ｂ…電極
４…端子電極
５、９…圧着部材
６…リード線
【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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