回路ブロック及びその製造方法
【課題】製造加工の簡素化を図ることができる熱電変換デバイスを提供する。
【解決手段】所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…を介して一体に形成された複数の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…と、複数の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…にそれぞれ形成された複数の熱電対群３，３，…と、複数の熱電対群３，３，…を覆う絶縁性材料からなる複数のシート状部材１０，１０と、複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…に形成され、複数の熱電対群３，３，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対群３，３を接続する複数の導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…とを備えた。
【解決手段】所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…を介して一体に形成された複数の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…と、複数の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…にそれぞれ形成された複数の熱電対群３，３，…と、複数の熱電対群３，３，…を覆う絶縁性材料からなる複数のシート状部材１０，１０と、複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…に形成され、複数の熱電対群３，３，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対群３，３を接続する複数の導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路ブロック及びその製造方法に関し、特に温接点と冷接点との温度差によって発電する熱電変換デバイスからなる回路ブロック及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路ブロックとして、第１熱電対エレメントとしての第１金属線（例えば銅線）と第２熱電対エレメントとしての第２金属線（例えばニッケル線）とを接続してなる複数の熱電対を有する熱電変換デバイスがある（特許文献１）。
【０００３】
この熱電変換デバイスは、可撓性を有する電気絶縁性シートと、この電気絶縁性シートの一方側の面に形成された熱電対群と、電気絶縁性シートにその両方側から熱電対群を覆うようにしてそれぞれ固定された１対の形状維持シートとを備えている。
【０００４】
電気絶縁性シートは、平面矩形状のプラスチックシートをそのシート長辺が波打つように折り曲げることにより、全体が断面波形状に形成されている。電気絶縁性シートには、シート長辺に沿って延びる複数のスリットが形成されている。複数のスリットは、熱電対群が形成されていない領域に配置されている。熱電対群は、第１金属線と第２金属線からなる複数の熱電対を電気絶縁性シートの一方側の面上で直列に接続することにより形成されている。１対の形状維持シートは、可撓性及び伸縮性を有する平面矩形状の電気絶縁性材料によって形成されている。
【０００５】
以上の構成において、複数の熱電対の第１及び第２金属線の接点部における加熱及び加冷に基づいて発電が行われる。
【０００６】
一方、電気絶縁性シートの全体をそのシート長辺が波打つように断面波形状に形成しているため、電気絶縁性シートのシート長辺が湾曲するように熱電変換デバイスに外力が作用すると、熱電変換デバイスが外力の作用方向に撓む。また、電気絶縁性シートのシート長辺に沿って延びる複数のスリットを形成しているため、電気絶縁性シートのシート短辺が湾曲するように熱電変換デバイスに外力が作用すると、複数のスリットが電気絶縁性シートのシート短辺の方向に広がり、熱電変換デバイスが外力の作用方向に撓む。これにより、熱電変換デバイスを様々な方向に撓ますことが可能となる。
【０００７】
ところで、この種の熱電変換デバイスにおいて、熱電対の高密度化を図るためには、電気絶縁性シートの波形ピッチを可能な限り小さい寸法に設定する必要が生じる。
【特許文献１】特開２００５−３２８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の熱電変換デバイス（回路ブロック）によると、電気絶縁性シートが柔軟性材料によって形成されている場合には、熱電対同士が接触して短絡する恐れがあり、この短絡を回避して製造しようとすると、製造加工が面倒になるという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、製造加工の簡素化を図ることができる回路ブロック及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部を介して一体に形成された複数の回路形成用のシート状部材と、前記複数の回路形成用のシート状部材にそれぞれ形成された複数の回路導体と、前記複数の回路導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材と、前記複数の折曲部に形成され、前記複数の回路導体のうち互いに隣り合う２つの回路導体を接続する複数の接続導体とを備えたことを特徴とする回路ブロックを提供する。
【００１１】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップとを備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法を提供する。
【００１２】
（３）本発明は、上記目的を達成するために、複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと、前記基部材の折り曲げ状態を保持しながら、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び前記複数の接続導体を覆う第４ステップとを備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、製造加工の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックを説明するために示す斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックを説明するために示す正面図と側面図である。図２（ａ）は正面図を、図２（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【００１５】
（回路ブロックの全体構成）
図１及び図２（ａ），（ｂ）において、符号１で示す回路ブロックとしての熱電変換デバイスは、複数（例えば８個）のデバイスエレメント１００，１００，…によって構成されている。デバイスエレメント１００，１００，…は、柔軟性材料からなる複数のエレメント形成用本体２，２，…と、エレメント形成用本体２，２，…上で温接点と冷接点との間に温度差を与えることにより発電する複数の回路導体としての熱電対群３，３，…と、複数（例えば２枚）のスペース形成用のシート状部材１０，１０と、エレメント形成用本体２，２，…と同様に柔軟性材料からなるパッケージ部材４とを備え、後述する端子パターン９，９，…によって接続されている。なお、熱電変換デバイス１においては、熱電対群３，３，…に通電することにより発熱・吸熱作用を得ることができる。
【００１６】
（エレメント形成用本体２，２，…の構成）
エレメント形成用本体２，２，…は略同一に構成されているため、単一のエレメント形成用本体２について説明すると、エレメント形成用本体２は、図１に示すように、それぞれが所定の間隔（４００μｍ程度）をもって厚さ方向に並列する複数の熱電対形成領域部（回路形成用のシート状部材）２Ａ，２Ａ，…、及びこれら熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において介在する複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…を有し、全体が例えばポリイミド樹脂等の柔軟性材料からなるつづら折状の絶縁プラスチックシートによって形成されている。エレメント形成用本体２の厚さは、例えば１２〜１２５μｍ程度の寸法に設定されている。
【００１７】
エレメント形成用本体２には、複数の熱電対５，５，…（後述）をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂとの間に介在し、かつ折曲部側端縁に沿って並列する複数の第１スリット（切り込み）２１Ａ，２１Ａ，…が形成されている。第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…のうち最端部に位置する熱電対形成領域部２Ａ，２Ａの端縁に、また熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ及びこれら熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介在する折曲部２Ｂに跨ってそれぞれ配置されている。また、エレメント形成用本体２には、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介在し、かつ熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の片側側縁に開口する第２スリット（切り込み）２１Ｂ，２１Ｂ，…が形成されている。第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…のうち互いに隣り合う２つの第２スリット２１Ｂ，２１Ｂは、熱電対形成領域部２Ａの一方側側縁から他方側端縁の導電パターン８Ｂの近傍に至る位置と熱電対形成領域部２Ａの他方側側縁から一方側側縁の導電パターン８Ｂの近傍に至る位置にそれぞれ配置されている。これにより、互いに直交する２つの面内でエレメント形成用本体２を撓ますことが可能となる。
【００１８】
熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａは、図２に示すように、その表面同士又は裏面同士が互いに対向する位置に配置されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の平面寸法は、例えば縦寸法が２．２ｍｍ程度の寸法に、また横寸法が７０ｍｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の上下両端縁（折曲部側端縁に沿う端縁）には、それぞれ所定の間隔をもって並列するＮｉ（ニッケル）等のスルーホールからなる第１接点部６，６，…と第２接点部７，７，…が形成されている。第１接点部６，６，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の上方端縁に配置され、熱電変換デバイス１（熱電対５，５，…）の温接点として機能するように構成されている。第２接点部７，７，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の下方端縁に配置され、熱電変換デバイス１の冷接点として機能するように構成されている。
【００１９】
熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の両側縁（折曲部側端縁に隣接する端縁）には、熱電変換デバイス１の製造（後述する基部材２０の折り曲げ）時において用いられる孔径１．２ｍｍ程度の位置決め孔２２，２２，…と孔径２ｍｍ程度のガイド孔２３，２３，…がそれぞれ形成されている。位置決め孔２２，２２，…及びガイド孔２３，２３，…は、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の各側縁において交互に配置されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち最端部の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａの上方端縁の左側部には、パッケージ４の外部に露出する突出片２Ｃ，２Ｃが一体に形成されている。突出片２Ｃ，２Ｃには、それぞれ端子パターン９，９が熱電対形成領域部２Ａ，２Ａに跨って形成されている。端子パターン９，９は、熱電変換デバイス１（パッケージ部材４）内に埋没する場合には内部接続用の導電パターンとして、また熱電変換デバイス１外に露出する場合には外部接続（出力）用の導電パターンとしてそれぞれ機能する。
【００２０】
折曲部２Ｂ，２Ｂ，…は、図１に示すように、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において配置（形成）されている。折曲部２Ｂ，２Ｂ，…には、Ｃｕ（銅）等の柔軟性材料からなる接続導体としての導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…が熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…に跨って形成されている。
【００２１】
（熱電対群３，３，…の構成）
熱電対群３，３，…は、図１に示すように、それぞれ複数の熱電対５，５，…（合計で例えば１００００個）からなり、エレメント形成用本体２（熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…）に配置（形成）されている。熱電対群３，３，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対群３，３は、第１接点部６又は第２接点部７及び導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…によって接続されている。熱電対５，５，…は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を有し、温接点としての第１接点部６，６，…及び冷接点としての第２接点部７，７，…によって直列に接続されている。熱電対５，５，…のうち最端部の熱電対５，５には、端子パターン９，９がそれぞれ接続されている。
【００２２】
第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…は、図２（ａ）に破線で示すように、ｐ型熱電半導体からなり、熱電対形成領域２Ａ，２Ａの一方側の面（表面）にパターン形成されている。第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…は、図２（ａ）に破線で示すように、ｎ型熱電半導体からなり、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の他方側の面（裏面）にパターン形成されている。ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の厚さは４〜５μｍ程度の寸法に、また幅は３００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体としては、良好な熱電能（ゼーベック効果）を得るためにＢｉ（ビスマス）Ｔｅ（テルル）系の半導体材料が用いられる。
【００２３】
（シート状部材１０，１０の構成）
シート状部材１０，１０は、図１に示すように、それぞれがエレメント形成用本体２の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…及び折曲部２Ｂ，２Ｂ，…の表面と裏面に貼付され、かつ熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介装され、全体が例えばシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ：ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）等の柔軟性材料及び絶縁性材料によって形成されている。そして、熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…及び端子パターン９，９，…の一部を覆い、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａにそれぞれ形成された第１熱電対エレメント同士及び第２熱電対エレメント同士の接触による短絡を回避するように構成されている。シート状部材１０，１０の展開状態における平面縦寸法及び横寸法は共に７０ｍｍ程度の寸法に、その厚さは２００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。
【００２４】
（パッケージ部材４の構成）
パッケージ部材４は、図１に示すように、全体がシート状部材１０，１０と同様に、例えばシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）等の柔軟性材料及び絶縁性材料によって形成されている。そして、エレメント形成用本体２，２，…、複数の熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…、端子パターン９，９，…の一部及びシート状部材１０，１０を覆うように構成されている。
【００２５】
（熱電変換デバイス１の動作）
熱電変換デバイス１の第１接点部側を高温度（例えば車両用ボンネットの廃熱）雰囲気中に配置するとともに、その第２接点部側を低温度雰囲気（例えば大気）中に配置すると、熱電対５，５，…の第１接点部６，６，…と第２接点部７，７，…との間に温度差（５．６℃程度）が生じる。このため、熱電対５，５，…のうち最端部の熱電対５，５にそれぞれ接続する端子パターン９，９間に電圧（６Ｖ程度）が生じる。
【００２６】
（回路ブロックの製造方法）
図３〜図８は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックの製造方法を説明するために示す図である。図３は、基部材を示す平面図である。図４は、熱電対群の形成工程（第１ステップ）を説明するために示す平面図である。図５は、スペース形成用のシート状部材の貼り付け工程（第２ステップ）を説明するために示す側面図である。図６は、熱電対形成用のシート状部材の形成工程（第３ステップ）を説明するために示す図である。図６Ａ（ａ）は、切り込み形成工程を示す平面図である。図６Ｂ（ｂ）は、整列工程を示す斜視図である。図６Ｃ（ｃ）は、圧縮工程を示す側面図である。図７は、デバイスエレメントの接続工程を説明するために示す斜視図である。図８は、パッケージ部材の形成工程を説明するために示す斜視図である。
【００２７】
本実施の形態に示す回路ブロックの製造方法は、「熱電対群の形成」，「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」，「熱電対形成用のシート状部材の形成」，「デバイスエレメントの接続」及び「パッケージ部材の形成」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。
【００２８】
なお、図３に示すように、本実施の形態に示す回路ブロックの製造方法に用いる基部材２０としては、平面縦寸法及び横寸法が共に７０ｍｍ程度に設定され、例えばポリイミド樹脂等の柔軟性材料からなる絶縁プラスチックシートが用いられる。
【００２９】
基部材２０には、所定の間隔をもって面方向に並列する第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…、これら第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの第１領域部２０Ａ，２０Ａ間に全体において介在する第２領域２０Ｂ，２０Ｂ，…、及び複数の第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部の第１領域部２０Ａ，２０Ａにおける先（左右）端縁の一方側部にそれぞれ突出する第３領域部２０Ｃ，２０Ｃが区画形成され、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の両側縁（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…が並列する方向に沿う両側縁）に所定の間隔をもって並列する孔径１．２ｍｍ程度の複数の位置決め孔２２，２２，…と孔径２ｍｍ程度の複数のガイド孔２３，２３，…とが交互に形成されているものとする。
【００３０】
また、基部材２０には、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部の第１領域部２０Ａ，２０Ａ及び第３領域部２０Ｃ，２０Ｃの一方側面（表面）に端子パターン９，９が形成されるとともに、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…及び第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…の表裏両面にそれぞれ導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…が形成され、かつ第１接点部（スルーホール）６，６，…及び第２接点部（スルーホール）７，７，…が第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…に形成されているものとする。
【００３１】
「熱電対群の形成」
図４に示すように、複数の第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の表裏両面にそれぞれ複数の第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…と複数の第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成する。この場合、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…は、それぞれが互いに平行に、かつ基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）の一方側端縁及び他方側端縁に対し傾斜して形成される。また、第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…とは同一平面内で交差する（互いに対応する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂを有する熱電対５が平面略Ｖ字状になる）ようにそれぞれが互いに平行に、かつ基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）の一方側端縁及び他方側端縁に対し傾斜して形成される。これにより、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…のうち互いに対応する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂとが第１接点部６又は第２接点部７によって接続されるとともに、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…のうち最端部の第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａがそれぞれ端子パターン９，９に接続される。このため、第１熱電対エレメント５Ａ及び第２熱電対エレメント５Ｂを有する複数の熱電対５，５，…を直列に接続してなる熱電対群３，３，…が基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）に形成される。
【００３２】
第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…の形成は、例えば第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の表面にスパッタリング法を用いてｐ型半導体層を形成した後、このｐ型熱電半導体層にフォトリソグラフィ法を用いてエッチング処理を施すことにより行われる。また、第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…の形成は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…を形成する場合と同様に、例えば第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の裏面にスパッタリング法を用いてｎ型半導体層を形成した後、このｎ型熱電半導体層にフォトリソグラフィ法を用いてエッチング処理を施すことにより行われる。第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…のサイズ（厚さ及び幅）は、共に厚さ４〜５μｍ程度，幅３００μｍ程度の寸法に設定される。
【００３３】
「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」
図５に示すように、予め平面縦寸法及び横寸法が共に７０ｍｍより小さい寸法に、また厚さが２００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されたシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂等の柔軟性材料及び絶縁性材料からなる一対のシート状部材１０，１０を基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…及び第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…）の表裏各面（第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…が形成されている領域）に貼り付ける。この場合、シート状部材１０，１０が基部材２０に貼り付けられると、位置決め孔２２，２２，…及びガイド孔２３，２３，…を除き、熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…及び端子パターン９，９，…の一部がシート状部材１０，１０によって覆われる。
【００３４】
「熱電対形成用のシート状部材の形成」
先ず、図６Ａ（ａ）に示すように、「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」工程においてシート状部材１０，１０が表裏各面に貼り付けられた第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部に位置する第１領域部２０Ａ，２０Ａの端縁、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの第１領域部２０Ａ，２０Ａ、及びこれら両第１領域部２０Ａ，２０Ａ間に介在する第２領域部２０Ｂに跨って第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…をそれぞれ形成する。また、シート状部材１０，１０が表裏各面に貼り付けられた第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…にその一方側側縁又は他方側側縁から他方側側縁又は一方側側縁の導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…の近傍に至るまで第２領域部側端縁に沿って第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…を形成する。
【００３５】
次いで、図６Ｂ（ｂ）に示すように、所定の間隔（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の両側縁にそれぞれ形成された位置決め孔２２とガイド孔２３との間の横方向寸法）をもって並列するガイド６１Ａ，６１Ａを有する治具本体６１と、ガイド６１Ａ，６１Ａをそれぞれ挿通させるガイド挿通孔６２Ａ，６２Ａを有する押さえ部材６２とを備えた整列治具６３を用意し、基部材２０を折り畳むようにして治具本体６１のガイド６１Ａ，６１Ａにそれぞれ基部材２０の位置決め孔２２，２２，…とガイド孔２３，２３，…を交互に挿通させ第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…をガイド６１Ａ，６１Ａ上に整列する。
【００３６】
しかる後、図６Ｃ（ｃ）に示すように、治具本体６１のガイド６１Ａ，６１Ａをそれぞれ押さえ部材６２のガイド挿通孔６２Ａ，６２Ａに挿通させ、さらに押さえ部材６２と治具本体６１とを互いに接近させることにより、第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…及び第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…を境界として基部材２０を折り曲げて（折り畳んで）圧縮する。この場合、基部材２０が圧縮されると、所定の間隔をもって厚さ方向に並列する熱電対形成領域部（熱電対形成用のシート状部材）２Ａ，２Ａ，…、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において介在する折曲部２Ｂ，２Ｂ，…、及び熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…と折曲部２Ｂ，２Ｂ，…の表裏両面にそれぞれ貼付されたスペース形成用のシート状部材１０，１０を有するつづら折状のエレメント形成用本体２が形成される。
【００３７】
「デバイスエレメントの接続」
先ず、基部材２０（エレメント形成用本体２）の折り曲げ状態を保持しながら、エレメント形成用本体２に液状のＰＤＭＳ樹脂を塗布する。次いで、ＰＤＭＳ樹脂から気泡を取り除き、ＰＤＭＳ樹脂を加熱して固化することにより、デバイスエレメント１００を形成する。しかる後、図７に示すように、複数（例えば８個）のデバイスエレメント１００，１００，…を端子パターン９，９，…によって直列又は並列に接続する。
【００３８】
「パッケージ部材の形成」
図８に示すように、予め縦横寸法７５ｍｍ×７５ｍｍ程度，厚さ１００μｍ程度のシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂からなるシート状部材（図示せず）が底面に配置された成形用型３００内に「デバイスエレメントの接続」工程において直列又は並列に接続された複数のデバイスエレメント１００，１００，…を収容する。この際、端子パターン９，９，…のうち最端部の端子パターン９，９の一部を突出片２Ｃ，２Ｃと共に成形用型３００外に露出させるとともに、他の端子パターン９，９，…を突出片２Ｃ，２Ｃ，…と共に成形用型３００内に配置する。次に、成形用型３００内にシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂を注入した後、この注入したシリコーン樹脂を加熱して固化することによりパッケージ部材４を形成する。この場合、パッケージ部材４が形成されると、複数のデバイスエレメント１００，１００，…が端子パターン９，９及び突出片２Ｃ，２Ｃの一部を除きパッケージ部材４によって覆われる。この後、パッケージ部材４によって覆われた複数のデバイスエレメント１００，１００，…を押し出しピン（図示せず）等によって成形用型３００外に取り出す。
このようにして、熱電変換デバイス（回路ブロック）１を製造することができる。
【００３９】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００４０】
（１）絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材１０，１０によって複数の熱電対群３，３，…等が覆われているため、熱電対同士が接触して短絡する恐れを解消することができ、また同一の材料からなるシート状部材１０，１０とパッケージ部材４とが同化するため、シート状部材１０，１０を取り除く必要がなくなり、製造加工の簡素化を図ることができる。
【００４１】
（２）熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間にスペース形成用のシート状部材１０，１０が介装されているため、所定の狭間隔をもって厚さ方向に熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…を確実に並列して配置することができる。
【００４２】
（３）所定の間隔をもって厚さ方向に熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…を並列して配置できることは、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間にデバイス製造（樹脂注入）時に入り込んだ気泡を取り除き易くなり、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に気泡の無い熱電変換デバイス１を得ることができる。
【００４３】
（４）第１接点部６，６，…及び第２接点部７，７，…がエレメント形成用本体２，２，…の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…近傍に形成されておらず、このため熱電変換デバイス１の製造時に第１接点部６，６，…及び第２接点部７，７，…に対して曲げ応力が作用せず、熱電対５，５，…における機械的・電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００４４】
（５）熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の表面及び裏面にそれぞれ第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…と第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成するものであるため、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の表面又は裏面に第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成する場合と比べて加工精度を緩和することができる。
【００４５】
（６）第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…によって互いに直交する２つの面内でエレメント形成用本体２，２，…を撓ますことができ、３次元曲面上に熱電変換デバイス１を配置することができる。
【００４６】
以上、本発明の熱電変換デバイス（熱電変換デバイスの製造方法）を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４７】
本実施の形態では、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…の材料としてＢｉＴｅ系の半導体材料が用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｐｂ（鉛）Ｔｅ（テルル）系，Ｆｅ（鉄）Ｓｉ（シリコン）系あるいはＰｂ（鉛）Ｓｎ（錫）Ｔｅ（テルル）系等の半導体材料を用いることができる。また、熱電対５，５，…としては、半導体材料以外に、例えばＣｕ（銅）とＮｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅）とＢｉ（ビスマス）又はＦｅ（鉄）とＮｉ（ニッケル）など２種の金属材料を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスを説明するために示す斜視図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスを説明するために示す正面図と側面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法に用いる基部材を示す平面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対群の形成工程を説明するために示す平面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるスペース形成用のシート状部材の貼り付け工程を説明するために示す側面図。
【図６Ａ】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す平面図。
【図６Ｂ】（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す斜視図。
【図６Ｃ】（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す側面図。
【図７】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるデバイスエレメントの接続工程を説明するために示す斜視図。
【図８】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるパッケージ部材の形成工程を説明するために示す斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
１…熱電変換デバイス、２…エレメント形成用本体、２Ａ…熱電対形成領域部、２Ｂ…折曲部、２Ｃ…突出片、３…熱電対群、４…パッケージ部材、５…熱電対、５Ａ…第１熱電対エレメント、５Ｂ…第２熱電対エレメント、６…第１接点部、７…第２接点部、８Ｂ…導電パターン、９…端子パターン、１０…シート状部材、２０…基部材、２０Ａ…第１領域部、２０Ｂ…第２領域部、２０Ｃ…第３領域部、２２…位置決め孔、２３…ガイド孔、６１…治具本体、６１Ａ…ガイド、２１Ａ…第１スリット、２１Ｂ…第２スリット、６２…押さえ部材、６２Ａ…ガイド挿通孔、６３…整列治具、１００…デバイスエレメント、３００…成形用型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路ブロック及びその製造方法に関し、特に温接点と冷接点との温度差によって発電する熱電変換デバイスからなる回路ブロック及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路ブロックとして、第１熱電対エレメントとしての第１金属線（例えば銅線）と第２熱電対エレメントとしての第２金属線（例えばニッケル線）とを接続してなる複数の熱電対を有する熱電変換デバイスがある（特許文献１）。
【０００３】
この熱電変換デバイスは、可撓性を有する電気絶縁性シートと、この電気絶縁性シートの一方側の面に形成された熱電対群と、電気絶縁性シートにその両方側から熱電対群を覆うようにしてそれぞれ固定された１対の形状維持シートとを備えている。
【０００４】
電気絶縁性シートは、平面矩形状のプラスチックシートをそのシート長辺が波打つように折り曲げることにより、全体が断面波形状に形成されている。電気絶縁性シートには、シート長辺に沿って延びる複数のスリットが形成されている。複数のスリットは、熱電対群が形成されていない領域に配置されている。熱電対群は、第１金属線と第２金属線からなる複数の熱電対を電気絶縁性シートの一方側の面上で直列に接続することにより形成されている。１対の形状維持シートは、可撓性及び伸縮性を有する平面矩形状の電気絶縁性材料によって形成されている。
【０００５】
以上の構成において、複数の熱電対の第１及び第２金属線の接点部における加熱及び加冷に基づいて発電が行われる。
【０００６】
一方、電気絶縁性シートの全体をそのシート長辺が波打つように断面波形状に形成しているため、電気絶縁性シートのシート長辺が湾曲するように熱電変換デバイスに外力が作用すると、熱電変換デバイスが外力の作用方向に撓む。また、電気絶縁性シートのシート長辺に沿って延びる複数のスリットを形成しているため、電気絶縁性シートのシート短辺が湾曲するように熱電変換デバイスに外力が作用すると、複数のスリットが電気絶縁性シートのシート短辺の方向に広がり、熱電変換デバイスが外力の作用方向に撓む。これにより、熱電変換デバイスを様々な方向に撓ますことが可能となる。
【０００７】
ところで、この種の熱電変換デバイスにおいて、熱電対の高密度化を図るためには、電気絶縁性シートの波形ピッチを可能な限り小さい寸法に設定する必要が生じる。
【特許文献１】特開２００５−３２８０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の熱電変換デバイス（回路ブロック）によると、電気絶縁性シートが柔軟性材料によって形成されている場合には、熱電対同士が接触して短絡する恐れがあり、この短絡を回避して製造しようとすると、製造加工が面倒になるという問題があった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、製造加工の簡素化を図ることができる回路ブロック及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部を介して一体に形成された複数の回路形成用のシート状部材と、前記複数の回路形成用のシート状部材にそれぞれ形成された複数の回路導体と、前記複数の回路導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材と、前記複数の折曲部に形成され、前記複数の回路導体のうち互いに隣り合う２つの回路導体を接続する複数の接続導体とを備えたことを特徴とする回路ブロックを提供する。
【００１１】
（２）本発明は、上記目的を達成するために、複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップとを備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法を提供する。
【００１２】
（３）本発明は、上記目的を達成するために、複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと、前記基部材の折り曲げ状態を保持しながら、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び前記複数の接続導体を覆う第４ステップとを備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、製造加工の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施の形態]
図１は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックを説明するために示す斜視図である。図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックを説明するために示す正面図と側面図である。図２（ａ）は正面図を、図２（ｂ）は側面図をそれぞれ示す。
【００１５】
（回路ブロックの全体構成）
図１及び図２（ａ），（ｂ）において、符号１で示す回路ブロックとしての熱電変換デバイスは、複数（例えば８個）のデバイスエレメント１００，１００，…によって構成されている。デバイスエレメント１００，１００，…は、柔軟性材料からなる複数のエレメント形成用本体２，２，…と、エレメント形成用本体２，２，…上で温接点と冷接点との間に温度差を与えることにより発電する複数の回路導体としての熱電対群３，３，…と、複数（例えば２枚）のスペース形成用のシート状部材１０，１０と、エレメント形成用本体２，２，…と同様に柔軟性材料からなるパッケージ部材４とを備え、後述する端子パターン９，９，…によって接続されている。なお、熱電変換デバイス１においては、熱電対群３，３，…に通電することにより発熱・吸熱作用を得ることができる。
【００１６】
（エレメント形成用本体２，２，…の構成）
エレメント形成用本体２，２，…は略同一に構成されているため、単一のエレメント形成用本体２について説明すると、エレメント形成用本体２は、図１に示すように、それぞれが所定の間隔（４００μｍ程度）をもって厚さ方向に並列する複数の熱電対形成領域部（回路形成用のシート状部材）２Ａ，２Ａ，…、及びこれら熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において介在する複数の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…を有し、全体が例えばポリイミド樹脂等の柔軟性材料からなるつづら折状の絶縁プラスチックシートによって形成されている。エレメント形成用本体２の厚さは、例えば１２〜１２５μｍ程度の寸法に設定されている。
【００１７】
エレメント形成用本体２には、複数の熱電対５，５，…（後述）をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂとの間に介在し、かつ折曲部側端縁に沿って並列する複数の第１スリット（切り込み）２１Ａ，２１Ａ，…が形成されている。第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…のうち最端部に位置する熱電対形成領域部２Ａ，２Ａの端縁に、また熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ及びこれら熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介在する折曲部２Ｂに跨ってそれぞれ配置されている。また、エレメント形成用本体２には、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介在し、かつ熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の片側側縁に開口する第２スリット（切り込み）２１Ｂ，２１Ｂ，…が形成されている。第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…のうち互いに隣り合う２つの第２スリット２１Ｂ，２１Ｂは、熱電対形成領域部２Ａの一方側側縁から他方側端縁の導電パターン８Ｂの近傍に至る位置と熱電対形成領域部２Ａの他方側側縁から一方側側縁の導電パターン８Ｂの近傍に至る位置にそれぞれ配置されている。これにより、互いに直交する２つの面内でエレメント形成用本体２を撓ますことが可能となる。
【００１８】
熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａは、図２に示すように、その表面同士又は裏面同士が互いに対向する位置に配置されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の平面寸法は、例えば縦寸法が２．２ｍｍ程度の寸法に、また横寸法が７０ｍｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の上下両端縁（折曲部側端縁に沿う端縁）には、それぞれ所定の間隔をもって並列するＮｉ（ニッケル）等のスルーホールからなる第１接点部６，６，…と第２接点部７，７，…が形成されている。第１接点部６，６，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の上方端縁に配置され、熱電変換デバイス１（熱電対５，５，…）の温接点として機能するように構成されている。第２接点部７，７，…は、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の下方端縁に配置され、熱電変換デバイス１の冷接点として機能するように構成されている。
【００１９】
熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の両側縁（折曲部側端縁に隣接する端縁）には、熱電変換デバイス１の製造（後述する基部材２０の折り曲げ）時において用いられる孔径１．２ｍｍ程度の位置決め孔２２，２２，…と孔径２ｍｍ程度のガイド孔２３，２３，…がそれぞれ形成されている。位置決め孔２２，２２，…及びガイド孔２３，２３，…は、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の各側縁において交互に配置されている。熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち最端部の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａの上方端縁の左側部には、パッケージ４の外部に露出する突出片２Ｃ，２Ｃが一体に形成されている。突出片２Ｃ，２Ｃには、それぞれ端子パターン９，９が熱電対形成領域部２Ａ，２Ａに跨って形成されている。端子パターン９，９は、熱電変換デバイス１（パッケージ部材４）内に埋没する場合には内部接続用の導電パターンとして、また熱電変換デバイス１外に露出する場合には外部接続（出力）用の導電パターンとしてそれぞれ機能する。
【００２０】
折曲部２Ｂ，２Ｂ，…は、図１に示すように、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において配置（形成）されている。折曲部２Ｂ，２Ｂ，…には、Ｃｕ（銅）等の柔軟性材料からなる接続導体としての導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…が熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…に跨って形成されている。
【００２１】
（熱電対群３，３，…の構成）
熱電対群３，３，…は、図１に示すように、それぞれ複数の熱電対５，５，…（合計で例えば１００００個）からなり、エレメント形成用本体２（熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…）に配置（形成）されている。熱電対群３，３，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対群３，３は、第１接点部６又は第２接点部７及び導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…によって接続されている。熱電対５，５，…は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を有し、温接点としての第１接点部６，６，…及び冷接点としての第２接点部７，７，…によって直列に接続されている。熱電対５，５，…のうち最端部の熱電対５，５には、端子パターン９，９がそれぞれ接続されている。
【００２２】
第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…は、図２（ａ）に破線で示すように、ｐ型熱電半導体からなり、熱電対形成領域２Ａ，２Ａの一方側の面（表面）にパターン形成されている。第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…は、図２（ａ）に破線で示すように、ｎ型熱電半導体からなり、熱電対形成領域２Ａ，２Ａ，…の他方側の面（裏面）にパターン形成されている。ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体の厚さは４〜５μｍ程度の寸法に、また幅は３００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。ｐ型熱電半導体及びｎ型熱電半導体としては、良好な熱電能（ゼーベック効果）を得るためにＢｉ（ビスマス）Ｔｅ（テルル）系の半導体材料が用いられる。
【００２３】
（シート状部材１０，１０の構成）
シート状部材１０，１０は、図１に示すように、それぞれがエレメント形成用本体２の熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…及び折曲部２Ｂ，２Ｂ，…の表面と裏面に貼付され、かつ熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に介装され、全体が例えばシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ：ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）等の柔軟性材料及び絶縁性材料によって形成されている。そして、熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…及び端子パターン９，９，…の一部を覆い、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａにそれぞれ形成された第１熱電対エレメント同士及び第２熱電対エレメント同士の接触による短絡を回避するように構成されている。シート状部材１０，１０の展開状態における平面縦寸法及び横寸法は共に７０ｍｍ程度の寸法に、その厚さは２００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されている。
【００２４】
（パッケージ部材４の構成）
パッケージ部材４は、図１に示すように、全体がシート状部材１０，１０と同様に、例えばシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）等の柔軟性材料及び絶縁性材料によって形成されている。そして、エレメント形成用本体２，２，…、複数の熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…、端子パターン９，９，…の一部及びシート状部材１０，１０を覆うように構成されている。
【００２５】
（熱電変換デバイス１の動作）
熱電変換デバイス１の第１接点部側を高温度（例えば車両用ボンネットの廃熱）雰囲気中に配置するとともに、その第２接点部側を低温度雰囲気（例えば大気）中に配置すると、熱電対５，５，…の第１接点部６，６，…と第２接点部７，７，…との間に温度差（５．６℃程度）が生じる。このため、熱電対５，５，…のうち最端部の熱電対５，５にそれぞれ接続する端子パターン９，９間に電圧（６Ｖ程度）が生じる。
【００２６】
（回路ブロックの製造方法）
図３〜図８は、本発明の実施の形態に係る回路ブロックの製造方法を説明するために示す図である。図３は、基部材を示す平面図である。図４は、熱電対群の形成工程（第１ステップ）を説明するために示す平面図である。図５は、スペース形成用のシート状部材の貼り付け工程（第２ステップ）を説明するために示す側面図である。図６は、熱電対形成用のシート状部材の形成工程（第３ステップ）を説明するために示す図である。図６Ａ（ａ）は、切り込み形成工程を示す平面図である。図６Ｂ（ｂ）は、整列工程を示す斜視図である。図６Ｃ（ｃ）は、圧縮工程を示す側面図である。図７は、デバイスエレメントの接続工程を説明するために示す斜視図である。図８は、パッケージ部材の形成工程を説明するために示す斜視図である。
【００２７】
本実施の形態に示す回路ブロックの製造方法は、「熱電対群の形成」，「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」，「熱電対形成用のシート状部材の形成」，「デバイスエレメントの接続」及び「パッケージ部材の形成」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。
【００２８】
なお、図３に示すように、本実施の形態に示す回路ブロックの製造方法に用いる基部材２０としては、平面縦寸法及び横寸法が共に７０ｍｍ程度に設定され、例えばポリイミド樹脂等の柔軟性材料からなる絶縁プラスチックシートが用いられる。
【００２９】
基部材２０には、所定の間隔をもって面方向に並列する第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…、これら第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの第１領域部２０Ａ，２０Ａ間に全体において介在する第２領域２０Ｂ，２０Ｂ，…、及び複数の第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部の第１領域部２０Ａ，２０Ａにおける先（左右）端縁の一方側部にそれぞれ突出する第３領域部２０Ｃ，２０Ｃが区画形成され、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の両側縁（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…が並列する方向に沿う両側縁）に所定の間隔をもって並列する孔径１．２ｍｍ程度の複数の位置決め孔２２，２２，…と孔径２ｍｍ程度の複数のガイド孔２３，２３，…とが交互に形成されているものとする。
【００３０】
また、基部材２０には、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部の第１領域部２０Ａ，２０Ａ及び第３領域部２０Ｃ，２０Ｃの一方側面（表面）に端子パターン９，９が形成されるとともに、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…及び第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…の表裏両面にそれぞれ導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…が形成され、かつ第１接点部（スルーホール）６，６，…及び第２接点部（スルーホール）７，７，…が第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…に形成されているものとする。
【００３１】
「熱電対群の形成」
図４に示すように、複数の第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の表裏両面にそれぞれ複数の第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…と複数の第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成する。この場合、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…は、それぞれが互いに平行に、かつ基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）の一方側端縁及び他方側端縁に対し傾斜して形成される。また、第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…とは同一平面内で交差する（互いに対応する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂを有する熱電対５が平面略Ｖ字状になる）ようにそれぞれが互いに平行に、かつ基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）の一方側端縁及び他方側端縁に対し傾斜して形成される。これにより、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…のうち互いに対応する第１熱電対エレメント５Ａと第２熱電対エレメント５Ｂとが第１接点部６又は第２接点部７によって接続されるとともに、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…のうち最端部の第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａがそれぞれ端子パターン９，９に接続される。このため、第１熱電対エレメント５Ａ及び第２熱電対エレメント５Ｂを有する複数の熱電対５，５，…を直列に接続してなる熱電対群３，３，…が基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…）に形成される。
【００３２】
第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…の形成は、例えば第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の表面にスパッタリング法を用いてｐ型半導体層を形成した後、このｐ型熱電半導体層にフォトリソグラフィ法を用いてエッチング処理を施すことにより行われる。また、第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…の形成は、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…を形成する場合と同様に、例えば第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の裏面にスパッタリング法を用いてｎ型半導体層を形成した後、このｎ型熱電半導体層にフォトリソグラフィ法を用いてエッチング処理を施すことにより行われる。第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…のサイズ（厚さ及び幅）は、共に厚さ４〜５μｍ程度，幅３００μｍ程度の寸法に設定される。
【００３３】
「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」
図５に示すように、予め平面縦寸法及び横寸法が共に７０ｍｍより小さい寸法に、また厚さが２００μｍ程度の寸法にそれぞれ設定されたシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂等の柔軟性材料及び絶縁性材料からなる一対のシート状部材１０，１０を基部材２０（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…及び第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…）の表裏各面（第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…が形成されている領域）に貼り付ける。この場合、シート状部材１０，１０が基部材２０に貼り付けられると、位置決め孔２２，２２，…及びガイド孔２３，２３，…を除き、熱電対群３，３，…、第１接点部６，６，…、第２接点部７，７，…、導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…及び端子パターン９，９，…の一部がシート状部材１０，１０によって覆われる。
【００３４】
「熱電対形成用のシート状部材の形成」
先ず、図６Ａ（ａ）に示すように、「スペース形成用のシート状部材の貼り付け」工程においてシート状部材１０，１０が表裏各面に貼り付けられた第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち最端部に位置する第１領域部２０Ａ，２０Ａの端縁、第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの第１領域部２０Ａ，２０Ａ、及びこれら両第１領域部２０Ａ，２０Ａ間に介在する第２領域部２０Ｂに跨って第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…をそれぞれ形成する。また、シート状部材１０，１０が表裏各面に貼り付けられた第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…にその一方側側縁又は他方側側縁から他方側側縁又は一方側側縁の導電パターン８Ｂ，８Ｂ，…の近傍に至るまで第２領域部側端縁に沿って第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…を形成する。
【００３５】
次いで、図６Ｂ（ｂ）に示すように、所定の間隔（第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…の両側縁にそれぞれ形成された位置決め孔２２とガイド孔２３との間の横方向寸法）をもって並列するガイド６１Ａ，６１Ａを有する治具本体６１と、ガイド６１Ａ，６１Ａをそれぞれ挿通させるガイド挿通孔６２Ａ，６２Ａを有する押さえ部材６２とを備えた整列治具６３を用意し、基部材２０を折り畳むようにして治具本体６１のガイド６１Ａ，６１Ａにそれぞれ基部材２０の位置決め孔２２，２２，…とガイド孔２３，２３，…を交互に挿通させ第１領域部２０Ａ，２０Ａ，…をガイド６１Ａ，６１Ａ上に整列する。
【００３６】
しかる後、図６Ｃ（ｃ）に示すように、治具本体６１のガイド６１Ａ，６１Ａをそれぞれ押さえ部材６２のガイド挿通孔６２Ａ，６２Ａに挿通させ、さらに押さえ部材６２と治具本体６１とを互いに接近させることにより、第２領域部２０Ｂ，２０Ｂ，…及び第２スリット２１Ｂ，２１Ｂ，…を境界として基部材２０を折り曲げて（折り畳んで）圧縮する。この場合、基部材２０が圧縮されると、所定の間隔をもって厚さ方向に並列する熱電対形成領域部（熱電対形成用のシート状部材）２Ａ，２Ａ，…、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に一部において介在する折曲部２Ｂ，２Ｂ，…、及び熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…と折曲部２Ｂ，２Ｂ，…の表裏両面にそれぞれ貼付されたスペース形成用のシート状部材１０，１０を有するつづら折状のエレメント形成用本体２が形成される。
【００３７】
「デバイスエレメントの接続」
先ず、基部材２０（エレメント形成用本体２）の折り曲げ状態を保持しながら、エレメント形成用本体２に液状のＰＤＭＳ樹脂を塗布する。次いで、ＰＤＭＳ樹脂から気泡を取り除き、ＰＤＭＳ樹脂を加熱して固化することにより、デバイスエレメント１００を形成する。しかる後、図７に示すように、複数（例えば８個）のデバイスエレメント１００，１００，…を端子パターン９，９，…によって直列又は並列に接続する。
【００３８】
「パッケージ部材の形成」
図８に示すように、予め縦横寸法７５ｍｍ×７５ｍｍ程度，厚さ１００μｍ程度のシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂からなるシート状部材（図示せず）が底面に配置された成形用型３００内に「デバイスエレメントの接続」工程において直列又は並列に接続された複数のデバイスエレメント１００，１００，…を収容する。この際、端子パターン９，９，…のうち最端部の端子パターン９，９の一部を突出片２Ｃ，２Ｃと共に成形用型３００外に露出させるとともに、他の端子パターン９，９，…を突出片２Ｃ，２Ｃ，…と共に成形用型３００内に配置する。次に、成形用型３００内にシリコーン（ＰＤＭＳ）樹脂を注入した後、この注入したシリコーン樹脂を加熱して固化することによりパッケージ部材４を形成する。この場合、パッケージ部材４が形成されると、複数のデバイスエレメント１００，１００，…が端子パターン９，９及び突出片２Ｃ，２Ｃの一部を除きパッケージ部材４によって覆われる。この後、パッケージ部材４によって覆われた複数のデバイスエレメント１００，１００，…を押し出しピン（図示せず）等によって成形用型３００外に取り出す。
このようにして、熱電変換デバイス（回路ブロック）１を製造することができる。
【００３９】
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
【００４０】
（１）絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材１０，１０によって複数の熱電対群３，３，…等が覆われているため、熱電対同士が接触して短絡する恐れを解消することができ、また同一の材料からなるシート状部材１０，１０とパッケージ部材４とが同化するため、シート状部材１０，１０を取り除く必要がなくなり、製造加工の簡素化を図ることができる。
【００４１】
（２）熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間にスペース形成用のシート状部材１０，１０が介装されているため、所定の狭間隔をもって厚さ方向に熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…を確実に並列して配置することができる。
【００４２】
（３）所定の間隔をもって厚さ方向に熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…を並列して配置できることは、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…のうち互いに隣り合う２つの熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間にデバイス製造（樹脂注入）時に入り込んだ気泡を取り除き易くなり、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ間に気泡の無い熱電変換デバイス１を得ることができる。
【００４３】
（４）第１接点部６，６，…及び第２接点部７，７，…がエレメント形成用本体２，２，…の折曲部２Ｂ，２Ｂ，…近傍に形成されておらず、このため熱電変換デバイス１の製造時に第１接点部６，６，…及び第２接点部７，７，…に対して曲げ応力が作用せず、熱電対５，５，…における機械的・電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００４４】
（５）熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の表面及び裏面にそれぞれ第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…と第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成するものであるため、熱電対形成領域部２Ａ，２Ａ，…の表面又は裏面に第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…を形成する場合と比べて加工精度を緩和することができる。
【００４５】
（６）第１スリット２１Ａ，２１Ａ，…によって互いに直交する２つの面内でエレメント形成用本体２，２，…を撓ますことができ、３次元曲面上に熱電変換デバイス１を配置することができる。
【００４６】
以上、本発明の熱電変換デバイス（熱電変換デバイスの製造方法）を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。
【００４７】
本実施の形態では、第１熱電対エレメント５Ａ，５Ａ，…及び第２熱電対エレメント５Ｂ，５Ｂ，…の材料としてＢｉＴｅ系の半導体材料が用いられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、Ｐｂ（鉛）Ｔｅ（テルル）系，Ｆｅ（鉄）Ｓｉ（シリコン）系あるいはＰｂ（鉛）Ｓｎ（錫）Ｔｅ（テルル）系等の半導体材料を用いることができる。また、熱電対５，５，…としては、半導体材料以外に、例えばＣｕ（銅）とＮｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅）とＢｉ（ビスマス）又はＦｅ（鉄）とＮｉ（ニッケル）など２種の金属材料を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスを説明するために示す斜視図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスを説明するために示す正面図と側面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法に用いる基部材を示す平面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対群の形成工程を説明するために示す平面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるスペース形成用のシート状部材の貼り付け工程を説明するために示す側面図。
【図６Ａ】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す平面図。
【図６Ｂ】（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す斜視図。
【図６Ｃ】（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法における熱電対形成用のシート状部材の形成工程を説明するために示す側面図。
【図７】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるデバイスエレメントの接続工程を説明するために示す斜視図。
【図８】本発明の実施の形態に係る熱電変換デバイスの製造方法におけるパッケージ部材の形成工程を説明するために示す斜視図。
【符号の説明】
【００４９】
１…熱電変換デバイス、２…エレメント形成用本体、２Ａ…熱電対形成領域部、２Ｂ…折曲部、２Ｃ…突出片、３…熱電対群、４…パッケージ部材、５…熱電対、５Ａ…第１熱電対エレメント、５Ｂ…第２熱電対エレメント、６…第１接点部、７…第２接点部、８Ｂ…導電パターン、９…端子パターン、１０…シート状部材、２０…基部材、２０Ａ…第１領域部、２０Ｂ…第２領域部、２０Ｃ…第３領域部、２２…位置決め孔、２３…ガイド孔、６１…治具本体、６１Ａ…ガイド、２１Ａ…第１スリット、２１Ｂ…第２スリット、６２…押さえ部材、６２Ａ…ガイド挿通孔、６３…整列治具、１００…デバイスエレメント、３００…成形用型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部を介して一体に形成された複数の回路形成用のシート状部材と、
前記複数の回路形成用のシート状部材にそれぞれ形成された複数の回路導体と、
前記複数の回路導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材と、
前記複数の折曲部に形成され、前記複数の回路導体のうち互いに隣り合う２つの回路導体を接続する複数の接続導体と
を備えたことを特徴とする回路ブロック。
【請求項２】
前記複数の回路導体は、複数の熱電対を直列に接続してなる複数の熱電対群によって形成され、
前記複数の熱電対群は、前記複数の熱電対をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント及び第２熱電対エレメントのうち前記第１熱電対エレメントが前記複数の回路形成用のシート状部材の一方側面に形成され、前記第２熱電対エレメントが前記複数の回路形成用のシート状部材の他方側面に形成されている請求項１に記載の回路ブロック。
【請求項３】
前記複数の回路形成用のシート状部材は、前記一方側面及び前記他方側面にそれぞれ前記スペース形成用のシート状部材が貼付されている請求項２に記載の回路ブロック。
【請求項４】
前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び複数の接続導体は、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって覆われている請求項１に記載の回路ブロック。
【請求項５】
複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、
前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、
前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと
を備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法。
【請求項６】
前記第１ステップにおいて、複数の熱電対を直列に接続してなる複数の熱電対群によって前記複数の回路導体を形成し、前記複数の熱電対をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント及び第２熱電対エレメントのうち前記第１熱電対エレメントを前記複数の回路形成用のシート状部材の一方側面に形成し、前記第２熱電対エレメントを前記複数の回路形成用のシート状部材の他方側面に形成する請求項５に記載の回路ブロックの製造方法。
【請求項７】
前記第３ステップにおいて、前記基部材を折り曲げるにあたり、前記基部材に切り込みを形成する請求項５に記載の回路ブロックの製造方法。
【請求項８】
複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、
前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、
前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと、
前記基部材の折り曲げ状態を保持しながら、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び前記複数の接続導体を覆う第４ステップと
を備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法。
【請求項１】
所定の間隔をもって並列し、複数の折曲部を介して一体に形成された複数の回路形成用のシート状部材と、
前記複数の回路形成用のシート状部材にそれぞれ形成された複数の回路導体と、
前記複数の回路導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材と、
前記複数の折曲部に形成され、前記複数の回路導体のうち互いに隣り合う２つの回路導体を接続する複数の接続導体と
を備えたことを特徴とする回路ブロック。
【請求項２】
前記複数の回路導体は、複数の熱電対を直列に接続してなる複数の熱電対群によって形成され、
前記複数の熱電対群は、前記複数の熱電対をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント及び第２熱電対エレメントのうち前記第１熱電対エレメントが前記複数の回路形成用のシート状部材の一方側面に形成され、前記第２熱電対エレメントが前記複数の回路形成用のシート状部材の他方側面に形成されている請求項１に記載の回路ブロック。
【請求項３】
前記複数の回路形成用のシート状部材は、前記一方側面及び前記他方側面にそれぞれ前記スペース形成用のシート状部材が貼付されている請求項２に記載の回路ブロック。
【請求項４】
前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び複数の接続導体は、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって覆われている請求項１に記載の回路ブロック。
【請求項５】
複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、
前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、
前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと
を備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法。
【請求項６】
前記第１ステップにおいて、複数の熱電対を直列に接続してなる複数の熱電対群によって前記複数の回路導体を形成し、前記複数の熱電対をそれぞれ構成する第１熱電対エレメント及び第２熱電対エレメントのうち前記第１熱電対エレメントを前記複数の回路形成用のシート状部材の一方側面に形成し、前記第２熱電対エレメントを前記複数の回路形成用のシート状部材の他方側面に形成する請求項５に記載の回路ブロックの製造方法。
【請求項７】
前記第３ステップにおいて、前記基部材を折り曲げるにあたり、前記基部材に切り込みを形成する請求項５に記載の回路ブロックの製造方法。
【請求項８】
複数の接続導体が予め形成されたシート状の基部材に、前記複数の接続導体を介して接続する複数の回路導体を形成する第１ステップと、
前記複数の回路導体及び前記複数の接続導体を覆う絶縁性材料からなるスペース形成用のシート状部材を前記基部材に貼付する第２ステップと、
前記基部材を折り曲げることにより、所定の間隔をもって並列する複数の回路形成用のシート状部材を形成する第３ステップと、
前記基部材の折り曲げ状態を保持しながら、前記絶縁性材料からなるパッケージ部材によって前記複数の回路形成用のシート状部材，前記複数の回路導体，前記スペース形成用のシート状部材及び前記複数の接続導体を覆う第４ステップと
を備えたことを特徴とする回路ブロックの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２０５１２９（Ｐ２００８−２０５１２９Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３８４５６（Ｐ２００７−３８４５６）
【出願日】平成１９年２月１９日（２００７．２．１９）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１９日（２００７．２．１９）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
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