JP2001203398A - ペルチェ素子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法 - Google Patents
ペルチェ素子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法Info
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度が高く、かつ高放熱特性を有する
ペルチェ素子搭載基板を提供する。 【解決手段】 金属などにより構成されるヒートシンク
１０７ａ，１０７ｂ上の複数箇所に、両面がメタライズ
されたセラミック１０５ａ〜１０５ｌが銀ろう１０３ａ
〜１０３ｌにより接続される。そして、セラミック１０
５ａ〜１０５ｌにペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋが配
置されることで、ペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋが直
列に接続される。
ペルチェ素子搭載基板を提供する。 【解決手段】 金属などにより構成されるヒートシンク
１０７ａ，１０７ｂ上の複数箇所に、両面がメタライズ
されたセラミック１０５ａ〜１０５ｌが銀ろう１０３ａ
〜１０３ｌにより接続される。そして、セラミック１０
５ａ〜１０５ｌにペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋが配
置されることで、ペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋが直
列に接続される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はペルチェ素子搭載
用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法に関し、
特に機械的強度が高く、高放熱特性を有するペルチェ素
子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法に
関する。
用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法に関し、
特に機械的強度が高く、高放熱特性を有するペルチェ素
子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ペルチェ素子を利用した冷却装置におい
ては、ペルチェ素子を絶縁するためのセラミック材が使
用される。ここで使用されるセラミックについては、冷
却装置の性能（熱効率）を向上させるため、高放熱、薄
型化が要求される。
ては、ペルチェ素子を絶縁するためのセラミック材が使
用される。ここで使用されるセラミックについては、冷
却装置の性能（熱効率）を向上させるため、高放熱、薄
型化が要求される。
【０００３】図２は、ペルチェ素子が複数搭載された基
板の断面図である。図を参照して、セラミック基板２０
３ｂの上の所定位置にメタル電極２１１ｇ〜２１１ｌが
複数配置されており、メタル電極２１１ｇ〜２１１ｌの
上にペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋの一方の側が接続
されている。ペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋの他方の
側にメタル電極２１１ａ〜２１１ｆが接続されている。
メタル電極２１１ａ〜２１１ｆはセラミック基板２０３
ａに配置されている。
板の断面図である。図を参照して、セラミック基板２０
３ｂの上の所定位置にメタル電極２１１ｇ〜２１１ｌが
複数配置されており、メタル電極２１１ｇ〜２１１ｌの
上にペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋの一方の側が接続
されている。ペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋの他方の
側にメタル電極２１１ａ〜２１１ｆが接続されている。
メタル電極２１１ａ〜２１１ｆはセラミック基板２０３
ａに配置されている。
【０００４】メタル電極２１１ｆに外部電極２０９が接
続されている。メタル電極２１１ａ〜２１１ｌにより、
ペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋが直列に接続されるこ
とになる。
続されている。メタル電極２１１ａ〜２１１ｌにより、
ペルチェ素子２０１ａ〜２０１ｋが直列に接続されるこ
とになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図２のような構造を採
用した場合において、高放熱特性を得ようとすると、セ
ラミック基板２０３ａ，２０３ｂを薄くする必要があ
る。しかしながら、セラミック基板２０３ａ，２０３ｂ
を薄くすると、ペルチェ素子搭載基板の機械的強度が弱
くなるという問題が生じる。
用した場合において、高放熱特性を得ようとすると、セ
ラミック基板２０３ａ，２０３ｂを薄くする必要があ
る。しかしながら、セラミック基板２０３ａ，２０３ｂ
を薄くすると、ペルチェ素子搭載基板の機械的強度が弱
くなるという問題が生じる。
【０００６】また、セラミック材料として高い放熱特性
を有するものを用いると、コストが高くなるという問題
がある。
を有するものを用いると、コストが高くなるという問題
がある。
【０００７】そこで、図３に示されるように、図２のセ
ラミック基板２０３ｂにヒートシンク２０７を接合する
構造が考えられるが、この場合セラミック２０３ｂとヒ
ートシンク２０７との間が剥がれやすいという問題があ
る。
ラミック基板２０３ｂにヒートシンク２０７を接合する
構造が考えられるが、この場合セラミック２０３ｂとヒ
ートシンク２０７との間が剥がれやすいという問題があ
る。
【０００８】また、セラミック基板とヒートシンクとの
間の熱膨張の差によりそりが生じる可能性がある。さら
に接合面積が広いため、接合されない部分（ボイド）が
生じるおそれもある。
間の熱膨張の差によりそりが生じる可能性がある。さら
に接合面積が広いため、接合されない部分（ボイド）が
生じるおそれもある。
【０００９】そこでこの発明は、機械的強度が高く、か
つ高放熱特性を有するペルチェ素子搭載用基板およびペ
ルチェ素子搭載基板の製造方法を提供することを目的と
している。
つ高放熱特性を有するペルチェ素子搭載用基板およびペ
ルチェ素子搭載基板の製造方法を提供することを目的と
している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明のある局面に従うと、ペルチェ素子搭載用基板
は、ヒートシンクと、ヒートシンク上に複数個配置され
たセラミックとを備え、複数個配置されたセラミックの
各々にペルチェ素子が配置されることを特徴としてい
る。
この発明のある局面に従うと、ペルチェ素子搭載用基板
は、ヒートシンクと、ヒートシンク上に複数個配置され
たセラミックとを備え、複数個配置されたセラミックの
各々にペルチェ素子が配置されることを特徴としてい
る。
【００１１】この発明によると、ヒートシンク上に複数
個セラミックが配置され、セラミックの各々にペルチェ
素子が配置されることにより、機械的強度が高く、かつ
高放熱特性を有するペルチェ素子搭載用基板を提供する
ことが可能となる。
個セラミックが配置され、セラミックの各々にペルチェ
素子が配置されることにより、機械的強度が高く、かつ
高放熱特性を有するペルチェ素子搭載用基板を提供する
ことが可能となる。
【００１２】好ましくは、セラミックのヒートシンクに
向かう側はメタライズされており、セラミックは、ろう
材によりヒートシンクに接合される。
向かう側はメタライズされており、セラミックは、ろう
材によりヒートシンクに接合される。
【００１３】このようにろう材によりセラミックとヒー
トシンクとを接合することで、より高放熱特性を有する
ペルチェ素子搭載用基板を提供することが可能となる。
トシンクとを接合することで、より高放熱特性を有する
ペルチェ素子搭載用基板を提供することが可能となる。
【００１４】好ましくは、ろう材は銀ろうであることが
好ましい。銀ろうを用いると、高放熱特性を有するペル
チェ素子搭載用基板を製造することができるからであ
る。
好ましい。銀ろうを用いると、高放熱特性を有するペル
チェ素子搭載用基板を製造することができるからであ
る。
【００１５】好ましくは、セラミックのペルチェ素子に
向かう側はメタライズされており、ペルチェ素子の配線
に用いられる。
向かう側はメタライズされており、ペルチェ素子の配線
に用いられる。
【００１６】このように、セラミックのペルチェ素子に
向かう側をメタライズさせ、ペルチェ素子の配線に用い
ることで、より構造の簡単なペルチェ素子搭載用基板を
提供することが可能となる。
向かう側をメタライズさせ、ペルチェ素子の配線に用い
ることで、より構造の簡単なペルチェ素子搭載用基板を
提供することが可能となる。
【００１７】この発明の他の局面に従うと、ペルチェ素
子搭載基板の製造方法は、ヒートシンク上の複数箇所に
セラミックを配置する工程と、複数箇所に配置されたセ
ラミックのそれぞれにペルチェ素子を配置する工程とを
備える。
子搭載基板の製造方法は、ヒートシンク上の複数箇所に
セラミックを配置する工程と、複数箇所に配置されたセ
ラミックのそれぞれにペルチェ素子を配置する工程とを
備える。
【００１８】この発明によると、ヒートシンク上の複数
箇所にセラミックが配置され、複数箇所に配置されたセ
ラミックのそれぞれにペルチェ素子が配置されるため、
機械的強度が高くかつ高放熱特性を有するペルチェ素子
搭載基板を製造することが可能となる。
箇所にセラミックが配置され、複数箇所に配置されたセ
ラミックのそれぞれにペルチェ素子が配置されるため、
機械的強度が高くかつ高放熱特性を有するペルチェ素子
搭載基板を製造することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の１
つにおけるペルチェ素子搭載基板の断面図である。図を
参照して、ペルチェ素子搭載基板は、ヒートシンク１０
７ａ，１０７ｂと、両面がメタライズされたセラミック
１０５ａ〜１０５ｌと、セラミック１０５ａ〜１０５ｌ
に接続される複数のペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋと
から構成される。
つにおけるペルチェ素子搭載基板の断面図である。図を
参照して、ペルチェ素子搭載基板は、ヒートシンク１０
７ａ，１０７ｂと、両面がメタライズされたセラミック
１０５ａ〜１０５ｌと、セラミック１０５ａ〜１０５ｌ
に接続される複数のペルチェ素子１０１ａ〜１０１ｋと
から構成される。
【００２０】セラミック１０５ａ〜１０５ｌは、銀（Ａ
ｇ）ろう材１０３ａ〜１０３ｌによりヒートシンク１０
７ａ，１０７ｂに接続される。
ｇ）ろう材１０３ａ〜１０３ｌによりヒートシンク１０
７ａ，１０７ｂに接続される。
【００２１】また、セラミック１０５ｆのメタライズさ
れている面に外部電極１０９が接続されている。セラミ
ック１０５ａ〜１０５ｌのメタライズされた一方の面
は、銀ろう材１０３ａ〜１０３ｌによりヒートシンク１
０７ａ，１０７ｂに接続されるために用いられており、
メタライズされたもう一方の面はペルチェ素子１０１ａ
〜１０１ｋの配線に用いられている。
れている面に外部電極１０９が接続されている。セラミ
ック１０５ａ〜１０５ｌのメタライズされた一方の面
は、銀ろう材１０３ａ〜１０３ｌによりヒートシンク１
０７ａ，１０７ｂに接続されるために用いられており、
メタライズされたもう一方の面はペルチェ素子１０１ａ
〜１０１ｋの配線に用いられている。
【００２２】以上のように、本実施の形態においてはペ
ルチェ素子搭載基板がヒートシンクを備えており、ヒー
トシンクの上にセラミックが複数個配置されている。そ
して、セラミックの各々の上にペルチェ素子が配置され
ている。
ルチェ素子搭載基板がヒートシンクを備えており、ヒー
トシンクの上にセラミックが複数個配置されている。そ
して、セラミックの各々の上にペルチェ素子が配置され
ている。
【００２３】このように、ヒートシンクが用いられるた
め、高放熱特性を有するペルチェ素子搭載基板を提供す
ることが可能となっている。また、絶縁確保のためにセ
ラミックが使用されているが、セラミックを使用するの
はペルチェ素子を搭載する部分のみであるため、セラミ
ックの使用量を最小限にすることができる。
め、高放熱特性を有するペルチェ素子搭載基板を提供す
ることが可能となっている。また、絶縁確保のためにセ
ラミックが使用されているが、セラミックを使用するの
はペルチェ素子を搭載する部分のみであるため、セラミ
ックの使用量を最小限にすることができる。
【００２４】また、セラミックのヒートシンクに向かう
側およびペルチェ素子に向かう側がメタライズされてい
る。これにより、ヒートシンクに向かう側においては銀
ろうなどのろう材を用いることにより、ヒートシンクと
セラミックとを接合することができる。なお、ろう材と
して他の材料を用いてもよいが、銀ろうを用いると特に
放熱効果が高くなる。
側およびペルチェ素子に向かう側がメタライズされてい
る。これにより、ヒートシンクに向かう側においては銀
ろうなどのろう材を用いることにより、ヒートシンクと
セラミックとを接合することができる。なお、ろう材と
して他の材料を用いてもよいが、銀ろうを用いると特に
放熱効果が高くなる。
【００２５】また、セラミックのペルチェ素子に向かう
側がペルチェ素子の配線に用いられているため、ペルチ
ェ素子搭載基板の構造を簡単にすることができる。
側がペルチェ素子の配線に用いられているため、ペルチ
ェ素子搭載基板の構造を簡単にすることができる。
【００２６】なお、金属スプレーや真空蒸着などにより
メタライズを行なってもよいし、めっきを行なってもよ
い。また、メタライズ層の形成にはタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属を用いることが
望ましい。
メタライズを行なってもよいし、めっきを行なってもよ
い。また、メタライズ層の形成にはタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの金属を用いることが
望ましい。
【００２７】なお、ヒートシンクを構成する材料とし
て、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ／Ｍｏ、Ｃｕ／Ｗなど
の金属を用いてもよいし、Ｃｕ−ＳｉＣ（銅炭化シリコ
ン）などの金属セラミック複合体を用いてもよい。
て、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ／Ｍｏ、Ｃｕ／Ｗなど
の金属を用いてもよいし、Ｃｕ−ＳｉＣ（銅炭化シリコ
ン）などの金属セラミック複合体を用いてもよい。
【００２８】また、セラミック材として、アルミナ、窒
化アルミニウム、窒化珪素などを用いることができる。
化アルミニウム、窒化珪素などを用いることができる。
【００２９】表１は、本実施の形態における効果を説明
するための図である。本実施の形態においてヒートシン
クの材料と、セラミックの材料とを適宜選択し、Ｔ
ｙｐｅ１〜４の４種類のペルチェ素子搭載基板を作製し
て、それぞれの熱抵抗を測定した。
するための図である。本実施の形態においてヒートシン
クの材料と、セラミックの材料とを適宜選択し、Ｔ
ｙｐｅ１〜４の４種類のペルチェ素子搭載基板を作製し
て、それぞれの熱抵抗を測定した。
【００３０】また、対比（Ｒｅｆ．）として、ヒートシ
ンクを用いずに、セラミックの素材をＡｌＮとしたもの
を作製し、その熱抵抗を測定している。なお、この場合
においてＡｌＮ基板の厚みは１．０ｍｍであり、ＡｌＮ
基板上はタングステン（Ｗ）によりメタライズされ、そ
の上にニッケル（Ｎｉ）めっきが行なわれている。
ンクを用いずに、セラミックの素材をＡｌＮとしたもの
を作製し、その熱抵抗を測定している。なお、この場合
においてＡｌＮ基板の厚みは１．０ｍｍであり、ＡｌＮ
基板上はタングステン（Ｗ）によりメタライズされ、そ
の上にニッケル（Ｎｉ）めっきが行なわれている。
【００３１】また、Ｔｙｐｅ１〜４のそれぞれにおい
て、ヒートシンクの厚みは１．０ｍｍ、セラミックの厚
みは０．２ｍｍとしている。
て、ヒートシンクの厚みは１．０ｍｍ、セラミックの厚
みは０．２ｍｍとしている。
【００３２】
【表１】
【００３３】表に示されるように、Ｔｙｐｅ１〜４のそ
れぞれのヒートシンクの材料をＣｕ、Ｃｕ／Ｍｏ、Ｃ
ｕ、Ｃｕ／Ｍｏとし、セラミックの材料を、ＡｌＮ、Ａ
ｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3としたところ、それぞれの熱
抵抗は、０．５６、０．６５、０．８６、０．９４とな
った。なお、対比（Ｒｅｆ．）に用いたペルチェ素子搭
載用基板の熱抵抗が１であるものとする。
れぞれのヒートシンクの材料をＣｕ、Ｃｕ／Ｍｏ、Ｃ
ｕ、Ｃｕ／Ｍｏとし、セラミックの材料を、ＡｌＮ、Ａ
ｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3としたところ、それぞれの熱
抵抗は、０．５６、０．６５、０．８６、０．９４とな
った。なお、対比（Ｒｅｆ．）に用いたペルチェ素子搭
載用基板の熱抵抗が１であるものとする。
【００３４】このように、本実施の形態によると、ヒー
トシンク上にペルチェ素子サイズのセラミックを分散し
て搭載した構造を採用することで、熱特性が優れかつ機
械的強度にも優れたペルチェ素子搭載用基板を低コスト
で製造することが可能となった。
トシンク上にペルチェ素子サイズのセラミックを分散し
て搭載した構造を採用することで、熱特性が優れかつ機
械的強度にも優れたペルチェ素子搭載用基板を低コスト
で製造することが可能となった。
【００３５】また、セラミックが分散されているので熱
膨張による基板のそりの発生が防がれる。さらに接合面
積も小さくなるためボイドの発生も防止される。
膨張による基板のそりの発生が防がれる。さらに接合面
積も小さくなるためボイドの発生も防止される。
【００３６】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【図１】 本発明の実施の形態の１つにおけるペルチェ
素子搭載基板の断面図である。
素子搭載基板の断面図である。
【図２】 第１の従来例におけるペルチェ素子搭載基板
の断面図である。
の断面図である。
【図３】 第２の従来例におけるペルチェ素子搭載基板
の断面図である。
の断面図である。
１０１ａ〜１０１ｋ ペルチェ素子、１０３ａ〜１０３
ｌ 銀ろう、１０５ａ〜１０５ｌ セラミック、１０７
ａ，１０７ｂ ヒートシンク、１０９ 外部電極。
ｌ 銀ろう、１０５ａ〜１０５ｌ セラミック、１０７
ａ，１０７ｂ ヒートシンク、１０９ 外部電極。
Claims (5)
- 【請求項１】 ヒートシンクと、 前記ヒートシンク上に複数個配置されたセラミックとを
備え、 前記複数個配置されたセラミックの各々にペルチェ素子
が配置されることを特徴とする、ペルチェ素子搭載用基
板。 - 【請求項２】 前記セラミックの前記ヒートシンクに向
かう側はメタライズされており、 前記セラミックは、ろう材により前記ヒートシンクに接
合される、請求項１に記載のペルチェ素子搭載用基板。 - 【請求項３】 前記ろう材は銀ろうである、請求項２に
記載のペルチェ素子搭載用基板。 - 【請求項４】 前記セラミックの前記ペルチェ素子に向
かう側はメタライズされており、前記ペルチェ素子の配
線に用いられる、請求項１〜３のいずれかに記載のペル
チェ素子搭載用基板。 - 【請求項５】 ヒートシンク上の複数箇所にセラミック
を配置する工程と、 前記複数箇所に配置されたセラミックのそれぞれにペル
チェ素子を配置する工程とを備えた、ペルチェ素子搭載
基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000009779A JP2001203398A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | ペルチェ素子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000009779A JP2001203398A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | ペルチェ素子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001203398A true JP2001203398A (ja) | 2001-07-27 |
Family
ID=18537884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000009779A Withdrawn JP2001203398A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | ペルチェ素子搭載用基板およびペルチェ素子搭載基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001203398A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007063168A1 (de) * | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelektrisches Modul und thermoelektrischer Generator |
-
2000
- 2000-01-19 JP JP2000009779A patent/JP2001203398A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007063168A1 (de) * | 2007-12-19 | 2009-07-02 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Thermoelektrisches Modul und thermoelektrischer Generator |
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