(57)【要約】【課題】電極の厚さに関わらず熱電素子の近傍における余剰の半田のたまりを防止することが可能な熱電モジュールおよび熱電モジュールの製造方法の提供にある。【解決手段】複数の板状の第１電極１３が設けられる第１表面を有する第１基材１１と、複数の板状の第２電極１４が設けられ、かつ第１表面と対向する第２表面を有する第２基材１２と、複数のＰ型熱電素子１５及び複数のＮ型熱電素子１６と、を備えた熱電モジュール１０である。第１基材１１の第１表面であって、第１電極中間部１３Ｂの位置に第１基材凹部２１を形成し、第１電極中間部１３Ｂを第１基材凹部２１の表面に沿って配置して第１電極中間部１３Ｂに第１電極凹部２３を形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状の第１電極が設けられる第１表面を有する第１基材と、
複数の板状の第２電極が設けられ、かつ前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基材と、
前記第１表面と前記第２表面との間に設けられる複数のＰ型熱電素子及び複数のＮ型熱電素子と、を備え、
前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子が、前記第１電極と前記第２電極に電気的に接続された熱電モジュールにおいて、
前記第１基材の前記第１表面であって、前記第１電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第１電極中間部の位置に第１基材凹部を形成し、
前記第１電極中間部を第１基材凹部の表面に沿って配置して前記第１電極中間部に第１電極凹部を形成したことを特徴とする熱電モジュール。
【請求項２】
前記第１基材および前記第２基材は導電性材料により形成され、
前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第２表面に絶縁被膜がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール。
【請求項３】
前記第１基材、前記第１電極は、塑性変形可能な金属材料により形成され、
前記第１基材凹部および前記第１電極凹部はプレス成形により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱電モジュール。
【請求項４】
前記第１電極は金属板により形成され、
前記第１電極凹部は前記金属板の屈曲により形成されていることを特徴とする請求項３記載の熱電モジュール。
【請求項５】
前記第１基材は絶縁性を有する脆性材料により形成され、
前記第１基材凹部は切削又はエッチングにより形成され、
前記第１電極は、前記第１電極中間部と、前記第１電極中間部よりも前記Ｐ型熱電素子側の部分および前記第１電極中間部よりも前記Ｎ型熱電素子側の部分である一対の第１電極端部を有し、
前記第１電極中間部は、前記第１基材凹部の表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより形成されることを特徴とする請求項１記載の熱電モジュール。
【請求項６】
前記第１電極端部は、前記第１基材の前記第１表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより形成されていることを特徴とする請求項５記載の熱電モジュール。
【請求項７】
前記第１電極端部は、それぞれ金属板により形成されていることを特徴とする請求項５記載の熱電モジュール。
【請求項８】
前記第２基材の前記第２表面であって、前記第２電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第２電極中間部の位置に第２基材凹部を形成し、
前記第２電極中間部を前記第２基材凹部の表面に沿って配置して前記第２電極中間部に第２電極凹部を形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の熱電モジュール。
【請求項９】
複数の板状の第１電極が設けられる第１表面を有する第１基材と、
複数の板状の第２電極が設けられ、かつ前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基材と、
前記第１基材の第１表面と前記第２基材の前記第２表面との間に設けられる複数のＰ型熱電素子及び複数のＮ型熱電素子と、を備え、
前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子が、前記第１電極と前記第２電極に電気的に接続された熱電モジュールの製造方法であって、
前記第１基材の前記第１表面であって、前記第１電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第１電極中間部の位置に、第１基材凹部を形成する第１基材凹部形成工程と、
前記第１電極中間部を第１基材凹部の表面に沿って配置して前記第１電極中間部に第１電極凹部を形成する第１電極凹部形成工程、を有することを特徴とする熱電モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記第１基材および前記第１電極を塑性変形可能な金属材料により形成し、
前記第１基材の前記第１表面の平坦面に平板状の前記第１電極を形成した後、前記第１電極の第１電極中間部を前記第１表面方向にプレスすることにより、前記第１基材凹部形成工程および前記第１電極凹部形成工程を同時に行うことを特徴とする請求項９記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項１１】
第１基材凹部形成工程は、前記第１基材凹部を切削又はエッチングにより形成する工程であり、
前記第１電極凹部形成工程は、ペースト状金属材料を前記第１基材凹部の表面へ塗布し、前記ペースト状金属材料を焼結させることにより前記第１電極中間部を形成する工程であることを特徴とする請求項９記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記第１電極中間部を前記第１表面方向にプレスすることにより、前記第１電極凹部を形成することを特徴とする請求項１１記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項１３】
ペースト状金属材料を前記第１基材へ塗布し、前記ペースト状金属材料を焼結させることにより前記第１電極を形成することを特徴とする請求項１１又は１２記載の熱電モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記第２基材の前記第２表面であって、前記第２電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第２電極中間部の位置に、第２基材凹部を形成する第２基材凹部形成工程と、
前記第２電極中間部を第２基材凹部の表面に沿って配置して前記第２電極中間部に第２電極凹部を形成する第２電極凹部形成工程と、を有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか一項記載の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】
この発明は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する熱電モジュールおよび熱電モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電モジュールの従来技術としては、例えば、特許文献１に開示された熱電冷却装置を挙げることができる。
この種の熱電冷却装置は、対向して配置された基板を備えており、基板の対向面にはＰ型熱電半導体とＮ型熱電半導体とが半田付けにより接合された電極が形成されている。
基板間においてＰ型熱電半導体とＮ型熱電半導体が交互に配置されており、Ｐ型熱電半導体とＮ型熱電半導体の間となる電極の表面には凹部が形成されている。
電極の凹部は、電極の凹部を形成しない部分にレジストインクを塗布してからエッチング処理を施し、その後にレジストインクを除去することにより形成される。
【０００３】
この熱電冷却装置によれば、電極に凹部が形成されていることから、Ｐ型熱電半導体とＮ型熱電半導体を半田付けにより電極に半田接合する際に、余剰の半田が加熱溶融時に凹部へ流れる。
このため、熱電半導体の近傍に余剰の半田のたまりができず、半田のたまりの存在による熱電冷却装置の性能低下や信頼性の低下が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０３４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された熱電冷却装置は電極にのみ凹部を設けることから、形成する凹部を考慮して電極の厚さを決定する必要があり、凹部の深さ以上に電極を薄くすることができないという問題がある。
凹部形成のために電極の厚さが大きくなると、例えば、熱電冷却装置のサイズも大きくなるほか、電極の材料を余分に必要となる。
また、電極を薄くした上で凹部を設けることも考えられるが、電極を薄くするほど凹部を精度良く設けることが技術的に困難になるほか、余剰の半田を溜めることができないおそれがある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、電極の厚さに関わらず熱電素子の近傍における余剰の半田のたまりを防止することが可能な熱電モジュールおよび熱電モジュールの製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、複数の板状の第１電極が設けられる第１表面を有する第１基材と、複数の板状の第２電極が設けられ、かつ前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基材と、前記第１表面と前記第２表面との間に設けられる複数のＰ型熱電素子及び複数のＮ型熱電素子と、を備え、前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子が、前記第１電極と前記第２電極に電気的に接続された熱電モジュールにおいて、前記第１基材の前記第１表面であって、前記第１電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第１電極中間部の位置に第１基材凹部を形成し、前記第１電極中間部を第１基材凹部の表面に沿って配置して前記第１電極中間部に第１電極凹部を形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の熱電モジュールによれば、熱電素子と電極を半田接合する際に余剰な半田が第１電極凹部に流れ込むことから、熱電素子の近傍に余剰の半田のたまりが発生することはない。
第１電極凹部は第１基材に形成された第１基材凹部にそれぞれ配置されていることから、第１基材凹部を大きくすれば、第１電極凹部を大きくすることができる。
その結果、第１電極の厚さに関わらず余剰の半田を受けることができる第１電極凹部を第１電極に形成することができる。
【０００９】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１基材および前記第２基材は導電性材料により形成され、前記第１基材の前記第１表面および前記第２基材の前記第２表面に絶縁被膜がそれぞれ形成されてもよい。
【００１０】
この場合、第１基材および第２基材が導電性材料であっても、第１基材および第２基材と電極との絶縁を図ることができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１基材、前記第１電極は、塑性変形可能な金属材料により形成され、前記第１基材凹部および前記第１電極凹部はプレス成形により形成されてもよい。
【００１２】
この場合、プレス成形により第１基材凹部および第１電極凹部を形成することから、第１電極における第１電極凹部を従来よりも簡単に形成することができる。
第１基材が塑性変形可能な金属材料により形成されることで、第１基材の第１基材凹部をプレス成形により設けることができる。
【００１３】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１電極は金属板により形成され、前記第１電極凹部は前記金属板の屈曲により形成されてもよい。
【００１４】
この場合、第１電極は金属板により形成され、第１電極の第１電極凹部はプレス成形による折り曲げにより形成することができる。
【００１５】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１基材は絶縁性を有する脆性材料により形成され、前記第１基材凹部は切削又はエッチングにより形成され、前記第１電極は、前記第１電極中間部と、前記第１電極中間部よりも前記Ｐ型熱電素子側の部分および前記第１電極中間部よりも前記Ｎ型熱電素子側の部分である一対の第１電極端部を有し、前記第１電極中間部は、前記第１基材凹部の表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより形成されてもよい。
【００１６】
この場合、第１基材が脆性材料であっても、第１基材に第１基材凹部をそれぞれ設けることができる。
また、第１基材凹部の表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより第１電極の第１電極中間部を形成することで、第１電極中間部に第１電極凹部を形成することができる。
【００１７】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１電極端部は、前記第１基材の前記第１表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより形成されてもよい。
【００１８】
この場合、第１基材の第１表面に塗布されたペースト状金属材料を固化させることにより第１電極の第１電極端部が形成されるから、第１電極全体をペースト状金属材料により形成することができる。
【００１９】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第１電極端部は、それぞれ金属板により形成されてもよい。
【００２０】
この場合、第１電極における第１電極端部が金属板に形成されているから、第１電極を金属板とペースト状金属材料の組み合わせにより形成することができる。
【００２１】
また、本発明では、上記の熱電モジュールにおいて、前記第２基材の前記第２表面であって、前記第２電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第２電極中間部の位置に第２基材凹部を形成し、前記第２電極中間部を前記第２基材凹部の表面に沿って配置して前記第２電極中間部に第２電極凹部を形成してもよい。
【００２２】
この場合、熱電素子と第２電極を半田接合する際に余剰な半田が第２電極凹部に流れ込むことから、熱電素子の近傍に余剰の半田のたまりが発生することはない。
第２電極凹部は第２基材に形成された第２基材凹部にそれぞれ配置されていることから、第２基材凹部を大きくすれば、第２電極凹部を大きくすることができる。
その結果、第２電極の厚さに関わらず余剰の半田を受けることができる第２電極凹部を第２電極に形成することができる。
【００２３】
また、本発明は、複数の板状の第１電極が設けられる第１表面を有する第１基材と、複数の板状の第２電極が設けられ、かつ前記第１表面と対向する第２表面を有する第２基材と、前記第１基材の第１表面と前記第２基材の前記第２表面との間に設けられる複数のＰ型熱電素子及び複数のＮ型熱電素子と、を備え、前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子が、前記第１電極と前記第２電極に電気的に接続された熱電モジュールの製造方法であって、前記第１基材の前記第１表面であって、前記第１電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第１電極中間部の位置に、第１基材凹部を形成する第１基材凹部形成工程と、前記第１電極中間部を第１基材凹部の表面に沿って配置して前記第１電極中間部に第１電極凹部を形成する第１電極凹部形成工程、を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の熱電モジュールの製造方向によれば、第１基材凹部および第１電極凹部が形成された熱電モジュールを得ることができる。
【００２５】
また、本発明は、上記の熱電モジュールの製造方法において、前記第１基材および前記第１電極を塑性変形可能な金属材料により形成し、前記第１基材の前記第１表面の平坦面に平板状の前記第１電極を形成した後、前記第１電極の第１電極中間部を前記第１表面方向にプレスすることにより、前記第１基材凹部形成工程および前記第１電極凹部形成工程を同時に行ってもよい。
【００２６】
この場合、第１基材凹部形成工程および第１電極凹部形成工程は同時に行われることから、第１電極の第１電極中間部をプレスすることにより第１基材凹部および第１電極凹部を同時に形成することができる。
【００２７】
また、本発明は、上記の熱電モジュールの製造方法において、第１基材凹部形成工程は、前記第１基材凹部を切削又はエッチングにより形成する工程であり、前記第１電極凹部形成工程は、ペースト状金属材料を前記第１基材凹部の表面へ塗布し、前記ペースト状金属材料を焼結させることにより前記第１電極中間部を形成する工程であってもよい。
【００２８】
この場合、第１基材が脆性材料であっても第１基材凹部を第１基材に形成することができるほか、第１基材凹部の表面へ塗布したペースト状金属材料を焼結させることにより第１電極中間部を形成することができる。
【００２９】
また、本発明は、上記の熱電モジュールの製造方法において、前記第１電極中間部を前記第１表面方向にプレスすることにより、前記第１電極凹部を形成してもよい。
【００３０】
この場合、ペースト状金属材料により形成された第１電極中間部に所望の形状の電極凹部を形成することができる。
【００３１】
また、本発明は、上記の熱電モジュールの製造方法において、ペースト状金属材料を前記第１基材へ塗布し、前記ペースト状金属材料を焼結させることにより前記第１電極を形成してもよい。
【００３２】
この場合、ペースト状金属材料の第１基材への塗布と、ペースト状金属材料の焼結により、第１電極全体をペースト状金属材料により形成することができる。
【００３３】
また、本発明は、上記の熱電モジュールの製造方法において、前記第２基材の前記第２表面であって、前記第２電極における前記Ｐ型熱電素子と前記Ｎ型熱電素子との中間部位となる第２電極中間部の位置に、第２基材凹部を形成する第２基材凹部形成工程と、前記第２電極中間部を第２基材凹部の表面に沿って配置して前記第２電極中間部に第２電極凹部を形成する第２電極凹部形成工程と、を有してもよい。
【００３４】
この場合、第２基材凹部および第２電極凹部が形成された熱電モジュールを得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電極の厚さに関わらず熱電素子の近傍における余剰の半田のたまりを防止することが可能な熱電モジュールおよび熱電モジュールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱電モジュールの概要を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る熱電モジュールの縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は熱電モジュールの製造方法を示す図であり、プレス成形による電極凹部および基材凹部を形成する工程を示す。
【図４】（ａ）、（ｂ）は熱電モジュールの製造方法を示す図であり、各電極に半田が塗布される工程を示す。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は第２の実施形態に係る熱電モジュールの製造方法を示す図であり、切削またはエッチングにより基材凹部を形成する工程や、ペースト状金属材料を用いて電極を形成する工程を示す。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は第３の実施形態に係る熱電モジュールの製造方法を示す図であり、切削またはエッチングにより基材凹部を形成する工程や、金属板およびペースト状金属材料を用いて電極を形成する工程を示す。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は変形例１〜４に係る第１電極を示す断面側面図又は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る熱電モジュールおよび熱電モジュールの製造方法について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、熱電モジュール１０は、互いに対向する第１基材１１および第２基材１２と、銅により形成された複数の板状の第１電極１３および第２電極１４と、熱電素子であるＰ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６と、通電のためのリード線１７を備えている。
この実施形態の第１基材１１および第２基材１２は、導電性材料であるアルミニウムを主材料とする方形状の金属板である。
第１基材１１において第１電極１３が設けられる第１表面には、絶縁層としての絶縁被膜（図示せず）が形成されている。
また、第２電極１４が設けられ、かつ第１表面と対向する第２基材１２の第２表面には、絶縁層としての絶縁被膜（図示せず）が形成されている。
図２に示すように、第２基材１２の第２表面と対向する第１基材１１における第１表面には、複数の第１基材凹部２１が形成されている。
そして、複数の第１電極１３が第１基材凹部２１の位置に合わせて所定の形状に配設されている。
第２基材１２における第１基材１１と対向する第２表面には、第１基材１１と同様に複数の第２基材凹部２２が形成されており、複数の第２電極１４が第２基材凹部２２の位置に合わせて所定の形状に配設されている。
本実施形態の第１基材凹部２１および第２基材凹部２２は略Ｖ字状の溝となっている。
【００３８】
図１および図２に示すように、第１電極１３は、熱電素子との接続部である第１電極端部１３Ａを両端部に備えており、第１電極端部１３Ａの間には第１電極中間部１３Ｂが形成されている。
つまり、第１電極１３は、第１電極中間部１３Ｂと、第１電極中間部１３ＢよりもＰ型熱電素子１５側の部分と、第１電極中間部１３ＢよりもＮ型熱電素子１６側の部分である一対の第１電極端部１３Ａと、を有する。
第１電極端部１３Ａは第１基材凹部２１の両側に配置され、第１電極中間部１３Ｂは第１基材凹部２１に配置されている。
従って、第１基材凹部２１は、第１基材１１の第１表面であって、第１電極１３におけるＰ型熱電素子１５とＮ型熱電素子１６との中間部位となる第１電極中間部１３Ｂの位置に形成されていると言える。
第１電極中間部１３Ｂの側面視形状は第１基材凹部２１に倣う側面視略Ｖ字状である。
第１基材凹部２１の表面に沿って第１電極中間部１３Ｂが配置されることにより、第１電極中間部１３Ｂに第１電極凹部２３が形成される。
第１電極凹部２３は第１基材凹部２１の内部に存在することから、第１電極凹部２３の深さは第１電極１３の厚さ以上に設定されている。
また、第１電極１３が第１基材凹部２１に倣って屈曲されていることから、第１電極１３の厚さは第１電極１３にわたって殆ど同じである。
【００３９】
第２電極１４も同様に熱電素子との接続部である第２電極端部１４Ａを備えており、第２電極端部１４Ａの間には第２電極中間部１４Ｂが形成されている。
つまり、第２電極１４は、第２電極中間部１４Ｂと、第２電極中間部１４ＢよりもＰ型熱電素子１５側の部分と、第２電極中間部１４ＢよりもＮ型熱電素子１６側の部分である一対の第２電極端部１４Ａと、を有する。
第２電極端部１４Ａは第２基材凹部２２の両側に配置され、第２電極中間部１４Ｂは第２基材凹部２２に配置されている。
従って、第２基材凹部２２は、第２基材１２の第２表面であって、第２電極１４におけるＰ型熱電素子１５とＮ型熱電素子１６との中間部位となる第２電極中間部１４Ｂの位置に形成されていると言える。
第２電極中間部１４Ｂの側面視形状は第２基材凹部２２に倣う側面視略Ｖ字状の形状であり、第２基材凹部２２の表面に沿って第２電極中間部１４Ｂが配置されることにより、第２電極中間部１４Ｂに第２電極凹部２４が形成される。
第２電極凹部２４は第２基材凹部２２の内部に存在することから、第２電極凹部２４の深さは第２電極１４の厚さ以上に設定されている。
また、第２電極１４が第２基材凹部２２に倣って屈曲されていることから、第２電極１４の厚さは第２電極１４にわたって殆ど同じである。
【００４０】
第１電極１３の一方の第１電極端部１３Ａと第２基材１２における第２電極１４の他方の第２電極端部１４Ａが対向する。
そして、別の第２電極１４における一方の第２電極端部１４Ａが第１電極１３の他方の第１電極端部１３Ａと対向する。
第１電極端部１３Ａと第２電極端部１４Ａとの間には、Ｐ型熱電素子１５又はＮ型熱電素子１６が介在されており、Ｐ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６は交互に配設されている。
従って、第１電極中間部１３Ｂは第１電極１３においてＰ型熱電素子１５とＮ型熱電素子１６との中間部位に相当し、第２電極中間部１４Ｂは第２電極１４においてＰ型熱電素子１５とＮ型熱電素子１６との中間部位に相当する。
第１電極端部１３Ａと第２電極端部１４Ａとの間にＰ型熱電素子１５又はＮ型熱電素子１６が介在されることにより、第１電極１３と第２電極１４が電気的に導通する。
本実施形態では、第１基材１１および第２基材１２の間において、第１電極１３、第２電極１４、Ｐ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６は電気的に直列接続される。
因みに、熱電モジュール１０にリード線１７を通じて直流電流を通すと、例えば、第１基材１１が吸熱体となって第２基材１２が放熱体となる。
また、通電の向きを逆にすると第１基材１１が放熱体となって第２基材１２が吸熱体となる。
【００４１】
図２に示すように、第１電極１３および第２電極１４と、Ｐ型熱電素子１５又はＮ型熱電素子１６と、は半田Ｓを用いた半田接合により接合されている。
第１電極１３および第２電極１４の半田Ｓに対するぬれ性は、第１基材１１および第２基材１２と比較して大きい。
このため、Ｐ型熱電素子１５又はＮ型熱電素子１６を第１電極１３や第２電極１４に接合する際に余剰の半田Ｓが生じる場合、余剰の半田Ｓは第１電極凹部２３や第２電極凹部２４へ導かれ、これらの凹部２３、２４に溜まる。
【００４２】
次に、本実施形態の熱電モジュール１０の製造方法について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように第１表面の平坦面に電極材料となる銅板Ｃが貼着された第１基材１１を用意する。
第１基材１１はアルミニウム系金属材料により形成され、予め第１表面に絶縁層としての絶縁被膜が形成されている。
第１基材１１の第１表面に貼着された銅板Ｃの板厚は０．２ｍｍとしている。
次に、図３（ｂ）に示すように、第１基材１１の第１表面に所定の形状の第１電極１３が配設されるように、第１基材１１の銅板Ｃに対してパターンエッチング処理を施す。
パターンエッチング処理は公知の処理方法であり、銅板Ｃにおいて電極１３となる部分についてマスキングを施してからエッチング処理を行う。
パターンエッチング処理後の第１基材１１には、多数の第１電極１３が形成されている。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、プレス成形型を用いて第１基材１１および第１電極１３に対するプレス成形を行う。
第１電極１３が上型２５Ａと対向するように第１基材１１をプレス成形型の下型２５Ｂに固定する。
上型２５Ａには、第１電極１３の位置に対応させて形成された複数の突起部２６が設けられており、上型２５Ａを下降させてプレス成形を行う。
つまり、第１電極１３の第１電極中間部を第１表面方向にプレスする。
図３（ｄ）に示すように、上型２５Ａの突起部２６は第１基材１１および第１電極１３の第１電極中間部をプレスする。これにより、図３（ｅ）に示すように、第１基材凹部２１と第１電極凹部２３が同時に形成された第１基材１１を得られる。
次に、第２基材１２についても、図３（ａ）〜図３（ｅ）に示す処理を経て、第２基材凹部２２と第２電極凹部２４が同時に形成された第２基材１２を得る。
【００４４】
従って、本実施形態では、第１基材１１の第１表面の平坦面に平板状の第１基材１１に第１電極１３を形成した後、第１電極１３の第１電極中間部を第１表面方向にプレスすることにより、第１基材凹部２１を形成する第１基材凹部形成工程と、第１電極凹部２３を形成する第１電極凹部形成工程が同時に行われる。
また、第２基材１２および第２電極１４についても、第１基材および第１電極１３と同様に、第２基材凹部２２を形成する第２基材凹部形成工程と、第２電極凹部２４を形成する第２電極凹部形成工程が同時に行われる。
【００４５】
次に、図４（ａ）に示すように、第１基材１１における第１電極１３の第１電極端部１３Ａにスクリーン印刷によりクリーム状の半田Ｓを塗布し、Ｐ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６を予め設定された配置順に従い、第１電極１３上に配置する。
同様に、第２基材１２における第２電極１４の第２電極端部１４Ａにスクリーン印刷によりクリーム状の半田Ｓを塗布する。
そして、対応する第２電極１４が第１基材１１に配置されたＰ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６にそれぞれ配置されるように、Ｐ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６の上に第２基材１２をセットし、図４（ｂ）に示す加熱処理前の熱電モジュール１０を構成する。
【００４６】
Ｐ型熱電素子１５およびＮ型熱電素子１６が第１基材１１および第２基材１２に挟み込まれた状態の熱電モジュール１０を、リフロー炉等の加熱装置により加熱し、半田Ｓを溶融する。
半田Ｓの溶融時に、第１電極１３における余剰の半田Ｓは第１電極凹部２３へ流れ込み、第１電極凹部２３に溜まる。
また、第２電極１４における余剰の半田Ｓは、溶融時に重力に抗して第２電極凹部２４へ向けて上方へ向けて流れ込む。
これは、第２電極１４の半田Ｓに対するぬれ性が大きいためによる。
そして、第２電極凹部２４へ流れ込んだ半田Ｓは第２電極凹部２４に保持される。
【００４７】
次に、熱電モジュール１０を冷却し、半田Ｓを固化させる。
半田Ｓの固化により、第１電極１３および第２電極１４とＰ型熱電素子１５又はＮ型熱電素子１６との半田接合が完了し、例えば、図２に示す熱電モジュール１０が製造される。
図２に示す熱電モジュール１０では、余剰の半田Ｓは第１電極凹部２３および第２電極凹部２４に留まっており、余剰の半田Ｓが第１基材１１上に溜まったり、第２基材１２において垂れ下がったりしない状態にある。
【００４８】
本実施形態の熱電モジュール１０および熱電モジュール１０の製造方法は以下の作用効果を奏する。
（１）熱電モジュール１０によれば、熱電素子と第１電極１３（又は第２電極１４）とをそれぞれ半田接合する際に余剰な半田Ｓが第１電極凹部２３（又は第２電極凹部２４）に流れ込むから、熱電素子の近傍に余剰の半田Ｓのたまりが発生することはない。第１電極凹部２３（又は第２電極凹部２４）は、第１基材１１（又は第２基材１２）に形成された第１基材凹部２１（又は第２基材凹部２２）にそれぞれ配置されていることから、第１基材凹部２１（又は第２基材凹部２２）を大きくすれば、第１電極凹部２３（又は第２電極凹部２４）を大きくすることができる。その結果、第１電極１３（又は第２電極１４）の厚さに関わらず余剰の半田Ｓを受けることができる第１電極凹部２３（又は第２電極凹部２４）を第１電極１３（又は第２電極１４）に形成することができる。
【００４９】
（２）熱電モジュール１０は、第１基材１１における第１電極１３側の第１表面および第２基材１２における第２電極１４側の第２表面に絶縁被膜がそれぞれ形成されているから、第１基材１１および第２基材１２が導電性材料であっても、第１基材１１と第１電極１３との絶縁、第２基材１２第２電極１４との絶縁を図ることができる。
（３）第１基材凹部２１、第２基材凹部２２、第１電極凹部２３および第２電極凹部２４がプレス成形により形成されることから、電極の一部を薄く加工して凹部を設けると従来と比較すると、第１電極凹部２３、第２電極凹部２４を簡単に形成することができる。また、第１基材１１、第２基材１２、第１電極１３および第２電極１４が塑性変形可能な金属材料により形成されることで、各基材の基材凹部や電極凹部をプレス成形により設けることができる。
（４）第１電極１３および第２電極１４は銅板Ｃにより形成されているから、第１電極凹部２３および第２電極凹部２４はプレス成形による銅板Ｃの屈曲により形成することができる。
【００５０】
（５）第１基材１１を塑性変形可能な金属材料により形成し、第１基材１１に第１電極１３を形成した後、第１電極１３の第１電極中間部１３Ｂを第１表面方向にプレスすることにより、第１基材凹部形成工程および第１電極凹部形成工程が同時行われる。第１基材凹部形成工程および第１電極凹部形成工程は同時に行われることから、第１電極１３の第１電極中間部１３Ｂをプレスすることにより第１基材凹部２１および第１電極凹部２３を同時に形成することができる。また、第１基材凹部形成工程および第１電極凹部形成工程を一つにまとめた工程とすることができる。また、第２基材１２を塑性変形可能な金属材料により形成し、第２基材１２に第２電極１４を形成した後、第２電極１４の第２電極中間部１４Ｂをプレスすることにより、第２基材凹部形成工程および第２電極凹部形成工程が同時行われる。第２電極１４の第２電極中間部１４Ｂをプレスすることにより第２基材凹部２２および第１電極凹部２４を同時に形成することができる。また、第２基材凹部形成工程および第２電極凹部形成工程を一つにまとめた工程とすることができる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る熱電モジュールと熱電モジュールの製造方法について説明する。
本実施形態の熱電モジュールは、図１、図２に示す第１の実施形態の熱電モジュールと同一構造であり、第１の実施形態と共通する各要素については、第１の実施形態の説明を援用するほか、符号は便宜上共通して用いる。
第２の実施形態の熱電モジュール１０は、第１基材１１および第２基材１２の材料が絶縁性を有する脆性材料であるアルミナである点、第１電極１３および第２電極１４が金属板ではなくペースト状金属材料により形成されている点で第１の実施形態と異なる。
【００５２】
図５は本実施形態の熱電モジュール１０の製造工程を示す図であり、本実施形態の熱電モジュール１０の製造について説明する。
まず、図５（ａ）に示す板状の第１基材１１を用意し、図５（ｂ）に示すように、第１基材１１の第１表面に第１基材凹部２１を形成する。
第１基材１１はアルミナにより形成されており、切削またはエッチング処理により第１基材凹部２１を形成する。
第１基材１１に対する切削またはエッチング処理により第１基材凹部２１を形成する工程は第１基材凹部形成工程に相当する。
【００５３】
次に、ペースト状金属材料である銅導体ペーストＰを第１電極１３の位置に対応させて塗布する。
銅導体ペーストＰは銅の微粉末と焼結材を含むペーストであり、例えば、スクリーン印刷により第１基材１１の第１基材凹部２１の表面に塗布される。
図５（ｃ）に示すように、銅導体ペーストＰが塗布された後の状態では、第１電極凹部２３が形成されている。
銅導体ペーストＰの塗布後に第１基材１１を焼成すると、銅導体ペーストＰが焼結され、図５（ｄ）に示すように焼結後の銅導体ペーストＰは第１電極１３を形成する。
つまり、第１電極中間部１３Ｂは、第１基材凹部２１の表面に塗布された銅導体ペーストＰを焼結により固化させることにより形成されている。
また、第１電極端部１３Ａは、第１基材１１の第１表面に塗布された銅導体ペーストＰを焼結により固化させることにより形成されている。
銅導体ペーストＰの塗布し、塗布された銅導体ペーストＰを焼結させることにより第１電極凹部２３を形成する工程は、第１電極凹部形成工程に相当する。
【００５４】
第２基材１２についても、第１基材１１と同様に、第２基材１２に切削またはエッチング処理により第２基材凹部２２を第２基材１２の第２表面に形成し、その後、第２電極１４に対応する位置に銅導体ペーストＰを塗布する。
銅導体ペーストＰを塗布後、第２基材１２を焼成して焼結された銅導体ペーストＰにより第２電極１４を形成する。
つまり、第２電極中間部１４Ｂは、第２基材凹部２２の表面に塗布された銅導体ペーストＰを焼結により固化させることにより形成されている。
また、第２電極端部１４Ａは、第２基材１２の第１表面に塗布された銅導体ペーストＰを焼結により固化させることにより形成されている。
第２基材１２に対する切削またはエッチング処理により第２基材凹部２２を形成する工程は第２基材凹部形成工程に相当する。
銅導体ペーストＰの塗布し、塗布された銅導体ペーストＰを焼結させることにより第２電極凹部２４を形成する工程は、第２電極凹部形成工程に相当する。
第１電極１３が形成された第１基材１１および第２電極１４が形成された第２基材１２は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す工程により処理され、図２に示す熱電モジュール１０が製造される。
【００５５】
本実施形態の熱電モジュール１０と熱電モジュール１０の製造方法によれば、第１の実施形態の作用効果（１）と同じ作用効果を奏する。
また、本実施形態によれば、第１基材１１および第２基材１２が絶縁性を有する脆性材料であっても、第１基材１１および第２基材１２に対応する第１基材凹部２１および第２基材凹部２２を設けることができる。
また、銅導体ペーストＰの第１基材１１および第２基材１２への塗布により、第１電極１３全体および第２電極１４全体を銅導体ペーストＰにより形成することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、第１基材１１および第２基材１２が絶縁性を有する脆性材料であるアルミナにより形成されたアルミナ板を用いたが、第１の実施形態の金属板である第１基材１１および第２基材１２を用いてもよい。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る熱電モジュールと熱電モジュールの製造方法について説明する。
本実施形態の熱電モジュールは、図１、図２に示す第１の実施形態の熱電モジュール１０と同一構造であり、第１の実施形態と共通する各要素については、第１の実施形態の説明を援用するほか、符号は便宜上共通して用いる。
が、
第３の実施形態の熱電モジュール１０は、第１基材１１および第２基材１２の材料が絶縁性を有する脆性材料であるアルミナである点、第１電極１３および第２電極１４が金属板およびペースト状金属材料の組み合わせにより形成されている点で第１の実施形態と異なる。
【００５８】
図６は本実施形態の熱電モジュール１０の製造工程を示す図であり、本実施形態の熱電モジュールの製造について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、銅板Ｃが貼着された板状の第１基材１１を用意する。
次に、図６（ｂ）に示すように、銅板Ｃにおいて第１電極１３の第１電極端部１３Ａに対応する部位のみが第１基材１１に残存するように、銅板Ｃに対するパターンエッチング処理を施す。
これにより、第１基材１１において第１電極１３のうち第１電極端部１３Ａのみが形成される。
次に、図６（ｃ）に示すように、アルミナにより形成されている第１基材１１に対する切削またはエッチング処理を施し、第１基材１１の表面であって、第１電極中間部１３Ｂの位置に第１基材凹部２１を形成する。
第１基材１１に対する切削またはエッチング処理により第１基材凹部２１を形成する工程は第１基材凹部形成工程に相当する。
【００５９】
次に、ペースト状金属材料である銅導体ペーストＰを第１基材凹部２１の表面に塗布する。
銅導体ペーストＰは銅の微粉末と焼結材を含んでおり、本実施形態では、図６（ｄ）に示すように、銅導体ペーストＰの塗布後の状態では、銅導体ペーストＰが第１電極中間部１３Ｂに対応する形状に形成されず、第１基材凹部２１に溜まっている。
これは、第２の実施形態で用いた銅導体ペーストＰよりも粘度の低い銅導体ペーストＰを用いているためである。
そこで、銅導体ペーストＰの乾燥中に、上型２５Ａおよび下型２５Ｂを用いたプレス成形により銅導体ペーストＰをプレスして第１電極中間部１３Ｂに対応する形状に形成し、第１電極凹部２３を形成する。
上型２５Ａの突起部２６は、銅導体ペーストＰを第１基材凹部２１に倣うように略Ｖ字状の形状にプレスする。
これにより、銅導体ペーストＰは第１電極端部１３Ａと接続され、第１電極中間部１３Ｂに対応する形状となる。
銅導体ペーストＰをプレスした後に第１基材１１を焼成すると、銅導体ペーストＰが焼結により固化され、図６（ｄ）に示すように焼結後の銅導体ペーストＰおよび銅板Ｃは第１電極１３を形成する。
このように、本実施形態では第１電極１３は銅板Ｃと銅導体ペーストＰの組み合わせた構造を持つ。
従って、銅導体ペーストＰの塗布、塗布された銅導体ペーストＰのプレスおよび焼結により第１電極凹部２３を形成する工程は第１電極凹部形成工程に相当する。
【００６０】
第２基材１２についても、第１基材１１と同様に、銅板Ｃに対するパターンエッチング処理を施し、その後、第２基材１２に切削又はエッチング処理により第２基材凹部２２を形成する。
そして、第２基材凹部２２の表面に銅導体ペーストＰを塗布し、銅導体ペーストＰの乾燥中に、銅導体ペーストＰをプレスすることにより第２電極凹部２４を形成する。
さらに、銅導体ペーストＰをプレスした後、第２基材１２を焼成して焼結された銅導体ペーストＰおよび銅板Ｃとにより第２電極１４を形成する。
第２基材１２に対する切削またはエッチング処理により第２基材凹部２２を形成する工程は第２基材凹部形成工程に相当する。
また、銅導体ペーストＰの塗布、塗布された銅導体ペーストＰのプレス成形および焼結により第２電極凹部２４を形成する工程は第２電極凹部形成工程に相当する。
第１電極１３が形成された第１基材１１および第２電極１４が形成された第２基材１２は、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す工程により処理され、熱電モジュール１０が製造される。
【００６１】
本実施形態の熱電モジュール１０と熱電モジュール１０の製造方法によれば、第１の実施形態の作用効果（１）と同じ作用効果を奏する。
また、本実施形態によれば、第１基材１１および第２基材１２が絶縁性を有する脆性材料であっても、第１基材１１および第２基材１２に対応する第１基材凹部２１および第２基材凹部２２を設けることができる。
また、本実施形態によれば、第１電極１３における第１電極端部１３Ａが銅板Ｃに形成され、第１電極中間部１３Ｂが焼結された銅導体ペーストＰに形成されているから、第１電極１３を銅板Ｃと銅導体ペーストＰの組み合わせにより形成することができる。
同様に第２電極１４についても銅板Ｃと銅導体ペーストＰの組み合わせにより形成することができる。
また、本実施形態によれば、第１電極凹部２３および第２電極凹部２４は焼結前の銅導体ペーストＰをプレスすることにより形成される。
このため、第１電極中間部１３Ｂおよび第２電極中間部１４Ｂが銅導体ペーストＰにより形成されている場合でも、所望の形状の第１電極凹部２３および第２電極凹部２４を形成することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第２の実施形態のように、銅導体ペーストＰを第１基材凹部２１（又は第２基材凹部２２）に塗布するのみで銅導体ペーストＰをプレスすることなく第１電極中間部１３Ｂ（第２電極中間部１４Ｂ）を形成してもよい。
【００６３】
（変形例）
次に、熱電モジュール１０の第１電極１３の各変形例について説明する。
なお、各変形例における第２電極１４は対応する各変形例の第１電極１３と同一構造であるから、第１電極１３の説明を援用し、第２電極１４の説明は省略する。
また、各変形例に係る第１電極１３は、第１〜第３の実施形態において説明した熱電モジュール１０の製造方法により形成可能であり、第１基材１１の材料も塑性変形可能な材料でも脆性材料のいずれであってもよい。
図７（ａ）は変形例１に係る第１電極１３の側断面を示しており、第１基材凹部２１および第１電極凹部２３は断面略円弧状である。
図７（ｂ）は変形例２に係る第１電極１３の側断面を示しており、第１基材凹部２１および第１電極凹部２３は断面略Ｕ字状である。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す第１電極１３は、製造時において余剰の半田Ｓを第１電極凹部２３へ導くことができる。
【００６４】
図７（ｃ）は変形例３に係る第１電極１３の斜視図を示しており、第１電極中間部１３Ｂの一部に第１電極凹部２３が形成されている。
図７（ｄ）は変形例４に係る第１電極１３の斜視図を示しており、第１電極中間部１３Ｂに複数の第１電極凹部２３が形成されている。一方の第１電極凹部２３は一方の第１電極端部１３Ａに隣接しており、他方の第１電極凹部２３は他方の第１電極端部１３Ａに隣接している。
図７（ｃ）および図７（ｄ）に示す第１電極１３は、製造時において余剰の半田Ｓを第１電極凹部２３へ導くことができる。
なお、説明の便宜上、図７（ｃ）および図７（ｄ）では第１電極端部１３Ａと第１電極中間部１３Ｂの境界を点線により明示している。
【００６５】
なお、上記の各実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
【００６６】
○  上記の各実施形態および各変形例では、第１電極および第２電極の平面視形状を長方形としたが、各電極の平面視形状は特に限定されない。各電極の平面視形状は、例えば、正方形や長円形であってもよい。
○  上記の各実施形態では、互いに隣り合う各電極間の絶縁性を確保するため、絶縁被膜を表面に形成した基材や、絶縁性材料による基材としたが、樹脂によるレジスト層を基材表面において互いに隣り合う電極間を埋めるように形成してもよい。レジスト層を形成することにより互いに隣り合う各電極間の絶縁性を一層向上させることができる。
○  上記の各実施形態および各変形例では、第１基材の第１電極と第２基材の第２電極は互いに同一構成であって、同一の製造方法により作成されたが、同一構成、同一の製造方法に限定されない。例えば、第１実施形態の第１電極と第２実施形態の第２電極を有する熱電モジュールとしてもよいし、変形例１の第１電極と第３実施形態の第２電極を有する熱電モジュールとしてもよい。
○  上記の実施形態および各変形例では、第１基材に第１基材凹部を設けるとともに第２基材に第２基材凹部を形成するようにしたが、例えば、第１基材のみに第１基材凹部を設けて第１電極凹部を形成し、第２基材は従来の構成とした熱電モジュールとしてもよい。また、逆に第２基材のみに第２基材凹部を設けて第２電極凹部を形成し、第１基材は従来の構成とした熱電モジュールとしてもよい。
【００６７】
○  上記の第１実施形態では、基材を形成する塑性変形可能な金属材料としてアルミニウムを用いたが、例えば、基材は銅等の他の金属材料を用いてもよい。また、電極として銅の金属板を用いたが、例えば銀や金等、銅以外の金属や合金を電極の材料として用いてもよい。
○  上記の第２の実施形態では、基材を形成する絶縁性を有する脆性材料としてセラミックスの一種であるアルミナを用いたが、セラミックスとしては、例えば、窒化アルミニウムを用いてもよい。また、セラミックス以外の脆性材料により基材を形成してもよい。
○  上記の第２の実施形態では、電極における電極中間部をプレスすることなくペースト状金属材料の塗布により形成したが、ペースト状金属材料が第３の実施形態のように基材凹部に溜まる場合には、第３の実施形態と同様にプレスすることにより電極中間部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１０  熱電モジュール
１１  第１基材
１２  第２基材
１３  第１電極
１３Ａ  第１電極端部
１３Ｂ  第１電極中間部
１４  第２電極
１４Ａ  第１電極端部
１４Ｂ  第１電極中間部
１５  Ｐ型熱電素子
１６  Ｎ型熱電素子
１７  リード線
２１  第１基材凹部
２２  第２基材凹部
２３  第１電極凹部
２４  第２電極凹部
２５Ａ  上型
２５Ｂ  下型
Ｃ  銅板
Ｐ  銅導体ペースト
【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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