JP2005277256A - Lead wire and thermoelectric module comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、リード線及びこれを備えた熱電モジュールに関するものである。 The present invention relates to a lead wire and a thermoelectric module including the lead wire.
従来、熱電モジュールに電力を供給するために接合されるリード線には軟銅線が用いられている(例えば、特許文献1参照)。そして、光通信分野でこのような熱電モジュールを使用する場合の多くは、熱電モジュールを非常に小さい半導体パッケージ内に組み付けて使用される。
しかしながら、特許文献1に記載の熱電モジュールを、前記半導体パッケージ内に実装する際、あるいは半導体パッケージのターミナルへ結線する際には、該半導体パッケージ内は非常に狭いため、リード線の曲げ伸ばしを繰り返し行う場合がある。このため、軟銅線は柔らかく、曲げ伸ばしによる疲労破壊が起こりやすいので、リード線が破断してしまうおそれがあった。 However, when the thermoelectric module described in Patent Document 1 is mounted in the semiconductor package or connected to a terminal of the semiconductor package, the inside of the semiconductor package is very narrow, and therefore the lead wire is repeatedly bent and stretched. May do. For this reason, the annealed copper wire is soft, and fatigue breakage due to bending and stretching tends to occur, so that the lead wire may be broken.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。その目的は、曲げ伸ばすことによる破断耐性に優れたリード線及びこれを備えた熱電モジュールを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a lead wire excellent in fracture resistance by bending and stretching, and a thermoelectric module including the lead wire.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、モジュール本体と、該モジュール本体に電力を供給するために接合されたリード線とを備えた熱電モジュールにおいて、前記リード線は、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを要旨とする。 To achieve the above object, the invention according to claim 1 is a thermoelectric module comprising a module body and a lead wire joined to supply power to the module body, wherein the lead wire is: The gist of the present invention is that it is made of a copper wire to which tin or silver is added and is heat-treated.
従って、錫または銀が添加された銅線に熱処理を施すことで、リード線の展性が向上され、該リード線の曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性が向上される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記錫または銀の添加量は、0.1〜10質量%であることを要旨とする。
Therefore, by subjecting the copper wire added with tin or silver to heat treatment, the malleability of the lead wire is improved, and the fracture resistance when the lead wire is repeatedly bent and stretched is improved.
The gist of the invention described in claim 2 is that, in the invention described in claim 1, the amount of tin or silver added is 0.1 to 10% by mass.
従って、請求項1と同様の作用効果が確実に得られる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記リード線の表面には、ニッケル、銀、金、錫から選択される少なくとも1種のめっきが施されていることを要旨とする。
Therefore, the same effect as that of the first aspect can be obtained with certainty.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least one type of plating selected from nickel, silver, gold, and tin is applied to the surface of the lead wire. It is a summary.
従って、上記のようなめっきを施すことで耐腐食性が向上され、さらに鉛を含まない融点の高い半田を用いて半田付けを行っても半田付け時の耐熱性が確保されるとともに、半田に対するぬれ性が向上される。 Therefore, by applying the plating as described above, the corrosion resistance is improved, and even when soldering is performed using a solder having a high melting point not containing lead, the heat resistance during soldering is ensured, and the resistance to solder The wettability is improved.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、金めっきが施されていることを要旨とする。 The invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the surface of the lead wire is subjected to nickel plating, and further, the surface of the nickel plating is subjected to gold plating. Is the gist.
従って、請求項3と同様の作用効果が得られる。
請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、銀めっきが施されていることを要旨とする。
Therefore, the same effect as that attained by the third aspect can be obtained.
The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the surface of the lead wire is subjected to nickel plating, and further, the surface of the nickel plating is subjected to silver plating. Is the gist.
従って、請求項3と同様の作用効果が得られる。
請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記リード線の表面には銀めっきが施されていることを要旨とする。
Therefore, the same effect as that attained by the third aspect can be obtained.
The gist of the invention of claim 6 is that, in the invention of claim 3, the surface of the lead wire is silver plated.
従って、リード線の表面に銀めっきを施すことで、耐腐食性が向上されるとともに半田に対するぬれ性が向上される。
請求項7に記載の発明は、熱電モジュールに電力を供給するために接合されるリード線であって、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを要旨とする。
Therefore, by applying silver plating to the surface of the lead wire, corrosion resistance is improved and wettability to solder is improved.
The invention according to claim 7 is a lead wire joined to supply electric power to the thermoelectric module, and is composed of a copper wire to which tin or silver is added and is subjected to heat treatment. To do.
従って、錫または銀が添加された銅線に熱処理を施すことで、展性が向上されるとともに、曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性が向上される。 Therefore, by performing a heat treatment on the copper wire to which tin or silver is added, the malleability is improved and the fracture resistance when bending and stretching is repeated is improved.
本発明によれば、曲げ伸ばすことによる破断耐性に優れたリード線及びこれを備えた熱電モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lead wire excellent in the fracture | rupture tolerance by bending and extending and a thermoelectric module provided with the same can be provided.
以下、本発明を具体化した実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1(a)、(b)に示すように、平面視で長方形をなす半導体パッケージ12内には、同じく平面視で長方形をなす熱電モジュール11が実装されている。半導体パッケージ12内において熱電モジュール11は、通電されることで該熱電モジュール11上に配置される図示しないレーザダイオード等の他の部品を冷却するようになっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1A and 1B, a
半導体パッケージ12の短手方向の両側壁12aには、複数本(この実施形態では7対)のターミナル13が、それぞれ長手方向に沿って並設されている。前記ターミナル13は、絶縁材14を介して前記両側壁12aの内外を貫通して設けられている。前記複数のターミナル13のうち一対は、熱電モジュール11へ給電するための一対の給電ターミナル13aとして用いられる。
A plurality of (seven pairs in this embodiment)
熱電モジュール11は、給電用の一対の給電端子15と一対のリード線16とを備えている。これら一対の給電端子15上には、被覆されていない単芯の銅線よりなる前記一対のリード線16の一端が半田17によってそれぞれ接合されている。これらリード線16の他端は、半田17により一対の給電ターミナル13aとそれぞれ接合されており、半導体パッケージ12の外部からこれら給電ターミナル13aを介して熱電モジュール11に電力が供給されるようになっている。
The
前記リード線16を構成する銅線は線径が0.3mmであり、該銅線には0.3質量%の錫(又は銀)が添加されているとともに、600℃で2秒間の熱処理が施されている。この場合、錫(又は銀)の添加量は0.1〜10質量%の範囲内であることが好ましく、熱処理温度は300〜900℃の範囲内であることが好ましく、熱処理時間は、熱処理を行う温度により適宜変更される。
The copper wire constituting the
前記銅線の表面には電解ニッケルめっきが施されており、さらにこの電解ニッケルめっきの表面には電解金めっきが施されている。すなわち、この銅線の表面には、ニッケルと金との2層めっきが施されている。また、前記半田17には、金−錫合金、錫−アンチモン合金、錫−亜鉛合金、錫−銀合金及び錫−銀−銅合金などの鉛を含まない合金を用いることが好ましい。
The surface of the copper wire is subjected to electrolytic nickel plating, and the surface of the electrolytic nickel plating is subjected to electrolytic gold plating. That is, the surface of the copper wire is plated with two layers of nickel and gold. The
熱電モジュール11は、モジュール本体26を備えている。モジュール本体26は、四角平板状のセラミックよりなる下基板18と、該下基板18に対向する四角平板状のセラミックよりなる上基板19とを備えている。上基板19の長手方向の長さは、下基板18の長手方向の長さよりも短く形成されており、短手方向の長さは、下基板18の短手方向の長さと同じになっている。上基板19及び下基板18は、これらの長手方向において互いに一端部同士が揃えられているとともに、下基板18の他端部は、上基板19の他端部よりも長手方向に突出している。すなわち、下基板18の他端部には、その上方に上基板19が存在しない部分である突出部18aが形成されている。前記下基板18及び上基板19の各対向面には、それぞれ複数の下電極20及び上電極21が形成されている。前記下電極20と上電極21との間には、複数の柱状の熱電半導体チップ22が橋設されており、複数の下電極20及び上電極21により該複数の熱電半導体チップ22が互いに直列に接続されている。
The
前記直列に接続された複数の熱電半導体チップ22のうち両端部に位置する熱電半導体チップ22には、前記一対の給電端子15がそれぞれ接続されている。このとき、前記一対の給電端子15は、下基板18の突出部18a上に配置されている。また、下基板18の下面には、熱電モジュール11を前記半導体パッケージ12の内底面上に半田付けするための下金属板24が取着されており、上基板19の上面には、熱電モジュール11上にレーザダイオード等の部品を半田付けするための上金属板25が取着されている。
The pair of
さて、図1(a)、(b)に示すように、前記熱電モジュール11を前記半導体パッケージ12内に実装する場合、まず前記熱電モジュール11の一対の給電端子15に一対のリード線16の一端をそれぞれ半田17によって接合する。この状態で熱電モジュール11を半導体パッケージ12の内底面上に半田付けするとともに、一対のリード線16の他端を一対の給電ターミナル13aにそれぞれ半田17により接合する。このとき、半導体パッケージ12内は非常に狭いため、リード線16が2〜3回程度曲げ伸ばしされる。しかしながら、リード線16を構成する銅線には、錫または銀が添加されているとともに、熱処理が施されているため、リード線16は展性に富んでいる。このため、曲げ伸ばしによってリード線16が破断され難い。
As shown in FIGS. 1A and 1B, when the
ここで、前記リード線16の曲げ伸ばしを繰り返し行うことにより破断試験を行った。試験方法は、図2に示すように、リード線16の一端を一対のブロック30で挟んで固定し、他端を該リード線16が弛まない程度にその延伸方向に水平に引張りながら上方へ90度折り曲げて、元の位置に戻し、下方へ90度折り曲げて、元の位置に戻すことを繰り返し行い、リード線16が破断するまでの回数を調べた。この方法で10本のリード線16の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は6.8回であった。
Here, the breaking test was performed by repeatedly bending and stretching the
上記と同様の方法により熱処理を行わなかった場合のリード線16の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は2.4回であった。
上記と同様の方法により前記リード線16と線径が同じである従来の軟銅線の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は3.9回であった。
When the
When a break test of a conventional annealed copper wire having the same wire diameter as the
以上の破断試験の結果を図3に示す。この図3に示されたグラフから明らかなように、実施形態のリード線16は、破断するまでの曲げ伸ばし回数が、従来の軟銅線に比べて約2倍に向上していることが分かる。
The results of the above breaking test are shown in FIG. As is apparent from the graph shown in FIG. 3, it can be seen that the
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
(1)リード線16を形成する銅線には、錫または銀が添加されているとともに熱処理が施されているため、該リード線16の展性が向上され、曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性を従来の軟銅線よりも格段に向上させることができる。
According to the embodiment detailed above, the following effects are exhibited.
(1) Since the copper wire forming the
(2)リード線16の表面には、ニッケルめっきと金めっきとの2層のめっきが施されているため、該リード線16の耐腐食性が向上され、さらに鉛を含まない融点の高い半田17を用いて半田付けを行っても該めっきの半田付け時の耐熱性を確保することができるとともに、該リード線16の半田に対するぬれ性を向上させることができる。
(2) Since the surface of the
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記リード線16の表面に施すめっきは、ニッケル、銀、金、錫から選択される少なくとも1種のめっきでもよい。
In addition, the said embodiment can also be changed and actualized as follows.
The plating applied to the surface of the
・前記リード線16の表面に施すめっきは、ニッケルめっきと銀めっきとの2層めっきでもよい。
・前記リード線16の表面に施すめっきは、銀めっきのみでもよい。
The plating applied to the surface of the
-The plating applied to the surface of the
11…熱電モジュール、12…半導体パッケージ、15…給電端子、16…リード線、17…半田、26…モジュール本体。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記リード線は、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを特徴とする熱電モジュール。 In a thermoelectric module comprising a module body and a lead wire joined to supply power to the module body,
The lead wire is made of a copper wire to which tin or silver is added and heat-treated.
錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを特徴とするリード線。 A lead wire joined to supply power to the thermoelectric module,
A lead wire comprising a copper wire added with tin or silver and heat-treated.
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