(57)【要約】【課題】第１、第２導電性ペーストが流動し難い熱電変換装置の製造方法を提供する。【解決手段】積層体８０を加圧する工程にて、まず、熱可塑性樹脂の融点より低い温度に加熱しながら加圧し、熱可塑性樹脂を弾性変形させて積層方向に垂直な方向の圧力を加えることで、第１、第２導電性ペースト４１、５１を表面、裏面パターン２１、３１に密着させる。この後、熱可塑性樹脂の融点以上の温度に加熱しながら加圧し、熱可塑性樹脂を外部に流出させつつ流動させて積層方向に垂直な方向の圧力を加えることで、第１、第２導電性ペースト４１、５１を固相焼結する。このように、第１、第２導電性ペースト４１、５１を表面、裏面パターン２１、３１に密着させるため、融点以上の温度で加圧したときに第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動し難くなる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１０ａ）および裏面（１０ｂ）を有し、熱可塑性樹脂を含み、前記熱可塑性樹脂を厚さ方向に貫通する第１ビアホール（１１）および第２ビアホール（１２）が形成され、複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤が加えられてペースト化された第１導電性ペースト（４１）が前記第１ビアホールに充填され、前記合金とは異種の金属の粉末に有機溶剤が加えられてペースト化された第２導電性ペースト（５１）が前記第２ビアホールに充填された絶縁基材（１０）を用意する第１工程と、
前記絶縁基材の表面において、対応する前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストに接触させられる表面パターン（２１）を有する表面保護部材（２０）を配置すると共に、前記絶縁基材の裏面において、対応する前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストに接触させられる裏面パターン（３１）を有する裏面保護部材（３０）を配置して、積層体（８０）を形成する第２工程と、
加熱しながら前記積層体を前記積層体の積層方向から加圧し、前記第１導電性ペーストを固相焼結して第１層間接続部材（４０）を構成すると共に、前記第２導電性ペーストを固相焼結して第２層間接続部材（５０）を構成し、前記第１層間接続部材および前記第２層間接続部材と前記表面パターンおよび前記裏面パターンとを電気的に接続する第３工程と、を含み、
前記第３工程は、前記有機溶剤が蒸発する温度であって、前記熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストの焼結温度より低い温度に前記積層体を加熱することにより、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストに加えられた前記有機溶剤を蒸発させる溶剤蒸発工程と、
前記溶剤蒸発工程の後に、前記熱可塑性樹脂が弾性変形する温度であって、前記熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストの焼結温度より低い温度に前記積層体を加熱しながら、前記積層体を前記積層体の積層方向に加圧することにより、前記熱可塑性樹脂を弾性変形させることで前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストに対して前記積層体の積層方向に垂直な方向の圧力を加えるペースト圧縮工程と、
前記ペースト圧縮工程の後に、前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度であって、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストの焼結温度以上の温度に前記積層体を加熱しながら、前記積層体を前記積層体の積層方向に加圧することにより、前記熱可塑性樹脂を前記積層体の外部に流出させつつ前記積層体の内部において前記熱可塑性樹脂を流動させて、前記第１導電性ペーストおよび前記第２導電性ペーストに対して前記積層体の積層方向に垂直な方向の圧力を加えつつ、前記第１導電性ペーストを固相焼結して前記第１層間接続部材を構成すると共に、前記第２導電性ペーストを固相焼結して前記第２層間接続部材を構成するペースト固相焼結工程と、を含むことを特徴とする熱電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記厚さ方向において前記熱可塑性樹脂で構成された層、熱硬化性樹脂で構成された層、熱可塑性樹脂で構成された層が順に配置されると共に、該熱可塑性樹脂で構成された層、前記熱硬化性樹脂で構成された層、および熱可塑性樹脂で構成された層を厚さ方向に貫通するように前記第１ビアホールおよび前記第２ビアホールが形成されている前記絶縁基材を用意することを特徴とする請求項１に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程では、前記積層方向から見て前記積層体の周縁部分（８１）を構成する部分を有する前記絶縁基材を用意し、
前記第２工程では、前記周縁部分においても前記表面保護部材、前記裏面保護部材、前記表面パターン、および前記裏面パターンが配置された前記積層体を形成すると共に、前記周縁部分に形成された前記表面パターンに前記熱電変換装置の外周から前記周縁部分の外周にまで繋がったスリット（８１ａ）が形成された前記表面保護部材、および、前記周縁部分に形成された前記裏面パターンに前記熱電変換装置の外周から前記周縁部分の外周にまで繋がったスリット（８１ｂ）が形成された前記裏面保護部材のうち、少なくとも一方を配置して、前記積層体を形成し、
前記第３工程では、前記第２工程において配置された前記表面保護部材に形成された前記表側スリットおよび前記裏面保護部材に形成された前記裏側スリットのうち少なくとも一方を通じて、前記熱可塑性樹脂を前記積層体の外部に流出させ、
前記第３工程の後に、前記積層体から前記周縁部分を切除することを特徴とする請求項１または２に記載の熱電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程では、１つまたは複数の凸部（１００ａ、１０１ａ）を有するプレス板（１００、１０１）を用いて、前記積層体のうち、前記第１導電性ペーストまたは前記第２導電性ペーストと、異なる前記第１導電性ペーストまたは前記第２導電性ペーストと、の間に位置する部分が前記凸部によって加圧されるように、前記積層体を前記積層方向に加圧することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＮ型熱電変換素子と複数のＰ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のＮ型熱電変換素子と複数のＰ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換装置が知られている。この種の熱電変換装置としては、特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の熱電変換装置は、以下のような方法によって製造される。すなわち、まず、第１工程（用意工程）として、熱可塑性樹脂を含み、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホールが形成され、第１ビアホールに第１導電性ペーストが充填され、第２ビアホールに第２導電性ペーストが充填された絶縁基材を用意する。
【０００４】
次に、第２工程（積層体を形成する工程）として、絶縁基材の表面において、対応する第１、第２導電性ペーストに接触させられる表面パターンを有する表面保護部材を配置する。また、絶縁基材の裏面において、対応する第１、第２導電性ペーストに接触させられる裏面パターンを有する裏面保護部材を配置して積層体を形成する。このとき、この第２工程において積層体の内部に所定の空隙を形成している。ここでいう所定の空隙とは、具体的には、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂に形成された空隙（ドリル等によって形成された貫通孔等）、表面パターンや裏面パターンに形成された空隙（溝部）等である。
【０００５】
次に、第３工程（一体化工程）として、加熱しながら積層体を積層方向からプレス板等を用いて加圧し、第１、第２導電性ペーストによって第１、第２層間接続部材を構成する。また、第１、第２層間接続部材と表面パターンおよび裏面パターンとを電気的に接続する。ここで、第１導電性ペーストとして、複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤を加えてペースト化したものを用い、第２導電性ペーストとして、合金とは異種の金属の粉末に有機溶剤を加えてペースト化したものを用いる。
【０００６】
具体的には、まず、有機溶剤が蒸発する温度で積層体を加熱して、有機溶剤を蒸発させる。次に、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂が流動する温度（熱可塑性樹脂の融点以上の温度）であって、かつ、第１、第２導電性ペーストの焼結温度より低い温度で、加熱しつつ積層体を加圧する。このように加圧することにより、熱可塑性樹脂を空隙に流動させつつ、第１導電性ペーストを固相焼結して第１層間接続部材を構成すると共に、第２導電性ペーストを固相焼結して第２層間接続部材を構成する。この製造方法では、加圧の際に、熱可塑性樹脂が空隙に流れ込む（流動する）ため、熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂のうち第１、第２ビアホールの周囲に位置する部分）に印加される加圧力は小さくなり、本来この熱可塑性樹脂に印加されるべき加圧力が第１、第２導電性ペーストに印加される。このため、プレス板によって第１、第２導電性ペーストに印加される加圧力は大きくなり、第１、第２導電性ペーストがより確実に固相焼結され易くなる。したがって、この方法で製造された熱電変換装置は、第１、第２導電性ペーストが確実に固相焼結されることによって、単位面積当りの熱電変換効率が高いものとなる。
【０００７】
このように、上記第３工程において、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂の流動と第１、第２導電性ペーストの焼結とを同時に行うことで、第１、第２導電性ペーストを確実に固相焼結させられるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の熱電変換装置の製造方法における上記第３工程では、通常、第１、第２導電性ペーストを絶縁基材（熱可塑性樹脂）と共に表面保護部材および裏面保護部材によって挟み込んだワーク（積層体）を加熱しながら加圧する。このとき、積層体のうち表面や裏面以外の部分、つまり外縁部分においては、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂が覆われておらず、上記第３工程において積層体を加圧した際には、熱可塑性樹脂が積層体の外部に流出する。そして、この製造方法では、上記したように、熱可塑性樹脂が流動する温度（熱可塑性樹脂の融点以上の温度）で加熱しつつ加圧する。すなわち、この製造方法では、上記第３工程における加圧によって、液状となった熱可塑性樹脂を流動させる。ここで、熱可塑性樹脂が流動した場合、第１、第２導電性ペーストに対して積層方向に垂直な方向の圧力が印加されることで、第１、第２導電性ペーストは、積層方向に移動（圧力印加）して、表面、裏面パターンへの接続や固定が促進される。
【００１０】
しかしながら、この加圧の際、第１、第２導電性ペーストと表面、裏面パターンとの間には、第１、第２導電性ペーストに形成された凹凸等を要因とする隙間が生じている場合があり、この隙間に熱可塑性樹脂が入り込むことがある。特に、液状の熱可塑性樹脂を流動させた場合、この隙間に熱可塑性樹脂が入り込み易くなる。そして、加圧によって流動する液状の熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込んだ場合、第１、第２導電性ペーストの表面、裏面パターンへの接続や固定が阻害され、ひいては、熱可塑性樹脂と共に第１、第２導電性ペーストが流動（移動）してしまうことがある。また、第１、第２導電性ペーストがワーク（積層体）の外部に流出することもあり得る。
【００１１】
このため、この製造方法では、なるべく、上記第３工程において加圧した際に、熱可塑性樹脂が積層体の外部に流出しないようにする必要があった。すなわち、この製造方法では、高温で加圧して熱可塑性樹脂の流動させる際に、第１、第２導電性ペーストが流動しないように、例えば、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂として高い弾性率の熱可塑性樹脂を用いる等の対応を採る必要があった。
【００１２】
そして、この製造方法では、熱可塑性樹脂の流動を促進させて第１、第２導電ペーストへの加圧力を促進させるために、上記所定の空隙を熱可塑性樹脂、表面パターン、裏面パターン等に形成していた。言い換えると、この製造方法では、熱可塑性樹脂の流動を促進させるための手段として、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させる手段を採ることができないため、上記所定の空隙を形成する手段を採っていた。こうして、この製造方法では、上記所定の空隙を形成し、積層体の外部ではなく該空隙に熱可塑性樹脂を流動させることで、第１、第２導電ペーストが流動しない程度に熱可塑性樹脂の流動を促進させて、第１、第２導電ペーストへの加圧力を促進させていた。
【００１３】
しかしながら、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させた場合には、必ずしも上記所定の空隙を設けなくても熱可塑性樹脂の流動を促進させることができ、また上記所定の空隙を設けた場合よりもより大きく熱可塑性樹脂の流動を促進させることもでき得る。このため、第１、第２導電ペーストの移動を防ぐことさえできれば、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させながら積層体を加圧することは望ましい。
【００１４】
本発明者は、以上のことを考慮し、上記所定の空隙の有無に関わらず熱可塑性樹脂の流動を促進して第１、第２導電ペーストへの加圧力を促進させられる方法について検討を行った。その結果、本発明者は、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させて熱可塑性樹脂を流動させた場合でも第１、第２導電性ペーストが流動し難い方法を発明するに至った。
【００１５】
本発明は上記点に鑑みて、ワーク（積層体）を加圧した際に、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させることで熱可塑性樹脂の流動を促進させる熱電変換装置の製造方法において、第１、第２導電性ペーストが流動し難い方法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】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱電変換装置の製造方法において、加熱しながら積層体を積層体の積層方向から加圧する工程にて、以下の溶剤蒸発工程、ペースト圧縮工程、ペースト固相焼結工程を順に行うことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、溶剤蒸発工程では、有機溶剤が蒸発する温度であって、熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１、第２導電性ペースト（４１、５１）の焼結温度より低い温度に積層体（８０）を加熱し、第１、第２導電性ペーストに加えられた有機溶剤を蒸発させる。ペースト圧縮工程では、熱可塑性樹脂が弾性変形する温度であって、熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１、第２導電性ペーストの焼結温度より低い温度に積層体を加熱しながら、積層体を積層体の積層方向に加圧する。これにより、熱可塑性樹脂を弾性変形させることで第１、第２導電性ペーストに対して積層体の積層方向に垂直な方向の圧力を加える。ペースト固相焼結工程では、熱可塑性樹脂の融点以上の温度であって、第１、第２導電性ペーストの焼結温度以上の温度に積層体を加熱しながら、積層体を積層体の積層方向に加圧する。これにより、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させつつ積層体の内部において熱可塑性樹脂を流動させて、第１、第２導電性ペーストに対して積層体の積層方向に垂直な方向の圧力を加える。これと共に、第１導電性ペーストを固相焼結して第１層間接続部材（４０）を構成すると共に、第２導電性ペーストを固相焼結して第２層間接続部材（５０）を構成する。
【００１８】
このため、第３工程において、上記したように熱可塑性樹脂を弾性変形させることで第１、第２導電性ペーストに対して積層体の積層方向に垂直な方向の圧力が加えられる。このとき、特許文献１に記載の製造方法のように液状の熱可塑性樹脂を流動させるのではなく、熱可塑性樹脂を弾性変形させている。このため、第１、第２導電性ペーストと表面パターンや裏面パターンとの間に隙間が生じていても、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込むことは生じ難い。したがって、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込んで第１、第２導電性ペーストの表面、裏面パターン（２１、３１）への接続や固定を阻害することによって第１、第２導電性ペーストが流動してしまうことが生じ難くなる。そして、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込むことなく、第１、第２導電性ペーストに対して積層体の積層方向に垂直な方向の圧力が加えられ易くなる。これにより、第１、第２導電性ペーストが表面、裏面パターンに密着させられ、第１、第２導電性ペーストの表面、裏面パターンへの接続や固定が促進され易くなる。
【００１９】
このように、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧する前に第１、第２導電性ペーストを表面、裏面パターンに密着させておくことにより、融点以上の温度で加圧したときに第１、第２導電性ペーストが流動してしまうことが生じ難くなる。また、熱可塑性樹脂を積層体の外部に流出させつつ積層体の内部において熱可塑性樹脂を流動させるため、特許文献１に記載の製造方法に比べて、積層体の内部の熱可塑性樹脂が大量に流出される。これにより、積層体のうち第１、第２導電性ペーストが位置する部分に比べて、熱可塑性樹脂が位置する部分が薄くなり、第１、第２導電性ペーストが積層体の積層方向に垂直な平面の方向に移動しようとしても、積層体の薄くなった部分によるアンカー効果により止められ易くなる。よって、これによっても、第１、第２導電性ペーストが流動してしまうことが生じ難くなる。こうして、積層体を加圧した際に、第１、第２導電性ペーストを流動し難くして、加圧前の位置に固定維持され易くしつつ、熱可塑性樹脂をワークの外部に流出させて、熱可塑性樹脂の流動を促進させることができる。
【００２０】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱電変換装置の平面構成を示す図である。
【図２】図１に示す熱電変換装置のII−II断面を示す図である。
【図３】図１に示す熱電変換装置のIII−III断面を示す図である。
【図４】図１に示す熱電変換装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】図４（ｈ）に示す第３工程の際の製造条件を示す図である。
【図６】図４（ｈ）に示す第３工程の際のワーク（積層体）の断面を示す図である。
【図７】周縁部分を備えるワーク（積層体）の平面構成を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る製造工程におけるワーク（積層体）およびプレス板の断面構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る製造工程におけるワーク（積層体）およびプレス板の断面構成を示す別の図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における周縁部分を備えるワーク（積層体）の平面構成を示す図である。
【図１１】本発明の別の他の実施形態における周縁部分を備えるワーク（積層体）の平面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る熱電変換装置１について図１〜図３を参照しつつ説明する。図１〜図３に示すように、熱電変換装置１は、絶縁基材１０、表面保護部材２０、裏面保護部材３０が一体化され、この一体化されたものの内部において互いに異種の金属である第１、第２層間接続部材４０、５０が交互に直列に接続されて構成されている。
【００２４】
なお、図１では、理解をし易くするために、表面保護部材２０を省略して示してある。また、図１では、断面図ではないが、第１、第２層間接続部材４０、５０にハッチングを施してある。
【００２５】
図２、図３に示すように、絶縁基材１０は、表面１０ａおよび裏面１０ｂを有し、熱可塑性樹脂を含み、熱可塑性樹脂を厚さ方向に貫通する第１ビアホール１１および第２ビアホール１２が形成された基材である。具体的には、絶縁基材１０は、本実施形態では、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド(ＰＥＩ)を含む平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムによって構成されている。そして、この絶縁基材１０には、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１１、１２が互い違いになるように千鳥パターンに形成されている。
【００２６】
なお、図２、図３に示すように、本実施形態に係る熱電変換装置１では、第１、第２ビアホール１１、１２が、表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が一定とされた円筒状とされている。しかしながら、第１、第２ビアホール１１、１２は、例えば、表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が小さくなる円筒状とされてもよく、表面１０ａから裏面１０ｂに向かって径が小さくなるテーパ状とされていてもよく、角筒状とされていてもよい。
【００２７】
そして、図１〜図３に示すように、第１ビアホール１１には、第１層間接続部材４０が配置され、第２ビアホール１２には、第１層間接続部材４０とは異種の金属を主成分とする第２層間接続部材５０が配置されている。つまり、絶縁基材１０には、第１、第２層間接続部材４０、５０が互い違いになるように配置されている。
【００２８】
なお、特に限定されるものではないが、第１層間接続部材４０は、例えば、Ｐ型を構成するＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）を含む導電性ペーストで構成される。また、第２層間接続部材５０は、例えば、Ｎ型を構成するＢｉ−Ｔｅ合金の粉末（金属粒子）を含む導電性ペーストで構成される。
【００２９】
図２、図３に示すように、絶縁基材１０の表面１０ａには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド(ＰＥＩ)を含む平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムで構成された表面保護部材２０が配置されている。この表面保護部材２０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１０と対向する一面２０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の表面パターン２１が互いに離間するように形成されている。そして、各表面パターン２１はそれぞれ第１、第２層間接続部材４０、５０と適宜電気的に接続されている。
【００３０】
具体的には、本実施形態に係る熱電変換装置１では、隣接する１つの第１層間接続部材４０と１つの第２層間接続部材５０とを組６０としたとき、各組６０の第１、第２層間接続部材４０、５０は同じ表面パターン２１と接続されている。つまり、各組６０の第１、第２層間接続部材４０、５０は表面パターン２１を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態に係る熱電変換装置１では、絶縁基材１０の長辺方向（図１中の紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１層間接続部材４０と１つの第２層間接続部材５０とが組６０とされている。
【００３１】
また、図２、図３に示すように、絶縁基材１０の裏面１０ｂには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリエーテルイミド(ＰＥＩ)を含む熱可塑性樹脂フィルムで構成された平面矩形状の裏面保護部材３０が配置されている。この裏面保護部材３０は、絶縁基材１０と平面形状が同じ大きさとされており、絶縁基材１０と対向する一面３０ａ側に銅箔等がパターニングされた複数の裏面パターン３１が互いに離間するように形成されている。そして、各裏面パターン３１はそれぞれ第１、第２層間接続部材４０、５０と適宜電気的に接続されている。
【００３２】
具体的には、本実施形態に係る熱電変換装置１では、隣接する組６０において、一方の組６０の第１層間接続部材４０と、他方の組６０の第２層間接続部材５０とが同じ裏面パターン３１と接続されている。つまり、組６０を跨いで第１、第２層間接続部材４０、５０が裏面パターン３１を介して電気的に接続されている。
【００３３】
図２に示すように、本実施形態に係る熱電変換装置１では、基本的には、絶縁基材１０の長辺方向（図１中の紙面左右方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。また、図３に示すように、絶縁基材１０の外縁では、短辺方向（図１中紙面上下方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。したがって、第１、第２層間接続部材４０、５０は、絶縁基材１０の長辺方向に交互に直列に接続されて折り返された後に再び長辺方向に交互に直列に接続される。つまり、第１、第２層間接続部材４０、５０は、折れ線状に交互に直列に接続されている。
【００３４】
なお、図２、図３とは別断面において、裏面保護部材３０には、裏面パターン３１と電気的に接続されると共に、裏面保護部材３０のうち絶縁基材１０側と反対側の一面から露出する層間接続部材が形成されている。そして、この層間接続部材によって外部との電気的な接続が図れるようになっている。
【００３５】
また、図２、図３に示すように、本実施形態では、絶縁基材１０が、厚さ方向において熱可塑性樹脂で構成された層（図中の符号Ａを参照）、熱硬化性樹脂で構成された層（図中の符号Ｂを参照）、熱可塑性樹脂で構成された層（図中の符号Ｃを参照）が順に配置された構成とされている。具体的には、図２、図３に示すように、本実施形態に係る熱電変換装置１では、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが、積層体８０の積層方向において、絶縁機材１０の中央に位置するように備えられている。そして、熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、および熱可塑性樹脂で構成された層Ｃを厚さ方向に貫通するように第１ビアホール１１および第２ビアホール１２が形成されている。すなわち、本実施形態に係る熱変換装置１では、積層体８０の積層方向から見て、第１、第２層間接続部材４０、５０のそれぞれの周囲において、熱硬化性樹脂が配置された構成とされている。この熱硬化性樹脂は、具体的には、例えば、ポリイミドなどを主成分とする熱硬化性樹脂フィルムによって構成される。
【００３６】
以上、本実施形態に係る熱電変換装置１の構成について説明した。このような熱電変換装置１では、例えば、第１、第２ビアホール１１、１２の径をφ０．７ｍｍ、絶縁基材１０の厚みを１ｍｍとし、第１、第２層間接続部材４０、５０を合わせて約９００個配置したとき、温度差１０℃で約２．５ｍＷの電力を得ることができる。
【００３７】
次に、本実施形態に係る熱電変換装置１の製造方法について図４〜図７を参照しつつ説明する。なお、図４は、図１中のII−II線に沿った断面図である。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、絶縁基材１０を用意し、複数の第１ビアホール１１をドリル等によって形成する。
【００３９】
次に、図４（ｂ）に示すように、各第１ビアホール１１に第１導電性ペースト４１を充填する。
【００４０】
なお、第１ビアホール１１に第１導電性ペースト４１を充填する方法（装置）としては、例えば、本出願人による特願２０１０−５０３５６号に記載の方法（装置）を採用すると良い。簡単に説明すると、図４（ｂ）に示すように、吸着紙７０を介して図示しない保持台上に、裏面１０ｂが吸着紙７０と対向するように絶縁基材１０を配置する。吸着紙７０は、第１導電性ペースト４１の有機溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙等が用いられる。そして、第１導電性ペースト４１を溶融させつつ、第１ビアホール１１内に第１導電性ペースト４１を充填する。これにより、第１導電性ペースト４１の有機溶剤の大部分が吸着紙７０に吸着され、第１ビアホール１１に合金の粉末が密接して配置される。
【００４１】
第１導電性ペースト４１としては、複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末に有機溶剤が加えられてペースト化された第１導電性ペースト４１を充填する。具体的には、ここでは、第１導電性ペースト４１として、金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末を融点が４３℃であるパラフィン等の有機溶剤を加えてペースト化したものを用いている。このため、第１導電性ペースト４１を充填する際には、絶縁基材１０の表面１０ａが約４３℃に加熱された状態で行う。なお、第１導電性ペースト４１を構成する合金の粉末としては、例えば、メカニカルアロイにて形成されたＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ等を用いることができる。
【００４２】
続いて、図４（ｃ）に示すように、絶縁基材１０に複数の第２ビアホール１２をドリル等によって形成する。この第２ビアホール１２は、上記のように、第１ビアホール１１と互い違いとなり、第１ビアホール１１と共に千鳥パターンを構成するように形成される。
【００４３】
次に、図４（ｄ）に示すように、再び、吸着紙７０を介して図示しない保持台上に、裏面１０ｂが吸着紙７０と対向するように絶縁基材１０を配置する。そして、第１導電性ペースト４１を充填したときと同様に、第２ビアホール１２内に第２導電性ペースト５１を充填する。これにより、第２導電性ペースト５１の有機溶剤の大部分が吸着紙７０に吸着され、第２ビアホール１２に合金の粉末が密接して配置される。
【００４４】
第２導電性ペースト５１としては、第１ビアホール１１に加えられた合金とは異種の金属の粉末に有機溶剤が加えられてペースト化された第２導電性ペースト５１を充填する。具体的には、ここでは、第２導電性ペースト５１としては、第１導電性ペースト４１を構成する金属原子と異なる金属原子が所定の結晶構造を維持している合金の粉末を融点が常温であるテレピネ等の有機溶剤を加えてペースト化したものを用いている。つまり、第２導電性ペースト５１を構成する有機溶剤として、第１導電性ペースト４１を構成する有機溶剤より融点が低いものを用いている。そして、第２導電性ペースト５１を充填する際には、絶縁基材１０の表面１０ａが常温に保持された状態で行う。言い換えると、第１導電性ペースト４１に含まれる有機溶剤が固化された状態で、第２導電性ペースト５１の充填を行う。これにより、第１ビアホール１１に第２導電性ペースト５１が混入することが抑制される。なお、第２導電性ペースト５１を構成する合金の粉末としては、例えば、メカニカルアロイにて形成されたＢｉ−Ｔｅ等を用いることができる。
【００４５】
また、図４（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、本製造方法では、厚さ方向において熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、熱可塑性樹脂で構成された層Ｃが順に配置された絶縁基材１０を用意している。具体的には、本製造方法では、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが、積層体８０の積層方向において、絶縁基材１０の中央に位置するように備えられた絶縁基材１０を用意している。すなわち、本製造方法では、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂを挟んだ両側において、厚さが同等の熱可塑性樹脂層Ａ、Ｃが備えられた絶縁基材１０を用意している。このとき、熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、および熱可塑性樹脂で構成された層Ｃを厚さ方向に貫通するように第１ビアホール１１および第２ビアホール１２を形成する。つまり、ここでは、積層体８０の積層方向から見て、第１、第２層間接続部材４０、５０のそれぞれの周囲において、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが配置された絶縁基材１０を用意している。
【００４６】
このような絶縁基材１０を用意することで、本製造方法では、第３工程において、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧した際に第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動したとしても、周囲に位置する熱硬化性樹脂に当たることにより、その流動が抑制される。よって、本製造方法では、特に、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動し難く、加圧前の位置に固定維持され易くなる。また、このとき、厚さ方向における両端において熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが配置された絶縁基材１０を用意する場合に比べて、絶縁基材１０と、表面、裏面パターン２１、３１や表面、裏面保護部材２０、３０との密着性が良好となる。なお、このように絶縁基材１０と表面、裏面保護部材２０、３０との密着性が良好となることで、隣接する表面、裏面パターン２１、３１の間に熱可塑性樹脂が確実に配置され易くなる。これにより、隣接する２つの表面パターン２１間や隣接する２つの裏面パターン３１間でリーク電流が流れてしまうこと等が生じ難くなる。
【００４７】
また、上記したように、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが、積層体８０の積層方向において、絶縁基材１０の中央に位置するように備えられた絶縁基材１０を用意している。すなわち、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂを挟んだ両側において、厚さが同等の熱可塑性樹脂層Ａ、Ｃが備えられた絶縁基材１０を用意している。このため、本製造方法によれば、第３工程の後などにおいて熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、Ｃが熱膨張収縮した場合における積層体８０の反りが生じ難くなる。
【００４８】
以上のようにして、第１、第２導電性ペースト４１、５１が充填された絶縁基材１０を用意する。このように絶縁基材１０を用意する工程が、特許請求の範囲に記載の第１工程に相当する。
【００４９】
また、上記第１工程とは別工程において、図４（ｅ）、図４（ｆ）に示すように、表面保護部材２０および裏面保護部材３０のうち絶縁基材１０と対向する一面２０ａ、３０ａに銅箔等を形成する。そして、この銅箔を適宜パターニングすることにより、互いに離間している複数の表面パターン２１が形成された表面保護部材２０、互いに離間している複数の裏面パターン３１が形成された裏面保護部材３０を用意する。
【００５０】
その後、図４（ｇ）に示すように、裏面保護部材３０、絶縁基材１０、表面保護部材２０を順に積層して積層体８０を構成する。
【００５１】
具体的には、隣接する１つの第１ビアホール１１に充填された第１導電性ペースト４１と１つの第２ビアホール１２に充填された第２導電性ペースト５１とを組６０としたとき、絶縁基材１０の表面１０ａ側に、組６０毎の第１、第２導電性ペースト４１、５１が同じ表面パターン２１に接触する状態で表面保護部材２０を配置する。なお、本実施形態では、上記のように、絶縁基材１０の長辺方向（図１中の紙面左右方向）に沿って隣接する１つの第１ビアホール１１に充填された第１導電性ペースト４１と１つの第２ビアホール１２に充填された第２導電性ペースト５１とが組６０とされている。
【００５２】
また、絶縁基材１０の裏面１０ｂ側に、隣接する組６０における一方の組６０の第１導電性ペースト４１および他方の組６０の第２導電性ペースト５１が同じ裏面パターン３１に接触する状態で裏面保護部材３０を配置する。なお、本実施形態では、上記のように、絶縁基材１０の長辺方向（図１中の紙面左右方向）に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。また、絶縁基材１０の外縁では、短辺方向に沿って並んでいる２つの組６０が隣接する組６０とされている。以上のように積層体８０を形成する工程が、特許請求の範囲に記載の第２工程に相当する。
【００５３】
続いて、図４（ｈ）に示すように、この積層体８０を図示しない一対のプレス板の間に配置し、積層方向の上下両面から真空状態で加熱しながら加圧して積層体８０を一体化する。なお、本実施形態では、凹凸の無い平板状の一対のプレス板を用いている。
【００５４】
以下に、本実施形態における積層体８０を一体化する工程について、図５、図６を参照しつつ具体的に説明する。
【００５５】
まず、図５、図６（ａ）に示すように、時点Ｔ１まで、僅かに加圧（例えば、０．１Ｍｐａ）しながら、第１、第２導電性ペースト４１、５１に加えられた有機溶剤が蒸発する温度（例えば、約２２５℃）で、積層体８０を加熱する。これにより、第１、第２導電性ペースト４１、５１に含まれる有機溶剤を蒸発させる。このときの加熱温度は、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１導電性ペースト４１および第２導電性ペースト５１の焼結温度よりも低い温度とされる。このように、加熱温度を熱可塑性樹脂の融点より低くすることで、熱可塑性樹脂が液状とならないようにし、熱可塑性樹脂の流動が抑制されるようにする。また、加熱温度を第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度より低い温度とすることで、この段階で第１、第２導電性ペースト４１、５１が焼結してしまわないようにする。このように有機溶剤を蒸発させる工程が、特許請求の範囲に記載の溶剤蒸発工程に相当する。なお、ここでは、僅かに加圧しながら積層体８０を加熱しているが、必ずしも加圧する必要は無く、加熱することにより有機溶剤が蒸発すればよい。
【００５６】
なお、第１、第２導電性ペースト４１、５１に含まれる有機溶剤とは、図４（ｂ）および図４（ｄ）の工程において、吸着紙７０に吸着されずに残存した有機溶剤のことである。
【００５７】
次に、図５、図６（ｂ）に示すように、時点Ｔ２まで、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂が弾性変形する温度で積層体８０を加熱しながら、積層体８０を積層体８０の積層方向に加圧する。このときの加熱温度は、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１導電性ペースト４１および第２導電性ペースト５１の焼結温度より低い温度とされる。このように、加熱温度を熱可塑性樹脂の融点より低くすることで、熱可塑性樹脂が流動せず（液状とならず）に弾性変形するようにする。また、加熱温度を第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度より低い温度とすることで、この段階で第１、第２導電性ペースト４１、５１が焼結してしまわないようにする。
【００５８】
本製造方法では、このような温度で積層体８０を加熱しながら、積層体８０を積層体８０の積層方向に加圧することにより、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂を弾性変形させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂によって第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して、積層体８０の積層方向に垂直な方向の圧力を加える。このように、第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して積層方向に垂直な方向の圧力が印加されることで、第１、第２導電性ペースト４１、５１が、積層体８０の積層方向に移動する。これにより、第１、第２導電性ペースト４１、５１が、表面、裏面パターン２１、３１に密着させられ、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が促進される。このように熱可塑性樹脂を弾性変形させて第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して圧力を加える工程が、特許請求の範囲に記載のペースト圧縮工程に相当する。なお、本製造方法では、図５に示すように、時点Ｔ１〜Ｔ２では、時点Ｔ１までの温度と同等の温度に加熱しつつ、時点Ｔ１までの加圧力よりも大きい圧力で積層体８０を加圧している。すなわち、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂を弾性変形させて第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して十分な圧力を加えるために、大きい圧力で加圧している。
【００５９】
次に、時点Ｔ３まで、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度であって、第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度以上の温度に積層体８０を加熱しながら、積層体８０を積層体８０の積層方向に加圧する。これにより、図６（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂を積層体８０の外部に流出させつつ、積層体８０の内部において熱可塑性樹脂を流動させる。こうすることで、第１、第２導電性ペースト４１、５１に対し、積層方向に垂直な方向において、高い圧力が印加され、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が促進される。このように第１、第２導電性ペースト４１、５１を固相焼結させる工程が、特許請求の範囲に記載のペースト固相焼結工程に相当する。なお、本製造方法では、図５に示すように、時点Ｔ２〜Ｔ３では、時点Ｔ１〜Ｔ２の温度よりも高い温度に加熱しつつ、時点Ｔ１〜Ｔ２の加圧力よりも小さい圧力で積層体８０を加圧している。すなわち、第１、第２導電性ペースト４１、５１が移動しないようにするために、さらには、熱可塑性樹脂が必要以上に積層体８０の外部に流出しないようにするために、小さい圧力で加圧している。
【００６０】
本製造方法では、このように積層体８０を加熱しつつ加圧して、合金の粉末同士および合金の粉末と表面パターン２１および裏面パターン３１とが圧接されて固相焼結されることで、第１、第２層間接続部材４０、５０が構成される。また、第１、第２層間接続部材（４０、５０）と表面、裏面パターン２１、３１とが電気的に接続される。
【００６１】
なお、第１、第２ビアホール１１、１２には、有機溶剤を蒸発させることによって空間が形成される。しかしながら、この空間は微小であるため、当該空間によって第１、第２層間接続部材４０、５０を固相焼結することは阻害されない。
【００６２】
また、本製造方法において、溶剤蒸発工程を行う前にペースト圧縮工程を行った場合、第１、第２導電性ペースト４１、５１がペースト状態のままで積層体８０を加圧することになるため、第１、第２導電性ペースト４１、５１が移動（流動）し易くなってしまう。この場合、さらには、第１、第２導電性ペースト４１、５１と表面、裏面パターン２１、３１との接続や固定も損なわれ易い。これに対して、本製造方法では、溶剤蒸発工程を行った後にペースト圧縮工程を行うため、第１、第２導電性ペースト４１、５１が移動（流動）し難く、第１、第２導電性ペースト４１、５１と表面、裏面パターン２１、３１との接続や固定も損なわれ難くなる。
【００６３】
ここで、上記したように、本製造方法では、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂を積層体８０の外部に流出させつつ流動させることで第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して圧力印加をする。これにより、図６（ｂ）に示すように、第１、第２導電性ペースト４１、５１のそれぞれのうち、熱可塑性樹脂によって圧力印加された部分周辺において、第１、第２導電性ペースト４１、５１と熱可塑性樹脂とで構成される凝集層Ｒが形成された。この凝集層Ｒは、熱可塑性樹脂中の低分子成分、蒸発成分などが第１、第２導電性ペースト４１、５１に浸入し、これによって第１、第２導電性ペースト４１、５１の一部が凝集することにより形成されたものである。この凝集層Ｒは、第１、第２導電性ペースト４１、５１中に熱伝導率の低い樹脂成分が分散された層である。本製造方法により製造される熱電変換装置１では、この凝集層Ｒが形成されることで、第１、第２層間接続部材４０、５０における表裏の温度差が生じ易くなり、熱電変換効率が良好となる。
【００６４】
この凝集層Ｒは、本実施形態に係る熱電変換装置１の構造および本製造方法に特有のものである。したがって、熱電変換装置について第１、第２ビアホール１１、１２の断面を精査することにより、本製造方法によってその熱電変換装置が製造されたか否かを容易に判別することができる。なお、仮に第１、第２導電性ペースト４１、５１が積層体８０の外部に流出してしまった場合であっても、積層体８０の内部に凝集層Ｒが残されることがある。
【００６５】
また、図６（ａ）に示すように、この積層体８０を一体化する工程を行う前のワーク（積層体）において、第１、第２導電性ペースト４１、５１のうち、表面保護部材２０側の端面や裏面保護部材３０側の端面に凹部４１ａ、４１ｂが形成されていることがある。この凹部４１ａ、４１ｂは、例えば、以下のような場合に形成される。すなわち、例えば、上記のように吸着紙７０によって有機溶剤を吸収する際に吸着紙７０が吸収する有機溶剤の量が過剰に多い場合に形成され得る。また、第１、第２導電性ペースト４１、５１に接触させられた吸着紙７０を剥がしたときに第１、第２導電性ペースト４１、５１が吸着紙７０に付着して剥がされることでも形成され得る。また、第１、第２導電性ペースト４１、５１を第１、第２ビアホール１１、１２に充填した後に絶縁基材１０の表面１０ａや裏面１０ｂをスキージ（ヘラ）等によって均す場合に第１、第２導電性ペースト４１、５１がスキージに付着して剥がれることでも形成され得る。なお、以下において、凹部４１ａ、４１ｂのうち、表面保護部材２０側の凹部４１ａを表側凹部４１ａ、裏面保護部材３０側の凹部４１ｂを裏側凹部４１ｂという。そして、このような凹部４１ａ、４１ｂが第１、第２導電性ペースト４１、５１に形成されている場合等には、第１、第２導電性ペースト４１、５１と表面パターン２１や裏面パターン３１との間に隙間が生じることがある。
【００６６】
仮に、特許文献１に記載の製造方法のように、最初の加圧時において熱可塑性樹脂が流動する温度（熱可塑性樹脂の融点以上の温度）で加熱した場合には、液状の熱可塑性樹脂が上記隙間に入り込み易くなる。よって、上記したように、特許文献１に記載の製造方法では、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が阻害され易く、熱可塑性樹脂と共に第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまう事態が生じ易い。
【００６７】
これに対して、本製造方法では、上記したように、熱可塑性樹脂が弾性変形する温度で積層体８０を加熱しながら加圧を行い、熱可塑性樹脂を液状とはせずに弾性変形させて第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して圧力を印加させる。このため、本製造方法では、熱可塑性樹脂が上記隙間に入り込み難くなり、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が阻害され難く、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまう事態が生じ難くなる。そして、この熱可塑性樹脂の弾性変形によって、第１、第２導電性ペースト４１、５１が表面、裏面パターン２１、３１に密着させられ、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が促進され易くなる。このように、本製造方法では、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧する前に第１、第２導電性ペースト４１、５１を表面、裏面パターン２１、３１に密着させておく。これにより、本製造方法では、融点以上の温度で加圧したときに第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまうことが生じ難くなる。
【００６８】
以上説明したように積層体８０を一体化する工程が、特許請求の範囲に記載の第３工程に相当する。なお、特に限定されるものではないが、積層体８０を一体化する際には、積層体８０とプレス板との間にロックウールペーパー等の緩衝材を配置してもよい。
【００６９】
その後、図６に示すように、時点Ｔ４まで冷却することにより積層体８０が一体化され、図１に示す熱電変換装置１が製造される。なお、図５に示すように、時点Ｔ３〜Ｔ４では、時点Ｔ２〜Ｔ３の温度よりも高い温度に加熱しつつ、時点Ｔ２〜Ｔ３の加圧力よりも大きい圧力で積層体８０を加圧している。この冷却工程をなるべく早く完了させるためにこのような温度および圧力で加圧している。
【００７０】
なお、本実施形態の製造方法によれば、絶縁基材１０の平面形状の大きさや厚み、第１、第２ビアホール１１、１２の数、径等を適宜変更するのみで所望の変換効率の熱電変換装置１を製造することができ、用途に応じて製造工程が特に増加したり複雑になったりすることがない。つまり、設計の自由度を向上させることができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の熱電変換装置１は、第１、第２層間接続部材４０、５０が複数の金属原子が所定の結晶構造を維持している合金で形成されているので、大きな電力を発生させることができる。そして、第１層間接続部材４０および第２層間接続部材５０の周囲は、熱可塑性樹脂を含んで構成された絶縁基材１０が配置されているため、第１層間接続部材４０および第２層間接続部材５０と、表面パターン２１および裏面パターン３１との密着性を向上させることができる。このため、さらに大きな電力を発生させることができる。
【００７２】
また、表面パターン２１（表面保護部材２０）と裏面パターン３１（裏面保護部材３０）との間に絶縁基材１０が配置されており、表面パターン２１（表面保護部材２０）と裏面パターン３１（裏面保護部材３０）との間に空気流れが生じない。したがって、表面パターン２１（表面保護部材２０）と裏面パターン３１（裏面保護部材３０）との間の熱差が小さくなることを抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、第１導電性ペースト４１としてＢｉ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の粉末を用い、第２導電性ペースト５１としてＢｉ−Ｔｅ合金の粉末を用いる例について説明したが、合金の粉末はこれらに限定されるものではない。例えば、第１、第２導電性ペースト４１、５１を構成する合金の粉末として、銅、コンスタンタン、クロメル、アルメル等が鉄、ニッケル、クロム、銅、シリコン等と合金化されたものから適宜選択してもよい。また、テルル、ビスマス、アンチモン、セレンの合金や、シリコン、鉄、アルミニウムの合金等から適宜選択してもよい。
【００７４】
ところで、図７に示すように、本製造方法において、積層方向から見て積層体８０のうち周縁部分８１より内側の部分を熱電変換装置１とし、周縁部分８１については熱電変換装置１としなくてもよい。このとき、例えば、図２、図３における積層体８０のうち図中左右両端の部分（表面、裏面保護部材２０、３０と表面、裏面パターン２１、３１によって構成される部分）を左右方向に延長した積層体８０を用意して、その延長した部分を周縁部分８１とすればよい。すなわち、周縁部分８１において、表面、裏面保護部材２０、３０と表面、裏面パターン２１、３１が配置された積層体８０を用意すればよい。そして、例えば、この周縁部分８１を、製造時にワーク（積層体）の運搬等のために人等に触れられる部分として用いることができる。このとき、第３工程の後に周縁部分８１を切除し、積層体８０のうち周縁部分８１が切除されて残される部分を熱電変換装置１とすればよい。この場合、第１工程では、周縁部分８１を構成する部分を有する絶縁基材１０を用意し、第２工程では、周縁部分８１においても表面保護部材２０、裏面保護部材３０、表面パターン２１、および裏面パターン３１が配置された積層体８０を形成すればよい。
【００７５】
そして、このように周縁部分８１を、熱電変換装置１とする部分以外の部分とする場合、第３工程の加圧の前に、図７に示すように、周縁部分８１における表面パターン２１にスリット８１ａを形成しておくことが好ましい。また、同様に、周縁部分８１における裏面パターン３１にスリット８１ｂを形成しておくことも好ましい。
【００７６】
すなわち、第２工程において、周縁部分８１に形成された表面パターン２１に熱電変換装置１の外周から周縁部分８１の外周にまで繋がったスリット８１ａが形成された表面保護部材２０を配置することが好ましい。また、同様に、第２工程において、周縁部分８１に形成された裏面パターン３１に熱電変換装置１の外周から周縁部分８１の外周にまで繋がったスリット８１ｂが形成されていることが好ましい。なお、以下において、表面パターン２１に形成されたスリット８１ａを表側スリット８１ａといい、裏面パターン３１に形成されたスリット８１ｂを裏側スリット８１ｂという。
【００７７】
このようなスリット８１ａ、８１ｂを形成することにより、本製造方法では、第３工程において、絶縁基材１０を構成する熱可塑性樹脂が表側スリット８１ａや裏側スリット８１ｂを通って、積層体８０の外部に流出され易くなる。すなわち、表側スリット８１ａが形成されていない場合には周縁部分８１の表面パターン２１によって熱可塑性樹脂の流出が阻害されるが、本製造方法のように表側スリット８１ａが形成された場合には、熱可塑性樹脂が積層体８０の外部に流出され易くなる。同様に、裏側スリット８１ｂが形成されていない場合には周縁部分８１の裏面パターン３１によって熱可塑性樹脂の流出が阻害されるが、本製造方法のように裏側スリット８１ｂが形成された場合には、熱可塑性樹脂が積層体８０の外部に流出され易くなる。
【００７８】
ここで、例えば、積層体８０の周縁部分８１における全領域において、表面パターン２１もしくは裏面パターン３１を除去した場合にも、当然、熱可塑性樹脂が流出され易くなる。しかしながら、この場合には、表面パターン２１や裏面パターン３１が除去された分だけ、周縁部分８１において、柔らかい熱可塑性樹脂の比率が大きくなるため、積層体８０の積層構造の安定性が悪くなる。例えば、周縁部分８１を人の手などで摘んだ場合などに、積層体８０の積層構造が崩れ易い。これに対して、本製造方法では、スリット８１ａ、８１ｂを形成して、積層体８０の周縁部分８１におけるスリット８１ａ、８１ｂ以外の部分を残すことにより、積層体８０の積層構造の安定性も確保できるようにしている。
【００７９】
なお、図７に示すように、積層体８０には、積層体８０を構成する各層（図６（ａ）のＬ１〜Ｌ３を参照）を積層したときに、各層Ｌ１〜Ｌ３の位置合わせをするためのピンが挿し込まれる孔として、各層Ｌ１〜Ｌ３を貫通する貫通孔Ｈ１、Ｈ２が形成されている。
【００８０】
上記で説明したように、本実施形態に係る熱電変換装置１の製造方法は、加熱しながら積層体を積層体の積層方向から加圧する工程において、以下の溶剤蒸発工程、ペースト圧縮工程、ペースト固相焼結工程を順に行うことを特徴とする。すなわち、溶剤蒸発工程では、有機溶剤が蒸発する温度であって、熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度より低い温度に積層体８０を加熱し、第１、第２導電性ペースト４１、５１に加えられた有機溶剤を蒸発させる。ペースト圧縮工程では、熱可塑性樹脂が弾性変形する温度であって、熱可塑性樹脂の融点より低く、かつ、第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度より低い温度に積層体を加熱しながら、積層体８０を積層体８０の積層方向に加圧する。これにより、熱可塑性樹脂を弾性変形させることで第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して積層体８０の積層方向に垂直な方向の圧力を加える。ペースト固相焼結工程では、熱可塑性樹脂の融点以上の温度であって、第１、第２導電性ペースト４１、５１の焼結温度以上の温度に積層体８０を加熱しながら、積層体８０を積層体８０の積層方向に加圧する。これにより、熱可塑性樹脂を積層体８０の外部に流出させつつ積層体８０の内部において熱可塑性樹脂を流動させて、第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して積層体８０の積層方向に垂直な方向の圧力を加える。これと共に、第１導電性ペースト４１を固相焼結して第１層間接続部材４０を構成すると共に、第２導電性ペースト５１を固相焼結して第２層間接続部材５０を構成する。
【００８１】
このため、本製造方法によれば、第３工程において、上記したように熱可塑性樹脂を弾性変形させることで第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して積層体８０の積層方向に垂直な方向の圧力が加えられる。このとき、特許文献１に記載の製造方法のように液状の熱可塑性樹脂を流動させるのではなく、熱可塑性樹脂を弾性変形させている。このため、第１、第２導電性ペースト４１、５１と表面パターン２１や裏面パターン３１との間に隙間が生じていても、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込むことは生じ難い。したがって、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込んで第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定を阻害することによって第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまうことが生じ難くなる。そして、熱可塑性樹脂がこの隙間に入り込むことなく、第１、第２導電性ペースト４１、５１に対して積層体８０の積層方向に垂直な方向の圧力が加えられ易くなる。これにより、第１、第２導電性ペースト４１、５１が表面、裏面パターン２１、３１に密着させられ、第１、第２導電性ペースト４１、５１の表面、裏面パターン２１、３１への接続や固定が促進され易くなる。
【００８２】
このように、本製造方法では、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧する前に第１、第２導電性ペースト４１、５１を表面、裏面パターン２１、３１に密着させておく。これにより、本製造方法では、融点以上の温度で加圧したときに第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまうことが生じ難くなる。また、熱可塑性樹脂を積層体８０の外部に流出させつつ積層体８０の内部において熱可塑性樹脂を流動させるため、特許文献１に記載の製造方法に比べて、積層体８０の内部の熱可塑性樹脂が大量に流出される。これにより、積層体８０のうち第１、第２導電性ペースト４１、５１が位置する部分に比べて、熱可塑性樹脂が位置する部分が薄くなり、第１、第２導電性ペースト４１、５１が積層体８０の積層方向に垂直な平面の方向に移動しようとしても、積層体８０の薄くなった部分によるアンカー効果により止められ易くなる。よって、これによっても、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動してしまうことが生じ難くなる。こうして、積層体８０を加圧した際に、第１、第２導電性ペースト４１、５１を流動し難くして、加圧前の位置に固定維持され易くしつつ、熱可塑性樹脂をワークの外部に流出させて、熱可塑性樹脂の流動を促進させることができる。
【００８３】
また、本製造方法では、第１工程において、厚さ方向において熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、熱可塑性樹脂で構成された層Ｃが順に配置された絶縁基材１０を用意する。すなわち、本製造方法では、熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、および熱可塑性樹脂で構成された層Ｃを厚さ方向に貫通するように第１ビアホール１１および第２ビアホール１２が形成されている絶縁基材１０を用意する。
【００８４】
このため、本製造方法によれば、第３工程において、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧した際に、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動したとしても、周囲に位置する熱硬化性樹脂に当たることによって、その流動が抑制される。よって、本製造方法では、特に、第１、第２導電性ペースト４１、５１を流動し難くして、加圧前の位置に固定維持され易くすることができる。また、このとき、厚さ方向における両端において熱硬化性樹脂で構成された層が配置された絶縁基材１０を用意する場合に比べて、絶縁基材１０と、表面、裏面パターン２１、３１や表面、裏面保護部材２０、３０との密着性が良好となる。また、絶縁基材１０と裏面保護部材２０、３０との密着性が良好となることで、隣接する表面、裏面パターン２１、３１の間に熱可塑性樹脂が確実に配置され易くなる。これにより、隣接する２つの表面パターン２１間や隣接する２つの裏面パターン３１間でリーク電流が流れてしまうこと等が生じ難くなる。
【００８５】
また、本製造方法では、特に、第１工程において、積層体８０の積層方向において絶縁機材１０の中央に熱硬化性樹脂で構成された層Ｂが位置する絶縁基材１０を用意する。すなわち、本製造方法では、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂを挟んだ両側において、厚さが同等の熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、Ｃが備えられた絶縁基材１０を用意する。
【００８６】
このため、本製造方法によれば、第３工程の後などにおいて熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、Ｃが熱膨張収縮した場合における積層体８０の反りが生じ難くなる。
【００８７】
また、本製造方法では、積層体８０の積層方向から見て積層体８０のうち周縁部分８１を、第３工程の後に切除し、積層体８０のうち周縁部分８１が切除された後に残される部分を、熱電変換装置１とする。そして、第１工程では、周縁部分８１を構成する部分を有する絶縁基材１０を用意する。第２工程では、表面、裏面保護部材２０、３０、表面、裏面パターン２１、３１が配置された周縁部分８１が備えられた積層体８０を形成する。これと共に、周縁部分８１に形成された表面パターン２１に熱電変換装置１の外周から周縁部分８１の外周にまで繋がった表側スリット８１ａが形成された表面保護部材２０、および、周縁部分８１に形成された裏面パターン３１に熱電変換装置１の外周から周縁部分８１の外周にまで繋がった裏側スリット８１ｂが形成された裏面保護部材３０のうち、少なくとも一方を配置して、積層体８０を形成する。第３工程では、第２工程において配置された表面保護部材２０に形成された表側スリット８１ａおよび裏面保護部材３０に形成された裏側スリット８１ｂのうち少なくとも一方を通じて、熱可塑性樹脂を積層体８０の外部に流出させる
このため、本製造方法によれば、表側スリット８１ａや裏側スリット８１ｂが形成されていることにより、第３工程において、熱可塑性樹脂が表側スリット８１ａや裏側スリット８１ｂを通って、積層体８０の外部に流出され易くなる。すなわち、表側スリット８１ａが形成されていない場合には表面パターン２１によって熱可塑性樹脂の流出が阻害されるが、本製造方法のように表側スリット８１ａが形成された場合には、熱可塑性樹脂が表側スリット８１ａを通って流出され易くなる。同様に、裏側スリット８１ｂが形成されていない場合には裏面パターン３１によって熱可塑性樹脂の流出が阻害されるが、本製造方法のように裏側スリット８１ｂが形成された場合には、熱可塑性樹脂が裏側スリット８１ｂを通って流出され易くなる。
【００８８】
ここで、例えば、積層体８０の周縁部分８１における全領域において、表面パターン２１もしくは裏面パターン３１を除去した場合にも、当然、熱可塑性樹脂が流出され易くなる。しかしながら、この場合には、表面パターン２１や裏面パターン３１が除去された分だけ、周縁部分８１において、柔らかい熱可塑性樹脂の比率が大きくなるため、積層体８０の積層構造の安定性が悪くなる。例えば、周縁部分８１を人の手などで摘んだ場合などに、積層体８０の積層構造が崩れ易い。これに対して、本製造方法では、スリット８１ａ、８１ｂを形成して、積層体８０の周縁部分８１におけるスリット８１ａ、８１ｂ以外の部分を残すことにより、積層体８０の積層構造の安定性も確保できる。
【００８９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図８、図９を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して、第３工程において、プレス板の形状を変更すると共に積層体８０の加圧方法を変更したものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９０】
第１実施形態では、第３工程において、凹凸の無い平板状の一対のプレス板を用いていた。しかしながら、図８に示すように、本実施形態に係る熱電変換装置１の製造方法では、１つまたは複数の凸部１００ａ、１０１ａを有する1対のプレス板１００、１０１を用いる。なお、ここでは、複数の凸部１００ａ、１０１ａがそれぞれに形成された1対のプレス板１００、１０１を用いている。
【００９１】
そして、本実施形態では、積層体８０のうち、第１導電性ペースト４１または第２導電性ペースト５１と、異なる第１導電性ペースト４１または第２導電性ペースト５１との間に位置する部分が凸部１００ａ、１０１ａによって加圧されるように、積層体８０を積層方向に加圧する。
【００９２】
このため、本実施形態では、図９に示すように、第３工程において、熱可塑性樹脂の融点以上の温度で加圧した際に、凸部１００ａ、１０１ａによって加圧される。これにより、本実施形態では、積層体８０のうち第１、第２導電性ペースト４１、５１が位置する部分に比べて、熱可塑性樹脂が位置する部分が薄くなり易い。よって、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動したとしても、第１、第２導電性ペースト４１、５１が積層体８０の積層方向に垂直な平面の方向に移動しようとしても、積層体８０の薄くなった部分によるアンカー効果により止められ易くなる。これにより、本実施形態に係る製造方法では、特に、第１、第２導電性ペースト４１、５１が流動し難くなり、第１、第２導電性ペースト４１、５１が加圧前の位置に固定維持され易くなる。
【００９３】
本実施形態では、プレス板１００、１０１の凸部１００ａ、１０１ａのアンカー効果によって第１、第２導電性ペースト４１、５１を流動し難くできるため、図８、図９に示すように、第１実施形態における熱硬化性樹脂（図４等の符号Ｂ）を省略している。このため、本実施形態における製造方法では、熱可塑性樹脂で構成された層Ａ、熱硬化性樹脂で構成された層Ｂ、熱可塑性樹脂で構成された層Ｃが順に配置された絶縁基材１０を用意する必要が無く、熱可塑性樹脂で構成された絶縁基材１０を用意すれば良い。すなわち、本実施形態における製造方法では、これらの層Ａ〜Ｃを一体化する工程を行う必要が無い。
【００９４】
なお、本実施形態において、熱硬化性樹脂Ｂを備える構成としても良い。
【００９５】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００９６】
例えば、第１実施形態では、積層体８０のうち周縁部分８１を、熱電変換装置１とする部分以外の部分として、周縁部分８１における表面、裏面パターン２１、３１において、スリット８１ａ、８１ｂを設けていた。具体的には、周縁部分８１における表面、裏面パターン２１、３１において、残される部分側から周縁部分８１を挟んだ反対側にまで繋がったスリット８１ａ、８１ｂを設けていた。そして、このスリット８１ａ、８１ｂにより、熱可塑性樹脂が積層体８０の外部に流出され易くなるようにしていた。しかしながら、積層体８０のうち周縁部分８１において、必ずしもスリット８１ａ、８１ｂを形成しなければならないわけではなく、図１０に示すように、第１実施形態において、スリット８１ａ、８１ｂを設けないようにしてもよい。この場合においても、第１実施形態に比べて、表面、裏面パターン２１、３１によって熱可塑性樹脂の流動が阻害され易くなるものの、熱可塑性樹脂が積層体８０の外部に流出させることはできる。また、積層体８０のうち周縁部分８１を熱電変換装置１とする部分以外の部分とする場合において、熱可塑性樹脂が積層体８０の外部に流出され易くなる方法としては、スリット８１ａ、８１ｂを形成する方法に限られない。すなわち、例えば、図１１に示すように、周縁部分８１のすべての領域における表面、裏面パターン２１、３１を除去してもよい。なお、図１１では、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の内側に熱可塑性樹脂が流入しないようにするため等の理由から、貫通孔Ｈ１、Ｈ２の周囲における僅かな表面、裏面パターン２１、３１については、除去せずに残してある。
【符号の説明】
【００９７】
１０    絶縁基材
２０    表面保護部材
２１    表面パターン
３０    裏面保護部材
３１    裏面パターン
４０    第１層間接続部材
４１    第１導電性ペースト
５０    第２層間接続部材
５１    第２導電性ペースト
８０    積層体
１００  プレス板
１０１  プレス板
【図１】
2016072430.tif 000003
【図２】
2016072430.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016072430.tif 000007
【図６】
2016072430.tif 000008
【図７】
2016072430.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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