JP2002184918A - 温度制御ユニット - Google Patents

温度制御ユニット

Info

Publication number
JP2002184918A
JP2002184918A JP2001305318A JP2001305318A JP2002184918A JP 2002184918 A JP2002184918 A JP 2002184918A JP 2001305318 A JP2001305318 A JP 2001305318A JP 2001305318 A JP2001305318 A JP 2001305318A JP 2002184918 A JP2002184918 A JP 2002184918A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature control
control unit
resin
case
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001305318A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuji Ueda
哲司 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2001305318A priority Critical patent/JP2002184918A/ja
Publication of JP2002184918A publication Critical patent/JP2002184918A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で、かつ放熱性が高く、さらに確実なペ
ルチェモジュールの気密封止構造を有する温度制御ユニ
ットを提供することにある。 【解決手段】 温度制御用素子と、該温度制御用素子を
底面に搭載し、前記温度制御用素子を取り囲む側壁と周
壁によって形成される溝を全周に有するケースと、突起
状の枠が全周に形成され、該突起状の枠が前記溝に対し
て間隙を持って挿入されたチップホルダと、前記溝の内
部に充填した気密封止用樹脂とを備えたことを特徴とす
る温度制御ユニット。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用デバイス
において、温度制御を必要とするデバイスに適用され
る、温度制御ユニット関するものである。
【0002】
【従来の技術】温度制御用部品として一般的に用いられ
ているペルチェモジュールは、P型半導体とN型半導体
によるPN素子対から構成されており、電流を供給する
ことにより端部間に温度差を与えるペルチェ効果を利用
して温度制御を行う部品である。このペルチェモジュー
ルは、結露によりショートを引き起こす等、湿気に対し
て耐性が十分でないため、気密封止を必要とする。
【0003】これまで、ペルチェモジュールを使用した
光デバイスでは、実開平6−17260号公報に見られ
るように、デバイス全体をシーム溶接等で完全に気密す
る構造が取られていた。
【0004】しかし、この様な構造では、シーム溶接等
を行う必要があることから、ケースに使用する材料や処
理にコストがかさみ、またケースに対する形状やサイズ
の自由度が小さい。
【0005】一方、樹脂により簡易に気密封止を行う構
造として、特開平9−186379号公報や実開平4−
105572号公報がこれまで提案されてきているが、
ケース全体で気密封止する構造であるため、広い容積の
気密を取る必要があり、気密の維持が困難であった。さ
らに、シリコーン接着剤やシール材等が外に剥き出しの
構造となっているため、傷等の欠陥を引き起こしやす
い。また上記の構造同様、ケースに対する設計の自由度
が小さい構造であった。
【0006】なお、シリコーン樹脂は水分を透過してし
まうため、特開平9−186379号公報の構造では、
湿気の侵入を阻止することはできない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】これらの欠点を解決す
るため、部分的に気密封止を行うことを目的として、ペ
ルチェモジュール自体を封止用樹脂で覆ってしまった場
合、本来空間的に分離されるべき、高温側と低温側が熱
的に結合されてしまい、熱循環を起こしてしまうという
別の欠陥が生じる。そのため、放熱特性が極端に悪くな
るという問題を避けることができない。
【0008】本発明は、上述した問題を解決するため
に、簡易で、かつ放熱性が高く、さらに確実なペルチェ
モジュールの気密封止構造を提供することを目的とし、
特に、光導波路型デバイス等において、温度制御を必要
とするデバイスの温度制御ユニットを簡易に気密封止す
る構造を備えた温度制御ユニットを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、温度制御用素
子と、該温度制御用素子を底面に搭載し、前記温度制御
用素子を取り囲む側壁と周壁によって形成される溝を全
周に有するケースと、突起状の枠が全周に形成され、該
突起状の枠が前記溝に対して間隙を持って挿入されたチ
ップホルダと、前記溝の内部に充填した気密封止用樹脂
とを備えたことを特徴とする温度制御ユニットを提供す
るものである。
【0010】好ましくは、前記気密封止用樹脂はシリコ
ーン系樹脂を含む第一の樹脂とエポキシ系樹脂を含む第
二の樹脂とを有し、前記ケース及び前記チップホルダ
は、前記温度制御用素子の上面と下面にそれぞれが熱的
に接触しており、該ケース及び該チップホルダがアルミ
ニウムあるいは銅を含有する金属を有する温度制御ユニ
ットである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施の形態によ
る温度制御ユニットを示す。
【0012】本発明の温度制御ユニットは、基本構成と
して、温度制御を行うペルチェモジュール1を、熱伝導
性の高い金属製のケース2とチップホルダ3で挟み込ん
だ構成となっており、ケース2とチップホルダ3の隙間
には、熱伝導性が低く、吸湿性の低い樹脂4,5が、チ
ップホルダ3の全周に渡って充填され、ペルチェモジュ
ール1が搭載されている空間が外気から遮断されるよう
になっている。
【0013】ペルチェモジュール1は、熱電半導体素子
6を2枚のセラミック基板7及び8で挟み込んだ構造と
なっており、セラミック基板7,8の各々は、熱伝導性
の高い金属製のケース2及びチップホルダ3に、半田ま
たは熱伝導性の高い樹脂で固定されている。また、ペル
チェモジュール1に給電するためのリード線9は、その
外周を絶縁物質により覆われている。
【0014】金属製のケース2は、ペルチェモジュール
1が搭載される上面の中央部が窪んだ形状を有してお
り、さらにペルチェモジュール1を取り囲むように、ペ
ルチェモジュール1の厚みよりも低い防波堤状の周壁1
0が全周に形成されている。
【0015】気密封止用の樹脂は、ケース2内部の側面
2aと前記の周壁10との間に形成された溝2bの内部
に、全周に渡って充填される第一の樹脂4と、チップホ
ルダ3とケース2の間に形成される溝2cに充填される
第二の樹脂5とからなる。これらの第一及び第二の樹脂
4,5は、熱伝導性が低く、吸湿性、吸水性のないもの
が望まれ、さらに弾性変形率が高く、熱による収縮率が
低いものがより望ましい。
【0016】特に第一の樹脂4は、硬化時の収縮等によ
りペルチェモジュール1に過大な圧縮応力をかけないよ
うに、弾性変形率が高いシリコーン系樹脂が適してお
り、第二の樹脂5は、内部への湿気の侵入を防ぐため
に、吸湿性が低いエポキシ系樹脂が適している。
【0017】例として、ケース2及びチップホルダ3は
熱伝導性から金属が好ましく、特に熱伝導性の高い銅
(熱伝導率390W/m・℃程度)あるいはアルミニウ
ム(220W/m・℃程度)等で形成されることが好ま
しい。また第一の樹脂4は、熱伝導性が低く、弾性変形
率が高いシリコーン樹脂が用いられ、第二の樹脂5は、
熱伝導性が低く、吸湿性の低いエポキシ樹脂等が用いら
れることが好ましい。シリコーン及びエポキシ樹脂の熱
伝導率は0.1〜0.9W/m・℃程度である。なお、
空気の熱伝導率は0.03W/m・℃程度であり、これ
らの樹脂よりもさらに断熱効果は高い。
【0018】次に、本発明の温度制御ユニットの簡易気
密封止構造を構成する工程を、図2(a)〜(d)及び
それらの断面図である図3(a)〜(d)により説明す
る。
【0019】まず、図2(a)及び図3(a)に示す様
に、ペルチェモジュール1は、リード線9を周壁10に
形成されたスリット11に合わせてケース2の内部に搭
載し、半田または熱伝導性樹脂で貼り合わせて固定す
る。
【0020】次に、図2(b),(c)及び図3
(b),(c)に示す様に、リード線9が挿入されたス
リット11を、樹脂12によって隙間なく埋め、チップ
ホルダ3をペルチェモジュール1の上面に半田または熱
伝導性樹脂で貼り合わせて固定する。この時に、図3
(c)に示すように、ケース2の内部に形成された周壁
10が、チップホルダ3の下面13に接触することな
く、さらにチップホルダ3の外周の下面14が第一の樹
脂4の上面15よりも低くできるように、それぞれの寸
法を設定しておく。
【0021】ついで、側面2aと周壁10との間に形成
された溝2bの全周に渡って、気密封止用の第一の樹脂
4を充填し、硬化させる。
【0022】さらに、図3(d)のように、チップホル
ダ3の外周3aとケース2内部の側壁2aにより形成さ
れる溝2cに、第一の樹脂4を上面から覆う形で、第二
の樹脂5を全周に渡って充填し、硬化させて、本発明の
温度制御ユニットの簡易気密封止構造が形成される。
【0023】図4に、この温度制御ユニットを使用した
例として、チップホルダの上面に光導波路を固定した構
成を示す。光導波路16は、あらかじめファイバアレイ
端末17,18が光軸調心固定されており、熱伝導性樹
脂等(図示せず)により、光導波路16の裏面でチップ
ホルダ3の上面に固定されている。
【0024】このように構成された本発明の温度制御ユ
ニットは、LDやPDの樹脂封止構造で見られるよう
に、ペルチェモジュール自体を樹脂で覆う構造となって
いるのではなく、熱伝導性が最も低い乾燥空気や乾燥窒
素等により覆われるようにしているため、温度差を与え
る相互のセラミック基板7,8へ熱が回り込むことがな
い。
【0025】また、ケース2とチップホルダ3は直接接
触しておらず、熱伝導性の低い樹脂4,5を介して接触
しているため、ケース2から放熱される熱が樹脂に遮ら
れ、チップホルダ3に伝わり難くい構造となっており、
かつ、ペルチェモジュール1が搭載されている空間を気
密封止することを可能としている。なお、気密が取り難
いペルチェモジュール1のリード線9についても、気密
用の樹脂4,5で完全に覆う構造としており、気密の保
持を可能としている。
【0026】また、第1及び第2の樹脂4,5は、ペル
チェモジュール1上部に半田で固定されたチップホルダ
3を機械的に保持する働きも兼ね備え、振動や衝撃から
ペルチェモジュール1に加えられる応力を緩和する。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
気密封止する範囲をペルチェモジュール近傍だけに絞
り、溶接等の装置を必要とせず、必要最小限の範囲だけ
を気密封止用樹脂により封止しているため、十分な気密
が行え、簡易にかつ確実に気密封止することができる。
【0028】またペルチェモジュールに直接樹脂が触れ
ない構造としており、さらに熱伝導性の低い樹脂で封止
を行っていることにより、ケースからの熱の回り込みが
少ない構造としているため、冷却効率を損なうことな
く、簡易な気密封止が行える。
【0029】さらに、ホルダ周辺部を樹脂により固定し
ているため、振動衝撃に優れ、かつ熱応力を受け難い構
造とすることができる。
【0030】本発明のさらに重要な効果として、デバイ
スの実装構造に自由度が高いということが挙げられる。
これは、ペルチェモジュール近傍で気密を取る構造とし
ているため、他に気密を必要としている部品がないデバ
イスでは、デバイスの実装構造に制限がなくなることに
よって得られる。
【0031】さらに、個々の部品にシーム溶接で必要と
する材料や処理、さらに溶接装置等が不用となり、安価
な樹脂により気密封止が行えるため、コストを低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による温度制御ユニット
を示す縦断面図である。
【図2】図1に示した温度制御ユニットを製造する工程
を示す斜視図である。
【図3】図1に示した温度制御ユニットを製造する工程
を示す断面図である。
【図4】光導波路に本発明の温度制御ユニットを適用し
た例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 ペルチェモジュール 2 ケース 2a 側面 2b,2c 溝 3 チップホルダ 4,5 樹脂 6 熱電半導体素子 7,8 セラミック基板 9 リード線 10 周壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温度制御用素子と、 該温度制御用素子を底面に搭載し、前記温度制御用素子
    を取り囲む側壁と周壁によって形成される溝を全周に有
    するケースと、 突起状の枠が全周に形成され、該突起状の枠が前記溝に
    対して間隙を持って挿入されたチップホルダと、 前記溝の内部に充填した気密封止用樹脂とを備えたこと
    を特徴とする温度制御ユニット。
  2. 【請求項2】 前記気密封止用樹脂はエポキシ系樹脂を
    含む請求項1に記載の温度制御ユニット。
  3. 【請求項3】 前記気密封止用樹脂は、シリコーン系樹
    脂を含む第一の樹脂とエポキシ系樹脂を含む第二の樹脂
    とを有する請求項1または2に記載の温度制御ユニッ
    ト。
  4. 【請求項4】 前記ケース及び前記チップホルダは、前
    記温度制御用素子の上面と下面にそれぞれが熱的に接触
    している請求項1〜3のいずれかに記載の温度制御ユニ
    ット。
  5. 【請求項5】 前記ケース及び前記チップホルダが金属
    である請求項4に記載の温度制御ユニット。
  6. 【請求項6】 前記金属がアルミニウムを含んでいる請
    求項5に記載の温度制御ユニット。
  7. 【請求項7】 前記金属が銅を含んでいる請求項5に記
    載の温度制御ユニット。
JP2001305318A 2001-10-01 2001-10-01 温度制御ユニット Pending JP2002184918A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001305318A JP2002184918A (ja) 2001-10-01 2001-10-01 温度制御ユニット

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001305318A JP2002184918A (ja) 2001-10-01 2001-10-01 温度制御ユニット

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36297398A Division JP3252902B2 (ja) 1998-12-21 1998-12-21 温度制御ユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002184918A true JP2002184918A (ja) 2002-06-28

Family

ID=19125128

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001305318A Pending JP2002184918A (ja) 2001-10-01 2001-10-01 温度制御ユニット

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002184918A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012060156A (ja) * 2006-03-31 2012-03-22 Kyocera Corp 熱電モジュール
JP2015522943A (ja) * 2012-05-07 2015-08-06 フォノニック デバイセズ、インク 保護用熱拡散蓋および最適な熱界面抵抗を含む熱電熱交換器部品
JP2016040811A (ja) * 2014-08-13 2016-03-24 富士通株式会社 熱電変換モジュール及びその製造方法、センサモジュール及び情報処理システム
US10012417B2 (en) 2012-05-07 2018-07-03 Phononic, Inc. Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance
US10458683B2 (en) 2014-07-21 2019-10-29 Phononic, Inc. Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012060156A (ja) * 2006-03-31 2012-03-22 Kyocera Corp 熱電モジュール
JP2015522943A (ja) * 2012-05-07 2015-08-06 フォノニック デバイセズ、インク 保護用熱拡散蓋および最適な熱界面抵抗を含む熱電熱交換器部品
US10012417B2 (en) 2012-05-07 2018-07-03 Phononic, Inc. Thermoelectric refrigeration system control scheme for high efficiency performance
US10458683B2 (en) 2014-07-21 2019-10-29 Phononic, Inc. Systems and methods for mitigating heat rejection limitations of a thermoelectric module
JP2016040811A (ja) * 2014-08-13 2016-03-24 富士通株式会社 熱電変換モジュール及びその製造方法、センサモジュール及び情報処理システム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9195055B2 (en) Electronic component
KR970077570A (ko) 반도체장치 및 그 제조방법
JP2008060172A (ja) 半導体装置
JP3252902B2 (ja) 温度制御ユニット
US10062632B2 (en) Semiconductor device having improved heat dissipation efficiency
JP4923250B2 (ja) 金属箔抵抗器
JP2007073782A (ja) 大電力用半導体装置
JP2006261221A (ja) 電子回路及び電子機器
JP2002184918A (ja) 温度制御ユニット
JPH05160312A (ja) 電子パッケージ用モジュール
JP2853666B2 (ja) マルチチップモジュール
CN111142197B (zh) 一种光器件、光模块和光通信设备
US7476571B2 (en) Method for cooling a semiconductor device
JP4412542B2 (ja) 封止型電子部品、回路基板及び電子機器
JP2002158322A (ja) 半導体モジュール
JP3894749B2 (ja) 半導体装置
JPH08222652A (ja) 半導体装置及びその製造方法
TWI755281B (zh) 散熱結構、半導體封裝裝置及半導體封裝裝置之製造方法
JP2621722B2 (ja) 半導体装置
CN114975295A (zh) 散热结构、半导体封装装置及半导体封装装置的制造方法
JP2000133770A (ja) 半導体装置モジュール及び半導体装置モジュール用部品
JPH11312828A (ja) 熱変換装置
JPH04212442A (ja) 性能増強icパッケージング構造体
JPH03292799A (ja) プリント配線板ユニットの放熱構造
JP2003051572A (ja) 電子部品

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20040423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040818

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041216