(57)【要約】  【課題】  耐熱性が良好であり、有効な熱の利用が可能である熱電素子搭載用基板および熱電モジュールを提供すること。  【解決手段】  セラミック焼結体からなるベース板１と、ベース板１の上面に配置された複数の接続端子２とを備えており、ベース板１の上面の外周部から側面にかけて、セラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料からなる被覆層３が被着されている熱電素子搭載用基板９ａである。ベース板１のうち熱電素子４の搭載および加熱に対して不要な上面の外周部および側面から外部への放熱が低減され、ベース板１を介した熱電素子４に対する伝熱の効率を高めることができる。【選択図】  図１
2013098309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック焼結体からなるベース板と、
該ベース板の上面に配置された複数の接続端子とを備えており、
前記ベース板の上面の外周部から側面にかけて、前記セラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料からなる被覆層が被着されていることを特徴とする熱電素子搭載用基板。
【請求項２】
前記被覆層が、前記セラミック焼結体の主成分と同じ成分を主成分として含むガラスセラミック焼結体からなることを特徴とする請求項１記載の熱電素子搭載用基板。
【請求項３】
前記ベース基板の下面の外周部にも前記被覆層が被着されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱電素子搭載用基板。
【請求項４】
前記ベース基板の前記上面の前記中央部にも、前記複数の接続端子のそれぞれの前記接続端子を取り囲むように前記被覆層が被着されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の熱電素子搭載用基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の熱電素子搭載用基板と、
第１端部および第２端部を有しており、前記第１端部が、前記絶縁基板の上面に対向して接合されているとともに前記接続端子に電気的に接続された複数の熱電素子とを備えていることを特徴とする熱電モジュール。
【請求項６】
熱伝導率が前記ベース板の熱伝導率よりも大きいカバー板と、該カバー板の下面に配置された複数の上部接続端子とをさらに備えており、
前記熱電素子の前記第２端部が、前記カバー板の前記下面に対向して接合されているとともに前記複数の上部接続端子のそれぞれに電気的に接続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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電素子が上面に搭載されるベース板を含む熱電素子搭載用基板、および熱電素子搭載用基板に熱電素子が搭載されてなる熱電モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゼーベック効果によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電素子として、ビスマス−テルル系等の各種の熱電材料を用いた素子が知られている。近年、このような熱電素子が基板に搭載されてなり、熱電変換による電気の取り出しができるようにされた熱電モジュールが、焼却炉等の廃熱を有効に発電に利用できる装置として注目されている。
【０００３】
熱電素子は、例えば直方体状等に成形した熱電材料の両端に一対の電極が配置されて形成されている。このような熱電素子を搭載する基板は、絶縁基板の主面に熱電素子の電極と電気的に接続される複数の接続端子が配置されて形成されている。基板上に複数の熱電素子が搭載され、熱電素子の電極がそれぞれ、基板の接続端子に接続されて熱電モジュールが形成される。
【０００４】
熱電モジュールからの電気の取り出しは、例えば、各接続端子の間を電気的に接続する配線導体を形成しておいて、複数の熱電素子が直列に接続されるように搭載した後、搭載した熱電素子のいずれか一方の端を加熱することによって行なわれる。加えられた熱に応じて熱電変換により電流が生じ、配線導体等を介して外部に取りだされる。
【０００５】
この場合、生じる電流は熱電素子の両端間の温度差により一義的に決まるため、熱電素子のうち加熱する側の端部はより高温とすることが求められている。そのため、絶縁基板の材料として、耐熱性に優れた酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2006−210568号公報
【特許文献２】特開2010−232259号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料は、比較的熱伝導率が高い。そのため、熱電素子を加熱するための熱の一部が絶縁基板の表面から外部に放散され、熱電素子を加熱する効率の低下、つまりは生じる電流量の低下を生じやすいという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記従来の技術の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、耐熱性が良好であるとともに、より有効な熱の利用が可能である熱電素子搭載用基板、および熱電モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの態様の熱電素子搭載用基板は、セラミック焼結体からなるベース板と、該ベース板の上面に配置された複数の接続端子とを有しており、前記ベース板の上面の外周部から側面にかけて、前記セラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料からなる被覆層が被着されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一つの態様の熱電モジュールは、上記構成の熱電素子搭載用基板と、第１端部および第２端部を有しており、前記第１端部が、前記絶縁基板の上面に対向して接合されているとともに前記接続端子に電気的に接続された複数の熱電素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一つの態様の熱電素子搭載用基板によれば、上記構成のベース板の上面の外周部から側面にかけて、セラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料からなる被覆層が被着されていることから、ベース板のうち熱電素子が搭載される部分以外の表面から外部への熱の放散が抑制される。そのため、熱電素子に加えられる熱が、より有効に熱電素子の加熱に利用される。また、ベース板がセラミック焼結体からなるため耐熱性が良好である。したがって、耐熱性が良好であるとともに、より有効な熱の利用が可能な熱電素子搭載用基板を提供することができる。
【００１２】
また、本発明の一つの態様の熱電モジュールは、上記構成の熱電素子搭載用基板と、第１端部および第２端部を有しており、第１端部が、絶縁基板の上面に対向して接合されているとともに接続端子に電気的に接続された複数の熱電素子とを備えていることから、耐熱性が良好であるとともに、より有効な熱の利用が可能な熱電モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態の熱電素子搭載用基板および熱電モジュールを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】図１に示す熱電素子搭載用基板および熱電モジュールの一つの変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の熱電素子搭載用基板および熱電モジュールを示す平面図である。
【図４】図３に示す熱電素子搭載用基板および熱電モジュールの要部を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の熱電モジュールを示す断面図である。
【図６】図５に示す熱電モジュールの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の各実施形態の例における熱電素子搭載用基板および熱電モジュールを、添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の熱電素子搭載用基板、およびその熱電素子搭載用基板に熱電素子が搭載されてなる熱電モジュールを示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。図１において、１はセラミック焼結体からなる平板状のベース板，２はベース板の上面に配置された接続端子，３はベース板の上面の外周部等に被着された被覆層である。ベース板１，接続端子２および被覆層３とにより、熱電素子４を搭載する熱電素子搭載用基板９ａが基本的に形成されている。なお、図１（ａ）においては、熱電素子４を省略している。
【００１６】
ベース板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化ケイ素質焼結体等のセラミック焼結体によって形成されている。
【００１７】
ベース板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにし
て製作することができる。すなわち、まず、酸化アルミニウムを主成分とし、酸化ケイ素および酸化カルシウム等が添加されてなる原料粉末に適当な有機バインダおよび有機溶剤を添加混合してスラリーを作製する。次に、このスラリーをドクターブレード法やリップコータ法等のシート成形技術でシート状に成形することによりセラミックグリーンシートを作製する。その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともに、これらを必要に応じて複数枚積層して積層体を形成し、この積層体を還元雰囲気中において約1300〜1500℃の温度で焼成することによって、ベース板１を製作することができる。
【００１８】
ベース板１は、例えば四角板状であり、上面に複数の熱電素子４をそれぞれに搭載するための複数の搭載部１ａを有している。熱電素子４は、熱電変換機能を有する熱電材料を、例えば四角柱状や円柱状等の形状に成形したものである。熱電材料としては、ビスマス−テルル系，シリコン−ゲルマニウム系およびコバルト−アンチモン系等の材料が挙げられる。例えば四角柱状の熱電素子４の一方の端部（第１端部４ａ）と、これと反対側の第２端部４ｂとの間に温度差が生じれば、ゼーベック効果により電流が生じる。生じる電流の方向は、用いる熱電材料がｐ型であるかｎ型であるかに応じて異なる。
【００１９】
ベース板１の上面に配置された接続端子２は、熱電素子４と電気的に接続されて、熱電素子４で発生した電流を外部に取り出すための導電性の端子として機能する。接続端子２は、例えばベース板１の上面の各搭載部１ａに配置されて、熱電素子４の第１端部４ａと直接に接続される。すなわち、ベース板１の上面の搭載部１ａに熱電素子４の第１端部４ａが対向して接合されることによって、この搭載部１ａに配置された接続端子２が熱電素子４の第１端部４ａと電気的に接続される。
【００２０】
接続端子２は、例えばタングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料からなる。このような金属材料は、例えばタングステンの場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤および有機バインダと混合して作製した金属ペーストを、ベース板１となるセラミックグリーンシートの表面にスクリーン印刷法等の方法で印刷して焼成する方法で、ベース板１に所定パターンで配置されている。
【００２１】
ベース板１に搭載される熱電素子４の加熱は、例えばベース板１の下面側に熱源を配置し、この熱源からベース板１を介して熱電素子４に熱を伝導させることによって行なわれる。
【００２２】
被覆層３は、ベース板１を形成しているセラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料からなり、ベース板の上面の外周部から側面にかけて被覆している。被覆層３は、ベース板１から外部への放熱を低減するためのものである。すなわち、ベース板１の表面のうち、上面の中央部に熱電素子４が搭載され、下面側に熱源が配置されるとき、上面の外周部および側面が外部への無駄な放熱（いわゆる熱が逃げる現象）が生じる。これに対して、上記のように熱伝導率が比較的低い被覆層３が配置されていれば、上記放熱が低減され、ベース板１を介した熱電素子４への熱の伝導の効率が向上する。したがって、より有効な熱の利用が可能な熱電素子搭載用基板９ａを提供することができる。
【００２３】
被覆層３は、例えばガラスセラミック焼結体等のセラミック材料や樹脂材料等の、ベース板１を形成しているセラミック焼結体よりも熱伝導率が低い材料によって形成されている。
【００２４】
被覆層３を形成するガラスセラミック焼結体としては、例えば酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素を主成分とする、ホウケイ酸系ガラス−酸化アルミニウム系のガラスセラミック焼結体が挙げられる。被覆層３がガラスセラミック焼結体で形成されている場合には、
例えば酸化ケイ素および酸化アルミニウム等の原料粉末を有機溶剤およびバインダと混練して作製したガラスセラミックペーストをベース板１の所定部位に塗布し、加熱して焼結させることによって被覆層３を形成することができる。
【００２５】
また、被覆層３を形成する樹脂材料としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料が挙げられる。被覆層３が樹脂材料で形成されている場合には、例えば未硬化で流動性を有するエポキシ樹脂をベース板１の所定部位に塗布し、加熱して硬化させることによって被覆層３を形成することができる。
【００２６】
被覆層３がガラスセラミック焼結体で形成されている場合には、ガラスセラミック焼結体の耐熱性が樹脂材料の耐熱性よりも高いことから、熱電素子搭載用基板９ａとしての耐熱性を高める上で有利である。そのため、より高温での使用、つまりは熱電素子４において生じる電流の増大の上では、被覆層３がガラスセラミック焼結体で形成されていることが好ましい。
【００２７】
ベース板１が酸化アルミニウム質焼結体で形成されているときに、被覆層３が上記のように、酸化ケイ素および酸化アルミニウム質を主成分とするガラスセラミック焼結体で形成されていると、被覆層３のベース板１に対する被着の強度を高めることができる。したがって、被覆層３は、ベース板１を形成しているセラミック焼結体の主成分と同じ成分を主成分として含むガラスセラミック焼結体からなることがより好ましい。
【００２８】
例えば、ベース板１が、焼成温度が約1300〜1600℃の酸化アルミニウム質焼結体からなり、被覆層３が、焼成温度が約900〜1000℃のガラスセラミック焼結体からなる場合であ
れば、約800℃程度の熱源を用いることができる。すなわち、温度が約800℃程度の焼却炉からの排気ガスに対しての耐熱性も良好であるため、このような高温の排気ガスを熱源として利用することも可能な熱電モジュールを提供することができる。
【００２９】
なお、互いに主成分が同じであるベース板１と被覆層３との熱伝導率の差は、主成分であるガラス成分（酸化ケイ素を含むホウケイ酸系ガラス等）の割合の大小により生じている。すなわち、酸化アルミニウムに比べて上記ガラス成分の熱伝導率が低いため、ガラス成分の割合が高い被覆層３の熱伝導率が相対的に低くなっている。
【００３０】
ベース板１の熱伝導率は、例えばベース板１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば約14〜30Ｗ／ｍＫである。これに対して、酸化ケイ素および酸化アルミニウムを主成分として含む上記ホウケイ酸系ガラス−酸化アルミニウム系のガラスセラミック焼結体の場合であれば、熱伝導率は約３〜５Ｗ／ｍＫ程度である。
【００３１】
特に、上記ガラスセラミック焼結体が、ガラス成分として含む酸化ケイ素の割合が約60質量％である場合には、熱伝導率が約2.5Ｗ／ｍＫ程度とさらに低くなるため、ベース板
１からの放熱を効果的に低減することができる。
【００３２】
被覆層３の厚みは、被覆層３を形成する材料の熱伝導率，低減しようとする放熱量，被覆層３のベース板１に対する被着の強度，ベース板１の寸法，作業性および経済性等の条件に応じて適宜設定すればよい。
【００３３】
ベース板１の厚みは、ベース板１の下面に熱源が配置されたときに、熱源から熱電素子４への熱の伝導を効率よく行なわせる上では薄いほど好ましい。また、ベース板１は、複数の熱電素子４が搭載されたときにクラック等の機械的な破壊や変形等が生じない程度の機械的な強度を有する必要があり、この強度を確保する上では厚いほど好ましい。これらの伝熱上および強度上の条件、生産性、取り扱いやすさおよび経済性等を考慮すれば、ベ
ース板１の厚みは、約１〜２ｍｍ程度の厚みに設定することが好ましい。
【００３４】
また、ベース板１は、例えば図２に示すように、下面が凹状に湾曲していてもよい。この場合には、平面視におけるベース板１の面積を小さく抑えられながら、下面において熱源からの熱を受ける表面の面積が大きくなる。そのため、小型で高効率の熱電モジュールを製作することができる。なお、図２は図１に示す熱電素子搭載用基板９ａの一つの変形例を示す断面図である。図２において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
【００３５】
また、ベース板１の下面は、図２に示すように全体が凹状に湾曲しているものではなく、部分的に凹凸を有しているもの（図示せず）であってもよい。この場合にも、下面における熱を受ける表面の面積が大きくなる。
【００３６】
上記の熱電素子搭載用基板９ａに熱電素子４が搭載されて熱電モジュールが作製される。熱電モジュールは、例えば前述したようにベース板１の下側に配置された熱源によって熱電素子４の第１端部４ａ側が加熱されて温度が上昇し、第１端部４ａと第２端部４ｂとの間に温度差が生じることによって電流が生じる。
【００３７】
熱源としては、例えば焼却炉から排出される高温の気体や、工場の各種設備から外気に放散される高温の流体（加熱された空気等の気体や冷却水等の液体）等が挙げられる。例えば、これらの流体の流路にベース板１の下面を露出させれば、流体との接触によってベース板１が下面側から加熱される。
【００３８】
加熱された熱電素子４の内部において生じた電流は、例えばベース板１の内部に接続端子２と電気的に接続するように配置された配線導体５、および熱電素子４の第２端部４ｂに接続された導線６等を介して外部の電気回路（図示せず）に取り出される。すなわち、熱電素子４，接続端子２，外部の電気回路および導線６によってループが形成され、電流が流れて外部の電気回路における電気的，機械的または化学的なもの等の各種の動作が行なわれる。
【００３９】
なお、配線導体５および導線６は、ベース板１の形状および寸法，外部の電気回路との接続位置，熱電素子４の個数および寸法等に応じて適宜、パターンや線幅等を設定して形成すればよい。そのため、配線導体５および導線６はパターン等の概略の例を模式的に示している。
【００４０】
複数の熱電素子４同士の接続は、例えばｐ型とｎ型とを組み合わせて、互いに直列に接続されるようにする必要がある。例えば、ｐ型とｎ型とを互いに隣り合うように配置して、隣り合う熱電素子４の第１端部４ａ同士の接続と第２端部４ｂ同士の接続とを交互に繰り返すようにすればよい。なお、熱電素子４の第１端部４ａおよび第２端部４ｂは、その端部がベース板１に接合される側か否かにより規定している。そのため、ｐ型とｎ型とでは、それぞれの第１（第２）端部４ａ（４ｂ）における極性は反対になる。
【００４１】
上記熱電モジュールにおいて、熱電素子搭載用基板９ａに被覆層３が被着されていることから、熱電素子４に対する熱源からの熱の伝導が効率よく行なわれる。そのため、熱の有効利用が可能で発電効率の高い熱電モジュールを提供することができる。
【００４２】
配線導体５は、例えば接続端子２と同様の金属材料を用い、同様の方法で形成することができる。この場合、ベース板１となる複数のセラミックグリーンシートのうち積層体において内部となる位置に金属ペーストを塗布しておけば、ベース板１の内部に配線導体５を形成することができる。
【００４３】
また、導線６としては、銅やアルミニウム，金等の金属材料からなる線材を用いることができる。これらの線材は、例えばベース板１や被覆層３と同様の絶縁材料からなる絶縁板（図示せず）の表面に付着されたものであってもよい。
【００４４】
このような熱電モジュールにおいても、耐熱性を考慮すれば被覆層３がガラスセラミック焼結体からなるものであることが好ましい。また、被覆層３のベース板１に対する被着の強度も考慮すれば、被覆層３が、ベース板１を形成しているセラミック焼結体の主成分と同じ成分を主成分として含むガラスセラミック焼結体であることがより好ましい。
【００４５】
ここで、上記熱電素子搭載用基板９ａにおけるベース板１からの放熱を低減する効果について具体例を挙げて説明する。この例においてベース板１は、酸化アルミニウム質焼結体からなる、１辺の長さが約100ｍｍで厚みが約1.5ｍｍの四角板状であった。ベース板１の上面の中央部の、１辺の長さが約80ｍｍの正方形状の領域が複数の熱電素子４の搭載領域であった。このベース板１の上面の外周部（幅が約20ｍｍの四角枠状の部位）から側面にかけて、ガラスセラミック焼結体からなる被覆層３を被着させた。ベース板１の熱伝導率は約15Ｗ／ｍＫであり、被覆層３の熱伝導率は約2.3Ｗ／ｍＫであった。また、被覆層
３を被着させないこと以外は上記の具体例の熱電素子搭載用基板９ａと同様にして比較例の熱電素子搭載用基板（図示せず）を作製した。具体例および比較例のいずれの熱電素子搭載用基板にも、上記熱電素子４の搭載領域にビスマス−テルル系の複数の熱電素子４を接合して、ベース板（１）に形成した配線導体（５）および導線（６）を介して電気を取り出せるようにした。
【００４６】
上記の具体例の熱電素子搭載用基板９ａのベース板１の下面を約500℃に加熱したとき
、ベース板１の上面の温度上昇が収まった平衡状態において、ベース板１の上面の温度は約270℃であった。これに対して、比較例の熱電素子搭載用基板における上面の温度伝熱
量は約220℃であった。以上の結果より、上記熱電素子搭載用基板９ａにおいて熱の有効
な利用が可能であることが確認された。
【００４７】
また、上記熱電素子搭載用基板９ａおよび熱電モジュールにおいては、ベース板１の下面の外周部にも被覆層３が被着されていてもよい。この場合には、被覆層３のベース板１に対する接合面積がより大きくなるため、被覆層３のベース板１に対する被着の強度をさらに高めることができる。そのため、より長期信頼性の高い熱電素子搭載用基板９ａおよび熱電モジュールを提供することができる。
【００４８】
上記構成においては、ベース板１のうち熱源と接するベース板１の下面が、比較的熱伝導率が低い被覆層３で被覆される。そのため、熱源からベース板１に伝わる熱量が若干低下する可能性がある。しかしながら、この場合においても、熱電素子４が搭載されている部分よりも外側において被覆層３がベース板１の下面を被覆するようにすれば、熱源から熱電素子４に伝わる熱量を高く維持することができる。言い換えれば、熱電素子４の直下においてベース板１が熱源に対して露出しているので、熱源からベース板１を介して熱電素子４に対して効率よく熱を伝えることができる。
【００４９】
また、例えば図２の例のようにベース板１の下面が湾曲している場合に、ベース板１の下面に外周部を被覆している被覆層３の下端面が平坦であれば、熱電素子搭載用基板９ａおよび熱電モジュールを、流路管の表面等の搭載部位に傾かせずに搭載することも容易である。
【００５０】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態の熱電素子搭載用基板、およびその熱電素子搭載用基板に熱電素子が搭載されてなる熱電モジュールを示す平面図であり、図４は図３における
要部を拡大して示す断面図である。図３および図４において図１と同様の部位には同様の符号を付している。
【００５１】
第２の実施形態の熱電素子搭載用基板９ｂおよび熱電モジュールにおいては、ベース板１の上面の中央部にも、複数の接続端子２のそれぞれを取り囲むように被覆層３が被着されている。この被覆層３の形態以外は上記第１の実施形態と同様であるため、被覆層３以外の部位についての説明は省略する。
【００５２】
第２の実施形態においては、ベース板１の表面から外部への放熱をより効果的に低減することができる。そのため、より有効な熱の利用が可能な熱電素子搭載用基板９ｂおよび熱電モジュールを提供することができる。そのため、より発電効率の高い熱電モジュールを提供することができる。
【００５３】
また、例えば被覆層３をベース板１と異なる色に着色しておけば、ベース板１の上面において熱電素子４が搭載される部分の識別がより容易になる。そのため、この場合には、ベース板１に熱電素子４を接合する時の位置決めが容易になり、熱電モジュールを製作する際の生産性が高い熱電素子搭載用基板９ｂを提供することができる。また、より生産性の高い熱電モジュールを提供することができる。
【００５４】
被覆層３の着色は、例えば金属酸化物等の着色材（顔料）を、被覆層３となるガラスセラミックペーストに添加しておき、ガラスセラミックペーストとともに加熱することによって行なうことができる。
【００５５】
また、被覆層３は、例えば図４に示すように、熱電素子４の第１端部４ａ側から第２端部４ｂの方向に、ある程度の範囲を被覆するものであってもよい。この場合には、熱電素子４の第１端部４ａ側における外部への放熱をより効果的に抑制して、第１端部４ａと第２端部４ｂとの温度差を高く維持することができる。熱電素子４において熱電変換で生じる熱量は、一般に第１端部４ａと第２端部４ｂとの温度差に応じて異なるため、第１端部４ａ側における熱電素子４の温度をより高く維持することによって、発電量を向上させることができる。
【００５６】
また、この場合、ベース板１の上面の中央部３において接続端子２を取り囲む被覆層３は、上端部に向かって漸次幅が狭くなるような形状（縦断面において台形状）であってもよい。この場合には、被覆層３の上端部分と熱電素子４とが誤って接触することが抑制されて、熱電素子４のベース板１に対する位置決めおよび接合がより容易になる。
【００５７】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の熱電モジュールを示す断面図であり、図６は、図５に示す熱電モジュールの分解斜視図である。図５および図６において図１および図３と同様の部位には同様の符号を付している。図６においては、見やすくするために配線導体５および内部配線６ａを省略している。また、図６において、カバー板７は上下ひっくり返った状態で示している。
【００５８】
第３の実施形態における熱電モジュールは、熱伝導率がベース板１の熱伝導率よりも大きいカバー板７と、カバー板７の下面に配置された複数の上部接続端子８とをさらに備えている。また、熱電素子４の第２端部４ｂが、カバー板７の下面に対向して接合されているとともに複数の上部接続端子８のそれぞれに電気的に接続されている。これらの部位が前述した第１および第２の実施形態の熱電モジュールと異なっており、その他は同様であるため、これらの同様の部位についての説明は省略する。
【００５９】
なお、図５および図６に示す例においては、前述した第２の実施形態の熱電素子搭載用基板９ｂにより熱電モジュールが形成されている。また、図６においては、熱電モジュールが、熱源である流体の流路管上に搭載された例を示している。流路管の上面には窪みが設けられ、この窪み内に熱電モジュールのベース板１の下部がはめこまれている。
【００６０】
この第３の実施形態の熱電モジュールによれば、熱電素子４の第２端部４ｂが、比較的熱伝導率が高いカバー板７に接合されているため、カバー板７を介して熱電素子４の第２端部４ｂ側から外部への放熱が促進される。そのため、第２端部４ｂ側における熱電素子４の温度をより低く抑えることができ、第１端部４ａと第２端部４ｂとの温度差を高く維持することがより容易である。したがって、この場合には、より発電効率の高い熱電モジュール９ｂを提供することができる。
【００６１】
ベース板１よりも熱伝導率が高いベース板７は、例えばベース板１を形成するセラミック焼結体よりも熱伝導率が高いセラミック焼結体等の材料が、所定のカバー板７の形状に成形されたものである。このような熱伝導率が高い材料としては、例えばベース板１が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、窒化アルミニウム質焼結体が挙げられる。
【００６２】
また、ベース板１よりも熱伝導率が高いカバー板７は、ベース板１と同様のセラミック焼結体からなる板状のものであって、その下面から上面または側面にかけて、熱伝導率が高い金属材料からなる伝熱経路が形成されたものでもよい。
【００６３】
図５に示す例においては、カバー板７の内部に導線６と同様の機能を有する内部配線６ａおよび外部端子６ｂが形成されている。内部配線６ａを介して複数の熱電素子４が互いに電気的に接続され、外部端子６ｂが外部の電気回路と電気的に接続される。これにより、熱電モジュールと外部の電気回路とが電気的に接続される。
【００６４】
内部配線６ａおよび外部端子６ｂは、例えばベース板１の接続端子２および配線導体５と同様の材料を用い、同様の方法で形成することができる。外部端子６ｂは、正負一対に限らず、複数対が配置されていてもよい。また、カバー板７の上面により広い面積で形成されていてもよい。この場合には、外部端子６ｂから外部への放熱性がより高くなる。
【００６５】
この場合、内部配線６ａおよび外部端子６ｂが、熱伝導率が高い銅または銀等の金属材料を含むものであれば、上記伝熱経路としても機能し得る。銅を含む金属材料であって酸化アルミニウム質焼結体からなるカバー板７との同時焼成が可能な材料としては、例えば銅のマトリクス中にタングステンまたはモリブデンの粒子が分散してなる混合材料が挙げられる。
【００６６】
ベース板７の外部端子６ｂについて、例えば銀または銀を主成分とする金属材料からなるものである場合には、外部端子６ｂが外部への放熱材として機能することもできる。そのため、カバー板からの放熱性が高く、カバー板７の温度の上昇を抑制できる。言い換えればベース板１に接合される熱電素子４の第１端部４ａとカバー板７に接合される熱電素子４の第２端部４ｂとの温度差を高くすることがより容易な熱電モジュールを提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・ベース板
２・・・接続端子
３・・・被覆層
４・・・熱電素子
４ａ・・第１端部
４ｂ・・第２端部
５・・・配線導体
６・・・導線
６ａ・・内部配線
６ｂ・・外部端子
７・・・カバー板
８・・・上部接続端子
９ａ・・熱電素子搭載用基板（第１の実施形態）
９ｂ・・熱電素子搭載用基板（第２の実施形態）
【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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