JP2011114139A - Thermoelectric conversion module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion module capable of restraining a short circuit between adjacent wiring conductors. <P>SOLUTION: A thermoelectric conversion module includes a supporting substrate 1, a plurality of thermoelectric conversion elements 2 disposed on the supporting substrate 1, a plurality of wiring conductors 3 formed at the supporting substrate 1 and electrically connecting the thermoelectric conversion elements 2, and a solder 6 connecting between the wiring conductors 3 and the thermoelectric conversion elements 2. The wiring conductors 3 include wiring conductor bodies 7a, 7b formed on the surface of the supporting substrate 1 and first covering layers 8a, 8b formed on surfaces of the wiring conductor bodies 7a, 7b. Side surfaces 8a1, 8b1 of the first covering layers 8a, 8b protrude from side surfaces 7a1, 7b1 of the wiring conductor bodies 7a, 7b. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、支持基板に形成され熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールに関するものである。   The present invention relates to a support substrate, a plurality of thermoelectric conversion elements arranged on the support substrate, a plurality of wiring conductors that are formed on the support substrate and electrically connect the thermoelectric conversion elements, and the wiring conductor and the thermoelectric conversion The present invention relates to a thermoelectric conversion module including solder for connecting between elements.

熱電変換素子は、p型半導体とn型半導体とからなるpn接合対に電流を流すと、それぞれの半導体の一端側が発熱するとともに他端側が吸熱するというペルチェ効果を利用したもので、これをモジュール化した熱電変換モジュールは、精密な温度制御が可能であり、小型で構造が簡単でありフロンレスの冷却装置、光検出素子、半導体製造装置等の冷却装置、レーザーダイオードの温度調節装置等への幅広い利用が期待されている。   The thermoelectric conversion element utilizes the Peltier effect that when a current is passed through a pn junction pair consisting of a p-type semiconductor and an n-type semiconductor, one end of each semiconductor generates heat and the other end absorbs heat. The thermoelectric conversion module that can be precisely controlled, is compact and simple in structure, has a wide range of cooling devices such as freonless cooling devices, photodetection elements, semiconductor manufacturing devices, laser diode temperature control devices, etc. Use is expected.

また、熱電変換素子は、その両端に温度差があると電流が流れる特徴を有しているため、排熱回収発電等の発電装置への利用が期待されている。   Moreover, since the thermoelectric conversion element has a characteristic that current flows when there is a temperature difference between both ends, the thermoelectric conversion element is expected to be used for a power generation apparatus such as exhaust heat recovery power generation.

熱電変換モジュールの構造は、例えば図8に示すように、支持基板1a、1bの表面に、それぞれ配線導体3a、3bが形成され、さらにp型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2b(以下、これらを総称して熱電変換素子2ということがある)が支持基板1a、1bで挟持され、配線導体3a、3bに熱電変換素子2の両端が半田6でそれぞれ接合されている。   For example, as shown in FIG. 8, the structure of the thermoelectric conversion module is such that wiring conductors 3a and 3b are respectively formed on the surfaces of the support substrates 1a and 1b, and further a p-type thermoelectric conversion element 2a and an n-type thermoelectric conversion element 2b (hereinafter, referred to as the thermoelectric conversion element 2b). These are collectively referred to as the thermoelectric conversion element 2), and are sandwiched between the support substrates 1a and 1b, and both ends of the thermoelectric conversion element 2 are joined to the wiring conductors 3a and 3b by solder 6, respectively.

そして、これらの熱電変換素子2は、電気的に直列になるように配線導体3a、3bで接続されており、その両端はそれぞれ外部接続端子4に接続されている。これらの外部接続端子4には、半田6によってリード線5が接続され、外部から電力が供給される構造となっている。   These thermoelectric conversion elements 2 are connected by wiring conductors 3a and 3b so as to be electrically in series, and both ends thereof are connected to the external connection terminals 4, respectively. These external connection terminals 4 are connected to lead wires 5 by solder 6 so that electric power is supplied from the outside.

室温付近で使用される冷却用の熱電変換モジュールには、冷却特性が優れるという観点からA型結晶(AはBiおよび/またはSb、BはTeおよび/またはSe)からなる熱電変換素子2が一般的に用いられている。 A thermoelectric conversion module for cooling used near room temperature is a thermoelectric conversion element comprising an A 2 B 3 type crystal (A is Bi and / or Sb, B is Te and / or Se) from the viewpoint of excellent cooling characteristics. 2 is generally used.

p型熱電変換素子2aにはBiTeとSbTeとの固溶体が、n型熱電変換素子2bにはBiTeとBiSeとの固溶体が特に優れた性能を示すことから、このA型結晶(AはBiおよび/またはSb、BはTeおよび/またはSe)が熱電変換素子2に広く用いられている。 The p-type thermoelectric conversion element 2a has a particularly excellent performance of a solid solution of Bi 2 Te 3 and Sb 2 Te 3 and the n-type thermoelectric conversion element 2b has a particularly excellent performance of a solid solution of Bi 2 Te 3 and Bi 2 Se 3. Therefore, this A 2 B 3 type crystal (A is Bi and / or Sb, B is Te and / or Se) is widely used for the thermoelectric conversion element 2.

また、配線導体3a、3bは、支持基板1a、1bの表面に形成された配線導体本体7と、この配線導体本体7の表面を被覆する第1被覆層8と、該第1被覆層8の表面を被覆する第2被覆層9とから構成されている。言い換えると、配線導体本体7には銅が用いられ、この配線導体本体7表面には半田6との濡れ性を向上させる目的で、AuやSn等により第2被覆層9が形成され、配線導体本体7と第2被覆層9との間には、銅からなる配線導体本体7との接合強度が良好であるNi等からなる第1被覆層8が形成されている。   The wiring conductors 3a and 3b include a wiring conductor main body 7 formed on the surfaces of the support substrates 1a and 1b, a first covering layer 8 that covers the surface of the wiring conductor main body 7, and the first covering layer 8 It is comprised from the 2nd coating layer 9 which coat | covers the surface. In other words, copper is used for the wiring conductor body 7, and the second coating layer 9 is formed of Au, Sn, or the like on the surface of the wiring conductor body 7 for the purpose of improving the wettability with the solder 6. Between the main body 7 and the second covering layer 9, a first covering layer 8 made of Ni or the like having a good bonding strength with the wiring conductor body 7 made of copper is formed.

このような熱電変換モジュールでは、配線導体3a、3bに熱電変換素子2の両端を半田6でそれぞれ接合する際に、半田6が第2被覆層9を介して、支持基板1a、1b表面に流れ出し、隣接する配線導体3a、3b間が導通してしまうという問題があった。   In such a thermoelectric conversion module, when both ends of the thermoelectric conversion element 2 are joined to the wiring conductors 3 a and 3 b with the solder 6, the solder 6 flows out to the surfaces of the support substrates 1 a and 1 b via the second coating layer 9. There is a problem that the adjacent wiring conductors 3a and 3b become conductive.

このような問題に対して、特許文献1では、半田との濡れ性が良好な第2被覆層を第1被覆層の半田側表面のみに形成し、第1被覆層の側面には形成せずに第1被覆層を露出させた熱電変換モジュールが記載されている。   With respect to such a problem, in Patent Document 1, the second coating layer having good wettability with solder is formed only on the solder side surface of the first coating layer, and is not formed on the side surface of the first coating layer. Describes a thermoelectric conversion module in which the first coating layer is exposed.

このような熱電変換モジュールでは、配線導体の半田側表面では半田が良好に濡れるため熱電変換素子を強固に接合でき、配線導体の側面では半田が濡れにくいため隣接する配線導体間が半田を介して短絡するのを抑制することができる。   In such a thermoelectric conversion module, the solder is well wetted on the surface of the wiring conductor on the solder side, so that the thermoelectric conversion element can be firmly joined. Short circuit can be suppressed.

特開2004−140250号公報JP 2004-140250 A

しかしながら、特許文献1に記載された熱電変換モジュールでは、配線導体の側面では半田が濡れ難いため、隣接する配線導体間が半田を介して短絡するのをある程度抑制することができるものの、半田が配線導体の側面を伝わって支持基板上面に流れ出し、未だ隣接する配線導体間でショートが生じるおそれがあった。   However, in the thermoelectric conversion module described in Patent Document 1, since the solder is difficult to wet on the side surface of the wiring conductor, it is possible to suppress a short circuit between adjacent wiring conductors via the solder to some extent. There was a possibility that a short circuit would occur between the adjacent wiring conductors due to the fact that they flow along the side surface of the conductor and flow out to the upper surface of the support substrate.

特に、近年では熱電変換モジュールの小型化が要求されており、配線導体間の間隔が狭くなっているため、隣接する配線導体間でショートが生じ易い構造となっていた。   In particular, in recent years, miniaturization of thermoelectric conversion modules has been demanded, and since the interval between wiring conductors has become narrow, a structure in which a short circuit is likely to occur between adjacent wiring conductors has occurred.

本発明は、隣接する配線導体間でのショートを抑制できる熱電変換モジュールを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the thermoelectric conversion module which can suppress the short circuit between adjacent wiring conductors.

本発明の熱電変換モジュールは、支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、前記支持基板に形成され前記熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と前記熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールであって、前記配線導体が、前記支持基板の表面に形成された配線導体本体と、該配線導体本体の表面に形成された第1被覆層とを具備するとともに、該第1被覆層の側面が前記配線導体本体の側面から突出していることを特徴とする。   The thermoelectric conversion module of the present invention includes a support substrate, a plurality of thermoelectric conversion elements arranged on the support substrate, a plurality of wiring conductors formed on the support substrate and electrically connecting the thermoelectric conversion elements, A thermoelectric conversion module comprising solder for connecting between the wiring conductor and the thermoelectric conversion element, wherein the wiring conductor is formed on a surface of the support substrate, and the wiring conductor main body A first coating layer formed on the surface, and a side surface of the first coating layer protrudes from a side surface of the wiring conductor body.

このような熱電変換モジュールでは、第1被覆層の側面が配線導体本体の側面より突出しているため、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができる。   In such a thermoelectric conversion module, since the side surface of the first coating layer protrudes from the side surface of the wiring conductor body, it is difficult for solder to be transferred from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor body. It is possible to reduce the short circuit.

また、本発明の熱電変換モジュールは、前記配線導体は、前記配線導体本体と、前記第1被覆層と、該第1被覆層の上面のみに形成され、前記第1被覆層よりも半田との濡れ性が良好な第2被覆層とを具備することを特徴とする。   In the thermoelectric conversion module of the present invention, the wiring conductor is formed only on the wiring conductor main body, the first coating layer, and an upper surface of the first coating layer, and the solder is more than the first coating layer. And a second coating layer having good wettability.

このような熱電変換モジュールでは、半田が第1被覆層、第2被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができるとともに、半田との濡れ性が良好な第2被覆層により熱電変換素子を配線導体に良好に接合することができ、熱電変換素子の支持基板への接合強度を向上することができる。   In such a thermoelectric conversion module, it becomes difficult for the solder to be transferred from the side surfaces of the first coating layer and the second coating layer to the side surface of the wiring conductor main body, thereby reducing a short circuit between the wiring conductors, The thermoelectric conversion element can be satisfactorily bonded to the wiring conductor by the second coating layer having good wettability, and the bonding strength of the thermoelectric conversion element to the support substrate can be improved.

さらに、本発明の熱電変換モジュールは、前記第1被覆層の外周部に、前記第2被覆層が形成されていない第2被覆層非形成領域を有することを特徴とする。   Furthermore, the thermoelectric conversion module of the present invention has a second coating layer non-formation region where the second coating layer is not formed on the outer periphery of the first coating layer.

このような熱電変換モジュールでは、第1被覆層の外周部に、第2被覆層が形成されていない第2被覆層非形成領域を有するため、半田は第2被覆層と十分に接合できるとともに、半田は第1被覆層の外周部の第2被覆層非形成領域には流れ出し難いため、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。   In such a thermoelectric conversion module, since it has a second coating layer non-formation region in which the second coating layer is not formed on the outer periphery of the first coating layer, the solder can be sufficiently bonded to the second coating layer, Since the solder does not easily flow out to the second coating layer non-formation region on the outer periphery of the first coating layer, the solder is difficult to be transmitted from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor body, thereby causing a short circuit between the wiring conductors. Can be further reduced.

また、本発明の熱電変換モジュールは、前記配線導体の上面の前記熱電変換素子が半田で接合される部分に凹部を有することを特徴とする。このような熱電変換モジュールでは、半田が配線導体の上面の凹部に集合し易くなり、第1被覆層の外周部に半田がさらに流れ出し難くなり、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。   Moreover, the thermoelectric conversion module of the present invention is characterized in that a concave portion is formed in a portion of the upper surface of the wiring conductor where the thermoelectric conversion element is joined by solder. In such a thermoelectric conversion module, the solder easily collects in the recesses on the upper surface of the wiring conductor, and the solder does not easily flow out to the outer peripheral portion of the first coating layer. This makes it difficult to transmit to the side surface, thereby further reducing the short circuit between the wiring conductors.

また、本発明の熱電変換モジュールは、配線導体本体の側面に酸化層を有することを特徴とする。このような熱電変換モジュールでは、配線導体本体の側面に酸化層を有するため、配線導体本体の側面の半田濡れ性が低くなり、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートをさらに低減することができる。   In addition, the thermoelectric conversion module of the present invention is characterized by having an oxide layer on the side surface of the wiring conductor body. In such a thermoelectric conversion module, since the side surface of the wiring conductor body has an oxide layer, the solder wettability of the side surface of the wiring conductor body is reduced, and the solder is transferred from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor body. This makes it difficult to further reduce a short circuit between the wiring conductors.

本発明の冷却装置、発電装置または温度調節装置は、上記の熱電変換モジュールを冷却手段、発電手段または温度調節手段としたことを特徴とする。このような冷却装置、発電装置または温度調節装置では、第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと半田が伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができるため、製造歩留まりを向上できるとともに、使用時における信頼性および耐久性を向上することができる。   The cooling device, the power generation device or the temperature adjustment device of the present invention is characterized in that the thermoelectric conversion module is a cooling means, a power generation means or a temperature adjustment means. In such a cooling device, power generation device, or temperature control device, it is difficult to transmit solder from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor main body, thereby reducing a short circuit between the wiring conductors. The yield can be improved, and the reliability and durability during use can be improved.

本発明の熱電変換モジュールでは、第1被覆層の側面が配線導体本体の側面より突出しているため、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減することができる。これにより、製造歩留まりを向上できるとともに、使用時における信頼性および耐久性を向上することができる。   In the thermoelectric conversion module of the present invention, since the side surface of the first coating layer protrudes from the side surface of the wiring conductor body, it is difficult for solder to be transferred from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor body. It is possible to reduce the short circuit. Thereby, while being able to improve a manufacturing yield, the reliability and durability at the time of use can be improved.

本発明の熱電変換モジュールの一実施形態を示すもので、(a)は支持基板の一部の記載を省略した斜視図、(b)は要部を拡大して示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS One Embodiment of the thermoelectric conversion module of this invention is shown, (a) is the perspective view which abbreviate | omitted description of the support substrate, (b) is sectional drawing which expands and shows the principal part. (a)は支持基板の記載を省略した図1(b)のII−II線に沿った断面図であり、(b)は半田の流れを説明するための断面図である。(A) is sectional drawing along the II-II line | wire of FIG.1 (b) which abbreviate | omitted description of the support substrate, (b) is sectional drawing for demonstrating the flow of solder. 本発明の熱電変換モジュールの他の形態を示すもので、(a)第1被覆層上面の外周部に第2被覆層が形成されていない領域を残すように第2被覆層を形成した状態を示す断面図、(b)は支持基板の記載を省略した(a)のIIIb−IIIb線に沿った断面図である。The other form of the thermoelectric conversion module of this invention is shown, (a) The state which formed the 2nd coating layer so that the area | region where the 2nd coating layer was not formed was left in the outer peripheral part of the 1st coating layer upper surface. Sectional drawing shown, (b) is a sectional view taken along line IIIb-IIIb in (a), omitting the description of the support substrate. 本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体に凹部を形成した熱電変換モジュールの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermoelectric conversion module in which a recess is formed in a wiring conductor, showing still another embodiment of the thermoelectric conversion module of the present invention. 本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体の側面に酸化層を有する熱電変換モジュールの断面図である。The thermoelectric conversion module of the present invention is still another embodiment, and is a cross-sectional view of a thermoelectric conversion module having an oxide layer on the side surface of a wiring conductor. 本発明の熱電変換モジュールのさらに他の形態を示すもので、配線導体本体の表面に第1被覆層を形成した配線導体を有する熱電変換モジュールの断面図である。The thermoelectric conversion module of this invention is shown, and is sectional drawing of the thermoelectric conversion module which has the wiring conductor which formed the 1st coating layer on the surface of the wiring conductor main body. (a)〜(e)は本発明の熱電変換モジュールの製法を説明するための説明図である。(A)-(e) is explanatory drawing for demonstrating the manufacturing method of the thermoelectric conversion module of this invention. 従来の熱電変換モジュールを示すもので、(a)は支持基板の一部の記載を省略した斜視図、(b)は断面図である。The conventional thermoelectric conversion module is shown, (a) is the perspective view which abbreviate | omitted description of the one part of the support substrate, (b) is sectional drawing.

本発明の実施形態を図1を基に説明する。尚、図8に示す従来の熱電変換モジュールと同一部材については、図8と同一符号を付した。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol as FIG. 8 was attached | subjected about the same member as the conventional thermoelectric conversion module shown in FIG.

本発明の熱電変換モジュールは、図1に示すように、下部の支持基板1a、上部の支持基板1bの表面に、それぞれ第1、第2配線導体3a、3bが形成され、さらにp型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2b(以下、総称して熱電変換素子2または熱電変換素子2a、2bということがある)が、支持基板1a、1bの間に配置され、熱電変換素子2が支持基板1a、1bで挟持されている。熱電変換素子2a、2bの両端面は、下部および上部の第1、第2配線導体3a、3bに半田6で接合されている。   As shown in FIG. 1, the thermoelectric conversion module of the present invention has first and second wiring conductors 3a and 3b formed on the surfaces of a lower support substrate 1a and an upper support substrate 1b, respectively, and p-type thermoelectric conversion. The element 2a and the n-type thermoelectric conversion element 2b (hereinafter collectively referred to as the thermoelectric conversion element 2 or the thermoelectric conversion elements 2a and 2b) are disposed between the support substrates 1a and 1b, and the thermoelectric conversion element 2 is supported. It is sandwiched between the substrates 1a and 1b. Both end surfaces of the thermoelectric conversion elements 2a and 2b are joined to the lower and upper first and second wiring conductors 3a and 3b by solder 6.

また、図1では、支持基板1a、1bで熱電変換素子2a、2bを挟持した例について記載したが、本発明では、支持基板1aまたは1bを有しないタイプ、すなわち、熱電変換素子2a、2bの上面または下面は、配線導体だけで電気的に接続したものであっても良い。   Further, in FIG. 1, an example in which the thermoelectric conversion elements 2a and 2b are sandwiched between the support substrates 1a and 1b is described. However, in the present invention, a type that does not include the support substrate 1a or 1b, that is, the thermoelectric conversion elements 2a and 2b. The upper surface or the lower surface may be electrically connected only by the wiring conductor.

熱電変換素子2はp型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2bの2種からなり、下部の支持基板1aの一方の主面上に縦横に配列されている。p型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2bは、p型、n型、p型、n型と交互に、且つ電気的に直列になるように第1、第2配線導体3a、3b(以下、単に配線導体3a、3bということもある)で接続し、一つの電気回路を形成している。   The thermoelectric conversion element 2 includes two types, a p-type thermoelectric conversion element 2a and an n-type thermoelectric conversion element 2b, and is arranged vertically and horizontally on one main surface of the lower support substrate 1a. The p-type thermoelectric conversion element 2a and the n-type thermoelectric conversion element 2b are arranged in the first and second wiring conductors 3a, 3b (alternatively and electrically in series with the p-type, n-type, p-type, and n-type ( Hereinafter, they are simply connected by wiring conductors 3a and 3b) to form one electric circuit.

熱電変換素子2は、常温付近で最も優れた熱電変換性能を有しているBi−Te系が好ましい。これにより良好な冷却効果を得ることができる。p型としてBi0.4Sb1.6Te、Bi0.5Sb1.5Teなど、n型としてBiTe2.85Se0.15、BiTe2.9Se0.1などが好適に使用される。 The thermoelectric conversion element 2 is preferably a Bi-Te system that has the most excellent thermoelectric conversion performance near room temperature. Thereby, a good cooling effect can be obtained. such as Bi 0.4 Sb 1.6 Te 3, Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 as p-type, Bi 2 Te 2.85 Se 0.15 as n-type, Bi 2 Te 2.9 Se 0.1 Etc. are preferably used.

配線導体3a、3bは、配線導体本体7a、7bと、配線導体本体7a、7bの表面にそれぞれ形成された第1被覆層8a、8bと、第1被覆層8a、8bの表面にそれぞれ形成された第2被覆層9a、9bとを有している。   The wiring conductors 3a and 3b are respectively formed on the surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b, the first coating layers 8a and 8b formed on the surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b, and the first coating layers 8a and 8b, respectively. And second covering layers 9a and 9b.

一つの電気回路の両端には外部接続端子4が接続され、電気的に接続されている。これらの外部接続端子4には、半田6によってリード線5が接続されており、外部から電力が供給される構造となっている。リード線5の代わりにブロック状、柱状の導体を接続してもよい。またリード線5やブロック状、柱状の導体を接合せず、外部接続端子4に直接ワイヤーをボンディングして電力を供給することもできる。   External connection terminals 4 are connected to both ends of one electric circuit, and are electrically connected. Lead wires 5 are connected to these external connection terminals 4 by solder 6 so that electric power is supplied from the outside. Instead of the lead wire 5, a block-like or columnar conductor may be connected. Further, it is possible to supply power by bonding a wire directly to the external connection terminal 4 without joining the lead wire 5 or the block-like or columnar conductor.

そして、本発明では、図1(b)、図2に示すように、第1、第2配線導体3a、3bの半田6側の表面に第1被覆層8a、8bが形成され、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1から外方に突出している。言い換えれば、第1被覆層8a、8bは配線導体本体7a、7bから外方に突出している。さらに言い換えれば、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1は配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1よりも外側に位置している。さらに言い換えれば、第1被覆層8a、8bは、配線導体本体7a、7bから支持基板1a、1bの主面とほぼ平行に飛び出して形成されている。   And in this invention, as shown in FIG.1 (b) and FIG. 2, 1st coating layer 8a, 8b is formed in the surface at the side of the solder 6 of 1st, 2nd wiring conductor 3a, 3b, and 1st coating | cover The side surfaces 8a1 and 8b1 of the layers 8a and 8b protrude outward from the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. In other words, the first coating layers 8a and 8b protrude outward from the wiring conductor bodies 7a and 7b. In other words, the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b are located outside the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. In other words, the first coating layers 8a and 8b are formed so as to protrude from the wiring conductor bodies 7a and 7b substantially parallel to the main surfaces of the support substrates 1a and 1b.

すなわち、第1被覆層8a、8bの配線導体本体7a、7b側の面は、外周部が配線導体本体7a、7bに接続されていない面を有しており、配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1は、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1より凹んでいる。   That is, the surfaces of the first coating layers 8a and 8b on the side of the wiring conductor bodies 7a and 7b have surfaces whose outer peripheral portions are not connected to the wiring conductor bodies 7a and 7b, and the side surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b. 7a1 and 7b1 are recessed from the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b.

第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1における配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1からの突出量は大きい方が良いが、第1被覆層8a、8bの破損を抑制するため1mm以下が望ましい。   The protruding amount from the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b on the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b is preferably large, but 1 mm or less in order to suppress damage to the first coating layers 8a and 8b. Is desirable.

配線導体本体7a、7bの厚みは、例えば0.01〜3mm、第1被覆層8a、8bの厚みは、例えば0.001〜1mm、第2被覆層9a、9bの厚みは、例えば0.0001〜0.01mmとされている。   The thickness of the wiring conductor bodies 7a and 7b is, for example, 0.01 to 3 mm, the thickness of the first coating layers 8a and 8b is, for example, 0.001 to 1 mm, and the thickness of the second coating layers 9a and 9b is, for example, 0.0001. It is set to -0.01 mm.

配線導体本体7a、7bは、電流を流すためのもので、例えば、導電性の良好なCu、Al、Ag等が用いられ、第1被覆層8a、8bは、配線導体本体7a、7bとの接合性を向上させるためのもので、例えば、Ni、Sn等が用いられ、第2被覆層9a、9bは、半田との濡れ性を向上させるためのもので、例えば、AuやSn等が用いられている。第1被覆層8a、8bは、半田6の拡散を抑制する材料で形成されていることが望ましい。   The wiring conductor main bodies 7a and 7b are for flowing current. For example, Cu, Al, Ag or the like having good conductivity is used, and the first coating layers 8a and 8b are connected to the wiring conductor main bodies 7a and 7b. For improving the bondability, for example, Ni, Sn, etc. are used, and the second coating layers 9a, 9b are for improving the wettability with the solder, for example, using Au, Sn, etc. It has been. The first covering layers 8 a and 8 b are preferably formed of a material that suppresses the diffusion of the solder 6.

以上のように構成された熱電変換モジュールでは、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1より突出しているため、言い換えると、配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1が第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1よりも凹んでいるため、図2(b)に示したように、配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1と第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が不連続となり、構造上、半田が第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1から配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1へと伝わり難くなり、これにより配線導体3a、3b間のショートを低減することができる。   In the thermoelectric conversion module configured as described above, the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b protrude from the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. In other words, the wiring conductor body 7a, Since the side surfaces 7a1 and 7b1 of 7b are recessed from the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b, as shown in FIG. 2B, the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b The side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b are discontinuous, and the structure makes it difficult for the solder to be transferred from the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b to the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. Thereby, a short circuit between the wiring conductors 3a and 3b can be reduced.

また、第1被覆層8a、8bの上面のみに、半田濡れ性の良好な第2被覆層9a、9bが形成されているので、半田が第2被覆層9a、9bから第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1へと伝わり難くなり、これにより配線導体3a、3b間のショートを低減することができるとともに、半田は第1被覆層8a、8bよりも半田との濡れ性が良好な第2被覆層9a、9bと良好に接合することができ、熱電変換素子2の支持基板1への接合強度を向上することができる。   Further, since the second coating layers 9a and 9b having good solder wettability are formed only on the upper surfaces of the first coating layers 8a and 8b, the solder is transferred from the second coating layers 9a and 9b to the first coating layer 8a, This makes it difficult to transmit to the side surfaces 8a1 and 8b1 of the 8b, thereby reducing the short circuit between the wiring conductors 3a and 3b, and the solder has better wettability with the solder than the first coating layers 8a and 8b. 2 can be bonded well to the covering layers 9a and 9b, and the bonding strength of the thermoelectric conversion element 2 to the support substrate 1 can be improved.

図3は、本発明の他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、第1被覆層8a、8b表面の外周部に、第2被覆層9a、9bが形成されていない第2被覆層非形成領域Aを有している。言い換えれば、図3では、第1被覆層8a、8b表面の中央部に第2被覆層9a、9bが形成されており、第1被覆層8a、8bの外周部は露出しており、第1被覆層8a、8b表面には、第2被覆層9a、9bを取り囲むように第2被覆層非形成領域Aが形成されている。   FIG. 3 shows a thermoelectric conversion module according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the second coating layers 9a and 9b are not formed on the outer peripheral portions of the surfaces of the first coating layers 8a and 8b. It has a coating layer non-formation region A. In other words, in FIG. 3, the second coating layers 9a and 9b are formed at the center of the surface of the first coating layers 8a and 8b, and the outer peripheral portions of the first coating layers 8a and 8b are exposed. A second coating layer non-formation region A is formed on the surfaces of the coating layers 8a and 8b so as to surround the second coating layers 9a and 9b.

このような熱電変換モジュールでは、第1被覆層8a、8bの外周部に、第2被覆層9a、9bが形成されていない第2被覆層非形成領域Aを有するため、半田は第2被覆層9a、9bと十分に接合するとともに、半田は第1被覆層8a、8bの外周部の第2被覆層非形成領域Aには流れ難いため、第1被覆層8a、8bの外周部に半田が流れ難くなり、これにより配線導体3a、3b間のショートをさらに低減することができる。   In such a thermoelectric conversion module, since the second coating layer non-formation region A in which the second coating layers 9a and 9b are not formed is provided on the outer periphery of the first coating layers 8a and 8b, the solder is the second coating layer. 9a and 9b are sufficiently bonded, and the solder is difficult to flow to the second coating layer non-formation region A of the outer periphery of the first coating layers 8a and 8b, so that the solder is applied to the outer periphery of the first coating layers 8a and 8b. This makes it difficult to flow, thereby further reducing the short circuit between the wiring conductors 3a and 3b.

図4は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体3a、3bの上面の熱電変換素子2が接合される部分に凹部25を有している。   FIG. 4 shows a thermoelectric conversion module according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the thermoelectric conversion element 2 on the upper surface of the wiring conductors 3a and 3b has a concave portion 25.

すなわち、図4の熱電変換モジュールでは、配線導体本体7a、7bの上面が凹んでおり、このように凹んだ配線導体本体7a、7bの上面に、第1被覆層8a、8bおよび第2被覆層9a、9bが順次積層され、これにより、配線導体3a、3bの上面に凹部25が形成されている。この凹部25は、熱電変換素子2が接合される部分、言い換えると、熱電変換素子2が半田で接合される配線導体3a、3bの位置に形成されている。   That is, in the thermoelectric conversion module of FIG. 4, the upper surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b are recessed, and the first covering layers 8a and 8b and the second covering layer are formed on the upper surfaces of the recessed wiring conductor bodies 7a and 7b. 9a and 9b are sequentially laminated, and thereby a recess 25 is formed on the upper surfaces of the wiring conductors 3a and 3b. The recess 25 is formed at a portion to which the thermoelectric conversion element 2 is joined, in other words, at the position of the wiring conductors 3a and 3b to which the thermoelectric conversion element 2 is joined by solder.

このような熱電変換モジュールでは、半田が配線導体3a、3bの上面の凹部25に集合し易くなり、第1被覆層8a、8bの外周部に半田がさらに流れ難くなり、これにより配線導体3a、3b間のショートをさらに低減することができる。   In such a thermoelectric conversion module, the solder easily collects in the concave portions 25 on the upper surfaces of the wiring conductors 3a and 3b, and the solder does not easily flow to the outer peripheral portions of the first coating layers 8a and 8b. Short circuit between 3b can be further reduced.

なお、凹部25は、配線導体3a、3bの上面に形成されていれば良く、例えば、支持基板1に予め凹部を形成し、これに配線導体本体7a、7b、第1被覆層8a、8bおよび第2被覆層9a、9bを順次積層して凹部を形成しても良い。   The concave portion 25 only needs to be formed on the upper surface of the wiring conductors 3a and 3b. For example, the concave portion is formed in the support substrate 1 in advance, and the wiring conductor bodies 7a and 7b, the first covering layers 8a and 8b, and The second coating layers 9a and 9b may be sequentially stacked to form a recess.

図5は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体3a、3bの側面に酸化層27が形成されている。これにより、配線導体3a、3bの側面の半田濡れ性を抑制し、配線導体3a、3bの側面への半田の流出を抑制することができ、配線導体3a、3b間のショートをさらに低減することができる。   FIG. 5 shows a thermoelectric conversion module according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, an oxide layer 27 is formed on the side surfaces of the wiring conductors 3a and 3b. Thereby, the solder wettability of the side surfaces of the wiring conductors 3a and 3b can be suppressed, the outflow of solder to the side surfaces of the wiring conductors 3a and 3b can be suppressed, and the short circuit between the wiring conductors 3a and 3b can be further reduced. Can do.

以上のように構成された熱電変換モジュールは、図7に示すようにして作製することができる。先ず熱電変換素子2を準備する。本発明によれば、熱電変換素子2は周知の方法によって得られるものを用いることができる。即ち、焼結法、単結晶法、溶製法、熱間押出法、薄膜法などによって得られた材料を使用することが可能である。   The thermoelectric conversion module configured as described above can be manufactured as shown in FIG. First, the thermoelectric conversion element 2 is prepared. According to the present invention, the thermoelectric conversion element 2 can be obtained by a known method. That is, a material obtained by a sintering method, a single crystal method, a melting method, a hot extrusion method, a thin film method, or the like can be used.

図6は、本発明のさらに他の形態の熱電変換モジュールを示すもので、この形態では、配線導体3a、3bが、配線導体本体7a、7bの上面に第1被覆層8a、8bを形成して構成されている。言い換えると、図1(b)の熱電変換モジュールにおいて、第2被覆層9a、9bを有しないタイプである。   FIG. 6 shows a thermoelectric conversion module according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the wiring conductors 3a and 3b form first covering layers 8a and 8b on the upper surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b. Configured. In other words, the thermoelectric conversion module of FIG. 1B is a type that does not have the second coating layers 9a and 9b.

このような熱電変換モジュールにおいても、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1より突出しているため、配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1と第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が不連続となり、半田が第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1から配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1へと伝わり難くなり、これにより配線導体3a、3b間のショートを低減することができる。尚、この形態では、第1被覆層8a、8bはある程度半田6との濡れ性の良い材料から構成することが望ましい。   Also in such a thermoelectric conversion module, since the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b protrude from the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b, the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. And the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b are discontinuous, and the solder is difficult to be transmitted from the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b to the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. Thereby, a short circuit between the wiring conductors 3a and 3b can be reduced. In this embodiment, it is desirable that the first covering layers 8a and 8b are made of a material having good wettability with the solder 6 to some extent.

熱電変換素子2は、Bi、Sbのうち少なくとも1種およびTe、Seのうち少なくとも1種を含む焼結体を用いることが好ましい。これらの金属や合金は、室温付近で性能の高い熱電変換モジュールを実現できる。熱電変換素子2の大きさは特に限定されないが、小型熱電変換モジュールとしては、熱電変換素子2として、縦0.1〜2mm、横0.1〜2mm、高さ0.1〜3mmの角柱状に加工したものを準備する。   The thermoelectric conversion element 2 is preferably a sintered body containing at least one of Bi and Sb and at least one of Te and Se. These metals and alloys can realize a thermoelectric conversion module with high performance near room temperature. Although the size of the thermoelectric conversion element 2 is not particularly limited, as a small thermoelectric conversion module, the thermoelectric conversion element 2 has a prismatic shape of 0.1 to 2 mm in length, 0.1 to 2 mm in width, and 0.1 to 3 mm in height. Prepare the processed material.

次いで、支持基板1として、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素等を主成分とするセラミックスを準備する。また絶縁性の有機基板を使用することもできる。この支持基板1上に、図7(a)に示すように、配線導体本体7a、7bを形成しない部分に第1メッキレジスト層35を印刷する。尚、図7では、支持基板7aについてだけ記載した。   Next, as the support substrate 1, a ceramic mainly composed of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, or the like is prepared. An insulating organic substrate can also be used. As shown in FIG. 7A, a first plating resist layer 35 is printed on the support substrate 1 in a portion where the wiring conductor bodies 7a and 7b are not formed. In FIG. 7, only the support substrate 7a is described.

この第1メッキレジスト層35の厚さは、所望する配線導体本体7a、7bの厚さと同等もしくは若干厚くする。次に、この第1メッキレジスト層35の上面に第2メッキレジスト層37を同様にして形成する。第2メッキレジスト層37の開口部の大きさは、第1被覆層8a、8bの所望の突出量に合わせ、第1メッキレジスト層35の開口部より大きくする。次に、図7(b)に示すように、この支持基板1にメッキ法にて第1メッキレジスト層35の高さまで配線導体本体7a、7bを形成し、次いで、図7(c)に示すように、第2メッキレジスト層37の高さ以下に第1被覆層8a、8bを形成する。次いで、図7(d)に示すように、第1被覆層8a、8b上に第2被覆層9a、9bを第2メッキレジスト層37の高さまで形成し、メッキレジスト層35、37を除去することにより、図1(b)、図2に示すような配線導体3a、3bを形成できる。   The thickness of the first plating resist layer 35 is equal to or slightly thicker than the desired thickness of the wiring conductor bodies 7a and 7b. Next, a second plating resist layer 37 is formed in the same manner on the upper surface of the first plating resist layer 35. The size of the opening of the second plating resist layer 37 is made larger than the opening of the first plating resist layer 35 in accordance with the desired amount of protrusion of the first coating layers 8a and 8b. Next, as shown in FIG. 7B, wiring conductor bodies 7a and 7b are formed on the support substrate 1 up to the height of the first plating resist layer 35 by plating, and then shown in FIG. 7C. As described above, the first coating layers 8 a and 8 b are formed below the height of the second plating resist layer 37. Next, as shown in FIG. 7D, the second coating layers 9a and 9b are formed on the first coating layers 8a and 8b up to the height of the second plating resist layer 37, and the plating resist layers 35 and 37 are removed. Thus, the wiring conductors 3a and 3b as shown in FIGS. 1B and 2 can be formed.

また、第2被覆層9a、9bの形成面積を第1被覆層8a、8bより小さくして、周辺部に第2被覆層非形成領域Aを形成する場合は、第1被覆層8a、8bを形成した後、その外周部にメッキレジスト層を形成した後、第2被覆層9a、9bを形成することにより、図3に示すような、第2被覆層非形成領域Aを有する配線導体3a、3bを形成できる。   Further, when forming the second coating layer 9a, 9b smaller than the first coating layer 8a, 8b and forming the second coating layer non-formation region A in the peripheral portion, the first coating layers 8a, 8b are formed. After the formation, a plating resist layer is formed on the outer peripheral portion, and then the second coating layers 9a and 9b are formed, whereby the wiring conductor 3a having the second coating layer non-forming region A as shown in FIG. 3b can be formed.

また配線導体3a、3bに凹部25を形成する場合には、メッキ法により配線導体本体を形成する途中で一旦成膜を止め、凹部25となる部分にメッキレジストを印刷した後、配線導体3a、3bの形成を再開することにより、図4に示すような凹部25を有する配線導体3a、3bを形成できる。   Further, when forming the recesses 25 in the wiring conductors 3a and 3b, the film formation is temporarily stopped in the middle of forming the wiring conductor main body by plating, and after the plating resist is printed on the portions to be the recesses 25, the wiring conductors 3a, By restarting the formation of 3b, the wiring conductors 3a and 3b having the recesses 25 as shown in FIG. 4 can be formed.

また配線導体本体7a、7bの側面に酸化層27を形成する場合は、配線導体本体7a、7b、第1被覆層8a、8b、第2被覆層9a、9bを形成した後、配線導体本体7a、7bは酸化するが、第1被覆層8a、8b、第2被覆層9a、9bは酸化しない温度で、空気中で過熱する。   When the oxide layer 27 is formed on the side surfaces of the wiring conductor bodies 7a and 7b, the wiring conductor bodies 7a and 7b, the first coating layers 8a and 8b, and the second coating layers 9a and 9b are formed, and then the wiring conductor body 7a. 7b is oxidized, but the first coating layers 8a and 8b and the second coating layers 9a and 9b are overheated in air at a temperature at which they are not oxidized.

次いで、配線導体3の上に、半田ペーストを塗布し、この上に熱電変換素子2を配置し、加熱することにより、熱電変換素子2が配線導体3に半田6を介して接合される。なお、熱電変換素子2は、p型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2bが交互に並ぶように配列し、且つ電気的に直列に接続される。   Next, a solder paste is applied on the wiring conductor 3, the thermoelectric conversion element 2 is disposed thereon, and the thermoelectric conversion element 2 is joined to the wiring conductor 3 via the solder 6 by heating. The thermoelectric conversion elements 2 are arranged so that the p-type thermoelectric conversion elements 2a and the n-type thermoelectric conversion elements 2b are alternately arranged, and are electrically connected in series.

このようにして得られた熱電変換モジュールの外部接続端子4に、例えば直径0.3mmの太さのリード線5をソフトビーム等で局所的に加熱、接合し、熱電変換モジュール9を作製する。この他、YAGレーザー等でリード線5をスポット溶接して熱電変換モジュールを作製しても構わない。またワイヤーボンディングに対応するため、リード線の替わりにブロック状、柱状の導体を外部接続端子4に接合しても良い。あるいは、外部接続端子4に直接ワイヤーボンディングすることもできる。   The thermoelectric conversion module 9 is manufactured by locally heating and bonding the lead wire 5 having a diameter of, for example, 0.3 mm to the external connection terminal 4 of the thermoelectric conversion module obtained in this way with a soft beam or the like. In addition, the thermoelectric conversion module may be manufactured by spot welding the lead wire 5 with a YAG laser or the like. In order to cope with wire bonding, a block-like or columnar conductor may be joined to the external connection terminal 4 instead of the lead wire. Alternatively, wire bonding can be directly performed on the external connection terminal 4.

本発明の熱電変換モジュールを、例えば特開平1−120021号公報に記載されているように半導体製造装置やレーザー等の冷却手段として使用することができる。これにより長期信頼性、耐久性に優れた冷却装置を提供することができる。また、熱電変換モジュールを、例えば特開平1−50775号公報に記載されているように発電装置として構成し、自動車やコージェネレーション等の排熱を利用した発電手段として使用することができる。これにより長期信頼性、耐久性に優れた発電装置を提供することができる。さらに、熱電変換モジュールを、例えば、特開平10−41575号公報に記載されているようにレーザーダイオードの温度調節手段として使用することができる。これにより、長期信頼性、耐久性に優れた温度調節装置を提供することができる。   The thermoelectric conversion module of the present invention can be used as a cooling means for a semiconductor manufacturing apparatus, a laser, or the like as described in, for example, JP-A-1-120021. Thereby, a cooling device excellent in long-term reliability and durability can be provided. Further, the thermoelectric conversion module can be configured as a power generation device as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-50775, and can be used as power generation means using exhaust heat from an automobile, cogeneration, or the like. Thereby, it is possible to provide a power generator excellent in long-term reliability and durability. Furthermore, the thermoelectric conversion module can be used as a temperature adjusting means of a laser diode as described in, for example, JP-A-10-41575. Thereby, the temperature control apparatus excellent in long-term reliability and durability can be provided.

先ず、n型またはp型の熱電変換素子2を準備した。熱電変換素子2の形状は、四角柱で、寸法は縦0.6mm、横0.6mm、高さ1mmであった。また、支持基板1として、大きさが縦6mm×横8mm×厚み0.2mmのアルミナ基板を用意した。   First, an n-type or p-type thermoelectric conversion element 2 was prepared. The shape of the thermoelectric conversion element 2 was a quadrangular prism, and the dimensions were 0.6 mm in length, 0.6 mm in width, and 1 mm in height. In addition, an alumina substrate having a size of 6 mm long × 8 mm wide × 0.2 mm thick was prepared as the support substrate 1.

支持基板1上に、図7(a)に示すように、配線導体本体7a、7bを形成しない部分に厚み50μmの第1メッキレジスト層35を印刷した。この第1メッキレジスト層35の上面に、厚み5μmの第2メッキレジスト層37を同様にして形成した。第2メッキレジスト層37の開口部の大きさは、第1メッキレジスト層35の開口部よりも大きくし、第1メッキレジスト層35の外周部が0.5mm幅で露出するように形成した。この支持基板1に対して、図7(b)に示すように、無電解メッキ法にて第1メッキレジスト層35の高さまでCuをメッキし、厚み50μmの配線導体本体7a、7bを形成し、次いで、図7(c)に示すように、第2メッキレジスト層37の高さ以下に無電解メッキ法にてNiをメッキし、厚さ5μmの第1被覆層8a、8bを形成した。   As shown in FIG. 7A, a first plating resist layer 35 having a thickness of 50 μm was printed on the support substrate 1 in a portion where the wiring conductor bodies 7a and 7b were not formed. On the upper surface of the first plating resist layer 35, a second plating resist layer 37 having a thickness of 5 μm was formed in the same manner. The size of the opening of the second plating resist layer 37 was made larger than the opening of the first plating resist layer 35 so that the outer periphery of the first plating resist layer 35 was exposed with a width of 0.5 mm. As shown in FIG. 7B, the support substrate 1 is plated with Cu to the height of the first plating resist layer 35 by an electroless plating method to form wiring conductor bodies 7a and 7b having a thickness of 50 μm. Then, as shown in FIG. 7C, Ni was plated by the electroless plating method below the height of the second plating resist layer 37 to form first covering layers 8a and 8b having a thickness of 5 μm.

次いで、図7(d)に示すように、第1被覆層8a、8b上に第2メッキレジスト層37の高さまで無電解メッキ法にてAuをメッキし、厚さ0.5μmの第2被覆層9a、9bを形成し、この後、図7(e)に示すように、第1メッキレジスト層35、第2メッキレジスト層37を除去し、図1(b)、図2に示すような配線導体3a、3bを形成した。   Next, as shown in FIG. 7 (d), Au is plated on the first coating layers 8a and 8b to the height of the second plating resist layer 37 by an electroless plating method to form a second coating having a thickness of 0.5 μm. After forming the layers 9a and 9b, as shown in FIG. 7 (e), the first plating resist layer 35 and the second plating resist layer 37 are removed, and as shown in FIG. 1 (b) and FIG. Wiring conductors 3a and 3b were formed.

走査型電子顕微鏡にて、配線導体3a、3bの側面を確認したところ、第1被覆層8a、8bの側面8a1、8b1が配線導体本体7a、7bの側面7a1、7b1よりも0.5mm突出していることを確認した。   When the side surfaces of the wiring conductors 3a and 3b were confirmed with a scanning electron microscope, the side surfaces 8a1 and 8b1 of the first coating layers 8a and 8b protruded 0.5 mm from the side surfaces 7a1 and 7b1 of the wiring conductor bodies 7a and 7b. I confirmed.

この後、下部の支持基板1aの配線導体3a上に、Au−Snからなる半田ペーストを印刷し、その上に熱電変換素子2を並べ、下部の支持基板1aの反対面から加熱し、熱電変換素子2を固定した。熱電変換素子2の数は、p型熱電変換素子2aおよびn型熱電変換素子2bを同数ずつ用いた。同様にして上部の支持基板1bと熱電変換素子2とを半田で接合して熱電変換モジュールを作製した。配線導体3は、下部の支持基板1a側に24個(外部接続端子4を含む)、上部の支持基板1b側に23個形成し、総数47個であった。得られた熱電変換モジュール9の外部接続端子4上にリード線5を半田で接続した。   Thereafter, a solder paste made of Au-Sn is printed on the wiring conductor 3a of the lower support substrate 1a, the thermoelectric conversion elements 2 are arranged on the solder paste, and the thermoelectric conversion is performed from the opposite surface of the lower support substrate 1a. Element 2 was fixed. As for the number of thermoelectric conversion elements 2, the same number of p-type thermoelectric conversion elements 2a and n-type thermoelectric conversion elements 2b were used. Similarly, the upper support substrate 1b and the thermoelectric conversion element 2 were joined with solder to produce a thermoelectric conversion module. 24 wiring conductors 3 (including the external connection terminals 4) were formed on the lower support substrate 1a side, and 23 wiring conductors 3 were formed on the upper support substrate 1b side, for a total of 47. The lead wire 5 was connected to the external connection terminal 4 of the obtained thermoelectric conversion module 9 with solder.

このようにして得られた10個の熱電変換モジュール9について、配線導体3a、3b間における支持基板1上に半田が流れ出しているか否かの確認を、双眼顕微鏡にて確認した(45箇所×10個)。その結果、配線導体3a、3b間における支持基板1上への半田の流れ出しは確認できなかった。   With respect to the ten thermoelectric conversion modules 9 thus obtained, it was confirmed with a binocular microscope whether or not solder was flowing out on the support substrate 1 between the wiring conductors 3a and 3b (45 locations × 10 Pieces). As a result, the flow of solder onto the support substrate 1 between the wiring conductors 3a and 3b could not be confirmed.

これに対して、支持基板にメッキレジスト層を用いて、配線導体本体の側面、第1被覆層の側面、第2被覆層の側面を段差がない同一面とした(第1被覆層の配線導体本体の側面からの突出量0)、比較例の熱電変換モジュールを10個作製し、上記と同様に、配線導体3a、3b間における支持基板1上に半田が流れ出しているか否かの確認を、双眼顕微鏡にて確認した。その結果、配線導体3a、3b間における支持基板1上への半田の流れ出しが2箇所確認できた。   On the other hand, the side surface of the wiring conductor main body, the side surface of the first coating layer, and the side surface of the second coating layer are made the same surface with no step by using a plating resist layer on the support substrate (the wiring conductor of the first coating layer). Protrusion amount 0 from the side surface of the body, 10 thermoelectric conversion modules of comparative examples are produced, and in the same manner as described above, whether or not the solder is flowing out on the support substrate 1 between the wiring conductors 3a and 3b, It confirmed with the binocular microscope. As a result, it was confirmed that the solder flowed out onto the support substrate 1 between the wiring conductors 3a and 3b at two places.

これにより、第1被覆層の側面を配線導体本体の側面より突出させることにより、半田が第1被覆層の側面から配線導体本体の側面へと伝わり難くなり、これにより配線導体間のショートを低減できることがわかる。   As a result, by making the side surface of the first coating layer protrude from the side surface of the wiring conductor body, it becomes difficult for the solder to be transferred from the side surface of the first coating layer to the side surface of the wiring conductor body, thereby reducing the short circuit between the wiring conductors. I understand that I can do it.

1・・・支持基板
1a・・・下部の支持基板
1b・・・上部の支持基板
2・・・熱電変換素子
2a・・・p型熱電変換素子
2b・・・n型熱電変換素子
3・・・配線導体
3a・・・第1配線導体
3b・・・第2配線導体
4・・・外部接続導体
5・・・リード線
6・・・半田
7a、7b・・・配線導体本体
7a1、7b1・・・配線導体本体の側面
8a、8b・・・第1被覆層
8a1、8b1・・・第1被覆層の側面
9a、9b・・・第2被覆層
25・・・凹部
27・・・酸化層
A・・・第2被覆層非形成領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Support substrate 1a ... Lower support substrate 1b ... Upper support substrate 2 ... Thermoelectric conversion element 2a ... P-type thermoelectric conversion element 2b ... N-type thermoelectric conversion element 3. -Wiring conductor 3a ... 1st wiring conductor 3b ... 2nd wiring conductor 4 ... External connection conductor 5 ... Lead wire 6 ... Solder 7a, 7b ... Wiring conductor main body 7a1, 7b1 ..Side surface 8a, 8b ... first coating layer 8a1, 8b1 ... side surface of first coating layer 9a, 9b ... second coating layer 25 ... recess 27 ... oxide layer A: Second coating layer non-formation region

Claims (8)

支持基板と、該支持基板上に配列された複数の熱電変換素子と、前記支持基板に形成され前記熱電変換素子間を電気的に接続する複数の配線導体と、該配線導体と前記熱電変換素子との間を接続する半田とを具備する熱電変換モジュールであって、前記配線導体が、前記支持基板の表面に形成された配線導体本体と、該配線導体本体の表面に形成された第1被覆層とを具備するとともに、該第1被覆層の側面が前記配線導体本体の側面から突出していることを特徴とする熱電変換モジュール。   A support substrate, a plurality of thermoelectric conversion elements arranged on the support substrate, a plurality of wiring conductors formed on the support substrate and electrically connecting the thermoelectric conversion elements, the wiring conductor and the thermoelectric conversion elements A thermoelectric conversion module comprising a solder for connecting between the wiring conductor, wherein the wiring conductor is formed on a surface of the support substrate, and a first coating formed on the surface of the wiring conductor body And a side surface of the first covering layer protrudes from a side surface of the wiring conductor main body. 前記配線導体は、前記配線導体本体と、前記第1被覆層と、該第1被覆層の上面のみに形成され、前記第1被覆層よりも半田との濡れ性が良好な第2被覆層とを具備して構成されてい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。   The wiring conductor is formed only on the upper surface of the wiring conductor body, the first coating layer, and the first coating layer, and the second coating layer has better wettability with solder than the first coating layer. The thermoelectric conversion module according to claim 1, comprising: 前記第1被覆層の外周部に、前記第2被覆層が形成されていない第2被覆層非形成領域を有することを特徴とする請求項2に記載の熱電変換モジュール。   3. The thermoelectric conversion module according to claim 2, further comprising a second coating layer non-formation region in which the second coating layer is not formed on an outer peripheral portion of the first coating layer. 前記配線導体の上面の前記熱電変換素子が半田で接合される部分に凹部を有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の熱電変換モジュール。   The thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoelectric conversion module has a recess in a portion where the thermoelectric conversion element on the upper surface of the wiring conductor is joined by solder. 前記配線導体本体の側面に酸化層を有することを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれかに記載の熱電変換モジュール。 The thermoelectric conversion module according to claim 1, further comprising an oxide layer on a side surface of the wiring conductor main body. 請求項1乃至5のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを冷却手段としたことを特徴とする冷却装置。 A cooling device comprising the thermoelectric conversion module according to claim 1 as a cooling unit. 請求項1乃至5のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを温度調節手段としたことを特徴とする温度調節装置。   A temperature control device comprising the thermoelectric conversion module according to claim 1 as a temperature control means. 請求項1乃至5のうちいずれかに記載の熱電変換モジュールを発電手段としたことを特徴とする発電装置。   A power generation apparatus comprising the thermoelectric conversion module according to any one of claims 1 to 5 as power generation means.
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