热电变换装置以及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热电变换元件与布线图案电连接以及机械式连接的热电变换装置以及其制造方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为这种热电变换装置，提出有在上部基板与下部基板之间配置有多个热电变换元件，该多个热电变换元件经由焊锡与形成于上部基板以及下部基板的布线图案电连接以及机械式连接的装置(例如，参照专利文献I)。
[0003]具体而言，在该热电变换装置中，在布线图案上形成有层叠有N1、Pd、Pt、Nb、Cr、Ti等的层叠膜。而且，层叠膜与焊锡接合。此外，邻接的热电变换元件之间成为空洞。
[0004]由此，通过层叠膜能够使焊锡的润湿性提高，能够将焊锡与布线图案牢固地接合。另外，通过在热电变换元件与焊锡之间配置层叠有N1、Pd、Pt、Nb、Cr、Ti等层叠膜，能够将焊锡与热电变换元件牢固地接合。
[0005]上述热电变换装置如下面这样制造。首先，准备通过烧结等形成的热电变换元件，并在与焊锡接触的部分形成层叠膜。另外，在下部基板以及上部基板分别形成布线图案，并且在布线图案上形成层叠膜。而且，在下部基板上经由焊锡配置热电变换元件，且在热电变换元件上经由焊锡配置上部基板。其后，通过进行回流焊等，经由焊锡将层叠膜与热电变换元件电连接以及机械式连接来制造上述热电变换装置。
[0006]专利文献1:日本特开2003-282974号公报
[0007]然而，在上述热电变换装置中，使用焊锡，因而必须有提高焊锡的润湿性的层叠膜。因此，有部件数量增加并且构造变得复杂，进而成本变高的问题。
【发明内容】
[0008]本发明鉴于上述问题点，目的在于提供能够以简单的结构将热电变换元件与布线图案电连接以及机械式连接的热电变换装置以及其制造方法。
[0009]为了实现上述目的，根据本发明的一个方式，提供一种热电变换装置，其具备:形成有沿厚度方向贯通的多个通孔(11、12)的绝缘基材(10);配置于通孔，由多个金属原子维持规定的结晶构造的合金形成的热电变换元件(40、50);配置于绝缘基材的表面(10a)，与规定的热电变换元件电连接的表面图案(21);配置于绝缘基材的背面(10b)，与规定的热电变换元件电连接的背面图案(31)，该装置的特征如下。
[0010]S卩，在热电变换元件与表面图案的界面，形成有构成热电变换元件的金属原子以及构成表面图案的金属原子扩散而构成的合金层(71)，在热电变换元件与背面图案的界面形成有构成热电变换元件的金属原子以及构成背面图案的金属原子扩散而构成的合金层
(72)，热电变换元件与表面图案以及背面图案经由合金层电连接以及机械式连接。
[0011]由此，没有必要使用焊锡，不需要形成为了使用焊锡所必须的层叠膜。另外，在热电变换元件与表面图案以及背面图案的界面形成的合金层通过构成热电变换元件和表面图案以及背面图案的金属原子形成。换句话说，没有必要在热电变换元件与表面图案以及背面图案的界面配置其他部件。因此，通过减少部件数量能够使结构简化，进而实现成本的减少。
[0012]另外，根据本发明的其它方式，提供一种制造方法，其包含:准备绝缘基材(10)的工序，该绝缘基材(10)构成为包含热塑性树脂，形成有沿厚度方向贯通的多个通孔(11、12)，在通孔填充有向多个金属原子维持规定的结晶构造的合金的粉末添加有机溶剂而膏化的导电膏(41、51);在绝缘基材的表面(1a)配置具有与规定的导电膏接触的表面图案
(21)的表面保护部件(20)，在绝缘基材的背面(1b)配置具有与规定的导电膏接触的背面图案(31)的背面保护部件(30)而形成层叠体(90)的工序；以及一边加热层叠体一边从层叠方向对层叠体加压，一面由导电膏形成热电变换元件(40、50)，一面形成构成热电变换元件的金属原子以及构成表面图案的金属原子扩散而构成的合金层(71)，并且形成构成热电变换元件的金属原子以及构成背面图案的金属原子扩散而构成的合金层(72)，经由合金层将热电变换元件与表面图案以及背面图案电连接以及机械式连接的一体化工序。
[0013]由此，一面形成热电变换元件，一面在热电变换元件与表面图案以及背面图案的界面形成合金层。因此，能够抑制加压时热电变换元件破裂。
[0014]并且，根据本发明的其他方式提供一种制造方法，其包括:准备绝缘基材(10)的工序，该绝缘基材(10)构成包含热塑性树脂，形成有沿厚度方向贯通的多个通孔(11、12)，在通孔埋入有热电变换元件(40、50);在绝缘基材的表面(1a)配置具有与规定的热电变换元件接触的表面图案(21)的表面保护部件(20)，并且在绝缘基材的背面(1b)配置具有与规定的热电变换元件接触的背面图案(31)的背面保护部件(30)而形成的层叠体(90)的工序；以及一边加热层叠体一边从层叠方向对层叠体加压，形成构成热电变换元件的金属原子以及构成表面图案的金属原子扩散而构成的合金层(71)，并且形成构成热电变换元件的金属原子以及构成背面图案的金属原子扩散而构成的合金层(72)，经由合金层将热电变换元件和表面图案以及背面图案电连接以及机械式连接地连接的一体化工序。
[0015]由此，因为热电变换元件埋入在绝缘基材上形成的通孔，所以在一体化工序中，能够通过绝缘基材将热电变换元件产生的应力中层叠方向和垂直方向的分量抵消。因此，能够抑制热电变换元件在层叠方向和垂直方向上破裂。
[0016]另外，作为一个例子，在形成层叠体的工序之前，在绝缘基材形成有贯通孔(空隙)(13)，在一体化工序中，能够一面使热塑性树脂向空隙流动，一面形成热电变换元件以及合金层。
[0017]并且根据其他例子，在形成层叠体的工序中，作为表面保护部件以及背面保护部件使用包含热塑性树脂的部件，在一体化工序中，使用在与绝缘基材的表面对置的部分以及与绝缘基材的背面对置的部分中的至少一方形成有凹陷部(10a)的一对压板(100)对层叠体加压，一面能够使构成表面保护部件以及背面保护部件的热塑性树脂中的至少一方向凹陷部流动并且使构成绝缘基材的热塑性树脂流动，一面能够形成热电变换元件以及合金层。
[0018]根据这些例子的结构，在一体化工序中，能够使施加于导电膏的加压力变大，能够在热电变换元件与表面图案以及背面图案之间容易形成合金层。
[0019]此外，在该栏以及权利要求范围记载的各机构的括弧内的附图标记表示与后述的实施方式记载的具体机构的对应关系。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的第一实施方式中热电变换装置的俯视图。
[0021]图2是沿图1中的I1-1I线的剖视图。
[0022]图3是沿图1中的II1-1II线的剖视图。
[0023]图4是图2中的双点划线围起的区域A的放大图。
[0024]图5是表示图1所示的热电变换装置的制造工序的剖视图。
[0025]图6是表示图5 (h)所示的一体化工序时的制造条件的图。
[0026]图7是本发明的第二实施方式中的热电变换装置的剖视图。
[0027]图8是表示在本发明的第三实施方式中的图5(d)之后进行的工序的剖视图。
[0028]图9是图8所不的绝缘基材的表面图。
[0029]图10是使用图8所示的绝缘基材进行图5 (h)的工序时的详细的剖视图。
[0030]图11是进行本发明的第四实施方式中的图5(h)的工序时的详细的剖视图。
[0031]图12是表示本发明的第五实施方式中的热电变换装置的制造工序的剖视图。
[0032]图13是表示图12(f)所示的一体化工序时的制造条件的图。
【具体实施方式】
[0033]以下，基于附图对本发明的实施方式图进行说明。此外，以下的各实施方式中，对于相互相同或等同的部分，赋予相同附图标记并进行说明。
[0034](第一实施方式)
[0035]参照附图对本发明的第一实施方进行说明。如图1?图3所示那样，本实施方式的热电变换装置I构成为绝缘基材10、表面保护部件20、背面保护部件30 —体化，在该一体化的部件的内部不同种类金属亦即第一层间连接部件40、第二层间连接部件50交互以串联的方式连接。
[0036]此外，图1为了容易理解，将表面保护部件20省略表示。另外，图1虽然不是剖视图，但对第一层间连接部件40、第二层间连接部件50施加阴影线。而且，在本实施方式中，第一层间连接部件40、第二层间连接部件50相当于本发明的热电变换元件。
[0037]绝缘基材10在本实施方式中，由包含聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)的平面矩形状的热塑性树脂膜构成。而且，在该绝缘基材10中，沿厚度方向贯通的多个第一通孔11、第二通孔12以相互不同的方式形成为锯齿形图案。
[0038]此外，在本实施方式中，第一通孔11、第二通孔12为直径从表面1a向背面1b —定