熱電變換裝置以及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱電變換元件與布線圖案電連接以及機械式連接的熱電變換裝置以及其制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，作為這種熱電變換裝置，提出有在上部基板與下部基板之間配置有多個熱電變換元件，該多個熱電變換元件經(jīng)由焊錫與形成于上部基板以及下部基板的布線圖案電連接以及機械式連接的裝置(例如，參照專利文獻I)。
[0003]具體而言，在該熱電變換裝置中，在布線圖案上形成有層疊有N1、Pd、Pt、Nb、Cr、Ti等的層疊膜。而且，層疊膜與焊錫接合。此外，鄰接的熱電變換元件之間成為空洞。
[0004]由此，通過層疊膜能夠使焊錫的潤濕性提高，能夠?qū)⒑稿a與布線圖案牢固地接合。另外，通過在熱電變換元件與焊錫之間配置層疊有N1、Pd、Pt、Nb、Cr、Ti等層疊膜，能夠?qū)⒑稿a與熱電變換元件牢固地接合。
[0005]上述熱電變換裝置如下面這樣制造。首先，準備通過燒結等形成的熱電變換元件，并在與焊錫接觸的部分形成層疊膜。另外，在下部基板以及上部基板分別形成布線圖案，并且在布線圖案上形成層疊膜。而且，在下部基板上經(jīng)由焊錫配置熱電變換元件，且在熱電變換元件上經(jīng)由焊錫配置上部基板。其后，通過進行回流焊等，經(jīng)由焊錫將層疊膜與熱電變換元件電連接以及機械式連接來制造上述熱電變換裝置。
[0006]專利文獻1:日本特開2003-282974號公報
[0007]然而，在上述熱電變換裝置中，使用焊錫，因而必須有提高焊錫的潤濕性的層疊膜。因此，有部件數(shù)量增加并且構造變得復雜，進而成本變高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于上述問題點，目的在于提供能夠以簡單的結構將熱電變換元件與布線圖案電連接以及機械式連接的熱電變換裝置以及其制造方法。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方式，提供一種熱電變換裝置，其具備:形成有沿厚度方向貫通的多個通孔(11、12)的絕緣基材(10);配置于通孔，由多個金屬原子維持規(guī)定的結晶構造的合金形成的熱電變換元件(40、50);配置于絕緣基材的表面(10a)，與規(guī)定的熱電變換元件電連接的表面圖案(21);配置于絕緣基材的背面(10b)，與規(guī)定的熱電變換元件電連接的背面圖案(31)，該裝置的特征如下。
[0010]S卩，在熱電變換元件與表面圖案的界面，形成有構成熱電變換元件的金屬原子以及構成表面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層(71)，在熱電變換元件與背面圖案的界面形成有構成熱電變換元件的金屬原子以及構成背面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層
(72)，熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案經(jīng)由合金層電連接以及機械式連接。
[0011]由此，沒有必要使用焊錫，不需要形成為了使用焊錫所必須的層疊膜。另外，在熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案的界面形成的合金層通過構成熱電變換元件和表面圖案以及背面圖案的金屬原子形成。換句話說，沒有必要在熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案的界面配置其他部件。因此，通過減少部件數(shù)量能夠使結構簡化，進而實現(xiàn)成本的減少。
[0012]另外，根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種制造方法，其包含:準備絕緣基材(10)的工序，該絕緣基材(10)構成為包含熱塑性樹脂，形成有沿厚度方向貫通的多個通孔(11、12)，在通孔填充有向多個金屬原子維持規(guī)定的結晶構造的合金的粉末添加有機溶劑而膏化的導電膏(41、51);在絕緣基材的表面(1a)配置具有與規(guī)定的導電膏接觸的表面圖案
(21)的表面保護部件(20)，在絕緣基材的背面(1b)配置具有與規(guī)定的導電膏接觸的背面圖案(31)的背面保護部件(30)而形成層疊體(90)的工序；以及一邊加熱層疊體一邊從層疊方向?qū)盈B體加壓，一面由導電膏形成熱電變換元件(40、50)，一面形成構成熱電變換元件的金屬原子以及構成表面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層(71)，并且形成構成熱電變換元件的金屬原子以及構成背面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層(72)，經(jīng)由合金層將熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案電連接以及機械式連接的一體化工序。
[0013]由此，一面形成熱電變換元件，一面在熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案的界面形成合金層。因此，能夠抑制加壓時熱電變換元件破裂。
[0014]并且，根據(jù)本發(fā)明的其他方式提供一種制造方法，其包括:準備絕緣基材(10)的工序，該絕緣基材(10)構成包含熱塑性樹脂，形成有沿厚度方向貫通的多個通孔(11、12)，在通孔埋入有熱電變換元件(40、50);在絕緣基材的表面(1a)配置具有與規(guī)定的熱電變換元件接觸的表面圖案(21)的表面保護部件(20)，并且在絕緣基材的背面(1b)配置具有與規(guī)定的熱電變換元件接觸的背面圖案(31)的背面保護部件(30)而形成的層疊體(90)的工序；以及一邊加熱層疊體一邊從層疊方向?qū)盈B體加壓，形成構成熱電變換元件的金屬原子以及構成表面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層(71)，并且形成構成熱電變換元件的金屬原子以及構成背面圖案的金屬原子擴散而構成的合金層(72)，經(jīng)由合金層將熱電變換元件和表面圖案以及背面圖案電連接以及機械式連接地連接的一體化工序。
[0015]由此，因為熱電變換元件埋入在絕緣基材上形成的通孔，所以在一體化工序中，能夠通過絕緣基材將熱電變換元件產(chǎn)生的應力中層疊方向和垂直方向的分量抵消。因此，能夠抑制熱電變換元件在層疊方向和垂直方向上破裂。
[0016]另外，作為一個例子，在形成層疊體的工序之前，在絕緣基材形成有貫通孔(空隙)(13)，在一體化工序中，能夠一面使熱塑性樹脂向空隙流動，一面形成熱電變換元件以及合金層。
[0017]并且根據(jù)其他例子，在形成層疊體的工序中，作為表面保護部件以及背面保護部件使用包含熱塑性樹脂的部件，在一體化工序中，使用在與絕緣基材的表面對置的部分以及與絕緣基材的背面對置的部分中的至少一方形成有凹陷部(10a)的一對壓板(100)對層疊體加壓，一面能夠使構成表面保護部件以及背面保護部件的熱塑性樹脂中的至少一方向凹陷部流動并且使構成絕緣基材的熱塑性樹脂流動，一面能夠形成熱電變換元件以及合金層。
[0018]根據(jù)這些例子的結構，在一體化工序中，能夠使施加于導電膏的加壓力變大，能夠在熱電變換元件與表面圖案以及背面圖案之間容易形成合金層。
[0019]此外，在該欄以及權利要求范圍記載的各機構的括弧內(nèi)的附圖標記表示與后述的實施方式記載的具體機構的對應關系。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的第一實施方式中熱電變換裝置的俯視圖。
[0021]圖2是沿圖1中的I1-1I線的剖視圖。
[0022]圖3是沿圖1中的II1-1II線的剖視圖。
[0023]圖4是圖2中的雙點劃線圍起的區(qū)域A的放大圖。
[0024]圖5是表示圖1所示的熱電變換裝置的制造工序的剖視圖。
[0025]圖6是表示圖5 (h)所示的一體化工序時的制造條件的圖。
[0026]圖7是本發(fā)明的第二實施方式中的熱電變換裝置的剖視圖。
[0027]圖8是表示在本發(fā)明的第三實施方式中的圖5(d)之后進行的工序的剖視圖。
[0028]圖9是圖8所不的絕緣基材的表面圖。
[0029]圖10是使用圖8所示的絕緣基材進行圖5 (h)的工序時的詳細的剖視圖。
[0030]圖11是進行本發(fā)明的第四實施方式中的圖5(h)的工序時的詳細的剖視圖。
[0031]圖12是表示本發(fā)明的第五實施方式中的熱電變換裝置的制造工序的剖視圖。
[0032]圖13是表示圖12(f)所示的一體化工序時的制造條件的圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，基于附圖對本發(fā)明的實施方式圖進行說明。此外，以下的各實施方式中，對于相互相同或等同的部分，賦予相同附圖標記并進行說明。
[0034](第一實施方式)
[0035]參照附圖對本發(fā)明的第一實施方進行說明。如圖1?圖3所示那樣，本實施方式的熱電變換裝置I構成為絕緣基材10、表面保護部件20、背面保護部件30 —體化，在該一體化的部件的內(nèi)部不同種類金屬亦即第一層間連接部件40、第二層間連接部件50交互以串聯(lián)的方式連接。
[0036]此外，圖1為了容易理解，將表面保護部件20省略表示。另外，圖1雖然不是剖視圖，但對第一層間連接部件40、第二層間連接部件50施加陰影線。而且，在本實施方式中，第一層間連接部件40、第二層間連接部件50相當于本發(fā)明的熱電變換元件。
[0037]絕緣基材10在本實施方式中，由包含聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亞胺(PEI)的平面矩形狀的熱塑性樹脂膜構成。而且，在該絕緣基材10中，沿厚度方向貫通的多個第一通孔11、第二通孔12以相互不同的方式形成為鋸齒形圖案。
[0038]此外，在本實施方式中，第一通孔11、第二通孔12為直徑從表面1a向背面1b —定