(57)【要約】【課題】本発明は、はんだによるブリッジングを生じることなく一度に素子の両面に基材を接合できかつ接合箇所における上下方向の公差を吸収しやすい素子の接合方法および素子の接合構造を提供する。【解決手段】配置工程において、ペルチェ素子５の上面に、導電性ペースト４を介して第２の基材２が配置される。また、ペルチェ素子５の下面に、はんだペースト３を介して第１の基材１が配置される。配置工程の後、加熱工程において、はんだペースト３と導電性ペースト４がリフロー炉６１内のヒーター６２により同時に加熱される。そのため、はんだペースト３がたれることなく一度にペルチェ素子５の両面に第１の基材１および第２の基材２を接合できかつ接合箇所の公差を吸収しやすい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電極層が形成された第１の基材の前記電極層の上面に、はんだを介して素子を配置するとともに、前記素子の上に第２の基材を導電性ペーストを介して配置する配置工程と、
しかる後に前記はんだの溶融および前記導電性ペーストの焼成が起こるように前記はんだと前記導電性ペーストを同時に加熱する加熱工程とを備えることを特徴とする素子の接合方法。
【請求項２】
前記第１の基材と前記電極層の間に第１の絶縁層が形成され、前記第２の基材の下面に第２の絶縁層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の素子の接合方法。
【請求項３】
前記導電性ペーストは、前記はんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の素子の接合方法。
【請求項４】
前記加熱工程は、前記導電性の加熱温度と前記はんだの加熱温度が異なることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の素子の接合方法。
【請求項５】
前記加熱工程は、前記はんだの溶融温度と前記導電性ペーストの焼結可能温度領域の温度が高い側から加熱することを特徴とする請求項４に記載の素子の接合方法。
【請求項６】
前記加熱工程は、前記はんだの溶融温度と前記導電性ペーストの焼結可能温度領域の温度が低い側から冷却することを特徴とする請求項４あるいは５に記載の素子の接合方法。
【請求項７】
前記素子はペルチェ素子であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の素子の接合方法。
【請求項８】
一方の面に電極層が形成された第１の基材と、
一方の面が前記電極層と接合された素子と、
前記素子の他方の面と接合された第２の基材と、
からなる素子の接合構造において、
前記電極層と前記素子は、はんだにより接合され、
前記第２の基材と前記素子は、導電性ペーストにより接合されてなることを特徴とする素子の接合構造。
【請求項９】
前記第１の基材と前記電極層の間に第１の絶縁層が形成され、前記第２の基材と導電性ペーストの間に第２の絶縁層が形成されることを特徴とする請求項８に記載の素子の接合構造。
【請求項１０】
前記導電性ペーストは、前記はんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であることを特徴とする請求項８あるいは９に記載の素子の接合構造。
【請求項１１】
前記素子はペルチェ素子であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の素子の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は素子の接合構造および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、プリント基板に部品を接合する方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、半導体素子の両面をはんだを介して挟んでなる半導体装置の製造方法が開示されている。リード部材の上に第１のはんだを介して半導体素子を接合する。その後、半導体素子が接合されたリード部材を上下反転させる。反転させた半導体素子の下面、すなわち第１のはんだを介してリード部材と接合されていない面に第１のはんだよりも融点の低い第２のはんだを介して導体部材を接合している。
【０００４】
特許文献３には、熱電発電素子と放熱板とが接合された熱電発電装置の製造方法が開示されている。放熱板の表面には銅ペーストで電極パターンが印刷されており、熱電発電素子の一方の表面は銅ペーストを介して放熱板と接合されている。熱電発電素子の他方の表面には、耐熱性ガスケットを介して上板が配置されている。放熱板および上板にはビス挿入孔が形成されている。該ビス形成孔に締結部材を挿入することで、上板と放熱板とで熱電発電素子を挟んだ態様で上板および放熱板と熱電発電素子とを接合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１６９９９３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４１７７号公報
【特許文献３】特開昭６２−２２６６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような接合方法では、プリント基板の両面にはんだを介して部品を接合するため、上側の面から下側の面にはんだがたれ、上側の部品と下側の部品とがブリッジングされるという問題がある。
特許文献２では、はんだによる接合を２回に分けて行っているため、２度の加熱処理が必要となる。
導電ペーストで接合された場合には、被接合物間の公差を吸収しにくい。そのため、特許文献３のように、熱電発電素子を両面から挟んだ態様で接合する場合には、熱電発電素子−放熱板間および熱電発電素子−上板間に生じる公差を低減するため、接合箇所の加工精度を高める必要がある。
【０００７】
本発明は、はんだによるブリッジングを生じることなく一度に素子の両面に基材を接合できかつ接合箇所の公差を吸収しやすい素子の接合方法および素子の接合構造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】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、上面に電極層が形成された第１の基材の前記電極層の上面に、はんだを介して素子を配置するとともに、前記素子の上に第２の基材を導電性ペーストを介して配置する配置工程と、しかる後に前記はんだの溶融および前記導電性ペーストの焼成が起こるように前記はんだと前記導電性ペーストを同時に加熱する加熱工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の本発明によれば、素子の上面に導電性ペーストを介して第２の基材が配置され、素子の下面にはんだを介して第１の基材が配置された後、加熱される。そのため、はんだがたれることなく一度に素子の両面に基材を接合できかつ接合箇所における上下方向の公差を吸収しやすい。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、前記第１の基材と前記電極層の間に第１の絶縁層が形成され、前記第２の基材の下面に第２の絶縁層が形成されることを特徴とする。
【００１１】
なお、第１の基材と電極層の間に第１の絶縁層が形成された場合において、上面に電極層が形成された第１の基材とは、第１の基材の上面に形成された第１の絶縁層のさらに上面に電極層が形成される場合を指す。
【００１２】
そのため、第１の基材および第２の基材が導電性である場合であっても、第１の絶縁層および第２の絶縁層により、第１の基材および第２の基材と素子との間を絶縁することができる。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、前記導電性ペーストは、前記はんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であることを特徴とする。
【００１４】
なお、はんだの溶融温度領域とは、はんだの溶融が開始する温度とはんだが劣化する温度との間の温度領域を指す。また、導電性ペーストがはんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であるとは、導電性ペーストの焼成可能温度がはんだの溶融が開始する温度に等しい場合に限らず、導電性ペーストの焼成可能温度または導電性ペーストの焼成可能温度領域の少なくとも一部が、はんだの溶融が開始する温度とはんだが劣化する温度との間の温度領域に相当する場合、つまり、導電性ペーストの焼成可能温度領域とはんだの溶融温度領域とが少なくとも一部の温度または温度領域において重複する場合を指す。
【００１５】
はんだの溶融温度領域が導電性ペーストの焼成可能温度領域よりも高い場合、適切な耐熱性を有する導電性ペーストを選択することで、はんだの溶融温度領域まで加熱することができ、一度の加熱で第１の基材および第２の基材と素子とを接合できる。反面、導電性ペーストの焼成可能温度領域がはんだの溶融温度領域よりも高いと、はんだを導電性ペーストの焼成温度領域まで加熱した場合に、はんだが劣化するといった問題がある。それに対して請求項３の方法によれば、はんだの劣化を防止しつつ、一度の加熱で第１の基材および第２の基材と素子とを接合できる。
【００１６】
請求項４に記載の本発明は、前記加熱工程は、前記導電性ペーストの加熱温度と前記はんだの加熱温度が異なることを特徴とする。
【００１７】
そのため、導電性ペーストの焼成温度領域とはんだの溶融温度領域が異なる場合であっても、第１の基材および第２の基材と素子とを一度に接合することができる。
【００１８】
請求項５に記載の本発明は、前記加熱工程は、前記はんだペーストの溶融温度と前記導電性ペーストの焼結可能温度領域の温度が高い側から加熱することを特徴とする。
【００１９】
そのため、導電性ペーストの焼成温度領域がはんだの溶融温度領域よりも高い場合には、第２の基材側から加熱し、はんだの溶融温度領域が導電性ペーストの焼成温度領域よりも高い場合には、第１の基材側から加熱することで、第１の基材および第２の基材と素子とを一度に接合することができる。
【００２０】
請求項６に記載の本発明は、前記加熱工程は、前記はんだペーストの溶融温度と前記導電性ペーストの焼結可能温度領域の温度が低い側から冷却することを特徴とする。
【００２１】
そのため、導電性ペーストの焼成温度領域がはんだの溶融温度領域よりも低い場合には、第２の基材側から冷却し、はんだの溶融温度領域が導電性ペーストの焼成温度領域よりも低い場合には、第１の基材側から冷却することで、第１の基材および第２の基材と素子とを一度に接合することができる。
【００２２】
請求項７に記載の本発明は、前記素子はペルチェ素子であることを特徴とする。
【００２３】
ペルチェ素子は、一方の面が吸熱、他方の面が放熱されるため素子の両面に基材を接合して用いられる。そのため、素子の一方の面に第１の基材、他方の面に第２の基材が接合される本素子の接合方法に好適である。
【００２４】
請求項８に記載の本発明は、一方の面に電極層が形成された第１の基材と、一方の面が前記電極層と接合された素子と、前記素子の他方の面と接合された第２の基材と、からなる素子の接合構造において、前記電極層と前記素子は、はんだにより接合され、前記第２の基材と前記素子は、導電性ペーストにより接合されてなることを特徴とする。
【００２５】
そのため、素子の上面に導電性ペーストを介して第２の基材が配置され、素子の下面にはんだを介して第１の基材が配置され、その状態で加熱するという方法で素子と基材を接合することができるので、はんだがたれることなく一度に素子の両面に基材を接合できかつ接合箇所における上下方向の公差を吸収することができる。
【００２６】
請求項９に記載の本発明は、前記第１の基材と前記電極層の間に第１の絶縁層が形成され、前記第２の基材と導電性ペーストの間に第２の絶縁層が形成されることを特徴とする。
【００２７】
そのため、第１の基材および第２の基材が導電性である場合であっても、第１の絶縁層および第２の絶縁層により、第１の基材および第２の基材と素子との間を絶縁することができる。
【００２８】
請求項１０に記載の本発明は、前記導電性ペーストは、前記はんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であることを特徴とする。
【００２９】
そのため、導電性ペーストの焼成可能温度領域がはんだの溶融温度領域よりも高いと、接合構造体を導電性ペーストの焼成温度領域まで加熱した場合に、はんだが劣化するといった問題がある。導電性ペーストが、はんだの溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であるため、はんだが劣化することなく、一度の加熱で第１の基材および第２の基材と素子とを接合しやすく、本素子の接合構造に好適である。
【００３０】
請求項１１に記載の本発明は、前記素子はペルチェ素子であることを特徴とする。
【００３１】
ペルチェ素子は、一方の面が吸熱、他方の面が放熱されるため素子の両面に基材を接合して用いられる。そのため、素子の一方の面に第１の基材、他方の面に第２の基材が接合する本素子の接合構造に好適である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、はんだによるブリッジングを生じることなく一度に素子の両面に基材を接合できかつ接合箇所における上下方向の公差を吸収しやすい素子の接合方法および素子の接合構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るペルチェ素子５の接合構造およびペルチェ素子５の接合方法を説明する断面模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るペルチェ素子５の接合構造およびペルチェ素子５の接合方法を説明する断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１にしたがって説明する。なお、図示の都合上、一部の寸法を誇張して分かり易くしてある。
【００３５】
初めに、ペルチェ素子５の接合構造について説明する。
金属製の第１の基材１の重力方向において上面（図１において上面）全体には第１の絶縁層１２が形成されている。第１の絶縁層１２のさらに上面には、プリント配線により電極層１３が形成されている。  
金属製の第２の基材２の重力方向において下面全体（図１において下面）には第２の絶縁層２２が形成されている。
なお、本実施の形態において、第１の基材１および第２の基材２はいずれもアルミニウム製であり、第１の絶縁層１２および第２の絶縁層２２は熱伝導性のフィラーを混合した樹脂絶縁膜により形成される。
【００３６】
本実施の形態において、電極層１３の上面には、組成がＳｎ−Ａｇ−Ｃｕであり、鉛フリーはんだとフラックスとが混合されたはんだペースト３が塗布されている。また、第２の基材２において、第２の絶縁層２２の下面には銀粒子をバインダーと混合した導電性ペースト４が塗布されている。
【００３７】
なお、本実施の形態において、はんだペースト３の溶融温度は２２０℃であり、はんだペースト３の劣化する温度は約３５０℃である。また、はんだが劣化する温度とは、はんだの変性が起きる温度を指す。はんだがはんだペーストである場合におけるはんだが劣化する温度とは、はんだの変性が起きる温度、はんだペーストのフラックスの炭化が起きる温度またははんだペーストのフラックスの飛散が起きる温度を指す。なお、はんだの溶融温度領域とは、はんだの溶融温度とはんだペーストが劣化する温度との間の温度領域を指す。
なお、導電性ペースト４の焼成温度領域は１５０℃〜２５０℃であり、導電性ペーストの種類を適宜選定することで、はんだペースト３の溶融温度領域と対応する温度領域で焼成可能である。
【００３８】
第１の基材１において、電極層１３の上面にははんだペースト３を介して素子としてのペルチェ素子５（Ｐ型ペルチェ素子５１、Ｎ型ペルチェ素子５２）が配置されている。また、ペルチェ素子５において、電極層１３とは反対側の面（図１において上面）には導電性ペースト４を介して第２の絶縁層２２が配置されている。つまり、第２の絶縁層２２と電極層１３が向き合うように配置された第１の基材１および第２の基材２の間にペルチェ素子５が配置され、電極層１３とペルチェ素子５とははんだペースト３により接合され、第２の絶縁層２２とペルチェ素子５とは導電性ペースト４により接合された構成となっている。
【００３９】
ペルチェ素子５はＰ型ペルチェ素子５１とＮ型ペルチェ素子５２が互いに隣り合うように配置されている。導電性ペースト４は、第２の絶縁層２２の下面とペルチェ素子５の上面の間に、隣り合う一組のＰ型ペルチェ素子５１とＮ型ペルチェ素子５２とを接続する態様で塗布されている。はんだペースト３は、電極層１３の上面とペルチェ素子５の下面の間に、隣り合う一組のＮ型ペルチェ素子５２とＰ型ペルチェ素子５１とを接続する態様で塗布されている。なお、導電性ペースト４により接続された一組のペルチェ素子５と、はんだペースト３により接続された一組のペルチェ素子５とは、図１における左右方向にペルチェ素子５が１個分ずれた構成となっている。つまり、電気的にＰ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２−Ｐ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２とつながる場合には、導電性ペースト４はＰ型ペルチェ素子５１からＮ型ペルチェ素子５２への接合部を形成し、はんだペースト３はＮ型ペルチェ素子５２からＰ型ペルチェ素子５１への接合部を形成する構成となっている。
【００４０】
次に、図１にしたがってペルチェ素子５の接合方法について説明する。
まず配置工程として、上面に電極層１３が形成された第１の基材１の電極層１３の上面に、はんだペースト３を介してペルチェ素子５を配置する。さらに、ペルチェ素子５の上面に、下面に第２の絶縁層２２が形成された第２の基材２を導電性ペースト４を介して配置する。
配置された第１の基材１、第２の基材２およびペルチェ素子５は、ベルトコンベア６０に載置され、ベルトコンベア６０によりリフロー炉６１内に移動される。リフロー炉６１には上方および下方にヒーター６２が設置されている。
配置工程の後に加熱工程として、ヒーター６２によりはんだペースト３の溶融および導電性ペースト４の焼成が起こるように、はんだペースト３と導電性ペースト４を同時に加熱する。本実施の形態において、ヒーター６２による加熱温度は２２０℃であり、はんだペースト３の溶融温度（２２０℃）に対応した温度に設定される。
【００４１】
次に、第１の実施形態における作用について説明する。
配置工程において、ペルチェ素子５の上面に、導電性ペースト４を介して第２の基材２が配置される。また、ペルチェ素子５の下面に、はんだペースト３を介して第１の基材１が配置される。配置工程の後、加熱工程において、はんだペースト３と導電性ペースト４がリフロー炉６１内のヒーター６２により同時に加熱される。
【００４２】
ペルチェ素子５の上面をはんだペースト３により接合した場合には、第２の絶縁層２２と電極層１３との間隔が例えば１ｍｍ程度と狭いと、はんだペースト３のたれに起因し、第２の絶縁層２２と電極層１３との間にはんだペースト３によりブリッジングが形成される恐れがある。それに対し、ペルチェ素子５の上面を導電性ペースト４により接合しているため、はんだペースト３のたれによる不具合を防止することができる。
【００４３】
導電性ペースト４は焼結により接合されるため、はんだペースト３と比較し接合箇所における上下方向の公差を吸収しにくい。ペルチェ素子５の両面が導電性ペースト４により接合される場合には、接合箇所の加工精度を高める必要がある。それに対し、ペルチェ素子５の上面を導電性ペースト４で接合し、ペルチェ素子５の下面をはんだペースト３で接合しているため、接合箇所における上下方向の公差をはんだペースト３の溶融により吸収することができる。例えばペルチェ素子５を切断した際のバリや、製造工程でのばらつきにより、ペルチェ素子５の高さが均一でない場合であっても、第１の基材１および第２の基材２とペルチェ素子５とを接合しやすい。
【００４４】
加熱工程において、はんだペースト３と導電性ペースト４を同時に加熱しているため、はんだペースト３の溶融と、導電性ペースト４の焼結のために二度以上に分けて加熱する必要がない。すなわち、一度の加熱により、ペルチェ素子５の上面に第２の基材２、ペルチェ素子５の下面に第１の基材１を接合することができる。ペルチェ素子５を二度以上に分けて加熱する場合に比べて、ペルチェ素子５にかかる熱応力を低減することができる。
【００４５】
第１の基材１と電極層１３の間には第１の絶縁層１２が形成されている。また、第２の基材２の下面には第２の絶縁層２２が形成されている。
そのため、第１の基材１および第２の基材２が金属製であり、導電性がある場合であっても、第１の絶縁層１２および第２の絶縁層２２により、第１の基材１および第２の基材２とペルチェ素子５との間を絶縁することができる。
【００４６】
仮に、導電性ペースト４の焼成可能温度領域がはんだの溶融温度領域よりも高い場合では、はんだペースト３を導電性ペースト４の焼成温度領域まで加熱すると、はんだペースト３は導電性ペースト４の焼成温度に達する前に溶融を始めるため、はんだペースト３が劣化するといった問題がある。それに対し、導電性ペースト４は、はんだペースト３の溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であるため、ヒーター６２をはんだペースト３の溶融温度領域に加熱すれば、はんだペースト３の溶融と導電性ペースト４の焼成の両方が起こる。そのため、一度の加熱で第１の基材１および第２の基材２とペルチェ素子５とを接合しやすい。
【００４７】
電気的にＰ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２−Ｐ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２とつながる場合、Ｎ型ペルチェ素子５２からＰ型ペルチェ素子５１に電流が流れる接合部では、吸熱反応が起こり、Ｐ型ペルチェ素子５１からＮ型ペルチェ素子５２に電流が流れる接合部では、発熱反応が起こる。ペルチェ素子５において導電性ペースト４により接続された面では発熱反応、ペルチェ素子５においてはんだペースト３により接続された面では吸熱反応が起こる。つまり、ペルチェ素子５は一方の面が吸熱、他方の面が放熱されるため、通常ペルチェ素子５の両面に基材を接合して用いられる。そのため、ペルチェ素子５の一方の面に第１の基材１、他方の面に第２の基材２が接合される本素子の接合方法に好適である。
【００４８】
はんだペースト３の代わりにはんだシートを用いる場合には、はんだシートを、例えばペルチェ素子の表面に合う形状といった所望の形状に切る必要がある。一方、第１の実施形態のように、はんだペースト３を用いる場合には、電極層１３にはんだペースト３を塗布できるため、製造が容易である。
【００４９】
はんだペースト３および導電性ペースト４は、リフロー炉６１内のヒーター６２で加熱される。そのため、配置工程により配置された第１の基材１、第２の基材２およびペルチェ素子５からなる接合構造全体を加熱しやすい。
【００５０】
前記した実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）配置工程において、ペルチェ素子５の上面に、導電性ペースト４を介して第２の基材２が配置される。また、ペルチェ素子５の下面に、はんだペースト３を介して第１の基材１が配置される。配置工程の後、加熱工程において、はんだペースト３と導電性ペースト４がリフロー炉６１内のヒーター６２により同時に加熱される。そのため、はんだペースト３のたれによるブリッジングを生じることなく一度にペルチェ素子５の両面に第１の基材１および第２の基材２を接合できかつ接合箇所における上下方向の公差を吸収しやすい。
【００５１】
（２）第１の基材１と電極層１３の間には第１の絶縁層１２が形成されている。また、第２の基材２の下面には第２の絶縁層２２が形成されている。
そのため、第１の基材１および第２の基材２が導電性である場合であっても、第１の絶縁層１２および第２の絶縁層２２により、第１の基材１および第２の基材２とペルチェ素子５との間を絶縁することができる。
【００５２】
（３）導電性ペースト４は、はんだペースト３の溶融温度領域と対応する温度領域において焼成可能であるため、ヒーター６２をはんだペースト３の溶融温度領域に加熱すれば、はんだペースト３の溶融と導電性ペースト４の焼成の両方が起こる。そのため、一度の加熱で第１の基材１および第２の基材２とペルチェ素子５とを接合しやすい。
【００５３】
（４）素子としてペルチェ素子５が用いられている。そのため、ペルチェ素子５の一方の面に第１の基材１、他方の面に第２の基材２が接合される本素子の接合方法に好適である。
【００５４】
（５）はんだとしてはんだペースト３が用いられている。そのため、電極層１３にはんだペースト３を塗布でき、製造が容易である。
【００５５】
（６）はんだペースト３および導電性ペースト４は、リフロー炉６１内のヒーター６２で加熱される。そのため、配置工程により配置された第１の基板、第２の基板およびペルチェ素子５からなる接合構造全体を加熱しやすい。
【００５６】
（第２の実施形態）
図２に示す第２の実施形態は、第１の実施形態における第１の絶縁層１２および第２の絶縁層２２が形成されておらず、また、加熱工程を変更したもので、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５７】
図２に従って、第２の実施形態におけるペルチェ素子５の接合構造を説明する。
【００５８】
図２に示すように、第１の基材１００の重力方向において上面（図２における上面）には電極層１３が形成されており、電極層１３の重力方向において上面にははんだペースト３を介してペルチェ素子５が配置されている。ペルチェ素子５の上面には第１の実施形態の導電性ペースト４よりも焼成温度領域が低く調節された銀ペーストである導電性ペースト４０を介して第２の基材２００が配置されている。第２の実施形態において、はんだペースト３は第１の実施形態のはんだペースト３と同じ材質である。はんだペースト３の溶融温度は２２０℃であり、はんだペースト３の劣化する温度は約３５０℃である。
なお、本実施の形態では、導電性ペースト４０のバインダーの材料を選択することにより、導電性ペースト４０の焼成温度領域は１００〜２００℃であり、はんだペースト３の溶融温度領域（はんだペースト３の溶融が開始する温度である２２０℃とはんだの劣化が開始する温度である約３５０℃の間）とは異なる温度領域となっている。
第１の基材１００および、第２の基材２００は絶縁性の材料からなる。導電性ペースト４０の焼成温度領域ははんだペースト３の溶融温度領域より低くなっている。また、導電性ペースト４０の熱伝導度ははんだペースト３の熱伝導度よりも大きくなっている。
【００５９】
次に、第２の実施形態におけるペルチェ素子５の接合方法を説明する。
【００６０】
リフロー炉７０の上方、つまりベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対して導電性ペースト４０側には空気が流通可能な開口部８１が形成されている。またリフロー炉７０の下方、つまりベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対してはんだペースト３側にはヒーター７２が設置されている。
冷却用のファン７１は、リフロー炉７０の外かつ上側の、開口部８１と対応する箇所に設置されている。ファンは開口部８１を介して、リフロー炉７０内を冷却可能に構成されている。
【００６１】
加熱工程において、ヒーター７２の加熱により、リフロー炉７０内は、ペルチェ素子５に対してはんだペースト３側から加熱される。ヒーター７２で加熱することにより、はんだペースト３は２２０℃に加熱され、導電性ペースト４０は１００〜２００℃に加熱される。つまり、ヒーター７２ではんだペースト３側から加熱することで、はんだペースト３が加熱される温度に比べて、導電性ペースト４０が加熱される温度が低くなり、導電性ペースト４０が導電性ペースト４０の焼成可能温度領域に対応する温度に加熱されるように調節されている。また、ファン７１によりリフロー炉７０内はペルチェ素子５に対して導電性ペースト４０側から冷却される。つまり、ヒーター７２およびファン７１により、はんだペースト３および導電性ペースト４０の加熱される温度が調節される。
【００６２】
続いて、第２の実施形態における作用について説明する。
【００６３】
第１の基材１００および第２の基材２００が絶縁性の材料からなるため、第１の絶縁層１２または第２の絶縁層２２が形成されなくても、第１の基材１００および第２の基材２００とペルチェ素子５との間を絶縁することができる。
【００６４】
導電性ペースト４０の焼成温度領域は、はんだペースト３の溶融温度領域より低く、加熱工程は、ヒーター７２およびファン７１により、導電性ペースト４０の加熱温度とはんだペースト３の加熱温度を調整する。つまり、ヒーター７２およびファン７１により、導電性ペースト４０は導電性ペースト４０の焼成温度に加熱され、はんだペースト３ははんだペースト３の溶融温度領域に加熱される。
そのため、導電性ペースト４０の焼成温度領域とはんだペースト３の溶融温度領域が異なる場合であっても、第１の基材１００および第２の基材２００と素子とを一度に接合することができる。
【００６５】
リフロー炉７０において下方、すなわち、ベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対して、はんだペースト３側に配置されたヒーター７２により、リフロー炉７０内が加熱される。つまり、加熱工程は、第１の基材１００側からはんだペースト３および導電性ペースト４０を加熱する工程である。
【００６６】
はんだペースト３の溶融温度領域が導電性ペースト４０の焼成温度領域よりも高い場合（導電性ペースト４０の焼成温度領域がはんだペースト３の溶融温度領域より低い場合）には、第１の基材１００側から加熱することで、導電性ペースト４０に比べはんだペースト３の方が加熱されやすい。したがって、導電性ペースト４０の加熱される温度とはんだペースト２の加熱される温度が異なる。つまり、はんだペースト３がはんだペースト３の溶融温度領域に加熱され、導電性ペースト４０を導電性ペースト４０が焼結温度領域に加熱されるように加熱温度を調整することができる。
【００６７】
リフロー炉７０において上方、すなわち、ベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対して、導電性ペースト４０側に配置されたファン７１により、リフロー炉７０内が冷却される。つまり、加熱工程は、第２の基材２００側から冷却する工程である。
【００６８】
そのため、はんだペースト３の溶融温度領域が導電性ペースト４０の焼成温度領域よりも高い場合（導電性ペースト４０の焼成温度領域がはんだペースト３の溶融温度領域より低い場合）には、第２の基材２００側から冷却することで、はんだペースト３に比べ導電性ペースト４０の温度を低く調節しやすい。つまり、はんだペースト３がはんだペースト３の溶融温度領域に加熱され、導電性ペースト４０を導電性ペースト４０が焼結温度領域に加熱されるように加熱温度を調整することができる。
【００６９】
電気的にＰ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２−Ｐ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２とつながる場合、Ｎ型ペルチェ素子５２―Ｐ型ペルチェ素子５１と接合される接合部では、吸熱反応が起こり、Ｐ型ペルチェ素子５１―Ｎ型ペルチェ素子５２と接合される接合部では、発熱反応が起こる。つまり、図２においてペルチェ素子５の導電性ペースト４０により接続された面では発熱反応、ペルチェ素子５のはんだペースト３により接続された面では吸熱反応が起こる。また、ペルチェ素子５による電力の消費分、ペルチェ素子５の発熱熱量の方がペルチェ素子５の吸熱熱量よりも多くなる。
【００７０】
そのため、発熱反応が起こる側の面に接合された物質の熱伝導度が、吸熱反応が起こる側の面に接合された物質の熱伝導度よりも大きいことが望ましい。発熱反応による熱の方が、吸熱反応による熱よりも伝達されやすいと、単位時間当たりの熱輸送量を大きくすることができる。
【００７１】
第２の実施形態において、導電性ペースト４０の熱伝導度ははんだペースト３の熱伝導度よりも大きい。電流の印加方向が一定の場合、電気的にＰ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２−Ｐ型ペルチェ素子５１−Ｎ型ペルチェ素子５２とつながる場合、Ｐ型ペルチェ素子５１―Ｎ型ペルチェ素子５２と接合される接合部つまり、ペルチェ素子５の導電性ペースト４０により接続された面（発熱反応が起こる面）の熱伝導度が、Ｎ型ペルチェ素子５２―Ｐ型ペルチェ素子５１と接合される接合部つまり、ペルチェ素子５のはんだペースト３により接続された面（吸熱反応が起こる面）の熱伝導度よりも大きい。したがって、単位時間当たりの熱輸送量を大きくすることができる。
【００７２】
したがって、この実施形態によれば、第１の実施形態における（１）〜（６）と同様の効果の他に次の効果を得ることができる。
【００７３】
（７）第１の基材１００および第２の基材２００が絶縁性の材料からなるため、第１の絶縁層１２または第２の絶縁層２２が形成されなくても、第１の基材１００および第２の基材２００とペルチェ素子５との間を絶縁することができる。
【００７４】
（８）ヒーター７２およびファン７１により、加熱工程における導電性ペースト４０およびはんだペースト３の加熱温度が調節されるため、導電性ペースト４０の焼成温度領域とはんだペースト３の溶融温度領域が異なる場合であっても、導電性ペースト４０の加熱される温度とはんだペースト２の加熱される温度が異なるように加熱でき、第１の基材１００および第２の基材２００とペルチェ素子５とを一度に接合することができる。
【００７５】
（９）ベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対して、はんだペースト３側に配置されたヒーター７２により、リフロー炉７０内が加熱される。つまり、第１の基材１００側からはんだペースト３が加熱され、導電性ペースト４０に比べはんだペースト３の方が加熱されやすい。したがって、はんだペースト３がはんだペースト３の溶融温度領域に加熱され、導電性ペースト４０を導電性ペースト４０が焼結温度領域に加熱されるように加熱温度を調整することができる。
【００７６】
（１０）ベルトコンベア６０に載置されたペルチェ素子５に対して、導電性ペースト４０側に配置されたファン７１により、リフロー炉７０内が冷却される。つまり、第２の基材２００側から導電性ペースト４０が冷却され、はんだペースト３に比べ導電性ペースト４０の温度を低く調節しやすい。つまり、はんだペースト３がはんだペースト３の溶融温度領域に加熱され、導電性ペースト４０を導電性ペースト４０が焼結温度領域に加熱されるように加熱温度を調整することができる。
【００７７】
（１１）導電性ペースト４０の熱伝導度ははんだペースト３の熱伝導度よりも大きい。そのため、導電性ペースト４０がペルチェ素子５において発熱反応が起こる面に配置され、はんだペースト３がペルチェ素子５において吸熱反応が起こる面に配置された場合、単位時間当たりの熱輸送量を大きくすることができる。
【００７８】
本発明は、前記した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
【００７９】
○第１の実施形態において、第１の基材１および第２の基材２の材質はアルミニウムに限らない。例えば、銅やステンレスであってもよい。第１の基材１および第２の基材２がアルミニウムである場合には、第１の基材１および第２の基材２が安価であり、また、軽量にすることができる。第１の基材１および第２の基材２が銅である場合には、アルミニウムに比べて熱伝導率を向上することができる。さたに、第１の基材１および第２の基材２がステンレスである場合には、第１の基材１および第２の基材２がアルミニウムおよび銅である場合と比較し、耐腐食性能がよい。
【００８０】
○第２の実施形態において、第２の基材２００が絶縁性の材料からなる場合ではなく、導電性の材料からなる場合であっても良い。その場合、電極層１３と第２の基材２００との間には絶縁層が形成されていればよい。また第２の基材２００が絶縁性の材料である場合、第２の基材２００の材料としては、例えば樹脂、アルミナまたは窒化アルミニウムがある。
【００８１】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、第１の絶縁層１２および第２の絶縁層２２の形成方法は熱伝導性のフィラーを混合した樹脂絶縁膜によりされる場合に限らない。例えば、窒化アルミニウムをスパッタリングすることにより形成されてもよい。
【００８２】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、加熱工程はリフロー炉６１、７０内で行われなくてもよく、ヒーター６２、７２による加熱に限らない。例えば、輻射やホットプレートにより加熱される工程であってもよい。また、第１の実施形態においてヒーター６２はリフロー炉６１の上方と下方に２個備えられる場合に限らず、いずれか１つであってもよい。
【００８３】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、はんだははんだペースト３に限らない。たとえば、はんだシートであってもよい。
【００８４】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、素子はペルチェ素子５でなくてもよい。例えば、熱電素子や、ダイオードのようなパワー素子であってもよい。
【００８５】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、導電性ペースト４、４０は適宜選択された材質のものでよい。例えば、銅を含有する導電性ペースト４、４０、銀を含有する導電性ペースト４、４０、金を含有する導電性ペースト４、４０であってもよい。銅を含有する導電性ペースト４、４０は安価である。また、銀を含有する導電性ペースト４、４０や金を含有する導電性ペースト４、４０は電気伝導度が高く、焼成温度が低いため、ペルチェ素子５にかかる熱応力を低減することができる。
【００８６】
○第１の実施形態および第２の実施形態において、第１の絶縁層１２または第２の絶縁層２２は、必ずしも第１の基材１、１００または第２の基材２、２００の全面に形成されていなくてもよい。第１の絶縁層１２は、電極層１３と対応する領域に形成されていればよく、第２の絶縁層２２は導電性ペースト４、４０と対応する領域に形成されていればよい。
【００８７】
○第１の実施形態において、導電性ペースト４と第２の絶縁層２２の間に電極層が形成されてもよい。また、第２の実施形態において、導電性ペースト４０と第２の基材２００の間に電極層が形成されてもよい。
【００８８】
○第２の実施形態において、ファン７１がなくてもよい。リフロー炉７０の下方に配置されたヒーター７２により、はんだペースト３側からリフロー炉７０が加熱されることにより、はんだペースト３と導電性ペースト４０の加熱される温度が調節される場合であってもよい。また、第２の実施形態において、ヒーター６２が上方および下方に２個備えられており、ファン７１により導電性ペースト４０の側から冷却される場合であってもよい。ファン７１により、導電性ペースト４０側からリフロー炉７０が冷却されることにより、はんだペースト３と導電性ペースト４０の加熱される温度が調節される場合であってもよい。
【００８９】
○第２の実施形態において、ペルチェ素子５の一方の側からの冷却方法はファン７１による冷却に限らない。例えば、ペルチェ素子５に対して冷却したい側に、熱容量の大きい金属が配置される場合であってもよい。第２の基材の上面に熱容量の大きい金属が配置される場合であってもよい。熱容量の大きい金属としては、例えばＳＵＳやアルミニウムがある。
【００９０】
○第２の実施形態において、導電性ペースト４０の焼成温度領域がはんだペースト３の焼成温度領域より低い場合に限らない。例えば、導電性ペースト４０の焼成温度領域がはんだペースト３の焼成温度領域より高くてもよい。なお、その場合は、加熱工程において、導電性ペースト４０側から加熱する、または、はんだペースト３の側から冷却することにより、導電性ペースト４０の加熱温度とはんだペースト３の加熱温度を調節するのがよい。
【００９１】
○第２の実施形態において、導電性ペースト４０の熱伝導度がはんだペースト３の熱伝導度よりも大きい場合に限らず、導電性ペースト４０の熱伝導度がはんだペースト３の熱伝導度よりも小さい場合あるいは熱伝導度が等しい場合であってもよい。導電性ペースト４の熱伝導度がはんだペースト３の熱伝導度よりも小さい場合には、ペルチェ素子５において導電性ペースト４０により接続される面が吸熱反応、ペルチェ素子５においてはんだペースト３により接続される面が発熱反応となるように、例えば電流の流れる向きが調節されると、単位時間当たりの熱輸送量を大きくすることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  第１の基材
１２  第１の絶縁層
１３  電極層
２  第２の基材
２２  第２の絶縁層
３  はんだペースト
４  導電性ペースト
５  ペルチェ素子
５１  Ｐ型ペルチェ素子
５２  Ｎ型ペルチェ素子
１００  第１の基材
２００  第２の基材
４０  導電性ペースト
【図１】
2012015220.tif 000003
【図２】
2012015220.tif 000004