特許 7514091 熱電モジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】熱電モジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H10N 10/17 20230101AFI20240703BHJP

   H02N 3/00 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

H10N10/17 A

H02N3/00 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020051619

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021150608

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000100805

【氏名又は名称】アイシン高丘株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(72)【発明者】

【氏名】西山 秋浩

(72)【発明者】

【氏名】吉見 仁志

【審査官】田邊 顕人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０１３４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５１６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３３０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０４９３９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ １０／１７

Ｈ０２Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１基板と各第１基板に形成された第１電極とを有する第１基板群と、前記第１基板群の周囲を囲う第１フレームとを備えた第１プレートを作成する第１プレート作成工程と、
複数の第２基板と各第２基板に形成された第２電極とを有する第２基板群と、前記第２基板群の周囲を囲う第２フレームとを備えた第２プレートを作成する第２プレート作成工程と、
前記各第１基板と前記各第２基板との間に配置される第１熱電素子及び第２熱電素子を形成する工程であって、前記第１熱電素子又は前記第２熱電素子の形成対象となる前記第１プレートの前記第１フレーム又は前記第２プレートの前記第２フレームを位置決めした状態で、前記第１熱電素子又は前記第２熱電素子を前記第１電極上又は前記第２電極上に形成する素子形成工程と、
前記第１プレートの電極形成面と前記第２プレートの電極形成面とを相対向させるとともに、前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１熱電素子及び前記第２熱電素子を挟みながら前記第１プレートと前記第２プレートとを一体化し、前記第１基板群と前記第２基板群とが一体化されることによって形成された熱電モジュール群を備えた中間体を得る一体化工程と、
前記中間体を個々の熱電モジュールに分離する分離工程と、
を備えた熱電モジュールの製造方法であって、
前記第１プレートでは、
前記第１基板群は、四角形状をなす前記第１基板が縦横に並ぶことにより全体として四角形状をなしており、前記第１フレームも四角形状をなして、第１基板群と第１フレームとの互いに隣接する一辺同士が平行をなすように形成されており、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち一方は、各基板列がその並び方向の両外側で前記第１フレームと連結されるとともに、当該基板列を形成する前記第１基板同士が連結され、
各縦基板列が前記第１フレームと連結されている場合には、前記各縦基板列と前記第１フレームとの連結部で前記第１プレートを横断し、各横基板列が前記第１フレームと連結されている場合には、前記各横基板列と前記第１フレームとの連結部で前記第１プレートを縦断する第１フレーム分離切込みが直線状に形成されており、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち他方は、各基板列がその並び方向の両外側で前記第１フレームと非連結とされるとともに、当該基板列をなす前記第１基板同士も非連結とされ、
前記第２プレートでは、
前記第２基板群は、四角形状をなす前記第２基板が縦横に並ぶことにより全体として四角形状をなしており、前記第２フレームも四角形状をなして、第２基板群と第２フレームとの互いに隣接する一辺同士が平行をなすように形成されており、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち一方は、各基板列がその並び方向の両外側で前記第２フレームと連結されるとともに、当該基板列を形成する前記第２基板同士が連結され、
各縦基板列が前記第２フレームと連結されている場合には、前記各縦基板列と前記第２フレームとの連結部で前記第２プレートを横断し、各横基板列が前記第２フレームと連結されている場合には、前記各横基板列と前記第２フレームとの連結部で前記第２プレートを縦断する第２フレーム分離切込みが直線状に形成されており、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち他方は、各基板列がその並び方向の両外側で前記第２フレームと非連結とされるとともに、当該基板列をなす前記第２基板同士も非連結とされ、
前記一体化工程では、前記第１プレートと前記第２プレートとを、それぞれの基板群とフレームとの連結方向がクロスするようにして一体化し、
前記分離工程では、
前記第１フレーム分離切込みに沿って当該第１フレーム分離切込みよりも外側部分を折ることにより当該外側部分を分離し、
前記第２フレーム分離切込みに沿って当該第２フレーム分離切込みよりも外側部分を折ることにより当該外側部分を分離する、
ことを特徴とする熱電モジュールの製造方法。

【請求項2】

前記第１プレートにおいて、
前記各縦基板列が前記第１フレームと連結されている場合は、前記各横基板列は前記第１フレームと非連結とされ、
前記各横基板列が前記第１フレームと連結されている場合は、前記各縦基板列は前記第１フレームと非連結とされ、
前記第２プレートにおいて、
前記各縦基板列が前記第２フレームと連結されている場合は、前記各横基板列は前記第２フレームと非連結とされ、
前記各横基板列が前記第２フレームと連結されている場合は、前記各縦基板列は前記第２フレームと非連結とされている、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱電モジュールの製造方法。

【請求項3】

前記第１基板群では、
前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち一方において、当該列を構成する前記第１基板同士がその並び方向で連結され、他方の並び方向では非連結とされ、
前記各縦基板列の前記第１基板同士が縦方向に連結されている場合には、前記第１基板同士の連結部で複数の前記縦基板列を直線状に横断し、前記各横基板列の前記第１基板同士が横方向に連結されている場合には、前記第１基板同士の連結部で複数の前記横基板列を直線状に縦断する第１基板分離切込みが形成されており、
前記第２基板群では、
前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち他方において、当該列を構成する前記第２基板同士がその並び方向で連結され、前記一方の並び方向では非連結とされ、
前記各縦基板列の前記第２基板同士が縦方向に連結されている場合には、前記第２基板同士の連結部で複数の前記縦基板列を直線状に横断し、前記各横基板列の前記第２基板同士が横方向に連結されている場合には、前記第２基板同士の連結部で複数の前記横基板列を直線状に縦断する第２基板分離切込みが形成されており、
前記一体化工程では、縦に熱電モジュールが並ぶ複数の熱電モジュール縦列が、第１基板側及び第２基板側のうち一方の基板側で互いに連結され他方の基板側では非連結となっており、横に熱電モジュールが並ぶ複数の熱電モジュール横列が、前記他方の基板側で互いに連結され前記一方の基板側では非連結となっており、
前記分離工程では、互いに連結された前記熱電モジュール縦列同士又は前記熱電モジュール横列同士を、それぞれの列が連結されている基板側で前記基板分離切込みに沿って折って列ごとに分離し、分離された熱電モジュール列の熱電モジュール同士が連結されている基板側で前記基板分離切込みに沿って折って個々の熱電モジュールに分離する、
ことを特徴とする請求項２に記載の熱電モジュールの製造方法。

【請求項4】

前記第１基板群において、前記第１基板は、前記第１基板の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対称となる状態で、隣接する他の第１基板又は第１フレームと連結され、
前記第２基板群において、前記第２基板は、前記第２基板の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対称となる状態で、隣接する他の第２基板又は第２フレームと連結されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の熱電モジュールの製造方法。

【請求項5】

前記第１プレートにおいて、前記第１基板、前記第１基板群及び前記第１フレームは四角形状をなし、前記第１フレームの一辺は前記第１基板群の一辺と平行をなし、
前記第２プレートにおいて、前記第２基板、前記第２基板群及び前記第２フレームは四角形状をなし、前記第２フレームの一辺は前記第２基板群の一辺と平行をなしている、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱電モジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱電モジュールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆるゼーベック効果又はペルチェ効果を利用した熱電モジュール（熱電変換モジュールとも称される。）が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の熱電モジュールは、電極パターンが形成された一対の基板間に複数の熱電素子（熱電変換素子とも称される。）が配列されている。当該熱電モジュールでは、熱電素子としてＰ型素子及びＮ型素子が用いられ、これら極性の異なる熱電素子が各基板の電極パターンを通じて電気的に直列接続されるように、各基板の電極パターン及び各熱電素子の配列パターンが定められている。

【0003】

従来の熱電モジュールは、例えば次のような方法で製造される（特許文献１の従来技術の記載を参照）。すなわち、先ず、粉末状の熱電材料を焼結してインゴットを作成し、これを所定の厚さ寸法にカットしてプレートを作成する。その後、そのプレートをダイサー等によってダイシングし、所定形状（例えば角柱状）を有する複数の熱電素子を作成する。これらの工程をＰ型の熱電素子及びＮ型の熱電素子のそれぞれについて行う。

【0004】

その後、一方の基板に形成された電極上に接合材としてのはんだクリーム等を塗布し、電極上に複数の熱電素子を配置していく。その際、Ｐ型素子とＮ型素子とが直列接続となるように、各熱電素子を所定の配列パターンで配列していく。次いで、熱電素子が配列された一方の基板の上方から、電極上に接合材が塗布された他方の基板を電極形成面が素子側となるようにして被せる。それをリフロー炉等の加熱炉に導入してはんだ付け処理を行い、各熱電素子と各基板の電極とを接合する。

【0005】

なお、一対の基板のそれぞれに別々の熱電素子を配置して、両者を一体化する方法も提案されている（例えば特許文献１の図１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１０－２１００５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来の製造方法では、熱電モジュールが単品ごとに製造される。そのため、熱電モジュールが有する一対の基板を一つ一つ治具に設置し、当該基板に対して熱電素子の配置や接合材の塗布作業が行われる。このような方法では、基板一つ一つを治具に設置する作業に手間がかかるし、治具に設置された基板に対して接合材を塗布する場合に、治具に設置された基板ごとで位置決めにばらつきが生じやすい。位置決めが不十分であると、所望する塗布位置からずれたところに接合材が塗布されてしまい、電極と熱電素子との接合が不良となるおそれがある。

【0008】

そこで、本発明は、製造時における治具への設置作業を簡略化して複数の熱電モジュールを効率的に製造可能であり、かつ基板の位置決め不良も低減できる熱電モジュールの製造方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決すべく、第１の発明の熱電モジュールの製造方法は、
複数の第１基板と各第１基板に形成された第１電極とを有する第１基板群と、前記第１基板群の周囲を囲う第１フレームとを備えた第１プレートを作成する第１プレート作成工程と、
複数の第２基板と各第２基板に形成された第２電極とを有する第２基板群と、前記第２基板群の周囲を囲う第２フレームとを備えた第２プレートを作成する第２プレート作成工程と、
前記各第１基板と前記各第２基板との間に配置される第１熱電素子及び第２熱電素子を形成する工程であって、前記第１熱電素子又は前記第２熱電素子の形成対象となる前記第１プレートの前記第１フレーム又は前記第２プレートの前記第２フレームを位置決めした状態で、前記第１熱電素子又は前記第２熱電素子を前記第１電極上又は前記第２電極上に形成する素子形成工程と、
前記第１プレートの電極形成面と前記第２プレートの電極形成面とを相対向させるとともに、前記第１電極と前記第２電極との間に前記第１熱電素子及び前記第２熱電素子を挟みながら前記第１プレートと前記第２プレートとを一体化し、前記第１基板群と前記第２基板群とが一体化されることによって形成された熱電モジュール群を備えた中間体を得る一体化工程と、
前記中間体を個々の熱電モジュールに分離する分離工程と、
を有することを特徴とする。

【0010】

第２の発明では、
前記第１プレートにおいて、
前記第１基板群では前記第１基板が縦横に並んで設けられ、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち少なくとも一方において、各基板列がその並び方向の両外側で前記第１フレームと連結され、
各縦基板列が前記第１フレームと連結されている場合には、前記各縦基板列と前記第１フレームとの連結部で前記第１プレートを横断し、各横基板列が前記第１フレームと連結されている場合には、前記各横基板列と前記第１フレームとの連結部で前記第１プレートを縦断する第１フレーム分離切込みが直線状に形成されており、
前記第２プレートにおいて、
前記第２基板群では前記第２基板が縦横に並んで設けられ、
複数の縦基板列と複数の横基板列とのうち少なくとも一方において、各基板列の並び方向の両外側で前記第２フレームと連結され、
各縦基板列が前記第２フレームと連結されている場合には、前記各縦基板列と前記第２フレームとの連結部で前記第２プレートを横断し、各横基板列が前記第２フレームと連結されている場合には、前記各横基板列と前記第２フレームとの連結部で前記第２プレートを縦断する第２フレーム分離切込みが直線状に形成されており、
前記分離工程では、前記フレーム分離切込みに沿って前記フレーム分離切込みよりも外側部分を折ることにより前記第１フレーム又は前記第２フレームの前記外側部分を分離する、
ことを特徴とする。

【0011】

第３の発明では、
前記第１プレートにおいて、前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち一方が前記第１フレームと連結され、他方が前記第１フレームと非連結とされ、
前記第２プレートにおいて、前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち一方が前記第２フレームと連結され、他方が前記第２フレームと非連結とされている、
ことを特徴とする。

【0012】

第４の発明では、
前記第１基板群では、
前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち一方において、当該列を構成する前記第１基板同士がその並び方向で連結され、他方の並び方向では非連結とされ、
前記各縦基板列の前記第１基板同士が縦方向に連結されている場合には、前記第１基板同士の連結部で複数の前記縦基板列を直線状に横断し、前記各横基板列の前記第１基板同士が横方向に連結されている場合には、前記第１基板同士の連結部で複数の前記横基板列を直線状に縦断する第１基板分離切込みが形成されており、
前記第２基板群では、
前記各縦基板列と前記各横基板列とのうち他方において、当該列を構成する前記第２基板同士がその並び方向で連結され、前記一方の並び方向では非連結とされ、
前記各縦基板列の前記第２基板同士が縦方向に連結されている場合には、前記第２基板同士の連結部で複数の前記縦基板列を直線状に横断し、前記各横基板列の前記第２基板同士が横方向に連結されている場合には、前記第２基板同士の連結部で複数の前記横基板列を直線状に縦断する第２基板分離切込みが形成されており、
前記一体化工程では、縦に熱電モジュールが並ぶ複数の熱電モジュール縦列が、第１基板側及び第２基板側のうち一方の基板側で互いに連結され他方の基板側では非連結となっており、横に熱電モジュールが並ぶ複数の熱電モジュール横列が、前記他方の基板側で互いに連結され前記一方の基板側では非連結となっており、
前記分離工程では、互いに連結された前記熱電モジュール縦列同士又は前記熱電モジュール横列同士を、両列が連結されている基板側で前記基板分離切込みに沿って折って列ごとに分離し、分離された熱電モジュール列の熱電モジュール同士が連結されている基板側で前記基板分離切込みに沿って折って個々の熱電モジュールに分離する、
ことを特徴とする。

【0013】

第５の発明では、
前記第１基板群において、前記第１基板は、前記第１基板の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対称となる状態で、隣接する他の第１基板又は第１フレームと連結され、
前記第２基板群において、前記第２基板は、前記第２基板の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対称となる状態で、隣接する他の第２基板又は第２フレームと連結されている、
ことを特徴とする。

【0014】

第６の発明では、
前記第１プレートにおいて、前記第１基板、前記第１基板群及び前記第１フレームは四角形状をなし、前記第１フレームの一辺は前記第１基板群の一辺と平行をなし、
前記第２プレートにおいて、前記第２基板、前記第２基板群及び前記第２フレームは四角形状をなし、前記第２フレームの一辺は前記第２基板群の一辺と平行をなしている、
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

第１の発明によれば、第１基板群を有する第１プレートと第２基板群を有する第２プレートとを、両者の間に第１熱電素子及び第２熱電素子を挟みながら一体化することで、複数の熱電モジュールを有する熱電モジュール群が形成される。熱電モジュール群を個々の熱電モジュールに分割すれば、一連の工程により、一挙に複数の熱電モジュールを製造することができる。これにより、基板一つ一つを治具に設置しながら熱電モジュールを単品で製造していた従来の製造方法に比べ、治具への設置作業が簡略され、複数の熱電モジュールを効率的に製造できる。また、基板上の電極に接合材を塗布する場合は、フレームを位置決めすることで基板群を構成する各基板が位置決めされるため、各基板における位置決め不良を低減できる。これにより、位置決め不良に伴う電極と熱電素子との接合不良を低減し、熱電モジュール製造時の歩留まりを向上させることができる。

【0016】

第２の発明によれば、分離工程において、フレーム分離切込みに沿って当該切込みよりも外側部分を折るだけで、その外側部分が分離される。そのため、切断具等を用いて両者を分離する場合に比べ、両者の分離作業を容易に行うことができる。

【0017】

第３の発明によれば、分離工程において、プレートごと、フレームと連結された基板列の両外側で、フレーム分離切込みよりも外側部分を当該切込みに沿って折って分離させると、基板列と非連結となっているフレームの残りの部分を自然に基板群から分離できる。これにより、フレームを折る回数を少なくし、フレームと基板群との分離作業をより一層容易に行うことができる。

【0018】

第４の発明によれば、一体化工程で得られた熱電モジュール群では、熱電モジュール縦列同士又は熱電モジュール横列同士を連結しているのは、第１基板側と第２基板側のうち一方の基板側だけで、他方の基板側では非連結となっている。そのため、分離工程において、熱電モジュール縦列同士又は熱電モジュール横列同士を分離する場合、互いに連結されている基板側において、直線状をなす基板分離切込みに沿って折れば分離できる。これにより、熱電モジュール縦列又は熱電モジュール横列同士を分離しやすい。

【0019】

第５の発明によれば、各基板群における基板は、その連結方向の両側で、当該基板と隣接する基板やフレームとの連結状態のバランスが保たれる。これにより、一体化工程において、電極と熱電素子との接合を促すために両プレートが近づく方向へ荷重をかけた場合に、当該荷重を第１基板及び第２基板に均等に作用させることができる。

【0020】

第６の発明によれば、基板群での基板の配置における無駄を少なくし、製造コストの増加を抑制できる。また、基板が四角形状をなしているため、直線状をなすフレーム分離切込みや基板分離切込みが形成されている場合に、当該切込みを基板の一辺に沿わせることが可能となる。この場合、折り跡の加工としてはバリ取り程度の簡易な処理で済ませることができ、工程を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】熱電モジュールを示す概略側面図。

【図2】各基板を電極側から見た平面図であり、（ａ）は下電極が形成された下基板を、（ｂ）は上電極が形成された上基板を示している。

【図3】熱電モジュールの製造方法の全体像を説明する説明図。

【図4】下プレートの電極形成面を示す平面図。

【図5】下プレートに対する熱電素子形成工程を説明する説明図。

【図6】熱電素子が形成された下プレートの電極形成面を示す平面図。

【図7】上プレートの電極形成面を示す平面図。

【図8】上プレートに対する接合材塗布工程を説明する説明図。

【図9】プレート一体化工程を説明する説明図。

【図10】フレーム分離工程において、フレームを切り離す様子を示す平面図。

【図11】フレーム分離工程において、フレームを切り離す様子を示す断面図であり、（ａ）は図１０におけるＸＩ－ＸＩ断面図、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）の各端部において下フレームの横辺部を折る様子を示す拡大断面図。

【図12】フレーム分離工程において、フレームを切り離す様子を示す断面図であり、（ａ）は図１０におけるＸＩＩ－ＸＩＩ断面図、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）の各端部において上フレームの縦辺部を折る様子を示す拡大断面図。

【図13】熱電モジュール分離工程において、熱電モジュール群から熱電モジュール縦列、熱電モジュール単品を順次分離する様子を示す平面図。

【図14】熱電モジュール分離工程において、熱電モジュール群から熱電モジュール縦列を分離する様子を示す断面図であり、（ａ）は図１３におけるＸＩＶ－ＸＩＶ断面図、（ｂ）は（ａ）の端部において熱電モジュール列を折る様子を示す拡大断面図。

【図15】下プレート及び上プレートの別形態を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明を具体化した一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。初めに、熱電モジュール１０の構成についてその概略を説明した後、当該熱電モジュール１０の製造方法について説明する。

【0023】

まず、図１に示すように、熱電モジュール１０は、対向配置された下基板１１及び上基板１２と、これら基板１１，１２間に配置された複数の熱電素子２０とを備えている。熱電モジュール１０における下基板１１と上基板１２との対向方向の厚さは、３～４ｍｍ程度のものである

【0024】

下基板１１は絶縁基板となっており、本実施形態では、表面に絶縁処理（例えばアルマイト処理）が施されたアルミニウム基板によって構成されている。下基板１１は、厚さ０．１ｍｍ～２ｍｍの薄板となっている。図２（ａ）に示すように、下基板１１は平面視で四角形をなしており、その表面には、第１電極としての下電極１３が複数形成されている。各下電極１３は、例えば銅やモリブデン又はこれらの合金等の導電材料によって形成されており、２個の熱電素子２０を配置可能な薄板状をなしている。

【0025】

上基板１２も下基板１１と同様に絶縁基板となっており、下基板１１と同じ素材、厚さの薄板によって構成されている。図２（ｂ）に示すように、上基板１２の表面には、第２電極としての上電極１４が複数形成されている。各上電極１４は、下基板１１の各下電極１３と同様の形状及び大きさを有しているが、その配置位置は、各下電極１３に対して半ピッチ分（素子１個分）ずれたものとなっている。

【0026】

図１に示すように、下基板１１に形成された下電極１３に２個の熱電素子２０の下端部が接合されているとともに、上基板１２に形成された上電極１４に各熱電素子２０の上端部が接合されている。本実施の形態における熱電素子２０は、長さ方向（各電極１３，１４の対向方向）を起電力発生方向として使用されるものとなっており、詳しくは、上端部と下端部との温度差によって起電力を発生させるように構成されている。熱電素子２０は、鉄－バナジウム系の熱電材料によって形成されている。

【0027】

熱電素子２０としては、Ｐ型の熱電素子（Ｐ型素子）２０ｐとＮ型の熱電素子（Ｎ型素子）２０ｎとを有している。Ｐ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが、熱電素子２０の配列方向において交互に配置されている。１つのＰ型素子２０ｐと、それに隣り合う１つのＮ型素子２０ｎとが一対とされている。下基板１１の側では、これら両素子２０ｐ，２０ｎの各下端部が１つの下電極１３と接合されている。上基板１２の側でも、両素子２０ｐ，２０ｎの各上端部が１つの上電極１４と接合されている。ただ、下電極１３と上電極１４との配置位置が半ピッチ分ずれているため、同じ下電極１３に設けられた両素子２０ｐ，２０ｎの各上端部が異なる上電極１４に接合されている。

【0028】

なお、図２（ａ）では、下電極１３に対するＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎの各接合面２１をそれぞれ符号２１ｐ，２１ｎで示し、図２（ｂ）では、上電極１４に対するＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎの各接合面２２を符号２２ｐ，２２ｎで示している。また、これらの図では、Ｐ型素子２０ｐの接合面２１ｐ，２２ｐと、Ｎ型素子２０ｎの接合面２１ｎ，２２ｎとの区別を容易化するため、両者に異なるハッチングを付している。

【0029】

Ｐ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが下電極１３及び上電極１４に対して上記のように接合されることで、それら両素子２０ｐ，２０ｎが電気的に直列接続された状態となり、直列経路が構成される。この直列経路の両端となる上電極１４ａのランド部１５からはリード線１６が引き出されており、このリード線１６を介して、熱電モジュール１０で発生した電力を取り出すことが可能となっている。

【0030】

上記熱電モジュール１０は、例えば、加熱ダクト等の熱源と冷却ダクト等の冷却装置との間に配置される。これにより、熱電モジュール１０に温度差が付与され、各熱電素子２０が発電する。なお、必ずしも熱源及び冷却装置の両方を用いる必要はなく、いずれか一方のみの使用であってもよい。

【0031】

次に、上記熱電モジュール１０を製造する製造方法について説明する。熱電モジュール１０の製造にあたっては、熱電モジュール１０を単品ずつ製造するのではなく、複数の熱電モジュール１０が連結された状態の熱電モジュール群８２（後述する図１０参照）を有する中間体８１（同じく図１０を参照）を製造した上で、中間体８１から単品の熱電モジュール１０を得る。

【0032】

図３に示すように、本実施の形態の熱電モジュール１０の製造方法は、大きくは、下プレート作成工程、熱電素子形成工程、上プレート作成工程、接合材塗布工程、プレート一体化工程、加熱処理工程、フレーム分離工程及び熱電モジュール分離工程を有している。以下、それぞれの工程について詳しく説明する。なお、以下の説明で縦横とは、図面に示された状態を基準とする。

【0033】

第１プレート作成工程としての下プレート作成工程では、第１基板としての下基板１１が複数設けられた下プレート３０を作成する。下プレート３０は、下基板１１を構成する素材によって形成されている。図４に示すように、下プレート３０は、第１基板群としての下基板群３１と、第１フレームとしての下フレーム４１とを有している。

【0034】

下基板群３１は、平面視において四角形をなす複数の下基板１１を有している。各下基板１１は同一形状かつ同一寸法を有し、それぞれに下電極１３が同じ配列で形成されている。下基板群３１では、縦横の四角格子状をなすように各下基板１１が配列されている。そのため、複数の下基板１１が等間隔で縦に一直線状に並んで縦基板列３２が形成され、複数の縦基板列３２が等間隔で横に平行に並んで設けられている。換言すれば、下基板１１は横方向にみても一直線状に等間隔で並んだ横基板列３３が形成され、複数の横基板列３３が等間隔で縦に平行に並んで設けられている。本実施の形態では、下基板１１が３×３の縦横列で、合計９個の下基板１１を有しており、下基板群３１の外形も平面視において四角形をなしている。

【0035】

下基板群３１において、縦基板列３２を構成する下基板１１同士は連結部としての下基板連結部３４によって連結されている。下基板連結部３４と下基板１１との接続部は、各下基板１１が有する一対の横辺の中央部において、横辺全域の一部（例えば５分の１程度）の幅を有している。一方、横基板列３３の各下基板１１は非連結となっている。

【0036】

下フレーム４１は平面視において四角形状をなす枠体であり、下基板群３１を囲うように設けられている。下フレーム４１の四隅には、それぞれ位置決め孔４２が形成されている。下フレーム４１は、下基板群３１における縦基板列３２と平行をなす一対の縦辺部４３と、横基板列３３と平行をなす一対の横辺部４４とを有している。一対の横辺部４４は下プレート３０の横方向全域にわたって設けられ、両横辺部４４の両端部の間が縦辺部４３によってつながれている。

【0037】

下フレーム４１の各横辺部４４は、下基板群３１における各横基板列３３のうち縦方向の両端に存在する横基板列３３と隣接している。各横辺部４４は、隣接する横基板列３３から離間して設けられた内縁４５と、連結部としての下フレーム連結部４６とを有している。

【0038】

内縁４５は横方向に沿って延び、隣接する横基板列３３において各下基板１１が有する横辺（下基板群３１の外縁における横辺）と平行をなしている。下フレーム連結部４６は、下基板群３１における各縦基板列３２において、下基板１１同士の連結方向である縦方向の両端側と一対の横辺部４４との間を連結している。下フレーム連結部４６と下基板１１との接続部は、下基板連結部３４と下基板１１との接続部と同じく、下基板１１が有する一対の横辺の中央部において、横辺全域の一部（例えば５分の１程度）の幅を有している。
一方、下フレーム４１の各縦辺部４３は、下基板群３１における縦基板列３２のうち横方向の両端に存在する縦基板列３２と隣接している。各縦辺部４３は、隣接する縦基板列３２との間が非連結となっている。

【0039】

上記のように、下プレート３０においては、下基板連結部３４によって下基板１１が連結された複数の縦基板列３２が、それぞれ縦方向の両外側で下フレーム連結部４６によって下フレーム４１の各横辺部４４に連結され、それにより全体が一体化されている。縦基板列３２を構成する各下基板１１は、その連結方向の両側で、下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６によって連結されている。下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６は下基板１１の横辺中央部で当該下基板１１と接続されている。そのため、各下基板１１は、それぞれの中心を通る縦横の直線に対して線対称となる状態で、縦に隣接する下基板１１及び下フレーム４１の横辺部４４と連結されている。

【0040】

併せて、下基板連結部３４には、下基板１１との接合部（境界）に、下基板１１の横辺に沿って第１基板分離切込みとしての下基板分離切込み３５が設けられている。下基板分離切込み３５は表裏両面に設けられ、断面Ｖ字状等の凹状をなしている（後述する図１４（ｂ）を参照）。下基板分離切込み３５の溝底部は、平面視において下基板１１の横辺の延長線上に設けられている。そのため、横基板列３３を構成する各下基板１１では、平面視において、それぞれが有する一対の横辺と下基板分離切込み３５とが一直線状をなしている。

【0041】

下フレーム連結部４６においても、下基板１１との接合部（境界）に、下基板１１の横辺に沿って第１フレーム分離切込みとしての下フレーム分離切込み４７が設けられている。下フレーム分離切込み４７は表裏両面に設けられ、断面Ｖ字状等の凹状をなしている（後述する図１１を参照）。下フレーム分離切込み４７の溝底部は、平面視において下基板１１の横辺の延長線上に設けられている。下フレーム分離切込み４７は横方向の両外方に延長され、下フレーム４１にも設けられている。そのため、下フレーム分離切込み４７は、下プレート３０の横方向全体を横断している。下フレーム分離切込み４７の外側が下フレーム４１の横辺部４４となっている。

【0042】

上記構成を有する下プレート３０の製造は、四角形状をなすアルミニウム薄板を切り出した後、切削工具等を用いた切削加工を施すことによって行われる。下基板１１同士の非連結部分となるスリット及び下基板１１と下フレーム４１との非連結部分となるスリットを形成することで下プレート３０を得る。その上で、各下基板１１に設けられた下電極１３は、下基板１１の表面に設けられた導電材料層のうち下電極１３を形成する部分以外をエッチング除去し、下電極１３を形成する方法（サブトラクティブ法）、下基板１１の表面に下電極１３を形成する方法（アディティブ法）など公知又は周知の方法によって形成する。なお、下電極１３の形成は、スリット形成の前後いずれとするかは任意である。

【0043】

図３に示すように、上記工程によって得られた下プレート３０について、素子形成工程としての熱電素子形成工程を実施する。熱電素子形成工程では、図５に示すように、まず、下プレート３０を下側治具５１に設置する。その際、下電極１３の電極形成面を上側とした状態で、下プレート３０の位置決め孔４２に下側治具５１に設けられた位置決め軸部５２を挿入することで、下側治具５１上の所定の設置位置に下プレート３０を位置決めする。続いて、下プレート３０の各下基板１１において、下電極１３の表面のうちＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが接合される箇所に、はんだクリーム等の接合材５３を塗布する。なお、接合材５３の塗布は、例えば、スクリーン印刷等の印刷方法を用いて行われる。

【0044】

その後、下プレート３０の各下基板１１に設けられた各下電極１３の上に、予め定められた配列パターンに基づいてＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎを配置する。Ｐ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎは、公知又は周知の方法によって予め所定形状（本実施の形態では角柱状）に形成されたものである。この工程により、図６に示すように、各下基板１１の下電極１３の上にＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが設置された下プレート３０が得られる。なお、図６では、熱電素子２０について、前述した図２（ａ）と同様、下電極１３に対するＰ型素子２０ｐの接合面２１ｐ及びＮ型素子２０ｎの接合面２１ｎを示している。Ｐ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎのいずれか一方が第１熱電素子であり、他方が第２熱電素子に相当する。

【0045】

次に、図３に示すように、下プレート作成工程とは別で行われる上プレート作成工程について説明する。第２プレート作成工程としての上プレート作成工程では、上基板１２が複数設けられた上プレート６０を作成する。上プレート６０は、上基板１２を構成する素材によって形成されている。図７に示すように、上プレート６０は、第２基板群としての上基板群６１と、第２フレームとしての上フレーム７１とを有している。

【0046】

上基板群６１は、平面視において四角形をなす複数の上基板１２を有している。各上基板１２は同一形状かつ同一寸法を有し、それぞれに上電極１４が同じ配列で形成されている。複数の上基板１２の配列は、下基板１１と同じである。ただ、上基板群６１が有する各上基板１２は、下基板１１よりも縦辺の寸法が長くなっている。上基板１２では、リード線１６が接続されるランド部１５を確保する必要があり、その分だけ寸法が大きくなっている（図２（ｂ）参照）。それにより、縦基板列６２における各上基板１２同士の間隔は、下基板１１の縦基板列３２における下基板１１同士の間隔よりも狭くなっている。

【0047】

上基板群６１において、横基板列６３の各上基板１２は、連結部としての上基板連結部６４によって互いに連結されている。上基板連結部６４と上基板１２との接続部は、各上基板１２が有する一対の縦辺の中央部において、縦辺全域の一部（例えば５分の１程度）の幅を有している。一方、縦基板列６２の各上基板１２は非連結となっている。

【0048】

上フレーム７１は、平面視において四角形状をなすとともに下フレーム４１と同じ寸法を有する枠体であり、上基板群６１を囲うように設けられている。上フレーム７１の四隅にも、それぞれ位置決め孔７２が形成されている。上フレーム７１は、上基板群６１における縦基板列６２と平行をなす一対の縦辺部７３と、横基板列６３と平行をなす一対の横辺部７４とを有している。一対の縦辺部７３は上プレート６０の縦方向全域にわたって設けられ、両縦辺部７３の両端部の間が横辺部７４によってつながれている。

【0049】

上フレーム７１の各縦辺部７３は、上基板群６１における各縦基板列６２のうち横方向の両端に存在する縦基板列６２と隣接している。各縦辺部７３は、隣接する縦基板列６２から離間して設けられた内縁７５と、連結部としての上フレーム連結部７６とを有している。

【0050】

内縁７５は縦方向に沿って延び、隣接する縦基板列６２において各上基板１２が有する縦辺（上基板群６１の外縁における縦辺）と平行をなしている。上フレーム連結部７６は、上基板群６１における各横基板列６３において、上基板１２同士の連結方向である横方向の両端部と一対の縦辺部７３との間を連結している。上フレーム連結部７６と上基板１２との接続部は、上基板連結部６４と上基板１２との接続部と同じく、上基板１２が有する一対の縦辺の中央部において、縦辺全域の一部（例えば５分の１程度）の幅を有している。

【0051】

一方、上フレーム７１の各横辺部７４は、上基板群６１における横基板列６３のうち縦方向の両端に存在する横基板列６３と隣接している。各横辺部７４は、隣接する横基板列６３との間が非連結となっている。

【0052】

上記のように、上プレート６０においては、上基板連結部６４によって上基板１２が連結された複数の横基板列６３が、それぞれ横方向の両外側で上フレーム連結部７６によって上フレーム７１の各縦辺部７３に連結され、それにより全体が一体化されている。横基板列６３を構成する各上基板１２は、その連結方向の両側で、上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６によって連結されている。上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６は、上基板１２の縦辺中央部で当該上基板１２と接続されている。そのため、各上基板１２は、それぞれの中心を通る縦横の直線に対して線対称となる状態で、横に隣接する上基板１２及び上フレーム７１の縦辺部７３と連結されている。

【0053】

併せて、上基板連結部６４には、上基板１２との接続部（境界）に、上基板１２の縦辺に沿って第２基板分離切込みとしての上基板分離切込み６５が設けられている。上基板分離切込み６５は表裏両面に設けられ、下基板分離切込み３５と同様、断面Ｖ字状等の凹状をなしている。上基板分離切込み６５の溝底部は、平面視において上基板１２の縦辺の延長線上に設けられている。そのため、縦基板列６２を構成する各上基板１２では、平面視において、それぞれが有する一対の縦辺と上基板分離切込み６５とが一直線状をなしている。

【0054】

上フレーム連結部７６においても、上基板１２との接続部（境界）に、上基板１２の縦辺に沿って第２フレーム分離切込みとしての上フレーム分離切込み７７が設けられている。上フレーム分離切込み７７は表裏両面に設けられ、断面Ｖ字状の凹状をなしている（後述する図１２を参照）。上フレーム分離切込み７７の溝底部は、平面視において上基板１２の縦辺の延長上に設けられている。上フレーム分離切込み７７は縦方向の両外方に延長され、上フレーム７１にも設けられている。そのため、上フレーム分離切込み７７は、上プレート６０の縦方向全体を縦断している。上フレーム分離切込み７７の外側が上フレーム７１の縦辺部７３となっている。

【0055】

上記構成を有する上プレート６０も、下プレート３０と同じ方法によって形成する。

【0056】

次に、図３に示すように、上記工程によって得られた上プレート６０について、接合材塗布形成工程を実施する。接合材塗布工程では、図８に示すように、まず、上プレート６０を上側治具５４に設置する。その際、上電極１４の電極形成面を上側とした状態で、上プレート６０の位置決め孔７２に上側治具５４に設けられた位置決め軸部５５を挿入することで、上側治具５４上の所定の設置位置に上プレート６０を位置決めする。続いて、上プレート６０の各上基板１２において、上電極１４の表面のＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが接合される箇所に、はんだクリーム等の接合材５３を塗布する。この工程により、各上基板１２の上電極１４の表面のうちＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが設置される箇所に、接合材５３が塗布された上プレート６０が得られる。

【0057】

次に、一体化工程としてのプレート一体化工程では、下プレート作成工程及び熱電素子形成工程を経て得られた下プレート３０と、上プレート作成工程及び接合材塗布工程を経て得られた上プレート６０とを一体化させる。この場合、図９に示すように、上電極１４の表面に接合材５３が塗布された上プレート６０の上下を反転させ、各上基板１２を下側治具５１に設置された下プレート３０の各下基板１１と対向させる。その後、下側治具５１と上側治具５４との位置合わせを行った上で、上側治具５４と下側治具５１とを相対移動させ、上プレート６０の各上基板１２の上電極１４（接合材５３）を、下プレート３０の各下基板１１に形成されたＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎの接合面２２ｐ，２２ｎに当接させる。これにより、両プレート３０，６０が一体化される。なお、この作業は、手作業により行ってもよいし、昇降装置等を用いて機械的に行ってもよい。

【0058】

次に、図３に示すように、両プレート３０，６０が一体化されたものをリフロー炉等の加熱炉に導入し、加熱処理を行う（加熱処理工程）。これにより、下基板１１と上基板１２との間に挟まれたＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎが、下基板１１の下電極１３及び上基板１２の上電極１４にそれぞれ接合する。これにより、図１０に示すように、中間体８１を得る。中間体８１は、複数（本実施形態では９個）の熱電モジュール１０が相互に連結された熱電モジュール群８２を有している。熱電モジュール群８２の周囲は、下基板１１の側では下フレーム４１で囲われるとともに当該下フレーム４１と連結され、上基板１２の側では上フレーム７１によって囲われるとともに当該上フレーム７１と連結されている。

【0059】

中間体８１における熱電モジュール群８２では、複数の熱電モジュール１０が下基板群３１における下基板１１及び上基板群６１における上基板１２と同様に並んで設けられている。つまり、縦横の熱電モジュール列を有している。熱電モジュール縦列８３においては、下基板１１の側で、下基板連結部３４によって熱電モジュール１０同士が縦方向に連結され、下フレーム連結部４６によって縦方向における両外側が下フレーム４１と縦方向に連結されている。また、熱電モジュール横列８４においては、上基板１２の側で、上基板連結部６４によって熱電モジュール１０同士が横方向に連結され、上フレーム連結部７６によって横方向における両外側が上フレーム７１と横方向に連結されている。

【0060】

次に、図３に示すように、分離工程の一つとしてのフレーム分離工程を実施する。フレーム分離工程では、上記各工程を経て得られた中間体８１において、熱電モジュール群８２に連結された下フレーム４１及び上フレーム７１を分離する。

【0061】

下フレーム４１を分離する場合、図１０及び図１１に示すように、一対の横辺部４４をそれぞれ下フレーム分離切込み４７に沿って折り、熱電モジュール群８２から分離させる。下フレーム４１では、一対の横辺部４４が熱電モジュール群８２と下フレーム連結部４６によって連結され、一対の縦辺部４３は非連結状態となっている。そのため、一対の横辺部４４を熱電モジュール群８２から分離させることで、一対の縦辺部４３も熱電モジュール群８２から自然に分離される。なお、横辺部４４を折る作業は、素手又は工具を用いて手作業により行ってもよいし、例えば横辺部４４を把持しながら折る動作が可能な装置等を用いて機械的に行ってもよい。この点は、以降の折る作業を実施する場合も同様である。

【0062】

上フレーム７１を分離する場合、図１０及び図１２に示すように、一対の縦辺部７３をそれぞれ上フレーム分離切込み７７に沿って折り、熱電モジュール群８２から分離させる。上フレーム７１では、一対の縦辺部７３が熱電モジュール群８２と上フレーム連結部７６によって連結され、一対の横辺部７４は非連結状態となっている。そのため、一対の縦辺部７３を熱電モジュール群８２から分離させることで、一対の横辺部７４も熱電モジュール群８２から自然に分離される。

【0063】

以上の工程を経ることにより、中間体８１が有する下フレーム４１及び上フレーム７１が熱電モジュール群８２から分離され、図１３に示すように、各フレーム４１，７１が除去された熱電モジュール群８２が得られる。

【0064】

次に、図３に示すように、分離工程の一つとしての熱電モジュール分離工程を実施する。熱電モジュール分離工程では、フレーム分離工程を経て得られた熱電モジュール群８２を、個々の熱電モジュール１０に分離する。

【0065】

ここでは、図１３及び図１４に示すように、各熱電モジュール１０が縦に複数並んだ熱電モジュール縦列８３のうち横方向の端に存在する熱電モジュール縦列８３を、上基板分離切込み６５に沿って折り、当該熱電モジュール縦列８３を分離させる。熱電モジュール群８２における熱電モジュール縦列８３同士は、横方向に隣接する上基板１２の側で上基板連結部６４によって連結されている。一方で、横方向に隣接する下基板１１の側では非連結状態となっている。そのため、上基板分離切込み６５に沿って折ることで、熱電モジュール縦列８３の列全体が分離される。同様に、上基板分離切込み６５に沿って順次折ることで、熱電モジュール群８２を複数の熱電モジュール縦列８３に分離する。なお、熱電モジュール縦列８３に上基板連結部６４が残存した場合も、上基板分離切込み６５に沿って折ることで分離できる。

【0066】

熱電モジュール縦列８３における熱電モジュール１０同士は、下基板１１の側で下基板連結部３４によって連結されている。一方で、上基板１２の側では非連結状態となっている。そのため、下基板１１の側で下基板分離切込み３５に沿って折ることで、一つの熱電モジュール１０を分離させることができる。同様に、下基板分離切込み３５に沿って順次折ることで、熱電モジュール縦列８３を複数の熱電モジュール１０に分離させることができる。これにより、熱電モジュール群８２を構成していた複数の熱電モジュール１０を得る。

【0067】

以上、詳述した本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。

【0068】

（１）下基板群３１を有する下プレート３０と上基板群６１を有する上プレート６０とを、両者の間にＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎを挟みながら一体化することで、複数の熱電モジュール１０を有する熱電モジュール群８２が形成される。熱電モジュール群８２を個々の熱電モジュール１０に分割すれば、一連の工程により、一挙に複数の熱電モジュール１０を製造することができる。これにより、基板一つ一つを治具に設置しながら熱電モジュール１０を単品ごとに製造していた従来の製造方法に比べ、治具への設置作業が簡略され、複数の熱電モジュール１０を効率的に製造できる。また、基板１１，１２上の電極１３，１４に接合材５３を塗布する場合は、フレーム４１，７１を位置決めすることで基板群３１，６１を構成する各基板１１，１２が位置決めされるため、各基板１１，１２の位置決め不良を低減できる。これにより、位置決め不良に伴う電極１３，１４と熱電素子２０との接合不良を低減し、熱電モジュール１０を製造する際の歩留まりを向上させることができる。

【0069】

（２）下プレート３０では、一対の横辺部４４はそれと隣接する下基板群３１の横基板列３３と連結され、その連結部位には下プレート３０の全体を直線状に横断する下フレーム分離切込み４７が設けられている。また、上プレート６０でも、一対の縦辺部７３はそれと隣接する上基板群６１の縦基板列６２と連結され、その連結部位には上プレート６０の全体を直線状に縦断する上フレーム分離切込み７７が設けられている。そのため、フレーム分離切込み４７，７７に沿って当該切込み４７，７７よりも外側部分の横辺部４４又は縦辺部７３を折れば、その横辺部４４又は縦辺部７３が分離される。これにより、切断具等を用いて横辺部４４又は縦辺部７３を分離する場合に比べ、分離作業を容易に行うことができる。

【0070】

（３）下プレート３０では、一対の横辺部４４がそれと隣接する下基板群３１の横基板列３３と連結される一方、一対の縦辺部４３はそれと隣接する下基板群３１の縦基板列３２と非連結となっている。また、上プレート６０では、一対の縦辺部７３がそれと隣接する上基板群６１の縦基板列６２と連結される一方、一対の横辺部７４はそれと隣接する上基板群６１の横基板列６３と非連結となっている。そのため、フレーム分離切込み４７，７７に沿って当該切込み４７，７７よりも外側部分の横辺部４４又は縦辺部７３を折れば、下フレーム４１の縦辺部４３又は上フレーム７１の横辺部７４は自然に分離される。これにより、フレーム４１，７１を折って分離する回数を少なくし、フレーム４１，７１の分離作業をより一層容易に行うことができる。

【0071】

（４）プレート一体化工程を経て得られた熱電モジュール群８２では、熱電モジュール縦列８３同士を連結しているのは、上基板１２の側だけであり、下基板１１の側では非連結となっている。そのため、熱電モジュール分離工程において、熱電モジュール縦列８３同士を分離する場合、上基板１２の側において、上基板分離切込み６５に沿って折れば分離できる。これにより、熱電モジュール縦列８３同士を分離しやすい。

【0072】

（５）下基板群３１において、個々の下基板１１を縦方向に連結する下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６は、下基板１１の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対象となっている。上基板群６１においても、個々の上基板１２を横方向に連結する上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６は、上基板１２の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対象となっている。そのため、各基板１１，１２は、連結方向の両側で連結状態のバランスが保たれている。これにより、プレート一体化工程において、電極１３，１４と熱電素子２０との接合を促すために下プレート３０と上プレート６０とが近づく方向へ荷重をかけた場合に、当該荷重を個々の下基板１１及び上基板１２に均等に作用させることができる。

【0073】

（６）下プレート３０及び上プレート６０において、基板１１，１２、基板群３１，６１及びフレーム４１，７１が四角形状をなし、各フレーム４１，７１の一辺は基板群３１，６１の一辺と平行をなしている。そのため、基板群３１，６１での基板１１，１２の配置における無駄を少なくし、製造コストの増加を抑制できる。また、下基板１１及び上基板１２が四角形状をなし、直線状をなすフレーム分離切込み４７，７７や基板分離切込み３５，６５が基板１１，１２の一辺の延長上に形成されている。これにより、折り跡の加工としてはバリ取り程度の簡易な処理で済ませることができ、工程を簡略化できる。

【0074】

（７）下基板１１及び上基板１２は、表面が絶縁処理されたアルミニウム基板によって形成され、熱電素子２０は、鉄－バナジウム系の熱電材料によって形成されている。鉄－バナジウム－アルミニウム系（Ｆｅ－Ｖ－Ａｌ系）の熱電モジュールでは、従前、基板材料としてアルミナを用いた薄板によって構成されていた。ただ、薄いアルミナは高価であり、かつ脆くて割れやすいために取り扱いが難しいという点で、素材として改善点があった。その点、上記のとおり、基板材料としてアルミニウムが採用されているため、アルミナと比較して安価であり、熱電モジュール１０の製造コストを低減できる。また、アルミナと比較して強度も優れているため、取り扱いも容易となるし、製造過程で基板１１，１２が割れたり欠けたりすることによる不良品の発生を少なくし、歩留まりを向上させることができる。

【0075】

なお、熱電モジュール１０の製造方法は、上記実施の形態の製造方法に限らず、例えば次のような方法を採用してもよい。

【0076】

（ａ）上記実施の形態では、下プレート３０では各下基板１１を縦方向に連結し、上プレート６０では各上基板１２を横方向に連結した。これに代えて、図１５に示す下プレート９１及び上プレート９２のように、連結方向を上下の基板で逆としてもよい。図１５（ａ）に示すように、下プレート９１では、下基板１１同士が下基板連結部９３及び下フレーム連結部９４によって横方向に連結されている。図１５（ｂ）に示すように、上プレート９２では、上基板１２同士が上基板連結部９５及び上フレーム連結部９６によって縦方向に連結されている。

【0077】

（ｂ）上記実施の形態では、下基板群３１と下フレーム４１とは、下基板群３１における下基板１１同士が連結される方向と同じ方向で連結され、上基板群６１と上フレーム７１との連結も同様となっている。これに代えて、基板群３１，６１とフレーム４１，７１との連結方向を、基板群３１，６１における基板１１，１２同士の連結方向と違う方向で連結してもよい。また、基板群３１，６１とフレーム４１，７１との連結方向を、縦横両方向としてもよい。

【0078】

（ｃ）上記実施の形態では、下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６並びに上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６が有する幅は、下基板１１又は上基板１２の一辺の一部となっている。これに代えて、図１５に示すように、下基板連結部９３及び下フレーム連結部９４並びに上基板連結部９５及び上フレーム連結部９６が有する幅が、下基板１１又は上基板１２の一辺全域にわたる幅を有する構成としてもよい。この場合、図示のように、下基板連結部９３では下基板１１同士が直接連結され、上基板連結部９５では上基板１２同士が直接連結されていてもよい。同様に、下フレーム連結部９４において下基板１１の横列と下フレーム４１の縦辺部４３とが直接連結され、上フレーム連結部９６において上基板１２の縦列と上フレーム７１の横辺部７４とが直接連結されていてもよい。

【0079】

また、下基板１１又は上基板１２の一辺の一部で、下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６並びに上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６が連結される場合でも、一辺の中央部一か所だけでなく、複数設けられていてもよい。もっとも、その場合、下基板１１又は上基板１２は、連結方向の両側で、基板１１，１２の中心を通る縦横の直線のそれぞれに対して線対称となる状態で連結されることが好ましい。

【0080】

（ｄ）上記実施の形態では、下基板連結部３４及び下フレーム連結部４６には、下基板１１との境界にそれぞれ下基板分離切込み３５及び下フレーム分離切込み４７が設けられている。また、上基板連結部６４及び上フレーム連結部７６には、上基板１２との境界にそれぞれ上基板分離切込み６５及び上フレーム分離切込み７７が設けられている。これらの各切込み３５，４７，６５，７７が設けられない構成を採用してもよい。その場合、折って分離するのではなく切断具等を用いて分離することとなる。

【0081】

（ｅ）上記実施の形態では、熱電モジュール分離工程において、熱電モジュール群８２のうち熱電モジュール縦列８３同士を分離している。これに代えて、熱電モジュール横列８４同士を分離し、その後、熱電モジュール横列８４を個々の熱電モジュール１０に分離するようにしてもよい。

【0082】

その場合、熱電モジュール横列８４のうち縦方向の端に存在する熱電モジュール横列８４を、下基板分離切込み３５に沿って折り、当該熱電モジュール横列８４を分離させる。図１３に示すように、熱電モジュール横列８４同士は、縦方向に隣接する下基板１１の側で下基板連結部３４によって連結されている。一方で、縦方向に隣接する上基板１２の側では非連結状態となっている。そのため、下基板分離切込み３５に沿って折ることで、熱電モジュール横列８４の列全体が分離される。同様に、下基板分離切込み３５に沿って順次折ることで、熱電モジュール群８２を複数の熱電モジュール横列８４に分離する。

【0083】

熱電モジュール横列８４における熱電モジュール１０同士は、上基板１２の側で上基板連結部６４によって連結されている。一方で、下基板１１の側では非連結状態となっている。そのため、上基板１２の側で上基板分離切込み６５に沿って折ることで、一つの熱電モジュール１０を分離させることができる。同様に、上基板分離切込み６５に沿って順次折ることで、熱電モジュール横列８４を複数の熱電モジュール１０に分離させることができる。

【0084】

その他、一つの熱電モジュール縦列８３を分離した後、残った熱電モジュール群８２における熱電モジュール横列８４を分離するなど、縦列と横列を交互に分離するようにしてもよい。

【0085】

（ｆ）上記実施の形態では、リード線１６を接続するランド部１５を確保するため、ランド部１５の分だけ上基板１２を下基板１１よりも大きく形成した。これに代えて、上基板１２を下基板１１と同じ大きさに形成してもよい。

【0086】

（ｇ）上記実施の形態では、下プレート３０及び上プレート６０の四隅に位置決め孔４２，７２が設けられ、下側治具５１及び上側治具５４の位置決め軸部５２，５５にこれら位置決め孔４２，７２を挿入することで下プレート３０及び上プレート６０を位置決めした。下プレート３０及び上プレート６０の位置決めを行う構成は任意である。例えば、各プレート３０，６０の四隅や外縁部に位置決め凹部を形成し、下側治具５１及び上側治具５４の側に設けられた位置決め凸部に嵌めることで位置決めするようにしてもよい。また、下プレート３０と上プレート６０とで位置決めを行う構成を変えてもよい。

【0087】

（ｈ）上記実施の形態では、熱電素子形成工程を下プレート３０に対してのみ実施し、下プレート３０に形成された下電極１３にＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎの両者を設置するようにした。これに代えて、Ｐ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎのいずれか一方を下プレート３０の各下基板１１における下電極１３に形成し、他方を上プレート６０における各上基板１２の上電極１４に形成し、その後、両プレート３０，６０を一体化するようにしてもよい。この場合、上プレート６０を上側治具５４に位置決めしながら各上基板１２の上電極１４に接合材５３を塗布し、その接合材５３の上に熱電素子２０を形成する。当該工程が素子作成工程に相当する。

【0088】

熱電素子２０の形成にあたっては、上記実施の形態のように、予め所定形状に形成されたＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎを電極上に配置する方法の他、三次元造型機を用いて、積層しながらＰ型素子２０ｐ及びＮ型素子２０ｎを形成するようにしてもよい。

【0089】

（ｉ）上記実施の形態では、下基板１１及び上基板１２の素材として、表面に絶縁処理が施されたアルミニウム基板が用いられている。これに代えて、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板等のセラミック基板等、公知又は周知の素材を用いることができる。また、上記実施の形態では、熱電素子２０が鉄－バナジウム系の熱電材料によって構成されているが、ビスマス－テルル系、シリコン－ゲルマニウム系、マグネシウム－シリサイド系、マンガン－シリサイド系等の他の熱電材料によって構成してもよい。

【符号の説明】

【0090】

１１…下基板（第１基板）、１２…上基板（第２基板）、１３…下電極（第１電極）、１４…上電極（第２電極）、２０ｐ…Ｐ型素子（第１熱電素子又は第２熱電素子）、２０ｎ…Ｎ型素子（第１熱電素子又は第２熱電素子）、３０…下プレート（第１プレート）、３１…下基板群（第１基板群）、３２…縦基板列、３３…横基板列、３４…下基板連結部（連結部）、３５…下基板切込み（第１基板切込み）、４１…下フレーム（第１フレーム）、４６…下フレーム連結部（連結部）、４７…下フレーム分離切込み（第１フレーム分離切込み）、６０…上プレート（第２プレート）、６１…上基板群（第２基板群）、６２…縦基板列、６３…横基板列、６４…上基板連結部（連結部）、６５…上基板切込み（第２基板切込み）、７１…上フレーム（第２フレーム）、７６…上フレーム連結部（連結部）、７７…上フレーム分離切込み（第２フレーム分離切込み）、８１…中間体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】