JP2011086737A - Thermoelectric conversion module - Google Patents

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Yuichi Akage
勇一 赤毛
Takayuki Yamanaka
孝之 山中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion module capable of assuring a heat radiative performance and an endothermic performance, such as to maintain a trouble-free size for an electric wiring work (a wiring work), at mounting of electrodes. <P>SOLUTION: A thermoelectric conversion module 1 includes a thermoelectric semiconductor element 2; an endothermic part insulation property substrate 3b constituting an endothermic part disposed facing each other so as to sandwich the thermoelectric semiconductor element 2; and a heat radiation insulation property substrate 3a constituting the endothermic part; and uses the peltier effect caused by current drawn in the thermoelectric semiconductor element 2 via the endothermic part insulating property substrate 3b and an electric wiring pattern 4 formed on the endothermic part insulating property substrate 3a; and electrical pads 5 for electrically connecting the thermoelectric conversion module 1 and the outside of the thermoelectric conversion module 1 with a surface other than the surface contacting the thermoelectric semiconductor element 2 of either or both of the endothermic part insulating property substrate 3b or the heat radiation part insulating property substrate 3a. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱電半導体素子のペルチェ効果を利用した熱電変換モジュールの構成に関する。   The present invention relates to a configuration of a thermoelectric conversion module using the Peltier effect of a thermoelectric semiconductor element.

熱電半導体素子を搭載した熱電変換モジュールは、2種類の導電性を有した半導体の接合部に電流を流すと電流と一緒に熱も輸送されるというペルチェ効果を利用した熱制御用のモジュールで、小型化が容易であり局部的な熱制御が必要な部品応用に適していること、稼働部がないことから振動を生じない静かな熱制御装置が構成できること、電気信号の制御による比較的簡単な操作で精密な温度コントロールが可能なこと等の多くのメリットを有しており、さまざまな分野で応用されている。   A thermoelectric conversion module equipped with a thermoelectric semiconductor element is a module for thermal control using the Peltier effect that when current flows through a junction of two types of conductive semiconductors, heat is transported together with the current. It is easy to miniaturize and is suitable for parts applications that require local thermal control, and because there is no moving part, a quiet thermal control device that does not generate vibration can be configured, and it is relatively simple by controlling electrical signals It has many advantages such as precise temperature control by operation, and is applied in various fields.

図4は、従来の熱電半導体素子を搭載した電極ケーブルを有したタイプの熱電交換モジュールの模式図である。   FIG. 4 is a schematic view of a thermoelectric exchange module of a type having an electrode cable on which a conventional thermoelectric semiconductor element is mounted.

図4に示すように、従来の熱電半導体素子を搭載した電極ケーブルを有したタイプの熱電交換モジュール100は、第1又は第2の導電性を有した熱電半導体素子101を交互に配置した構成部を放熱部又は吸熱部を構成する絶縁性基板102で挟んだ構成を有し、交互に配置された熱電半導体素子101を接続するための電気配線パターン103と、熱電半導体素子に通電するための電気配線用ケーブル104とにより構成されている。   As shown in FIG. 4, a thermoelectric exchange module 100 of the type having an electrode cable on which a conventional thermoelectric semiconductor element is mounted has a configuration in which thermoelectric semiconductor elements 101 having first or second conductivity are alternately arranged. Between the thermoelectric semiconductor elements 101 and the electric wiring pattern 103 for connecting the alternately arranged thermoelectric semiconductor elements 101 and the electric current for energizing the thermoelectric semiconductor elements. And a wiring cable 104.

図5は、従来の熱電半導体素子を搭載した電極パッドを有するタイプの熱電交換モジュールの模式図である。
図5に示すように、従来の熱電半導体素子を搭載した電極パッドを有するタイプの熱電交換モジュール100は、第1又は第2の導電性を有した熱電半導体素子101を交互に配置した構成部を放熱部又は吸熱部を構成する絶縁性基板102で挟んだ構成を有し、交互に配置された熱電半導体素子101を接続するための電気配線パターン103と、電極パッド105とにより構成されている。
FIG. 5 is a schematic view of a thermoelectric exchange module having an electrode pad on which a conventional thermoelectric semiconductor element is mounted.
As shown in FIG. 5, a thermoelectric exchange module 100 having an electrode pad on which a conventional thermoelectric semiconductor element is mounted has a configuration in which thermoelectric semiconductor elements 101 having first or second conductivity are alternately arranged. It has a configuration sandwiched between insulating substrates 102 constituting a heat radiating portion or a heat absorbing portion, and is composed of an electric wiring pattern 103 for connecting alternately arranged thermoelectric semiconductor elements 101 and electrode pads 105.

上述したように、従来の熱電半導体素子を搭載した熱電変換モジュール100においては、2種類の導電性を有した熱電半導体素子101が交互に接続されるように熱電半導体素子101が配置及び電気配線用ケーブル104により電気配線され、電流を流すための一対の電極が構成されている。   As described above, in the thermoelectric conversion module 100 equipped with the conventional thermoelectric semiconductor element, the thermoelectric semiconductor element 101 is disposed and used for electrical wiring so that the two types of conductive thermoelectric semiconductor elements 101 are alternately connected. A pair of electrodes that are electrically wired by the cable 104 and flow current are configured.

なお、図4に示した従来の熱電変換モジュール100は、比較的大きな装置や部品に利用される熱電変換モジュールの一般的な形状であり、外部にある電気信号コントローラや外部の電気信号コントローラに接続された端子や基板等を介した電極を使って熱電変換モジュール100から出た配線を結線したりはんだ付けしたりすることで容易に電気的接続が出来るように、熱電交換モジュール100の電極取り出し部に電気配線用ケーブル104が接続されている。また、図5に示した従来の熱電変換モジュール100は、比較的小型の電気モジュールや光モジュールなどに多く利用されている形状であり電極パッド105を備えている。   The conventional thermoelectric conversion module 100 shown in FIG. 4 has a general shape of a thermoelectric conversion module used for relatively large devices and parts, and is connected to an external electric signal controller or an external electric signal controller. The electrode extraction portion of the thermoelectric exchange module 100 so that the electrical connection can be easily made by connecting or soldering the wiring coming out of the thermoelectric conversion module 100 using the electrodes via the terminals and the substrate that are formed. An electrical wiring cable 104 is connected to the cable. Further, the conventional thermoelectric conversion module 100 shown in FIG. 5 has a shape that is often used for a relatively small electric module, optical module, and the like, and includes an electrode pad 105.

図6は、従来の一般的な光モジュールにおける熱電交換モジュールとその上に搭載された部品の構成例を示した模式図である。
図6に示すように、従来の一般的な光モジュールは、熱電交換モジュール100上に、DFBレーザチップ等の光半導体チップ106と、サーミスタチップ107と、フォトダイオード(PD)108と、キャリア109と、DFBレーザチップ等の光半導体チップ用のヒートシンク110と、配線基板又はマッチング抵抗などの電子部品付きの配線基板111とが搭載されている。また、光モジュールは、光学レンズ112と、アイソレータ113と、光モジュール筐体114とを備えている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a thermoelectric exchange module in a conventional general optical module and components mounted thereon.
As shown in FIG. 6, a conventional general optical module includes an optical semiconductor chip 106 such as a DFB laser chip, a thermistor chip 107, a photodiode (PD) 108, a carrier 109, and a thermoelectric exchange module 100. A heat sink 110 for an optical semiconductor chip such as a DFB laser chip and a wiring board 111 with electronic components such as a wiring board or a matching resistor are mounted. The optical module includes an optical lens 112, an isolator 113, and an optical module housing 114.

例えば、直接変調DFBレーザを搭載した光モジュールでは、光デバイスであるDFBレーザチップ等の光半導体チップ106、温度モニター用のサーミスタチップ107、レーザ出力モニター用のPD108、光学レンズ112やアイソレータ113等の複数部品が小型の光モジュール筐体114内に高密度に収容されている。   For example, in an optical module equipped with a direct modulation DFB laser, an optical semiconductor chip 106 such as a DFB laser chip that is an optical device, a thermistor chip 107 for temperature monitoring, a PD 108 for laser output monitoring, an optical lens 112, an isolator 113, and the like. A plurality of components are housed in a small optical module housing 114 at a high density.

そして、光モジュールにおいては、光学的接続のための部品同士の位置調整や電気的な配線が必要となるため、これに使用される熱電変換モジュール100は、小型であることや狭いスペースで電気配線を施すためワイヤボンダ等を使った電気配線に対応した電極パッド105を有したものが一般的に利用されている。   And in an optical module, since position adjustment of parts for optical connection and electrical wiring are needed, the thermoelectric conversion module 100 used for this is small and electrical wiring is performed in a narrow space. In general, a device having an electrode pad 105 corresponding to electrical wiring using a wire bonder or the like is used.

ここで、熱電変換モジュール100の動作を制御するための外部装置と電気的に接続するための電極又は電極ケーブルの取り付け位置に着目すると、従来の熱電変換モジュール100では、熱電半導体素子101を挟む絶縁性基板102からなる対向して配置された放熱面又は吸熱面における熱電半導体素子101が接する面と同じ面内に電極を構成することが一般的であり、そのほとんどは放熱面となる絶縁性基板102の上に構成されていた。   Here, when attention is paid to the attachment position of an electrode or electrode cable for electrical connection with an external device for controlling the operation of the thermoelectric conversion module 100, the conventional thermoelectric conversion module 100 has an insulation sandwiching the thermoelectric semiconductor element 101 therebetween. In general, an electrode is formed in the same surface as the surface of the heat-dissipating surface or the heat-absorbing surface that is disposed opposite to the thermoelectric semiconductor element 101, and most of the insulating substrate is a heat-dissipating surface. 102 was configured.

これは、放熱面の放熱効率を高めるために放熱面において熱電半導体素子101と接する面と対向する面が外部の部品と接する面積を広く確保できるように、また、同様に吸熱面の吸熱効率を高めるために吸熱面において熱電半導体素子101と接する面と対向する面が被吸熱部品と接する面積を広く確保できるように電極を配置することを目的としたためである。   In order to increase the heat dissipation efficiency of the heat dissipation surface, the surface facing the thermoelectric semiconductor element 101 on the heat dissipation surface can be secured with a large area in contact with external components, and the heat absorption efficiency of the heat absorption surface is also increased. This is because the purpose is to arrange the electrodes so that the surface of the heat absorbing surface opposite to the surface in contact with the thermoelectric semiconductor element 101 can secure a large area in contact with the heat absorbing component.

「トランジスタ技術」、2003年11月号、p.203−204“Transistor Technology”, November 2003, p. 203-204 「古河電工時報」、第115号、平成17年1月、p.21−25“Furukawa Electric Time Report”, No. 115, January 2005, p. 21-25

光通信用システムに使用される光モジュール等においては、レーザチップや高周波電気信号を効率的に光デバイスに導くために付加される抵抗部品等が搭載される。これらの部品は動作時に発熱し、例えば、レーザモジュールでは、チップ温度がチップ特性に影響を与えるため温度制御が必要となる場合がある。そのため、多くの光モジュールではチップ温度を制御するための熱電交換モジュールが搭載されてきた。   In an optical module or the like used in an optical communication system, a resistance component or the like added to efficiently guide a laser chip or a high-frequency electric signal to an optical device is mounted. These components generate heat during operation. For example, in a laser module, temperature control may be necessary because the chip temperature affects chip characteristics. Therefore, in many optical modules, a thermoelectric exchange module for controlling the chip temperature has been mounted.

しかしながら、図6に示すように、光モジュールにおいては、吸熱性能を確保するための熱電変換モジュール100のサイズに比べ、主な発熱体である光デバイスであるDFBレーザチップ等の光半導体チップ106や抵抗部品は十分に小さい場合がほとんどであった。そのため、一般に、熱電交換モジュール100における吸熱面を構成する絶縁性基板102の面内において、又は、熱電交換モジュール100の吸熱面上に搭載されるDFBレーザチップ等の光半導体チップ106等を搭載した部品内において熱分布があり、熱電交換モジュール100の吸熱面の全面内を吸熱のために利用する必要のないことがあった。   However, as shown in FIG. 6, in the optical module, compared to the size of the thermoelectric conversion module 100 for ensuring heat absorption performance, an optical semiconductor chip 106 such as a DFB laser chip, which is an optical device that is a main heating element, Resistive components were mostly small enough. Therefore, generally, an optical semiconductor chip 106 such as a DFB laser chip mounted on the surface of the insulating substrate 102 constituting the heat absorption surface of the thermoelectric exchange module 100 or on the heat absorption surface of the thermoelectric exchange module 100 is mounted. There is a case where there is a heat distribution in the part, and it is not necessary to use the entire heat absorption surface of the thermoelectric exchange module 100 for heat absorption.

また、光モジュールの低コスト化のために盛んに開発が行われている小型のTO−CANパッケージなどにおいては、ペルチェ素子も小型であることが必須の条件であり、必要な吸熱性能の確保のため絶縁性基板102上にできる限り多くの熱電半導体素子101を並べることが必須であり、外部装置や外部装置との接続のための電極部サイズの小型化とワイヤボンディング等の実装配線作業に必要な電極サイズの確保(すなわち、電極部サイズを大きく確保したい)という、相反する要求を満足する新たな電極部の設計が必要となっていた。   In addition, in the small TO-CAN package and the like that are actively developed for cost reduction of the optical module, it is an essential condition that the Peltier element is also small, and it is necessary to ensure the necessary heat absorption performance. For this reason, it is essential to arrange as many thermoelectric semiconductor elements 101 as possible on the insulating substrate 102, and it is necessary for mounting wiring work such as miniaturization of the electrode portion for connection with an external device or an external device and wire bonding. Therefore, it has been necessary to design a new electrode part that satisfies the conflicting requirements of ensuring an appropriate electrode size (that is, ensuring a large electrode part size).

以上のことから、本発明は、電極の実装時に電気配線作業(ワイヤリング作業)に支障のないようなサイズを維持しつつ、放熱性能及び吸熱性能を確保することができる熱電交換モジュールを提供することを目的とする。   In view of the above, the present invention provides a thermoelectric exchange module capable of ensuring heat radiation performance and heat absorption performance while maintaining a size that does not hinder electrical wiring work (wiring work) when mounting electrodes. With the goal.

上記の課題を解決する第1の発明に係る熱電変換モジュールは、
熱電半導体素子と、該熱電半導体素子を挟むように対向して配置される吸熱部を構成する吸熱部絶縁性基板と放熱部を構成する放熱部絶縁性基板とを備え、前記吸熱部絶縁性基板及び前記放熱部絶縁性基板上に形成された電気配線を介して前記熱電半導体素子に電流を流すことにより生じるペルチェ効果を利用する熱電変換モジュールにおいて、
前記吸熱部絶縁性基板と前記放熱部絶縁性基板のいずれか一方又は両方における、前記熱電半導体素子と接する面以外の面に、前記熱電交換モジュールと該熱電交換モジュールの外部とを電気的に接続する電極を形成する
ことを特徴とする。
The thermoelectric conversion module according to the first invention for solving the above-mentioned problems is
A heat-absorbing-part insulating substrate constituting a heat-absorbing part and a heat-dissipating part-insulating substrate constituting a heat-dissipating part; And in the thermoelectric conversion module using the Peltier effect generated by flowing a current to the thermoelectric semiconductor element through the electrical wiring formed on the heat dissipation part insulating substrate,
The thermoelectric exchange module and the outside of the thermoelectric exchange module are electrically connected to a surface other than the surface in contact with the thermoelectric semiconductor element in one or both of the heat absorbing portion insulating substrate and the heat dissipation portion insulating substrate. An electrode to be formed is formed.

上記の課題を解決する第2の発明に係る熱電変換モジュールは、第1の発明に係る熱電変換モジュールにおいて、
前記吸熱部絶縁性基板又は前記放熱部絶縁性基板を貫通して前記電気配線と前記電極とを電気的に接続するスルーホール電気配線を備える
ことを特徴とする。
A thermoelectric conversion module according to a second invention that solves the above problem is the thermoelectric conversion module according to the first invention.
A through-hole electrical wiring that penetrates through the heat-absorbing part insulating substrate or the heat-radiating part insulating substrate and electrically connects the electrical wiring and the electrode is provided.

上記の課題を解決する第3の発明に係る熱電変換モジュールは、第1の発明又は第2の発明に係る熱電変換モジュールにおいて、
前記吸熱部絶縁性基板と前記放熱部絶縁性基板の面積が同一である
ことを特徴とする。
The thermoelectric conversion module according to a third invention for solving the above-mentioned problems is the thermoelectric conversion module according to the first invention or the second invention.
The heat-absorbing part insulating substrate and the heat-dissipating part insulating substrate have the same area.

上記の課題を解決する第4の発明に係る熱電変換モジュールは、第1の発明又は第2の発明に係る熱電変換モジュールにおいて、
前記吸熱部絶縁性基板又は前記放熱部絶縁性基板の側面に、TO−CANにおけるステムに構成される電気配線用のピンの形状に応じた形状の嵌め合い構造を形成する
ことを特徴とする。
The thermoelectric conversion module according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is the thermoelectric conversion module according to the first invention or the second invention.
The fitting structure of the shape according to the shape of the pin for electrical wiring comprised in the stem in TO-CAN is formed in the side surface of the said heat absorption part insulating board | substrate or the said heat sinking part insulation board | substrate.

本発明によれば、電極の実装時に電気配線作業(ワイヤリング作業)に支障のないようなサイズを維持しつつ、放熱性能及び吸熱性能を確保することができる熱電交換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 thermoelectric exchange module which can ensure heat dissipation performance and heat absorption performance can be provided, maintaining the size which does not have trouble in electrical wiring work (wiring work) at the time of mounting of an electrode.

本発明の第1の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the thermoelectric exchange module which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the thermoelectric exchange module which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the thermoelectric exchange module which concerns on the 3rd Example of this invention. 従来の熱電半導体素子を搭載した電極ケーブルを有したタイプの熱電交換モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the type of thermoelectric exchange module which has the electrode cable carrying the conventional thermoelectric semiconductor element. 従来の熱電半導体素子を搭載した電極パッドを有するタイプの熱電交換モジュールの模式図である。It is a schematic diagram of the type of thermoelectric exchange module which has an electrode pad carrying the conventional thermoelectric semiconductor element. 従来の一般的な光モジュールにおける熱電交換モジュールとその上に搭載された部品の構成例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structural example of the thermoelectric exchange module in the conventional general optical module, and the components mounted on it.

以下、本発明に係る熱電変換モジュールを実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, the form for implementing the thermoelectric conversion module which concerns on this invention is demonstrated, referring drawings.

以下、本発明に係る熱電交換モジュールの第1の実施例について説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。なお、図1(a)は本発明の第1の実施例に係る熱電交換モジュールの上方から見た斜視図、図1(b)は本発明の第1の実施例に係る熱電交換モジュールの下方から見た斜視図を示している。
Hereinafter, a first embodiment of a thermoelectric exchange module according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram of a thermoelectric exchange module according to a first embodiment of the present invention. 1A is a perspective view of the thermoelectric exchange module according to the first embodiment of the present invention as viewed from above, and FIG. 1B is a lower view of the thermoelectric exchange module according to the first embodiment of the present invention. The perspective view seen from is shown.

図1に示すように、本実施例に係る熱電交換モジュール1は、第1又は第2の導電性を有した熱電半導体素子2を交互に配置した構成部を放熱部を構成する放熱部絶縁性基板3aと吸熱部を構成する吸熱部絶縁性基板3bとで挟んだ構成を有し、交互に配置された熱電半導体素子2を接続するための電気配線パターン4と、吸熱部絶縁性基板3bに形成された電極パッド5とにより構成されている。なお、本実施例においては、放熱部絶縁性基板3aを放熱面、吸熱部絶縁性基板3bを吸熱面として説明したが、逆の構成としてもよい。   As shown in FIG. 1, the thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment has a heat dissipating part insulating property that constitutes a heat dissipating part by alternately arranging the thermoelectric semiconductor elements 2 having the first or second conductivity. An electric wiring pattern 4 for connecting the thermoelectric semiconductor elements 2 arranged alternately with the substrate 3a and the heat-absorbing-part insulating substrate 3b constituting the heat-absorbing part, and the heat-absorbing-part insulating substrate 3b The electrode pad 5 is formed. In the present embodiment, the heat radiating portion insulating substrate 3a is described as a heat radiating surface, and the heat absorbing portion insulating substrate 3b is described as a heat absorbing surface.

本実施例に係る熱電交換モジュール1は、熱電半導体素子2を放熱部絶縁性基板3aと吸熱部絶縁性基板3bで挟むようにして構成されている。2種類の導電性を有した熱電半導体素子2がそれぞれ交互に電気的に接続されるように、熱電半導体素子2が接する放熱部絶縁性基板3a及び吸熱部絶縁性基板3b上にはそれぞれ電極配線パターン4が形成されていて、はんだを介して電極配線パターン4と熱電半導体素子2とが接続されている。   The thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment is configured such that the thermoelectric semiconductor element 2 is sandwiched between the heat dissipating part insulating substrate 3a and the heat absorbing part insulating substrate 3b. Electrode wiring is provided on each of the heat-dissipating part insulating substrate 3a and the heat-absorbing part insulating substrate 3b with which the thermoelectric semiconductor elements 2 are in contact so that the two types of thermoelectric semiconductor elements 2 having electrical conductivity are alternately connected to each other. A pattern 4 is formed, and the electrode wiring pattern 4 and the thermoelectric semiconductor element 2 are connected via solder.

本実施例においては、吸熱部絶縁性基板3bに電気配線パターン4の両端が構成されるようにパターニングしてある。この電気配線パターン4の両端は、吸熱部絶縁性基板3bの側面に形成されたメタルパターンを介して吸熱部絶縁性基板3bにおける熱電半導体素子2と対向する面に形成された電極パッド5に接続されている。   In this embodiment, the heat absorption part insulating substrate 3b is patterned so that both ends of the electric wiring pattern 4 are formed. Both ends of the electric wiring pattern 4 are connected to electrode pads 5 formed on the surface of the heat absorbing part insulating substrate 3b facing the thermoelectric semiconductor element 2 through a metal pattern formed on the side surface of the heat absorbing part insulating substrate 3b. Has been.

電極パッド5が構成された面には、電極パッド5の他、DFBレーザチップ等の光半導体チップ10、サーミスタチップ11、DFBレーザチップ等の光半導体チップ用のヒートシンク13及び配線基板14等の部品を搭載したキャリア12をはんだ固定するためのパッド(図示省略)があり、それぞれのパッドがはんだ等の染み出しによってショートしないように間隔をあけて配置されている。   On the surface on which the electrode pad 5 is formed, in addition to the electrode pad 5, an optical semiconductor chip 10 such as a DFB laser chip, a heat sink 13 for an optical semiconductor chip such as a thermistor chip 11 and a DFB laser chip, and a component such as a wiring board 14 There are pads (not shown) for fixing the carrier 12 carrying the solder with solder, and the pads are arranged at intervals so as not to be short-circuited by bleeding of solder or the like.

なお、本実施例においては、放熱部絶縁性基板3aと吸熱部絶縁性基板3bのサイズは同じものとしたが、異なるサイズの放熱部絶縁性基板3aと吸熱部絶縁性基板3bを用いて構成してもよい。また、本実施例においては、吸熱部絶縁性基板3bに電極パッド5を形成したが、放熱部絶縁性基板3aに電極パッド5を形成しても、吸熱部絶縁性基板3bと放熱部絶縁性基板3aの両方にそれぞれ電極パッド5を形成しても良い。   In this embodiment, the heat-radiating part insulating substrate 3a and the heat-absorbing-part insulating substrate 3b have the same size. However, the heat-dissipating-part insulating substrate 3a and the heat-absorbing-part insulating substrate 3b having different sizes are used. May be. In this embodiment, the electrode pad 5 is formed on the heat-absorbing part insulating substrate 3b. However, even if the electrode pad 5 is formed on the heat-dissipating part insulating substrate 3a, the heat-absorbing-part insulating substrate 3b and the heat-dissipating part are insulative. Electrode pads 5 may be formed on both of the substrates 3a.

したがって、本実施例に係る熱電交換モジュールによれば、電極の実装時に電気配線作業(ワイヤリング作業)に支障のないようなサイズを維持しつつ、放熱性能及び吸熱性能を確保することができる。   Therefore, according to the thermoelectric exchange module according to the present embodiment, heat dissipation performance and heat absorption performance can be ensured while maintaining a size that does not hinder electric wiring work (wiring work) when the electrodes are mounted.

以下、本発明に係る熱電交換モジュールの第2の実施例について説明する。
図2は、本発明の第2の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。なお、図2(a)は本発明の第2の実施例に係る熱電交換モジュールの上方から見た斜視図、図2(b)は本発明の第2の実施例に係る熱電交換モジュールの下方から見た斜視図、図2(c)は本発明の第2の実施例に係る熱電交換モジュールにおけるスルーホール電気配線の模式図を示している。
Hereinafter, a second embodiment of the thermoelectric exchange module according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram of a thermoelectric exchange module according to a second embodiment of the present invention. 2A is a perspective view seen from above the thermoelectric exchange module according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a lower view of the thermoelectric exchange module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 2C is a schematic diagram of through-hole electrical wiring in the thermoelectric exchange module according to the second embodiment of the present invention.

図2に示すように、本実施例に係る熱電交換モジュール1の基本的な構成は、第1の実施例に係る熱電交換モジュール1の構成とほぼ同様であるが、本実施例においては、吸熱部絶縁性基板3bにスルーホール電気配線6を形成し、このスルーホール電気配線6を介して電気パッド5と熱電半導体素子2とを電気的に接続している。   As shown in FIG. 2, the basic configuration of the thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment is substantially the same as the configuration of the thermoelectric exchange module 1 according to the first embodiment. A through-hole electrical wiring 6 is formed in the partial insulating substrate 3 b, and the electrical pad 5 and the thermoelectric semiconductor element 2 are electrically connected through the through-hole electrical wiring 6.

例えば、吸熱部絶縁性基板3bをセラミックで構成する場合には、セラミックの焼成工程前にスルーホール電気配線6となる導電性材料をあらかじめ配置することにより、セラミックの焼成工程においてスルーホール電気配線6がセラミックに埋め込まれるようにして形成してもよい。また、例えば、セラミック基板の一部にレーザ照射等でスルーホールを形成し、そのスルーホール内壁に無電界メッキ等を施すことによりスルーホール電気配線6を形成してもよい。   For example, in the case where the heat-absorbing part insulating substrate 3b is made of ceramic, a conductive material to be the through-hole electrical wiring 6 is disposed in advance before the ceramic firing step, so that the through-hole electrical wiring 6 in the ceramic firing step. May be embedded in the ceramic. Further, for example, the through-hole electrical wiring 6 may be formed by forming a through-hole in a part of the ceramic substrate by laser irradiation or the like and applying electroless plating or the like to the inner wall of the through-hole.

本実施例に係る熱電交換モジュール1によれば、スルーホール電気配線6を用いることにより、放熱部絶縁性基板3a又は吸熱部絶縁性基板3bの側面に他の部品や異物が付着することで電気パッド5間でショートが発生するようなリスクを回避することができる。   According to the thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment, by using the through-hole electrical wiring 6, other parts and foreign matters adhere to the side surfaces of the heat-dissipating part insulating substrate 3 a or the heat-absorbing part insulating substrate 3 b. A risk that a short circuit occurs between the pads 5 can be avoided.

以下、本発明に係る熱電交換モジュールの第3の実施例について説明する。
図3は、本発明の第3の実施例に係る熱電交換モジュールの模式図である。なお、図3(a)は本発明の第3の実施例に係る熱電交換モジュールの斜視図、図1(b)は本発明の第3の実施例に係る熱電交換モジュールにおける嵌め合い構造電極部分の拡大図を示している。
Hereinafter, a third embodiment of the thermoelectric exchange module according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of a thermoelectric exchange module according to a third embodiment of the present invention. 3A is a perspective view of the thermoelectric exchange module according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a fitting structure electrode portion in the thermoelectric exchange module according to the third embodiment of the present invention. FIG.

本実施例に係る熱電交換モジュール1は、TO−CAN型モジュールに搭載可能な構成となっている。一般にTO−CAN型のモジュールで使われるチップ等を固定するためのステム7は、ガラスフィードスルーからなる電気配線用のピン8を有している。そして、ステム7自体のサイズは、例えばφ5.6mmと小さいため、ステム7に搭載する部品等も小さいサイズであることが絶対条件となる。   The thermoelectric exchange module 1 which concerns on a present Example becomes a structure which can be mounted in a TO-CAN type | mold module. Generally, a stem 7 for fixing a chip or the like used in a TO-CAN type module has a pin 8 for electric wiring made of glass feedthrough. Since the size of the stem 7 itself is as small as φ5.6 mm, for example, it is an absolute condition that the components mounted on the stem 7 are also small.

また、TO−CAN型のモジュールに温度調整用の部品を搭載する場合、外部と熱交換をする主な経路がこの小さく薄いステム7となるため、温度調整用部品には高い吸熱性又は発熱性能が要求される。このため、本実施例に係る熱電交換モジュール1は、TO−CANのステム7において熱電交換モジュール1のサイズをできるだけ大きく確保することができ、かつ、狭いスペースで効率的な配線作業を行うことができる構成を実現するものとした。   In addition, when a temperature adjustment component is mounted on a TO-CAN type module, the main path for heat exchange with the outside is the small and thin stem 7, so that the temperature adjustment component has high heat absorption or heat generation performance. Is required. For this reason, the thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment can secure the size of the thermoelectric exchange module 1 as large as possible in the TO-CAN stem 7 and can perform efficient wiring work in a narrow space. It was supposed to realize a possible configuration.

図3に示すように、本実施例に係る熱電交換モジュール1の基本的な構成は、第1,2の実施例に係る熱電交換モジュール1の構成とほぼ同様であるが、本実施例に係る熱電交換モジュール1は、放熱部絶縁性基板3aに電気配線パターン4の両端が構成されるようにパターニングしてある。この電気配線パターン4の両端は、放熱部絶縁性基板3aの側面に形成されたメタルパターンを介して放熱部絶縁性基板3aにおける熱電半導体素子2と直交する面に形成された電極パッド9に接続されている。電極パッド9が構成された部分はステム7に構成された電気配線用のピン8と嵌め合い構造となるように放熱部絶縁性基板3aが加工されている。   As shown in FIG. 3, the basic configuration of the thermoelectric exchange module 1 according to the present embodiment is substantially the same as the configuration of the thermoelectric exchange module 1 according to the first and second embodiments, but according to the present embodiment. The thermoelectric exchange module 1 is patterned so that both ends of the electric wiring pattern 4 are formed on the heat dissipating part insulating substrate 3a. Both ends of the electric wiring pattern 4 are connected to electrode pads 9 formed on a surface orthogonal to the thermoelectric semiconductor element 2 in the heat dissipation part insulating substrate 3a through a metal pattern formed on the side surface of the heat dissipation part insulating substrate 3a. Has been. The heat dissipating portion insulating substrate 3 a is processed so that the portion where the electrode pad 9 is configured is fitted with the pin 8 for electric wiring formed on the stem 7.

また、本実施例においては、ステム7に構成されたピン8の曲りなどによって嵌め合いによる電気配線作業が困難にならないよう、吸熱部絶縁性基板3bに比べ放熱部絶縁性基板3aを大きくし、嵌め合い構造上に電極パッド9が構成されている側面だけが吸熱部絶縁性基板3bよりも飛び出す構造としている。   Further, in this embodiment, the heat dissipating part insulating substrate 3a is made larger than the heat absorbing part insulating substrate 3b so that the electric wiring work by fitting is not difficult due to the bending of the pin 8 configured on the stem 7, etc. Only the side surface on which the electrode pad 9 is formed on the fitting structure protrudes from the heat absorbing portion insulating substrate 3b.

なお、本実施例においては、放熱部絶縁性基板3aの側面に嵌め合い構造及び電極パッド9を構成したが、吸熱部絶縁性基板3b又は吸熱部絶縁性基板3bと放熱部絶縁性基板3aの両方にそれぞれ嵌め合い構造及び電極パッド9を構成してもよい。また、本実施例においては、放熱部絶縁性基板3aの一つの側面に2つの嵌め合い構造及び電極パッド9を構成したが、異なる側面に嵌め合い構造及び電極パッド9を構成しても良い。   In this embodiment, the heat sink insulating substrate 3a is fitted to the side surface and the electrode pad 9 is configured. However, the heat absorbing portion insulating substrate 3b or the heat absorbing portion insulating substrate 3b and the heat sink insulating substrate 3a The fitting structure and the electrode pad 9 may be formed on both. In this embodiment, the two fitting structures and the electrode pads 9 are configured on one side surface of the heat-dissipating part insulating substrate 3a. However, the fitting structure and the electrode pad 9 may be configured on different side surfaces.

以上説明したように、本発明に係る熱電変換モジュールによれば、熱電交換モジュール1において電極パッド5,9を形成するためだけに大きくする必要があった放熱部絶縁性基板3a又は吸熱部絶縁性基板3bのスペースを省略することができるため、熱電交換モジュール1を小さく構成することができる。   As described above, according to the thermoelectric conversion module according to the present invention, the heat-radiating part insulating substrate 3a or the heat-absorbing part insulating property that had to be enlarged only for forming the electrode pads 5 and 9 in the thermoelectric exchange module 1 is used. Since the space of the substrate 3b can be omitted, the thermoelectric exchange module 1 can be made small.

また、本発明に係る熱電変換モジュールによれば、熱電交換モジュール1における電極パッド5の位置を、熱電交換モジュール1を搭載する部品面に向き合う面に構成するため、熱電交換モジュール1の搭載と同時に電気配線することができる。   Further, according to the thermoelectric conversion module according to the present invention, the position of the electrode pad 5 in the thermoelectric exchange module 1 is configured on the surface facing the component surface on which the thermoelectric exchange module 1 is mounted. Electric wiring can be done.

また、本発明に係る熱電変換モジュールによれば、熱電交換モジュール1における電極パッド9の位置を、熱電交換モジュール1へのピン8と付き合わせる方向に構成することが可能となり、例えばTO−CANモジュールのような小型で実装スペースの少ないモジュールへの搭載を容易に実現することができる。   Moreover, according to the thermoelectric conversion module according to the present invention, it is possible to configure the position of the electrode pad 9 in the thermoelectric exchange module 1 in the direction in which the pin 8 to the thermoelectric exchange module 1 is attached, for example, a TO-CAN module. Thus, it can be easily mounted on a small module having a small mounting space.

本発明は、例えば、熱電半導体素子のペルチェ効果を利用した熱電変換モジュールの構成に利用することが可能である。   The present invention can be used, for example, in the configuration of a thermoelectric conversion module that uses the Peltier effect of a thermoelectric semiconductor element.

1 熱電変換モジュール
2 熱電半導体素子
3a 放熱部絶縁性基板
3b 吸熱部絶縁性基板
4 電気配線パターン
5,9 電極パッド
6 スルーホール電気配線
7 ステム
8 ピン
10 光半導体チップ
11 サーミスタチップ
12 キャリア
13 ヒートシンク
14 配線基板
100 従来の熱電変換モジュール
101 熱電半導体素子
102 絶縁性基板
103 電気配線パターン
104 電気配線用ケーブル
105 電極パッド
106 光半導体チップ
107 サーミスタチップ
108 フォトダイオード(PD)
109 キャリア
110 ヒートシンク
111 配線基板
112 光学レンズ
113 アイソレータ
114 光モジュール筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermoelectric conversion module 2 Thermoelectric semiconductor element 3a Heat radiation part insulating substrate 3b Heat absorption part insulating substrate 4 Electrical wiring pattern 5, 9 Electrode pad 6 Through-hole electrical wiring 7 Stem 8 Pin 10 Optical semiconductor chip 11 Thermistor chip 12 Carrier 13 Heat sink 14 Wiring board 100 Conventional thermoelectric conversion module 101 Thermoelectric semiconductor element 102 Insulating substrate 103 Electric wiring pattern 104 Electric wiring cable 105 Electrode pad 106 Optical semiconductor chip 107 Thermistor chip 108 Photodiode (PD)
109 Carrier 110 Heat sink 111 Wiring board 112 Optical lens 113 Isolator 114 Optical module housing

Claims (4)

熱電半導体素子と、該熱電半導体素子を挟むように対向して配置される吸熱部を構成する吸熱部絶縁性基板と放熱部を構成する放熱部絶縁性基板とを備え、前記吸熱部絶縁性基板及び前記放熱部絶縁性基板上に形成された電気配線を介して前記熱電半導体素子に電流を流すことにより生じるペルチェ効果を利用する熱電変換モジュールにおいて、
前記吸熱部絶縁性基板と前記放熱部絶縁性基板のいずれか一方又は両方における、前記熱電半導体素子と接する面以外の面に、前記熱電交換モジュールと該熱電交換モジュールの外部とを電気的に接続する電極を形成する
ことを特徴とする熱電変換モジュール。
A heat-absorbing-part insulating substrate constituting a heat-absorbing part and a heat-dissipating part-insulating substrate constituting a heat-dissipating part; And in the thermoelectric conversion module using the Peltier effect generated by flowing a current to the thermoelectric semiconductor element through the electrical wiring formed on the heat dissipation part insulating substrate,
The thermoelectric exchange module and the outside of the thermoelectric exchange module are electrically connected to a surface other than the surface in contact with the thermoelectric semiconductor element in one or both of the heat absorbing portion insulating substrate and the heat dissipation portion insulating substrate. The thermoelectric conversion module characterized by forming the electrode to perform.
前記吸熱部絶縁性基板又は前記放熱部絶縁性基板を貫通して前記電気配線と前記電極とを電気的に接続するスルーホール電気配線を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の熱電変換モジュール。
2. The thermoelectric conversion module according to claim 1, further comprising a through-hole electrical wiring that penetrates through the heat absorbing portion insulating substrate or the heat radiating portion insulating substrate and electrically connects the electrical wiring and the electrode. .
前記吸熱部絶縁性基板と前記放熱部絶縁性基板の面積が同一である
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の熱電変換モジュール。
3. The thermoelectric conversion module according to claim 1, wherein areas of the heat-absorbing part insulating substrate and the heat-dissipating part insulating substrate are the same.
前記吸熱部絶縁性基板又は前記放熱部絶縁性基板の側面に、TO−CANにおけるステムに構成される電気配線用のピンの形状に応じた形状の嵌め合い構造を形成する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の熱電変換モジュール。
The fitting structure of the shape according to the shape of the pin for electric wiring comprised in the stem in TO-CAN is formed in the side surface of the said heat absorption part insulation board | substrate or the said heat radiation part insulation board | substrate. The thermoelectric conversion module of any one of Claim 1 or Claim 2.
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