(57)【要約】  熱電変換基板（１）は、第１面（２１）及び第２面（２２）を厚さ方向の両側に有する絶縁基板（２）と、それぞれが、第１熱電部材（３１）と、第２熱電部材（３２）と、第１熱電部材（３１）及び第２熱電部材（３２）を電気的に接続する第１電極（４１）とを有する複数の熱電変換ユニット（３）と、第２電極（４２）とを備え、絶縁基板（２）は、１以上のコア絶縁層（５０）を有し、第２電極（４２）は、１つの熱電変換ユニット（３）が有する第１熱電部材（３１）と、他の１つの熱電変換ユニット（３）が有する第２熱電部材（３２）とを電気的に接続し、複数の熱電変換ユニット（３）は、第１熱電部材（３１）と第２熱電部材（３２）とが交互に並ぶように、直列に電気的に接続され、第１熱電部材（３１）と第２熱電部材（３２）との間に応力緩和部（８）が設けられている。
2020166647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び第２面を厚さ方向の両側に有する絶縁基板と、
それぞれが、第１熱電部材と、第２熱電部材と、前記第１熱電部材及び前記第２熱電部材を電気的に接続し前記第１面に設けられた第１電極とを有する複数の熱電変換ユニットと、
前記第２面に設けられた第２電極と、を備え、
前記絶縁基板は、１以上のコア絶縁層を有し、
前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とは、前記１以上のコア絶縁層に内蔵され、
前記第２電極は、前記複数の熱電変換ユニットのうち、１つの前記熱電変換ユニットが有する前記第１熱電部材と、他の１つの前記熱電変換ユニットが有する前記第２熱電部材とを電気的に接続し、
前記複数の熱電変換ユニットは、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とが交互に並ぶように、直列に電気的に接続され、
前記第１熱電部材と前記第２熱電部材との間に応力緩和部が設けられた
熱電変換基板。
【請求項２】
前記応力緩和部は、前記絶縁基板の厚さ方向に内包されるように設けられた空隙である
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項３】
前記応力緩和部は、前記絶縁基板の厚さ方向に前記第１面及び前記第２面を貫通するように設けられた空隙である
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項４】
前記空隙と、前記第１熱電部材及び前記第２熱電部材の側面の少なくとも一方との距離は、０．０５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下である
請求項２又は３に記載の熱電変換基板。
【請求項５】
平面視したときの前記第１面又は前記第２面での前記空隙において、前記熱電変換ユニットの冷却側となる面での前記空隙の面積は、前記熱電変換ユニットの放熱側となる面での前記空隙の面積よりも小さい
請求項３に記載の熱電変換基板。
【請求項６】
前記冷却側となる面での前記空隙の前記面積と前記放熱側となる面での前記空隙の前記面積との差は、０．１μｍ２以上０．１ｍｍ２以下である
請求項５に記載の熱電変換基板。
【請求項７】
前記空隙は、前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材の側面に隣接して設けられる
請求項２又は３に記載の熱電変換基板。
【請求項８】
前記空隙は、前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材と、前記第１熱電部材及び前記第２熱電部材の間に設けられた前記１以上のコア絶縁層の一部と、の間に位置し、
前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材の側面から前記１以上のコア絶縁層の前記一部までの距離は０．０５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下である
請求項７に記載の熱電変換基板。
【請求項９】
さらに、前記１以上のコア絶縁層の前記一部から突出する凸形状部が設けられ、
前記凸形状部は、前記絶縁基板の前記厚さ方向に内包されるように設けられ、前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材の側面に接する
請求項８に記載の熱電変換基板。
【請求項１０】
前記凸形状部は、前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材の側面を囲うように前記側面に接する
請求項９に記載の熱電変換基板。
【請求項１１】
前記凸形状部の前記厚さ方向の長さは、０．１ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である
請求項９又は１０に記載の熱電変換基板。
【請求項１２】
前記応力緩和部は、前記絶縁基板の厚さ方向に内包されるように設けられた保護材である
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項１３】
前記応力緩和部は、前記絶縁基板の厚さ方向に前記第１面及び前記第２面を貫通するように設けられた保護材である
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項１４】
前記保護材の硬さは、前記絶縁基板の硬さよりやわらかい
請求項１２又は１３に記載の熱電変換基板。
【請求項１５】
前記保護材は、シリコーンゴムで構成される
請求項１４に記載の熱電変換基板。
【請求項１６】
前記絶縁基板の曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である場合、前記シリコーンゴムのショアＡは、３０以上８０以下である
請求項１５に記載の熱電変換基板。
【請求項１７】
前記シリコーンゴムの厚さは、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である
請求項１５又は１６に記載の熱電変換基板。
【請求項１８】
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方と前記保護材との間に、少なくとも１つの空隙が設けられる
請求項１２に記載の熱電変換基板。
【請求項１９】
前記空隙の前記厚さ方向の長さは、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、
前記第１熱電部材又は前記第２熱電部材の側面から前記空隙までの長さは、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である
請求項１８に記載の熱電変換基板。
【請求項２０】
前記応力緩和部は、熱伝導部である
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項２１】
前記熱伝導部は、前記絶縁基板の厚さ方向に前記第１面及び前記第２面を貫通するように設けられた高熱伝導体である
請求項２０に記載の熱電変換基板。
【請求項２２】
前記熱伝導部は、前記絶縁基板の厚さ方向に内包されるように設けられた高熱伝導体である
請求項２０に記載の熱電変換基板。
【請求項２３】
前記高熱伝導体は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である
請求項２１又は２２に記載の熱電変換基板。
【請求項２４】
前記高熱伝導体は、Ｃｕ又はＡｌで構成される
請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の熱電変換基板。
【請求項２５】
前記絶縁基板は、複数のコア絶縁層を有し、
前記複数のコア絶縁層のうち１つ以上のコア絶縁層と、絶縁層とを有する熱電変換ユニット内蔵絶縁層が設けられ、
前記応力緩和部は、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材との電気的な間に設けられる
請求項１に記載の熱電変換基板。
【請求項２６】
前記応力緩和部は、前記複数の熱電変換ユニットに出入りする熱を授受する高熱伝導部材である
請求項２５に記載の熱電変換基板。
【請求項２７】
前記高熱伝導部材は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である
請求項２６に記載の熱電変換基板。
【請求項２８】
前記高熱伝導部材は、Ｃｕ又はＡｌで構成される
請求項２６又は２７に記載の熱電変換基板。
【請求項２９】
請求項１〜２８のいずれか１項に記載の熱電変換基板と、
前記熱電変換基板の前記絶縁基板の前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して前記熱電変換基板に実装された電子部品と、を備える
熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般には熱電変換基板及び熱電変換モジュール、より詳細にはペルチェ素子を利用した熱電変換基板及び熱電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電変換基板として、例えば、特許文献１に記載の熱電変換基板が提案されている。この熱電変換基板は、絶縁基板と熱電変換ユニットを備える。絶縁基板は、第１面及び第２面を厚さ方向の両側に有する。熱電変換ユニットは、絶縁基板に内蔵される。熱電変換ユニットは、第１熱電部材と、第２熱電部材と、絶縁基板の第１面に設けられた第１電極と、を有する。第１熱電部材は、絶縁性の第１管状部材と、第１管状部材に充填された第１半導体とを有する。第２熱電部材は、絶縁性の第２管状部材と、第２管状部材に充填され、かつ、第１半導体とキャリアが異なる第２半導体とを有する。第１電極は、第１熱電部材の第１半導体と、第２熱電部材の第２半導体とを電気的に接続している。この熱電変換基板は、絶縁基板の第２面に設けられた第２電極をさらに備える。第２電極は、１つの熱電変換ユニットの第１熱電部材の第１半導体と別の１つの熱電変換ユニットの第２熱電部材の第２半導体とを電気的に接続する。また、第１半導体と第２半導体とが交互に並ぶように、複数の熱電変換ユニットが直列に電気的に接続されており、上記構成によりペルチェ効果あるいはゼーベック効果を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／２０８９５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の熱電変換基板では、絶縁基板を伝う熱により熱電変換ユニット又は熱電変換対象とする電子デバイスの機能又はライフ等に影響がある。例えば、電子デバイスからの熱又は製造工程の熱などにより絶縁基板内に熱膨張差が生じ、応力が発生する。この応力によって、熱電変換ユニットが破損しやすいという問題がある。【０００５】
そこで、本開示は、熱電変換ユニットの破損が抑制された熱電変換基板等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る熱電変換基板は、第１面及び第２面を厚さ方向の両側に有する絶縁基板と、それぞれが、第１熱電部材と、第２熱電部材と、前記第１熱電部材及び前記第２熱電部材を電気的に接続し前記第１面に設けられた第１電極とを有する複数の熱電変換ユニットと、前記第２面に設けられた第２電極と、を備え、前記絶縁基板は、１以上のコア絶縁層を有し、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とは、前記１以上のコア絶縁層に内蔵され、前記第２電極は、前記複数の熱電変換ユニットのうち、１つの前記熱電変換ユニットが有する前記第１熱電部材と、他の１つの前記熱電変換ユニットが有する前記第２熱電部材とを電気的に接続し、前記複数の熱電変換ユニットは、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材とが交互に並ぶように、直列に電気的に接続され、前記第１熱電部材と前記第２熱電部材との間に応力緩和部が設けられている。【０００７】
また、本開示の一態様に係る熱電変換モジュールは、上記記載の熱電変換基板と、前記熱電変換基板の前記絶縁基板の前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜を介して前記熱電変換基板に実装された電子部品と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、熱電変換ユニットの破損が抑制された熱電変換基板等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る熱電変換モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１実施形態に係る第１熱電部材の一例を示す概略斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１実施形態に係る第２熱電部材の一例を示す概略斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板の他の一例を示す概略断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、第１実施形態の第２の例に係る熱電変換基板の一例を示す概略断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第２実施形態の第１の例に係る熱電変換モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２実施形態の第２の例に係る熱電変換モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第２実施形態の第３の例に係る熱電変換モジュールの一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る熱電変換基板等について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
【００１１】
また、以下の実施形態において、「上方」及び「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではない。また、「上方」及び「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔をあけて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
【００１２】
また、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施形態では、絶縁基板が有する第１面と、ｘｙ平面とは平行であり、ｘｙ平面と垂直な方向をｚ軸方向としている。また、以下で説明する実施形態において、ｚ軸正方向を上方と記載し、ｚ軸負方向を下方と記載する場合がある。
【００１３】
また、本明細書において、「平面視」とは、熱電変換基板等をｚ軸正方向から見たときのことをいう。また、本明細書において、断面図とは、断面に表れる面のみを示す図である。
【００１４】
また、本明細書において、ニッケルをＮｉ、チタンをＴｉ、スズをＳｎ、金をＡｕ、銀をＡｇ、銅をＣｕ、アルミニウムをＡｌと示すこともある。
【００１５】
（第１実施形態）
本開示の第１実施形態の説明に先立ち、従来技術における問題点を簡単に説明する。
【００１６】
特許文献１に記載の熱電変換基板では、絶縁基板を伝う熱により熱電変換ユニット又は熱電変換対象とする電子デバイスの機能又はライフ等に影響がある。例えば、電子デバイスからの熱又は製造工程の熱などにより絶縁基板内に熱膨張差が生じ、応力が発生する。この応力によって、熱電変換ユニットが破損しやすいという問題がある。
【００１７】
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、熱電変換ユニットの破損を抑制することができる熱電変換基板及び熱電変換モジュールを提供する。
【００１８】
以下、本開示の第１実施形態を説明する。
【００１９】
図１に熱電変換基板１及び熱電変換モジュール１０の一例を示す。図１は、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１０の一例を示す概略断面図である。
【００２０】
熱電変換モジュール１０は、熱電変換基板１と、絶縁膜６１と、電子部品７と、熱伝導層６２と、ヒートシンク７０とを備えている。まずは、熱電変換基板１について説明する。
【００２１】
熱電変換基板１は、絶縁基板２と、複数の熱電変換ユニット３と、第２電極４２とを備えている。また、熱電変換基板１には、応力緩和部８が設けられている。なお、識別のために、複数の熱電変換ユニット３を、熱電変換ユニット３ａと熱電変換ユニット３ｂと記載することがある。
【００２２】
絶縁基板２は、第１面２１及び第２面２２を厚さ方向の両側に有している。厚さ方向を図１に両矢印Ｄで示す。第１面２１及び第２面２２は、絶縁基板２の両面である。いずれが表面又は裏面でもよい。本実施形態においては、第１面２１は、ｚ軸正側に位置し、第２面２２は、ｚ軸負側に位置する。絶縁基板２は、絶縁性を有する基板であれば特に限定されない。例えば、絶縁基板２は、補強材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて硬化させた基板である。
【００２３】
絶縁基板２の具体例として、ガラスエポキシ基板が挙げられる。ガラスエポキシ基板は、補強材であるガラスクロスに、エポキシ樹脂を含有する熱硬化性樹脂組成物を含浸させて硬化させた基板である。熱硬化性樹脂組成物には、充填材が含有されていてもよい。
【００２４】
絶縁基板２は、１以上のコア絶縁層５０を有する。図１に示すように、絶縁基板２は、コア絶縁層５０と、第１絶縁層５１と、第２絶縁層５２とによって構成されているとよい。この場合、絶縁基板２は、積層体５３である。このように、絶縁基板２が複数の層で構成されていると、各層（コア絶縁層５０、第１絶縁層５１及び第２絶縁層５２）の熱伝導率を、熱電変換基板１の使用目的に応じて変えることができる。各層は、絶縁性を有する層であれば特に限定されない。例えば、各層は、補強材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて硬化させた層である。熱硬化性樹脂組成物には、充填材が含有されていてもよい。熱硬化性樹脂組成物に充填材を含有しておくことで、各層の熱伝導率を変えることができる。充填材の具体例として、アルミナ、シリカ、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムが挙げられる。
【００２５】
コア絶縁層５０は、熱電変換ユニット３が有する第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２（第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２については後述）を内蔵する。コア絶縁層５０の厚さ（ｚ軸方向の長さ）は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２のそれぞれの長さ（ｚ軸方向の長さ）以上である。コア絶縁層５０は、第１絶縁層５１と第２絶縁層５２との間に位置している。コア絶縁層５０の熱伝導率は、例えば０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるが、これに限定されない。
【００２６】
第１絶縁層５１は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を含んでいない。第１絶縁層５１の厚さは、２００μｍ以下である。第１絶縁層５１は、絶縁基板２の第１面２１側に位置している。第１絶縁層５１の熱伝導率は、例えば１．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるが、これに限定されない。
【００２７】
第２絶縁層５２は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を含んでいない。第２絶縁層５２の厚さは、２００μｍ以下である。第２絶縁層５２は、絶縁基板２の第２面２２側に位置している。第２絶縁層５２の熱伝導率は、例えば１．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるが、これに限定されない。
【００２８】
本実施形態においては、第１面２１は、第１絶縁層５１のｚ軸正側の一面であり、第２面２２は、第２絶縁層５２のｚ軸負側の一面である。
【００２９】
熱電変換ユニット３は、熱電素子の一種であり、熱と電力とを変換する素子からなる。熱電変換ユニット３の具体例として、ペルチェ素子が挙げられる。
【００３０】
熱電変換ユニット３のそれぞれは、第１熱電部材３１と、第２熱電部材３２と、第１電極４１とを有している。
【００３１】
図２Ａは、第１実施形態に係る第１熱電部材３１の一例を示す概略斜視図である。第１熱電部材３１は、図２Ａに示すように、絶縁性の第１管状部材３０１と、第１半導体３１１とを有している。
【００３２】
第１管状部材３０１は、両端が開口した管状部材であり、絶縁性であれば特に限定されない。例えば、第１管状部材３０１の長さ（ｚ軸方向の長さ）は、０．４ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であり、外径は０．４ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であり、内径は０．３９ｍｍ以上、１．８８ｍｍ以下であり、厚さは０．００５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下である。なお、第１管状部材３０１の長さ（ｚ軸方向の長さ）とは、上記の第１熱電部材３１の長さ（ｚ軸方向の長さ）と同じである。
【００３３】
第１管状部材３０１の熱膨張係数は、絶縁基板２の熱膨張係数よりも小さくするとよい。第１管状部材３０１の具体例として、ガラス管が挙げられる。
【００３４】
第１半導体３１１は、第１管状部材３０１の内部に充填されている。第１半導体３１１の具体例として、ｐ型半導体が挙げられる。ｐ型半導体の材料は、例えば、使用環境等からビスマステルル系化合物がよいが、熱電変換特性を持つものであれば特に限定されない。
【００３５】
先端面３２１は、第１管状部材３０１及び第１半導体３１１の一端側の面領域であり、先端面３３１は、第１管状部材３０１及び第１半導体３１１の他端側の面領域である。本実施形態においては、先端面３２１は、ｚ軸正側（第１面２１側）に位置し、先端面３３１は、ｚ軸負側（第２面２２側）に位置する。
【００３６】
また、図２Ａに示すように、第１熱電部材３１の形状は、円柱形状である。当該円柱形状の側面を、第１熱電部材３１の側面と記載することがある。
【００３７】
第１半導体３１１が充填された第１管状部材３０１の一端（つまり、先端面３２１）を塞ぐように先端部３４１が設けられ、他端（つまり、先端面３３１）を塞ぐように先端部３５１が設けられるとよい。先端部３４１は、絶縁基板２の第１面２１側に位置しており、先端部３５１は、絶縁基板２の第２面２２側に位置している。
【００３８】
先端部３４１は、第１管状部材３０１の一端の開口を直接接して塞ぐバリア膜と、このバリア膜に接して設けられた接合層とを有している。さらにバリア膜は、Ｔｉ層とＮｉ層とを有している。
【００３９】
バリア膜において、Ｔｉ層が第１管状部材３０１の一端の開口を直接塞いで第１半導体３１１と接触しており、Ｎｉ層が接合層と接触している。接合層は、例えば、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ又はＣｕを含む接合材で構成されている。例えば、Ｔｉ層の厚さ（つまり、ｚ軸方向の厚さ）は０．０２μｍ以上、０．３μｍ以下であり、Ｎｉ層の厚さ（つまり、ｚ軸方向の厚さ）は０．５μｍ以上、１０μｍ以下であり、接合層の厚さ（つまり、ｚ軸方向の厚さ）は０．１μｍ以上、１００μｍ以下である。先端部３５１も、先端部３４１と同様に構成されている。なお、先端部３５１における積層の順は、第１管状部材３０１及び第１半導体３１１から第２面２２に向けて、Ｔｉ層、Ｎｉ層、接合層の順である。
【００４０】
また、Ｔｉ層はバリア性が高く信頼性を高めることが可能であるが、一方で真空チャンバーを要するスパッタ工法でのみ形成可能であるため、製造上のコストアップが懸念される。そのためＴｉ層を含まない構成も可能である。その場合、他層（Ｎｉ層及び接合層）の厚さ条件が異なり、Ｔｉ層無しの構成において、Ｎｉ層の厚さは５μｍ以上、５０μｍ以下であり、接合層の厚さはＴｉ層無しの構成でも同一条件の０．１μｍ以上、１００μｍ以下であるとよい。
【００４１】
図２Ｂは、第１実施形態に係る第２熱電部材３２の一例を示す概略斜視図である。第２熱電部材３２は、図２Ｂに示すように、絶縁性の第２管状部材３０２と、第２半導体３１２とを有している。
【００４２】
第２管状部材３０２は、両端が開口した管状部材であり、絶縁性であれば特に限定されない。
【００４３】
第２管状部材３０２の熱膨張係数は、絶縁基板２の熱膨張係数よりも小さくするとよい。第２管状部材３０２の寸法及び材質は、第１管状部材３０１の寸法及び材質と同じとしてもよい。
【００４４】
第２半導体３１２は、第２管状部材３０２の内部に充填されている。第２半導体３１２は、第１半導体３１１とキャリアが異なる。第１半導体３１１のキャリアが正孔であれば、第２半導体３１２のキャリアは電子であるが、この逆でもよい。
【００４５】
第２半導体３１２の具体例として、ｎ型半導体が挙げられる。ｎ型半導体の材料は、例えば、使用環境等からビスマステルル系化合物がよいが、熱電変換特性を持つものであれば特に限定されない。
【００４６】
先端面３２２は、第２管状部材３０２及び第２半導体３１２の一端側の面領域であり、先端面３３２は、第２管状部材３０２及び第２半導体３１２の他端側の面領域である。本実施形態においては、先端面３２２は、ｚ軸正側（第１面２１側）に位置し、先端面３３２は、ｚ軸負側（第２面２２側）に位置する。
【００４７】
また、図２Ｂに示すように、第２熱電部材３２の形状は、円柱形状である。当該円柱形状の側面を、第２熱電部材３２の側面と記載することがある。
【００４８】
第２半導体３１２が充填された第２管状部材３０２の一端（つまり、先端面３２２）を塞ぐように先端部３４２が設けられ、他端（つまり、先端面３３２）を塞ぐように先端部３５２が設けられるとよい。先端部３４２は、絶縁基板２の第１面２１側に位置しており、先端部３５２は、絶縁基板２の第２面２２側に位置している。第２熱電部材３２の先端部３４２及び３５２は、第１熱電部材３１の先端部３４１及び３５１と同様に構成されている。
【００４９】
図１に示す熱電変換基板１においては、第１半導体３１１及び第２半導体３１２はそれぞれ、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２で保護されているので、絶縁基板２に荷重がかかっても、熱電変換ユニット３の破損を抑制することができる。例えば、絶縁基板２に荷重がかかる方向は、厚さ方向であるが、この方向には限定されない。
【００５０】
絶縁基板２の厚さ方向において、絶縁基板２の第１面２１と、第１熱電部材３１の第１面２１側の先端面３２１とが離れているとよい。このように、第１面２１と先端面３２１との間に段差があると、第１面２１に対して厚さ方向に荷重がかかっても、この荷重が直接、先端面３２１にかかりにくくなり、第１熱電部材３１の破損をさらに抑制することができる。同様に、絶縁基板２の厚さ方向において、絶縁基板２の第１面２１と、第２熱電部材３２の第１面２１側の先端面３２２とが離れている。この場合も、第１面２１と先端面３２２との間に段差があると、第１面２１に対して厚さ方向に荷重がかかっても、この荷重が直接、先端面３２２にかかりにくくなり、第２熱電部材３２の破損をさらに抑制することができる。例えば、上記の段差、すなわち、第１面２１と先端面３２１及び３２２との間の距離は、２５μｍ以上、２００μｍ以下である。
【００５１】
絶縁基板２の厚さ方向において、絶縁基板２の第２面２２と、第１熱電部材３１の第２面２２側の先端面３３１とが離れているとよい。このように、第２面２２と先端面３３１との間に段差があると、第２面２２に対して厚さ方向に荷重がかかっても、この荷重が直接、先端面３３１にかかりにくくなり、第１熱電部材３１の破損をさらに抑制することができる。同様に、絶縁基板２の厚さ方向において、絶縁基板２の第２面２２と、第２熱電部材３２の第２面２２側の先端面３３２とが離れている。この場合も、第２面２２と先端面３３２との間に段差があると、第２面２２に対して厚さ方向に荷重がかかっても、この荷重が直接、先端面３３２にかかりにくくなり、第２熱電部材３２の破損をさらに抑制することができる。例えば、上記の段差、すなわち、第２面２２と先端面３３１及び３３２との間の距離は、２５μｍ以上、２００μｍ以下である。
【００５２】
また、複数の熱電変換ユニット３は、第１熱電部材３１と第２熱電部材３２とが交互に並ぶように、直列に電気的に接続される。本実施形態においては、熱電変換ユニット３ａが有する第１熱電部材３１と、熱電変換ユニット３ａが有する第２熱電部材３２と、熱電変換ユニット３ｂが有する第１熱電部材３１と、熱電変換ユニット３ｂが有する第２熱電部材３２とが交互に並ぶ。
【００５３】
なお、複数の熱電変換ユニット３は、第１電極４１と第２電極４２とによって、直列に電気的に接続される。
【００５４】
第１電極４１は、図１に示すように、絶縁基板２の第１面２１に設けられている。第１電極４１の材質の具体例として、電気抵抗の低いＣｕ又はＡｌなどが挙げられるが、特に限定されない。第１電極４１は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を電気的に接続している。
【００５５】
より具体的には、第１電極４１は、第１熱電部材３１の第１半導体３１１と、第２熱電部材３２の第２半導体３１２とを電気的に接続している。なお、第１熱電部材３１に先端部３４１が設けられている場合には、第１電極４１は、この先端部３４１を介して第１半導体３１１と電気的に接続されている。同様に、第２熱電部材３２に先端部３４２が設けられている場合には、第１電極４１は、この先端部３４２を介して第２半導体３１２と電気的に接続されている。
【００５６】
第２電極４２は、絶縁基板２の第２面２２に設けられている。第２電極４２は、複数の熱電変換ユニット３のうち、１つの熱電変換ユニット３が有する第１熱電部材３１と、他の１つの熱電変換ユニット３が有する第２熱電部材３２とを電気的に接続する。本実施形態においては、第２電極４２は、熱電変換ユニット３ａが有する第１熱電部材３１と、熱電変換ユニット３ｂが有する第２熱電部材３２とを電気的に接続する。言い換えると、第２電極４２は、隣り合う複数の熱電変換ユニット３を電気的に接続する。
【００５７】
より具体的には、第２電極４２は、第１熱電部材３１の第１半導体３１１と電気的に接続されている。なお、第１熱電部材３１に先端部３５１が設けられている場合には、第２電極４２は、この先端部３５１を介して第１半導体３１１と電気的に接続されている。第２電極４２は、第２熱電部材３２の第２半導体３１２と電気的に接続されている。第２熱電部材３２に先端部３５２が設けられている場合には、第２電極４２は、この先端部３５２を介して第２半導体３１２と電気的に接続されている。
【００５８】
また、電源接続用の電極（以下、電源接続電極と記載）が設けられるとよい。
【００５９】
例えば、本実施形態においては、電源接続電極４１２及び４２２が、絶縁基板２の第２面２２に設けられている。また、第２電極４２は、電源接続電極であるとよい。一例として、第２電極４２は、電源接続電極４１２である。本実施形態においては、第２電極４２は、隣り合う複数の熱電変換ユニット３を電気的に接続し、かつ、直流電源と接続される。電源接続電極４１２及び４２２同士は、電気的に絶縁されている。
【００６０】
また、図示されないが、電源接続電極４１２及び４２２のそれぞれから、直流電源に接続するための配線が延びている。
【００６１】
そして、直流電源が電源接続電極４１２及び４２２に接続され、電源接続電極４１２及び４２２の間に電圧がかけられて、直流電流が流れると、ペルチェ効果により、絶縁基板２の一方の面から他方の面に熱を移動させることができる。例えば、第１半導体３１１がｐ型半導体であり、第２半導体３１２がｎ型半導体である場合において、第２半導体３１２から第１半導体３１１への向きに直流電流が流れると、絶縁基板２の第１面２１から第２面２２に熱を移動させることができる。直流電源の極性を逆にして直流電流の向きが変えられると、熱の移動方向も逆となるので、冷却と加熱とを自由に逆転させることができる。なお、ペルチェ効果とは逆に、絶縁基板２の第１面２１と第２面２２との間に温度差を与えることで、ゼーベック効果により、電位差を発生させて電力が取り出されてもよい。
【００６２】
また、第１電極４１及び第２電極４２は、フィルドビアを有するとよい。第１電極４１は、フィルドビアを介して、先端部３４１及び先端部３４２と接続されるとよい。第２電極４２は、フィルドビアを介して、先端部３５１及び先端部３５２と接続されるとよい。具体的には、第１電極４１は、第１フィルドビア２０１と、第２フィルドビア２０２とを有する。第２電極４２は、第３フィルドビア２１１と、第４フィルドビア２１２とを有する。
【００６３】
以下、本実施形態に係るフィルドビアについて説明する。
【００６４】
絶縁基板２の第１面２１に第１フィルドビア２０１が設けられている。第１フィルドビア２０１は、以下のように形成されてもよい。先端部３４１の上方に、第１絶縁層５１を貫通するように第１開口部が設けられる。第１電極４１が形成される際に、第１開口部の内部をめっきなどの導体で満たすことにより、第１フィルドビア２０１とすることができる。第１フィルドビア２０１は、絶縁基板２の第１面２１から第１熱電部材３１の第１面２１側の先端部３４１に至るように設けられている。第１フィルドビア２０１の底面は、第１熱電部材３１の先端部３４１に接しているとよい。
【００６５】
絶縁基板２の第１面２１に第２フィルドビア２０２が設けられている。第２フィルドビア２０２は、以下のように形成されてもよい。先端部３４２の上方に、第１絶縁層５１を貫通するように第２開口部が設けられる。第１電極４１が形成される際に、第２開口部の内部をめっきなどの導体で満たすことにより、第２フィルドビア２０２とすることができる。第２フィルドビア２０２は、絶縁基板２の第１面２１から第２熱電部材３２の第１面２１側の先端部３４２に至るように設けられている。第２フィルドビア２０２の底面は、第２熱電部材３２の先端部３４２に接しているとよい。
【００６６】
絶縁基板２の第２面２２に第３フィルドビア２１１が設けられている。第３フィルドビア２１１は、以下のように形成されてもよい。先端部３５１の下方に、第２絶縁層５２を貫通するように第３開口部が設けられる。第２電極４２が形成される際に、第３開口部の内部をめっきなどの導体で満たすことにより、第３フィルドビア２１１とすることができる。第３フィルドビア２１１は、絶縁基板２の第２面２２から第１熱電部材３１の第２面２２側の先端部３５１に至るように設けられている。第３フィルドビア２１１の底面は、第１熱電部材３１の先端部３５１に接しているとよい。
【００６７】
絶縁基板２の第２面２２に第４フィルドビア２１２が設けられている。第４フィルドビア２１２は、以下のように形成されてもよい。先端部３５２の下方に、第２絶縁層５２を貫通するように第４開口部が設けられる。第２電極４２が形成される際に、第４開口部の内部をめっきなどの導体で満たすことにより、第４フィルドビア２１２とすることができる。第４フィルドビア２１２は、絶縁基板２の第２面２２から第２熱電部材３２の第２面２２側の先端部３５２に至るように設けられている。第４フィルドビア２１２の底面は、第２熱電部材３２の先端部３５２に接しているとよい。
【００６８】
さらに、ここで、熱電変換モジュール１０が備える絶縁膜６１、電子部品７、熱伝導層６２及びヒートシンク７０について説明する。
【００６９】
絶縁膜６１は、熱電変換基板１の絶縁基板２の第１面２１又は第２面２２に接して設けられている。本実施形態においては、絶縁膜６１は、第１面２１に設けられているが、第２面２２に設けられてもよい。絶縁膜６１は、絶縁性を有するシートであれば特に限定されない。例えば、絶縁膜６１は、補強材に熱硬化性樹脂組成物を含浸させて硬化させたシートである。絶縁膜６１は、補強材がなく、熱硬化性樹脂組成物をシート状に硬化したものでもよい。また、絶縁膜６１は、ソルダーレジストのように、硬化前の樹脂材料を熱電変換基板１に塗布後、硬化させて形成したものであってもよい。
【００７０】
電子部品７は、絶縁膜６１を介して熱電変換基板１に実装されている。電子部品７の具体例として、大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）又は電力用半導体素子（パワーデバイス）が挙げられる。図示省略しているが、電子部品７が絶縁膜６１を介して熱電変換基板１に実装される際には、必要に応じて絶縁膜６１に配線、ランド又はスルーホールなどが形成される。また、電子部品７は、通電時に、熱を発生させる場合がある。
【００７１】
絶縁基板２の第２面２２には熱伝導層６２が設けられ、熱伝導層６２にヒートシンク７０が取り付けられているとよい。つまり、絶縁基板２は、絶縁膜６１及び熱伝導層６２によって、挟まれてもよい。熱伝導層６２は、グリスなど熱伝導材料（ＴＩＭ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）である。ヒートシンク７０は、例えば、ひだを付けて表面積を大きくした構成である。ヒートシンク７０の材質の具体例として、Ｃｕ又はＡｌが挙げられる。
【００７２】
上述のように、直流電源が電源接続電極４１２及び４２２に接続され、電源接続電極４１２及び４２２の間に電圧がかけられて直流電流が流れると、ペルチェ効果により、絶縁基板２の一方の面から他方の面に熱を移動させることができる。例えば、第１半導体３１１がｐ型半導体、第２半導体３１２がｎ型半導体であるとする。この場合において、第２半導体３１２から第１半導体３１１への向きに直流電流が流れると、電子部品７から発生して絶縁膜６１に移動した熱は、強制的に絶縁基板２の第１面２１から第２面２２に移動し、熱伝導層６２を介してヒートシンク７０から放たれる。
【００７３】
さらに、熱電変換基板１に設けられた応力緩和部８について説明する。
【００７４】
本実施形態においては、応力緩和部８は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間に設けられている。
【００７５】
ここで、応力緩和部８について、第１の例、第２の例及び第３の例を示す。
【００７６】
＜第１の例＞
応力緩和部８は、例えば、第１の例として熱電変換基板１の中の第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間に設けられた空隙８１である。具体的には、図１に示すように、空隙８１（応力緩和部８）は、絶縁基板２の厚さ方向に内包されるように設けられている。より具体的には、空隙８１は、コア絶縁層５０を、絶縁基板２の厚さ方向に貫通し、第１絶縁層５１と第２絶縁層５２との間に位置する。
【００７７】
例えば、電子部品７の熱により、コア絶縁層５０、第１絶縁層５１又は第２絶縁層５２と、第１管状部材３０１又は第２管状部材３０２との熱膨張差による応力が発生する場合がある。この応力によって、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２が破損するおそれがある。
【００７８】
上記空隙８１（応力緩和部８）が設けられると、応力が空隙８１に向かい易くなり、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に向かい難くなる。いわゆる、空隙８１は、応力を吸収することができる。具体的には、応力が空隙８１の形状を変化（例えば、空隙８１を収縮）させるため、応力による第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損が抑制される。これに従い、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に内包された第１半導体３１１及び第２半導体３１２の破損が抑制され、所望の機能を使用することができる。よって、熱電変換ユニット３の破損が抑制された熱電変換基板１が実現される。また、応力緩和部８は、上記の空隙８１に限られず、応力を緩和できれば、上記と同様に熱電変換ユニット３の破損が抑制された熱電変換基板１が実現される。
【００７９】
なお、第１管状部材３０１、第２管状部材３０２、第１半導体３１１及び第２半導体３１２のうち少なくとも１つの破損が抑制されると、熱電変換ユニット３の破損が抑制されたとみなすことができる。
【００８０】
また、空隙８１と、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の側面との距離は、０．０５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下である。例えば、当該距離は、空隙８１と熱電変換ユニット３ａが有する第１熱電部材３１との距離であり、図１に示される距離ｄ１である。
【００８１】
距離ｄ１が上記範囲となることで、空隙８１は、上記応力を、より吸収することができる。よって、第１半導体３１１及び第２半導体３１２の破損が、より抑制される。
【００８２】
なお、平面視したときの応力緩和部８（空隙８１）の形状は、例えば、円形、楕円形又は多角形であるがこれに限られない。
【００８３】
また、貫通孔である空隙８１１について、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板１の一例を示す概略断面図である。空隙８１１は、絶縁基板２の厚さ方向に第１面２１及び第２面２２を貫通するように設けられる。なお、空隙８１１は、絶縁膜６１から熱伝導層６２まで厚さ方向で貫通するような貫通孔であってもよい。
【００８４】
なお、空隙８１及び空隙８１１のいずれにおいても形状は、限定されない。
【００８５】
第１面２１及び第２面２２を貫通するような空隙８１１（応力緩和部８）が設けられると、上記応力が空隙８１１に向かい易くなり、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に向かい難くなる。いわゆる、空隙８１１は、応力を吸収することができる。具体的には、応力が空隙８１１の形状を変化（例えば、空隙８１１を収縮）させるため、応力による第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損が抑制される。
【００８６】
これに従い、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に内包された第１半導体３１１及び第２半導体３１２の破損が抑制され、所望の機能を使用することができる。
【００８７】
なお、図３Ａにおいては、第１電極４１が空隙８１１によって貫通されているため、分断されたように２つの第１電極４１が図示されている。しかしながら、図示されない領域（例えば、図３Ａが示す断面図よりもｙ軸正又は負側の領域）においては、２つの第１電極４１は接続され一体であり、一体である第１電極４１は第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を電気的に接続している。また、第２電極４２についても同様である。
【００８８】
また空隙８１又は空隙８１１は、隣り合う空隙８１又は空隙８１１と連結してもよい。例えば、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間の空隙８１と、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び熱電変換ユニット３ｂの第２熱電部材３２の間の空隙８１とは、隣り合う空隙８１である。当該２つの空隙８１は連結してもよい。
【００８９】
さらに、図３Ａに示すように、平面視したときの第１面２１又は第２面２２での空隙８１１において、熱電変換ユニット３の冷却側となる面での空隙８１１の面積は、熱電変換ユニット３の放熱側となる面での空隙８１１の面積よりも小さいとよい。本実施形態においては、第１面２１が冷却側であり、第２面２２が放熱側である。つまり、冷却側の空隙８１１の開口をより小さく、放熱側の空隙８１１の開口をより大きくするとよい。
【００９０】
これにより、熱電変換基板１に通電した際の冷却側と放熱側の熱膨張量の差による熱電変換基板１内の歪みを緩和させることができ、上記応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【００９１】
また、冷却側となる面での空隙８１１の面積と放熱側となる面での空隙８１１の面積との差は、０．１μｍ２以上０．１ｍｍ２以下であるとよい。一例として、実際の実装工程における鉛フリー半田のリフロー温度条件が２６０℃であり、かつ、絶縁基板２の線膨張係数が例えば１５×１０−６／℃である場合について説明する。この場合、冷却側の空隙８１１の開口の面積と放熱側の空隙８１１の開口の面積との差は、線膨張係数の観点から、上述のように、０．１μｍ２以上０．１ｍｍ２以下であるとよい。当該差が０．１μｍ２未満だと、熱電変換基板１に通電した際の冷却側と放熱側の熱膨張量の差による熱電変換基板１内の歪みを緩和させることが難しくなる。逆に０．１ｍｍ２より大きいとコア絶縁層５０と第１絶縁層５１又は第２絶縁層５２との膨張差が大きくなり、コア絶縁層５０と第１絶縁層５１又は第２絶縁層５２とが剥離する課題が生じる。
【００９２】
よって、冷却側となる面での空隙８１１の面積と放熱側となる面での空隙８１１の面積との差が上記範囲にあることで、上記応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制できる。
【００９３】
また、空隙８１２について、図３Ｂを用いて説明する。図３Ｂは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板１の一例を示す概略断面図である。空隙８１２は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面に隣接して設けられる。
【００９４】
この場合、図３Ｂに示すように、第１熱電部材３１と第２熱電部材３２との間には、空隙８１２と、コア絶縁層５０の一部５４とが設けられるとよい。コア絶縁層５０の一部５４は、図３Ｂに示すように断面視で、絶縁基板２の厚み方向に延びるコア絶縁層５０の一領域である。空隙８１２は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２と、コア絶縁層５０の一部５４との間に位置する。
【００９５】
また、コア絶縁層５０の一部５４は、２つの空隙８１２に挟まれるように設けられているとよい。言い換えると、絶縁基板２（より具体的には、コア絶縁層５０の一部５４）は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面に接触しないように設けられているとよい。
【００９６】
空隙８１２が第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面に隣接して設けられることにより、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２は、コア絶縁層５０の熱膨張による応力の影響を受け難い。これは、コア絶縁層５０の熱膨張による応力が発生しても、空隙８１２が応力を吸収することができるためである。つまり、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面が圧迫されることが抑制されるため、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【００９７】
第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面からコア絶縁層５０の一部５４までの距離ｄ２は０．０５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下であるとよい。一例として、実際の実装工程における鉛フリー半田のリフロー温度条件が２６０℃であり、かつ、絶縁基板２の線膨張係数が例えば１５×１０−６／℃である場合について説明する。この場合、線膨張係数の観点から、上述のように、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面から絶縁基板２（コア絶縁層５０の一部５４）までの距離ｄ２は、０．０５ｍｍ以上１．７ｍｍ以下であるとよい。
【００９８】
これにより、空隙８１２は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２は、コア絶縁層５０の熱膨張による応力の影響を受け難い。つまり、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面が圧迫されることが抑制されるため、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【００９９】
しかしながら、図３Ｂに示す空隙８１２の状態では、熱電変換基板１を製造する際に、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２を直立させることが困難である。なお、直立とは、例えば、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を断面視したときの長手方向の長さが、絶縁基板２の厚み方向と一致することを意味する。そこで、上記困難を解決するための形態を図３Ｃにて説明する。
【０１００】
図３Ｃは、第１実施形態の第１の例に係る熱電変換基板１の他の一例を示す概略断面図である。図３Ｃに示すように、コア絶縁層５０の一部５４から突出する凸形状部８４が設けられるとよい。凸形状部８４は、絶縁基板２の厚さ方向に内包されるように設けられ、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面に接する。凸形状部８４は、図３Ｃにおいて、破線で囲まれる領域である。凸形状部８４は、コア絶縁層５０の一部５４から、絶縁基板２の厚み方向と垂直な方向に、突出するように設けられる。断面図でみたときに、熱電変換基板１内のコア絶縁層５０の一部５４に、凸形状部８４が設けられることで、凸形状部８４は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面の一部に接する。また、凸形状部８４の上方及び下方には、空隙８１３が設けられる。
【０１０１】
このことにより、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２を直立させることが容易となる。つまり、凸形状部８４は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２を支持固定できるため、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の転倒が抑制される。これにより、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【０１０２】
凸形状部８４は第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面を囲うように当該側面に接してもよい。なお、本実施形態においては、凸形状部８４は、円柱形状を有する第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面を一周するように囲い、接している。これにより、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２がより安定するため、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１０３】
絶縁基板２の厚さ方向の凸形状部８４の長さは、０．１ｍｍ以上１．２ｍｍ以下である。一例として、実際の実装工程における鉛フリー半田のリフロー温度条件が２６０℃であり、絶縁基板２の線膨張係数が例えば１５×１０−６／℃である場合について説明する。この場合、絶縁基板２の厚み方向の凸形状部８４の長さが１．２ｍｍより大きいと、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面を圧迫し、管状部材を破損させる恐れがある。また、この場合、絶縁基板２の厚み方向の凸形状部８４の長さが０．１ｍｍより小さいと、凸形状部８４が第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２を、安定して支持することが困難になる。
【０１０４】
従って、絶縁基板２の厚さ方向の凸形状部８４の長さが上記範囲にあることで、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２がより安定するため、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１０５】
＜第２の例＞
第１の例では、応力緩和部８は、空隙であったが、これに限られない。第２の例では、応力緩和部８は、保護材である。
【０１０６】
第２の例について、再度、図１を用いて説明する。
【０１０７】
応力緩和部８は、例えば、第２の例として熱電変換基板１の中の第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間に設けられた保護材８２である。具体的には、図１に示すように、保護材８２（応力緩和部８）は、絶縁基板２の厚さ方向に内包されるように設けられている。より具体的には、保護材８２は、コア絶縁層５０を、絶縁基板２の厚さ方向に貫通し、第１絶縁層５１と第２絶縁層５２との間に位置する。つまり、本実施形態においては、保護材８２は、空隙８１と同一形状で存在する。保護材８２は、一例として、弾性変形する材料によって構成されてもよい。このような保護材８２が設けられることにより、上記のような熱膨張差による応力が発生しても、応力が保護材８２に向かい易くなり、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に向かい難くなる。いわゆる、保護材８２が、応力を吸収することができる。具体的には、応力によって、保護材８２が体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【０１０８】
保護材８２と、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面との距離は、１．７ｍｍ以下であってもよい。保護材８２と、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面との距離は、０．０５ｍｍ以上であってもよい。当該距離が上記範囲にあることで、上記応力が発生しても、応力によって、保護材８２が体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１０９】
また、図示されないが、保護材８２（応力緩和部８）は、絶縁基板２の厚さ方向に第１面２１及び第２面２２を貫通するように設けられてもよい。この場合、保護材８２は、絶縁膜６１から熱伝導層６２まで厚さ方向で貫通するように設けられてもよい。なお、いずれの保護材８２においても形状は、限定されない。
【０１１０】
このような保護材８２が設けられることにより、上記応力が発生しても、応力によって、保護材８２が体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が抑制される。
【０１１１】
また保護材８２は、隣り合う保護材８２と連結してもよい。例えば、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間の保護材８２と、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び熱電変換ユニット３ｂの第２熱電部材３２の間の保護材８２とは、隣り合う保護材である。当該２つの保護材８２は、連結してもよい。
【０１１２】
保護材８２の硬さは、絶縁基板２の硬さよりもやわらかくするとよい。これにより、上記応力が発生しても、応力によって、保護材８２が容易に体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１１３】
保護材８２は、例えば、シリコーンゴムで構成されるとよい。このような保護材８２（シリコーンゴム）が設けられることにより、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１１４】
絶縁基板２の曲げ弾性率が５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下である場合、シリコーンゴムのショアＡは、３０以上８０以下とするとよいが、これに限定されない。これにより、上記応力が発生しても、応力によって、保護材８２が容易に体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１１５】
シリコーンゴムの厚さは、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるとよい。なお、シリコーンゴムの厚さとは、絶縁基板２の厚み方向（ｚ軸方向）と垂直な方向（ｘ軸方向）のシリコーンゴムの厚さである。
【０１１６】
シリコーンゴムの厚さが上記範囲にあることで、上記のような応力が発生しても、応力によって、保護材８２が、容易に体積収縮するため、応力による第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の破損が、より抑制される。
【０１１７】
ここで、実際の実装工程における鉛フリー半田のリフロー温度条件が２６０℃であり、かつ、絶縁基板２の線膨張係数が例えば１５×１０−６／℃である場合について説明する。シリコーンゴムの体膨張率は一般に６〜８×１−４ｃｍ３／ｃｍ３／℃であることから、シリコーンゴムの厚さが１．５ｍｍより大きいとシリコーンゴムが膨張し、熱電変換基板１の内部を圧迫する。これにより第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２を破損させてしまう恐れがある。これを解決するための形態を図３Ｄにて説明する。
【０１１８】
図３Ｄは、第１実施形態の第２の例に係る熱電変換基板１の一例を示す概略断面図である。図３Ｄに示すように、第１面２１及び第２面２２の少なくとも一方と保護材８２との間に、少なくとも１つの空隙８１４が設けられるとよい。本実施形態においては、空隙８１４は、第２面２２と保護材８２（シリコーンゴム）との間に設けられる。これにより、保護材８２（シリコーンゴム）の熱による膨張が起こった場合でも、膨張した保護材８２がこの空隙８１４に移動し、熱電変換基板１の内部が圧迫されることを緩和する。そのため、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損が、より抑制される。このとき空隙８１４は、放熱側の面（本実施形態においては、第２面２２）に近い方がより効果的に第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損を防止できる。
【０１１９】
絶縁基板２の厚さ方向の空隙８１４の長さは、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるとよい。第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面から空隙８１４までの長さは、０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であるとよい。
【０１２０】
空隙８１４の長さが上記範囲にあることで、保護材８２（シリコーンゴム）の熱による膨張が起こった場合でも、膨張した保護材８２がこの空隙８１４に移動し、熱電変換基板１の内部が圧迫されることを緩和する。そのため、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損が、より抑制される。
【０１２１】
第１実施形態の熱電変換基板１は、上記構成を有する。上記の通り、電子部品７の熱により、コア絶縁層５０、第１絶縁層５１又は第２絶縁層５２と、第１管状部材３０１又は第２管状部材３０２の熱膨張差による応力が発生する場合がある。応力緩和部８が設けられることで、応力が応力緩和部８に向かい易くなり、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に向かい難くなる。つまり、応力が応力緩和部８の形状を変化させるため、応力による第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２の破損が抑制される。これに従い、第１管状部材３０１又は第２管状部材３０２に内包された第１半導体３１１又は第２半導体３１２の破損が抑制され、所望の機能が期待できる。よって、熱電変換ユニット３の破損が抑制された熱電変換基板１が実現される。
【０１２２】
また、熱電変換モジュール１０は、応力緩和部８が設けられた熱電変換基板１を備える。そのため、熱電変換ユニット３の破損が抑制された熱電変換基板１を備える熱電変換モジュール１０が実現される。
【０１２３】
また、上述された実施形態の種々の応力緩和部８は、絶縁基板２に設けられることで、所望の効果が得られることは容易に想定できるため、これらのような想定を脱しない限り、本開示から容易に想定できたものとする。
【０１２４】
＜第３の例＞
第１の例では、応力緩和部８は、空隙であり、第２の例では、応力緩和部８は、保護材であったが、これに限られない。
【０１２５】
第３の例では、応力緩和部８は、熱伝導部である。第３の例について、再度、図１を用いて説明する。
【０１２６】
応力緩和部８は、例えば、第３の例として熱電変換基板１の中の第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間に設けられた熱伝導部である。熱伝導部の熱伝導率は、例えば、絶縁基板２の熱伝導率よりも高いとよい。熱伝導部は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。
【０１２７】
よって、電子部品７の熱により、コア絶縁層５０、第１絶縁層５１又は第２絶縁層５２と第１管状部材３０１又は第２管状部材３０２との熱膨張差の発生が抑制されるため、熱膨張差による応力が発生し難い。このため、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２が破損することが抑制される。これに従い、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に内包された第１半導体３１１及び第２半導体３１２の破損が抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１２８】
本実施形態においては、熱伝導部は、高熱伝導体８３である。具体的には、図１に示すように、熱伝導部（高熱伝導体８３）は、絶縁基板２の厚さ方向に内包されるように設けられている。より具体的には、高熱伝導体８３は、コア絶縁層５０を、絶縁基板２の厚さ方向に貫通し、第１絶縁層５１と第２絶縁層５２との間に位置する。つまり、本実施形態においては、高熱伝導体８３は、空隙８１と同一形状で存在する。高熱伝導体８３は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２の破損が抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１２９】
高熱伝導体８３と、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面との距離は、１．７ｍｍ以下であるとよい。高熱伝導体８３と、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の側面との距離は、０．０５ｍｍ以上であるとよい。当該距離が上記範囲にあることで、上記応力が、より発生し難い。このため、第１管状部材３０１及び又は第２管状部材３０２が破損することが、より抑制される。
【０１３０】
また、図示されないが、高熱伝導体８３（熱伝導部）は、絶縁基板２の厚さ方向に第１面２１及び第２面２２を貫通するように設けられてもよい。この場合、高熱伝導体８３は、絶縁膜６１から熱伝導層６２まで厚さ方向で貫通するように設けられてもよい。なお、いずれの高熱伝導体８３においても形状は、限定されない。第１面２１及び第２面２２を貫通するような高熱伝導体８３は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記のような応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１３１】
また、高熱伝導体８３は、隣り合う高熱伝導体８３と連結してもよい。例えば、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の間の高熱伝導体８３と、熱電変換ユニット３ａの第１熱電部材３１及び熱電変換ユニット３ｂの第２熱電部材３２の間の高熱伝導体８３とは、隣り合う高熱伝導体８３である。当該２つの高熱伝導体８３は、連結してもよい。
【０１３２】
高熱伝導体８３は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下とするとよい。
【０１３３】
高熱伝導体８３の熱伝導率が上記範囲となることにより、高熱伝導体８３は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を、より容易に誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記のような応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制される。
【０１３４】
高熱伝導体８３は、Ｃｕ又はＡｌで構成するとよい。これに限定されない。これにより、Ｃｕ又はＡｌで構成される高熱伝導体８３の熱伝導率は、十分高い値となるため、高熱伝導体８３は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を、より容易に誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記のような応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制される。
【０１３５】
（第２実施形態）
本開示の第２実施形態の説明に先立ち、従来技術における問題点を簡単に説明する。
【０１３６】
特許文献１に記載の熱電変換基板では、絶縁基板を伝う熱により熱電変換ユニット又は熱電変換対象とする電子デバイスの機能又はライフ等に影響がある。例えば、電子デバイスからの熱又は製造工程の熱、さらには熱電変換ユニット自体からの放熱などにより絶縁基板内に熱膨張差が生じることで熱電変換ユニットが破損しやすいという問題がある。
【０１３７】
本開示は上記の点に鑑みてなされたものであり、熱電変換ユニットの破損を抑制することができる熱電変換基板及び熱電変換モジュールを提供する。
【０１３８】
以下、本開示の第２実施形態を説明する。
【０１３９】
第１実施形態においては、応力緩和部は、第１熱電部材と第２熱電部材との間に設けられたが、これに限られない。第２実施形態においては、応力緩和部は、第１熱電部材と第２熱電部材との電気的な間に設けられる。
【０１４０】
なお、本実施形態では、第１実施形態と共通の構成要素については、同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
【０１４１】
第２実施形態について、第１の例、第２の例及び第３の例について説明する。
【０１４２】
＜第１の例＞
第２実施形態の第１の例の熱電変換モジュール１０１においては、以下の３点が、第１実施形態の熱電変換モジュール１０と異なる。具体的には、絶縁基板２ｃが２つの第２絶縁層５２を有する点、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０が設けられている点、及び、応力緩和部が第１熱電部材３１と第２熱電部材３２との電気的な間に設けられる点が、第１実施形態の熱電変換モジュール１０と異なる。
【０１４３】
図４Ａは、第２実施形態の第１の例に係る熱電変換モジュール１０１の一例を示す概略断面図である。
【０１４４】
熱電変換モジュール１０１は、熱電変換基板１１と、絶縁膜６１と、電子部品７と、熱伝導層６２と、ヒートシンク７０とを備える。
【０１４５】
熱電変換基板１１は、絶縁基板２ｃと、複数の熱電変換ユニット３ｃと、第２電極４２ｃとを備える。また、熱電変換基板１１には、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０と応力緩和部とが設けられる。
【０１４６】
複数の熱電変換ユニット３ｃのそれぞれは、第１熱電部材３１と、第２熱電部材３２と、第１電極４１ｃとを有する。第１熱電部材３１は、第１管状部材３０１と、第１半導体３１１とを有している。第１熱電部材３１には、先端部３４１及び先端部３５１が設けられている。第２熱電部材３２は、第２管状部材３０２と、第２半導体３１２とを有している。 第２熱電部材３２には、先端部３４２及び先端部３５２が設けられている。
【０１４７】
なお、図示されないが、第１電極４１ｃ及び第２電極４２ｃは、フィルドビアを有してもよい。
【０１４８】
本実施形態においては、電源接続電極４１２及び４２２が、絶縁基板２ｃの第２面２２に設けられている。また、第２電極４２ｃは、第１実施形態の第２電極４２と同じく、電源接続電極であるとよい。一例として、第２電極４２ｃは、電源接続電極４１２である。
【０１４９】
絶縁基板２ｃは、第１面２１及び第２面２２を厚さ方向の両側に有している。絶縁基板２ｃは、コア絶縁層５０と、第１絶縁層５１と、２つの第２絶縁層５２とによって構成されている。２つの第２絶縁層５２は、積層されている。この場合、絶縁基板２ｃは、積層体５３ｃである。図４Ａに示すように、絶縁基板２ｃにおける積層の順は、ヒートシンク７０から電子部品７に向かって（ｚ軸正方向に向かって）、２つの第２絶縁層５２、コア絶縁層５０、第１絶縁層５１の順である。
【０１５０】
本実施形態の第１の例においては、第２面２２は、２つの第２絶縁層５２のうちコア絶縁層５０と接さない第２絶縁層５２の表面である。
【０１５１】
熱電変換ユニット３ｃが内蔵される積層体５３ｃのうち、コア絶縁層５０と１つの第１絶縁層５１とコア絶縁層５０に接している１つの第２絶縁層５２とを有する領域を、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０と定義する。言い換えると、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０は、コア絶縁層５０と、絶縁層とを有する。本実施形態の第１の例においては、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０が有する絶縁層は、第１絶縁層５１、又は、コア絶縁層５０と接する第２絶縁層５２である。
【０１５２】
本実施形態の第１の例においては、応力緩和部は、第１熱電部材３１と第２熱電部材３２との電気的な間に設けられる。なお、応力緩和部は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の少なくとも一方と電源との電気的な間に設けられてもよい。
【０１５３】
応力緩和部は、図４Ａに示すように、第１電極４１ｃ、第２電極４２ｃ（電源接続電極４１２）及び電源接続電極４２２のうち少なくとも１つの電極であるとよい。本実施形態の第１の例においては、応力緩和部は、第１電極４１ｃ、第２電極４２ｃ（電源接続電極４１２）及び電源接続電極４２２である。本実施形態においては、応力緩和部の熱伝導率は、例えば、絶縁基板２ｃの熱伝導率よりも高いとよい。
【０１５４】
このような応力緩和部が設けられることで、応力緩和部を介し、絶縁基板２ｃの熱の吸収又は排出を促進することができる。例えば、応力緩和部は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。よって、電子部品７の熱により、コア絶縁層５０、第１絶縁層５１又は２つの第２絶縁層５２と第１管状部材３０１又は第２管状部材３０２との熱膨張差の発生が抑制されるため、熱膨張差による応力が発生し難い。このため、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２が破損することが抑制される。これに従い、第１管状部材３０１及び第２管状部材３０２に内包された第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１５５】
また、応力緩和部は、複数の熱電変換ユニット３ｃに出入りする熱を授受する高熱伝導部材であるとよい。具体的には、第１電極４１ｃ、第２電極４２（電源接続電極４１２）及び電源接続電極４２２は、応力緩和部であり、高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４である。
【０１５６】
高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。そのため、上記応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１５７】
高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるとよく、さらに、絶縁基板２ｃの熱伝導率より高いとよりよい。
【０１５８】
これにより、高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を、より容易に誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記のような応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制される。
【０１５９】
高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４は、Ｃｕ又はＡｌで構成されるとよいが、特に限定されない。
【０１６０】
これにより、Ｃｕ又はＡｌで構成される高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４の熱伝導率は、十分高い値となる。そのため、高熱伝導部材８３１、高熱伝導部材８３３及び高熱伝導部材８３４は、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を、より容易に誘引し外部へ熱拡散する。よって、上記のような応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制される。
【０１６１】
＜第２の例＞
また、第２実施形態における他の例として、熱電変換基板は、複数のコア絶縁層を有することもできる。第２の例においては、熱電変換基板は、４つのコア絶縁層を有する。また、熱電変換基板には、２つの熱電変換ユニット内蔵絶縁層が設けられる。
【０１６２】
図４Ｂは、第２実施形態の第２の例に係る熱電変換モジュール１０２の一例を示す概略断面図である。
【０１６３】
熱電変換モジュール１０２は、熱電変換基板１２と、絶縁膜６１と、電子部品７と、ヒートシンク７０とを備える。
【０１６４】
熱電変換基板１２は、絶縁基板２ｄと、第２絶縁層５２と、複数の熱電変換ユニット３ｃと、第２電極４２ｃとを備えている。また、熱電変換基板１２には、複数の熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０と応力緩和部とが設けられている。具体的には、熱電変換基板１２には、２つの熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０が設けられている。なお、識別のために、２つの熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０を、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ａと熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｂと記載することがある。
【０１６５】
複数の熱電変換ユニット３ｃのそれぞれは、第１熱電部材３１と、第２熱電部材３２と、第１電極４１ｃとを有している。
【０１６６】
第２電極４２ｃは、第１実施形態の第２電極４２と同じく、電源接続電極４１２である。
【０１６７】
絶縁基板２ｄは、第１面２１及び第２面２２を厚さ方向の両側に有している。絶縁基板２ｄは、４つのコア絶縁層５０と、第１絶縁層５１とによって構成されている。４つのコア絶縁層５０は、積層されている。図４Ｂに示すように、絶縁基板２ｄにおける積層の順は、ヒートシンク７０から電子部品７に向かって（ｚ軸正方向に向かって）、４つのコア絶縁層５０、第１絶縁層５１の順である。
【０１６８】
本実施形態の第２の例においては、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ａは、１つの第１絶縁層５１と、３つのコア絶縁層５０とを有する。また、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｂは、３つのコア絶縁層５０と、１つの第２絶縁層５２とを有する。なお、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ａと熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｂとは、２つのコア絶縁層５０を共有する。
【０１６９】
本実施形態の第２の例においては、本実施形態の第１の例と同じく、応力緩和部は、第１熱電部材３１と第２熱電部材３２との電気的な間に設けられる。つまり、応力緩和部は、第１電極４１ｃ及び第２電極４２（電源接続電極４１２）である。本実施形態においては、応力緩和部の熱伝導率は、例えば、絶縁基板２ｄの熱伝導率よりも高いとよい。
【０１７０】
このような応力緩和部が設けられることで、応力緩和部を介し、絶縁基板２ｄの熱の吸収又は排出を促進することができる。例えば、応力緩和部は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。そのため、上記応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１７１】
また、複数のコア絶縁層５０が設けられることで、それぞれのコア絶縁層５０の熱伝導率を、熱電変換基板１２の使用目的に応じて変えることができる。
【０１７２】
なお、複数のコア絶縁層５０が設けられる場合、図４Ｂに示すように、全ての第１電極４１ｃが第１面２１に設けられる必要はなく、同様に、全ての第２電極４２ｃが第２面２２に設けられる必要はない。
【０１７３】
また、本例のように、絶縁基板２ｄは、２つ以上のコア絶縁層５０を有することもできる。例えば、実施形態１から図４Ｂに示すような形態を想定することは容易であり、絶縁基板２ｄが多層構造である場合はこれらのような想定を脱しない限り、容易に想定できるものとする。
【０１７４】
＜第３の例＞
また、第２実施形態における他の例として、熱電変換モジュールは、熱電変換ユニット内蔵絶縁層に接するヒートシンクを有することもできる。第３の例においては、熱電変換モジュールは、上記のヒートシンクを有する。
【０１７５】
図４Ｃは、第２実施形態の第３の例に係る熱電変換モジュール１０３の一例を示す概略断面図である。
【０１７６】
熱電変換モジュール１０３は、熱電変換基板１３と、絶縁膜６１と、電子部品７と、ヒートシンク７０１とを備える。
【０１７７】
熱電変換基板１３は、絶縁基板２ｅと、熱電変換ユニット３ｃと、１つの第２絶縁層５２（図４Ｃに示す第２絶縁層５２ｂ）と、複数の第３絶縁層５６とを備えている。また、熱電変換基板１３には、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｃと応力緩和部とが設けられている。
【０１７８】
熱電変換ユニット３ｃは、第１熱電部材３１と、第２熱電部材３２と、第１電極４１ｃとを有している。
【０１７９】
第２電極４２ｃは、第１実施形態の第２電極４２と同じく、電源接続電極４１２である。
【０１８０】
絶縁基板２ｅは、第１面２１及び第２面２２を厚さ方向の両側に有している。絶縁基板２ｅは、１つの第１絶縁層５１と、２つのコア絶縁層５０と、１つの第２絶縁層５２（図４Ｃに示す示す第２絶縁層５２ａ）とによって構成されている。図４Ｃに示すように、絶縁基板２ｅにおける積層の順は、ヒートシンク７０１から電子部品７に向かって（ｚ軸正方向に向かって）、第２絶縁層５２ａ、２つのコア絶縁層５０、第１絶縁層５１の順である。
【０１８１】
本実施形態の第２の例においては、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｃは、２つの第１絶縁層５１と、２つのコア絶縁層５０と、２つの第２絶縁層５２（第２絶縁層５２ａ及び第２絶縁層５２ｂ）とを有する。
【０１８２】
複数の第３絶縁層５６のそれぞれは、第１熱電部材３１及び第２熱電部材３２を含んでいない。複数の第３絶縁層５６のそれぞれ厚さは、２００μｍ以下である。複数の第３絶縁層５６のそれぞれの熱伝導率は、例えば１．１Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１．６Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるが、これに限定されない。複数の第３絶縁層５６のそれぞれは、絶縁基板２ｅの下方に積層される。
【０１８３】
ヒートシンク７０１は、ヒートシンク突出部７０１ａとヒートシンク平坦部７０１ｂとヒートシンクフィン部７０１ｃとを有する。
【０１８４】
ヒートシンク突出部７０１ａは、ヒートシンク平坦部７０１ｂの上方に設けられた直方体形状の突出領域である。断面視でのヒートシンク突出部７０１ａの形状は、矩形である。ヒートシンク７０１は、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｃに接する。より具体的には、ヒートシンク突出部７０１ａは、熱電変換ユニット内蔵絶縁層５５０ｃが有する第２絶縁層５２ｂに埋め込まれるように接する。ヒートシンク突出部７０１ａは、複数の第３絶縁層５６を貫通するように設けられる。
【０１８５】
また、ヒートシンク平坦部７０１ｂは、絶縁基板２ｅの下方に設けられた複数の第３絶縁層５６のうち１つの第３絶縁層５６の一面に接する。
【０１８６】
ヒートシンクフィン部７０１ｃは、ヒートシンク７０１におけるひだ形状部であり、ヒートシンク７０１の表面積を大きくする。
【０１８７】
ヒートシンク７０１の材質の具体例として、Ｃｕ又はＡｌが挙げられる。
【０１８８】
ヒートシンク７０１が設けられることで、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。そのため、上記応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２も破損することが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１８９】
本実施形態の第３の例においては、本実施形態の第１の例と同じく、応力緩和部は、第１熱電部材３１と第２熱電部材３２との電気的な間に設けられる。つまり、応力緩和部は、第１電極４１ｃ及び第２電極４２（電源接続電極４１２）である。本実施形態においては、応力緩和部の熱伝導率は、例えば、絶縁基板２ｅの熱伝導率よりも高いとよい。
【０１９０】
このような応力緩和部が設けられることで、応力緩和部を介し、絶縁基板２ｅの熱の吸収又は排出を促進することができる。例えば、応力緩和部は、第１熱電部材３１又は第２熱電部材３２の周囲に伝わる熱を誘引し外部へ熱拡散する。そのため、上記応力が発生し難く、第１半導体３１１及び第２半導体３１２もすることが抑制され、所望の機能を使用することができる。
【０１９１】
また、第２実施形態で示したように、複数のコア絶縁層５０が設けられてもよい。例えば、実施形態１から図４Ｃに示すような形態を想定することは容易であり、絶縁基板２ｅが多層構造である場合はこれらのような想定を脱しない限り、容易に想定できるものとする。
【０１９２】
（その他の実施形態）
以上、本開示に係る熱電変換基板等について、各実施形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施形態に施したものや、実施形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
【０１９３】
具体的には、熱電変換基板には、空隙、保護材及び熱伝導部のうち、２つ以上の応力緩和部が設けられてもよい。
【０１９４】
また、上記の実施形態は、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９５】
本開示に係る熱電変換基板等は、熱電変換ユニットの破損が抑制された熱電変換基板等として利用することができる。
【符号の説明】
【０１９６】
１、１１、１２、１３    熱電変換基板
２、２ｃ、２ｄ、２ｅ  絶縁基板 
３、３ａ、３ｂ、３ｃ    熱電変換ユニット
７    電子部品 
８    応力緩和部
１０、１０１、１０２、１０３    熱電変換モジュール
２１    第１面 
２２    第２面 
３１    第１熱電部材
３２    第２熱電部材
４１、４１ｃ    第１電極
４２、４２ｃ    第２電極
５０    コア絶縁層
５１    第１絶縁層
５２、５２ａ、５２ｂ    第２絶縁層
５３、５３ｃ    積層体
５４    一部
５６    第３絶縁層
６１    絶縁膜
６２    熱伝導層
７０    ヒートシンク
８１    空隙
８２    保護材
８３    高熱伝導体
８４    凸形状部
２０１    第１フィルドビア 
２０２    第２フィルドビア
２１１    第３フィルドビア 
２１２    第４フィルドビア
３０１    第１管状部材
３０２    第２管状部材
３１１    第１半導体
３１２    第２半導体
３２１、３２２、３３１、３３２    先端面
３４１、３４２、３５１、３５２    先端部
４１２、４２２    電源接続電極
５５０、５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃ    熱電変換ユニット内蔵絶縁層
７０１    ヒートシンク
７０１ａ    ヒートシンク突出部
７０１ｂ    ヒートシンク平坦部
７０１ｃ    ヒートシンクフィン部
８１１、８１２、８１３、８１４    空隙
８３１、８３３、８３４    高熱伝導部材
ｄ１  距離
ｄ２  距離
【図１】
2020166647.tif 000003
【図２Ａ】
2020166647.tif 000004
【図２Ｂ】
2020166647.tif 000005
【図３Ａ】
2020166647.tif 000006
【図３Ｂ】
2020166647.tif 000007
【図３Ｃ】
2020166647.tif 000008
【図３Ｄ】
2020166647.tif 000009
【図４Ａ】
2020166647.tif 000010
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【国際調査報告】
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