JP2012138433A - Photoelectric conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光電変換素子が搭載されている基板と光電変換素子との間に生じる応力を低減させることができる光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device that can reduce stress generated between a substrate on which a photoelectric conversion element is mounted and the photoelectric conversion element.
光電変換装置において、光電変換素子が基板上に搭載されて接合されたものがある。このような光電変換装置としては、例えば、特許文献1に開示されている。
In some photoelectric conversion devices, photoelectric conversion elements are mounted and bonded on a substrate. Such a photoelectric conversion device is disclosed in
しかしながら、上述の光電変換装置は、光電変換素子が搭載されている基板と光電変換素子との熱膨張係数差に起因して発生する応力によって、光電変換素子にクラックが発生しやすく、また、光電変換素子が破損しやすくなりやすいという問題があった。 However, in the above-described photoelectric conversion device, cracks are easily generated in the photoelectric conversion element due to the stress generated due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate on which the photoelectric conversion element is mounted and the photoelectric conversion element. There was a problem that the conversion element was easily damaged.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光電変換装置の光電変換素子が搭載されている基板と光電変換素子との間に生じる応力を低減することができる光電変換装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is the photoelectric conversion which can reduce the stress which arises between the board | substrate with which the photoelectric conversion element of the photoelectric conversion apparatus is mounted, and a photoelectric conversion element. To provide an apparatus.
上記目的を達成するために本発明における光電変換装置は、凹部を上側主面に有し、前記凹部の周囲の側部の上面に導電層が設けられた基体と、該基体の前記凹部を覆うように設けられた、光が前記凹部内に向けて透過する開口部を有する素子搭載基板と、該素子搭載基板の下側主面に設けられたリード電極と、前記素子搭載基板の下側主面に前記開口部を覆うように搭載されて前記リード電極を介して前記導電層に電気的に接続され、前記凹部内に収容された、受光面を上側にして平面視において前記開口部と前記受光面とが重なっている光電変換素子と、前記素子搭載基板の上側主面に前記開口部を覆うように設けられた透光性の窓部材とを備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a photoelectric conversion device according to the present invention includes a base having a concave portion on the upper main surface, a conductive layer provided on the upper surface of the side portion around the concave portion, and the concave portion of the base. An element mounting substrate having an opening through which light passes through the recess, a lead electrode provided on a lower main surface of the element mounting substrate, and a lower main surface of the element mounting substrate. The opening is mounted on the surface so as to cover the opening, and is electrically connected to the conductive layer through the lead electrode. A photoelectric conversion element overlapping with a light receiving surface, and a translucent window member provided on the upper main surface of the element mounting substrate so as to cover the opening. .
本発明の光電変換装置は、光電変換素子が搭載されている基板と光電変換素子との間に生じる応力を低減することができるという効果を奏する。 The photoelectric conversion device of the present invention has an effect that stress generated between the photoelectric conversion element and the substrate on which the photoelectric conversion element is mounted can be reduced.
以下、本発明の一実施形態に係る光電変換装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a photoelectric conversion device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態>
<光電変換装置の構成>
本実施形態に係る光電変換装置は、図1および図2に示すような構成を有している。すなわち、光電変換装置は、凹部1aを上側主面に有し、凹部1aの周囲の側部の上面に導電層1bが設けられた基体1と、基体1の凹部1aを覆うように設けられた、光が凹部1a内に向けて透過する開口部2aを有する素子搭載基板2と、素子搭載基板2の下側主面に設けられたリード電極3と、素子搭載基板2の下側主面に開口部2aを覆うように搭載されてリード電極3を介して導電層1bに電気的に接続され、凹部1a内に収容された、受光面4aを上側にして平面視において開口部2aと受光面4aとが重なっている光電変換素子4と、素子搭載基板2の上側主面に開口部2aを覆うように設けられた透光性の窓部材5とを備えている。
<Embodiment>
<Configuration of photoelectric conversion device>
The photoelectric conversion device according to this embodiment has a configuration as shown in FIGS. That is, the photoelectric conversion device is provided so as to cover the
本実施形態に係る光電変換装置は、太陽光エネルギーを電力に変換する。そして、光電変換装置は、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子4を含んでいる。かかる光電変換素子4は、例えば、太陽光エネルギーを電力に変換する機能を備えている太陽電池素子である。光電変換装置は、光が窓部材5を透過して開口部2aを介して、光電変換素子4の受光面に入射される。そして、光電変換素子4は、光エネルギーを電力に変換する。
The photoelectric conversion device according to the present embodiment converts solar energy into electric power. And the photoelectric conversion apparatus contains the
基体1は、図1に示すように、凹部1aを上側主面に有し、凹部1aの周囲の側部の上面に導電層1bが設けられている。すなわち、基体1は、上側主面に凹部1caを有し、図2に示すように、平面視において互いに対向する側部の上面にそれぞれ導電層1bが設けられている。また、導電層1bは、凹部1aを覆うように設けられている素子搭載基板2の外周から露出するように対向している側部の上面に設けられている。なお、導電層1bは、リード電極3、30と光電変換素子4の接合を容易にするために、互いに対向するように側部の上面にそれぞれ設けることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
基体1の凹部1aの周囲の側部の上面に設けられている導電層1aは、リード電極3、30を介して光電変換素子に電気的に接続されている。また、導電層1bは、外部に電気を取り出すために、接合材を介して外部リード端子を設けることができる。なお、基体1は、平面視において四角形状に限らず、円形状であってもよく、形状は限定されない。基体1は、例えば、一方の辺幅が、2(mm)〜250(mm)に、他方の辺幅が、2(mm)〜250(mm)に、厚みが、0.25(mm)〜5(mm)に設定されている。また、凹部の深さは、例えば、0.24(mm)〜4.9(mm)に設定されている。
The
また、基体1は、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等のセラミック材料からなる。基体1は、光電変換素子4の発熱をすみやかに放熱し、かつ高い絶縁性を有する材料が好ましい。また、基体1の熱伝導率は、例えば、10(W/m・K)以上300(W/m・K)以下に設定されている。また、基体1の熱膨張係数は、例えば、3(ppm/℃)以上10(ppm/℃)以下に設定されている。
The
また、基体1の凹部1aの周囲の側部の上面に設けられている導電層1bは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等で形成されている。
The
基体1は、平板形状のグリーンシートに金型を用いた打ち抜きを施すことによってそれ
ぞれの形状に合わせて製作される。そして、基体1の凹部1aの周囲の側部の上面の導電層1bは、セラミックグリーンシートに、例えば、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合してなる金属ペーストを予め周知のスクリーン印刷法によって所定パターンに印刷塗布することによって形成される。そして、基体1は、これらのセラミックグリーンシートを複数積層することによって形成される。
The
素子搭載基板2は、平面視したとき、矩形状に形成された部材である。素子搭載基板2は、基体1の上側主面の凹部1aを覆うように設けられている。そして、素子搭載基板2は、光が凹部1a内に向けて透過する開口部2aを有している。素子搭載基板2は、例えば、一方の辺幅が、4(mm)〜200(mm)に、他方の辺幅が、4(mm)〜200(mm)に、厚みが、0.1(mm)〜5(mm)に設定されている。また、開口部2aは、図2(a)に示すように、Xが、3(mm)〜30(mm)に、Yが、3(mm)〜30(mm)に設定されている。
The
また、素子搭載基板2は、絶縁性の材料からなり、例えば、アルミナ質セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックスまたはムライト質セラミックス等のセラミック材料からなる。または、これらの材料のうちの複数の材料を混合した複合系からなる。また、素子搭載基板2は、リード電極3、30、および窓部材5との接合部にメタライズ層が設けられている。また、素子搭載基板2は、光電変換素子4との接合時の平坦性を確保する、すなわち、光電変換素子4から素子搭載基板2までの高さを調整するために、ダミーパターン2bを設けることができる。なお、ダミーパターン2bは、光電変換素子4に設けることもできる。また、素子搭載基板2は、上述の基体1と同様にして製作される。
The
また、素子搭載基板2の熱伝導率は、例えば、20(W/m・K)以上600(W/m・K)以下に設定されている。また、素子搭載基板2の熱膨張係数は、例えば、3(ppm/℃)以上23(ppm/℃)以下に設定されている。なお、素子搭載基板2の平面視したときの形状は、凹部1aの形状に合わせて、矩形状に限らず、円形状等の形状にすることができる。素子搭載基板2は、基体1の凹部1aの周囲の側部の上面で基体1に、例えば、ガラスまたは樹脂等からなる接合材を介して接合されている。
Further, the thermal conductivity of the
リード電極3は、図2(b)に示すように、素子搭載基板2の下側主面に設けられている。そして、リード電極3は、一端が凹部1aの周囲の側部の上面の導電層1bに電気的に接続されて、他端が光電変換素子4の下面に設けられている第1の電極4bに電気的に接続されている。なお、リード電極3は、図1(b)に示すように、階段形状を有している。また、リード電極3が接続されている導電層1bが設けられている側部に対向する側部に設けられている導電層1bには、平板状のリード電極30が電気的に接続されている。
The
また、リード電極30は、一端が光電変換素子4の上面に設けられている第2の電極4cに電気的に接続され、他端が凹部1aの周囲の側部の上面の導電層1bに電気的に接続されている。リード電極3、30は、接合材を介して導電層1b、第1の電極4bおよび第2の電極4cにそれぞれ電気的に接続されている。接合材は、例えば、銀(Ag)ロウまたは銀(Ag)−銅(Cu)ロウ等のロウ材、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等からなる。また、リード電極3、30は、素子搭載基板2の下側主面に形成されているメタライズ層に接合材を介して設けられている。
One end of the
また、光電変換素子4は、リード電極3、30で電気的に接続されているため、電気抵抗を低減することができる。また、リード電極3、30は、光電変換素子4で発生した熱を外部に放熱することができる。
Moreover, since the
リード電極3、30は、例えば、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金または鉄(Fe)−ニッケル(Ni)合金等の金属材料からなる。これらの金属のインゴットを周知の圧延加工法や打ち抜き加工法、エッチング加工法等の金属加工法を採用することによって、所定の形状となるように製作される。リード電極3、30の熱伝導率は、例えば、10(W/m・K)以上450(W/m・K)以下に設定されている。また、リード電極3、30の熱膨張係数は、例えば、3(ppm/℃)以上23(ppm/℃)以下に設定されている。また、リード電極3、30は、例えば、長さが、0.5(mm)〜70(mm)に、幅が、0.25(mm)〜25(mm)に、厚みが、0.1(mm)〜2.0(mm)に設定されている。
The
光電変換素子4は、開口部2aを透過して入射する光を受光する受光面4aを有している。そして、光電変換素子4は、素子搭載基板2の下側主面に開口部2aを覆うように搭載されてリード電極3、30を介して導電層1bに電気的に接続されている。そして、光電変換素子4は、凹部1a内に収容されて、受光面4aを上側にして平面視において開口部2aと受光面4aとが重なるように搭載されている。光電変換素子4は、素子搭載基板2に複数個搭載されているが、光電変換素子4の個数は複数個に限らず、素子搭載基板2に1個搭載されていてもよい。なお、受光面4aが四角形状の場合、受光面4aは、例えば、一方の辺幅が、1(mm)〜40(mm)に、他方の辺幅が、1(mm)〜40(mm)に設定されている。
The
また、光電変換素子4は、図1に示すように、凹部1a内に底面から離して収容されているが、これに限らない。凹部1aの底面のリード電極3に対応する部分にリード電極3が収容可能な凹所、すなわち、リード電極3の逃げ部を設けることによって、光電変換素子4は、下面を凹部1aの底面に接触させて収容することができる。これによって、光電変換装置は、光電変換素子4から発生する熱を光電変換素子4の下面から基体1を介して光電変換装置の外部に効率よく放熱することができる。
Moreover, although the
光電変換素子4の受光面4aは、図2に示すように、平面視において素子搭載基板2の開口部2aの内側に位置させることができる。受光面4aが、平面視において開口部2aの内側に位置しているため、光電変換素子4は、開口部2aを透過して光電変換素子4に入射される光を受光面4aで効果的に受光することができる。また、受光面4aの外周は、平面視において、開口部4aの内側に位置するとともに開口部4aの外周により近く位置させることが好ましい。これによって、光電変換装置は、開口部2aを通過して光電変換素子4に入射される光を効果的に受光することができる。
As shown in FIG. 2, the
また、光電変換素子4の受光面4aは、素子搭載基板2の開口部2aを断面視して、開口部4aの内側に受光面4aを位置させることもできる。これによって、光電変換装置は、光電変換素子4の受光面4aは窓部材5に近づくため、光電変換効率を向上することができる。
Further, the
素子搭載基板2の厚みを薄くすることで、光電変換素子4の受光面4aと窓部材5との距離を短くすることができるため、光電変換素子4は、受光面4aに開口部2aを透過して光電変換素子4に入射される光を効率よく受光することができる。
Since the distance between the
また、素子搭載基板2は、図2(c)に示すように、断面視したときの開口部2aの形状が、光電変換素子4が搭載される側から窓部材5に向かって開口部2aが拡がるような逆テーパー形状にすることができる。これにより、光電変換素子4は、開口部2aを透過して受光面4aに入射される光を効率よく取り込むことができる。
Further, as shown in FIG. 2C, the
また、光電変換素子4の受光面4aは、平面視において開口部2aの内側に位置してい
れば、断面視において開口部2aに下方に位置していてもよい。
Further, the
光電変換素子4は、下面に下面電極となる第1の電極4bが設けられている。この第1の電極4bは、例えば、銀、アルミニウム等により形成されている。そして、光電変換素子4の第1の電極4bは、例えば、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等の接合材を介して、リード電極3の一端に電気的に接続されている。
The
また、光電変換素子4は、上面に上面電極となる第2の電極4cが設けられている。この第2の電極4cは、例えば、銀、アルミニウム等により形成されている。そして、光電変換素子4の第2の電極4cは、例えば、低融点半田または導電性エポキシ樹脂等の接合材を介して、リード電極3の他端に電気的に接続されている。
Moreover, the
光電変換素子4は、例えば、III−V族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である
。光電変換素子4は、光起電力効果により、受光した光エネルギーを即時に電力に変換して出力することができる。例えば、太陽電池素子は、InGaP/GaAs/Ge3接合型セルの構造を有している。インジウムガリウムリン(InGaP)トップセルは、660nm以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ガリウムヒ素(GaAs)ミドルセルは、660nmから890nmまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ゲルマニウム(Ge)ボトムセルは、890nmから2000nmまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。3つのセルは、トンネル接合を介して直列に接続されている。開放電圧は、3つのセルの起電圧の和である。
The
ここで、光電変換素子4の下面に設けられている第1の電極4bは、例えば、正極として機能している。また、光電変換素子4の上面に設けられている第2の電極4cは、例えば、負極として機能している。そして、光電変換素子4は、第1の電極4bおよび第2の電極4cがリード電極3、30で電気的に接続されており、光電変換装置は、互いに対向している導電層1bを介して外部に電気を取り出すことができる。
Here, the
窓部材5は、素子搭載基板2の上側主面に開口部2aを覆うように設けられている。平面視したとき、四角形状に形成された、透光性の部材である。なお、窓部材5の形状は限定されない。窓部材5は、光を透過させて光電変換素子4に導く機能を備えている。また、窓部材5は、光電変換素子4に光を集光する機能を備えていてもよい。窓部材5の透光性とは、光電変換素子4が、太陽電池素子である場合は、太陽光の少なくとも一部の波長領域に含まれる光が透過できることをいう。また、窓部材5は、例えば、サファイヤ、ホウ珪酸ガラス、プラスチックまたは透光性樹脂等の材料からなり、太陽光を透過することができる材料であればよい。また、半球状に形成された光学部材、例えば、集光レンズを窓部材5として設けて、光電変換素子4に集光することもできる。また、窓部材5は、両表面に波長に適した無反射コート材を膜付することもできる。
The
また、窓部材5の熱伝導率は、例えば、10(W/m・K)以上20(W/m・K)以下に設定されている。また、窓部材5の熱膨張係数は、例えば、3(ppm/℃)以上23(ppm/℃)以下に設定されている。また、窓部材5は、例えば、一方の辺幅が、4(mm)〜200(mm)に、他方の辺幅が、4(mm)〜200(mm)に、厚みが、0.15(mm)〜5(mm)に設定されている。
The thermal conductivity of the
また、光電変換装置は、窓部材5によって気密に封止されるため、大気が遮断され、窓部材5や光電変換素子3等への水分の付着が抑制される。
In addition, since the photoelectric conversion device is hermetically sealed by the
また、窓部材5の下面主面は、少なくとも開口部2aを除く領域に、素子搭載基板2と接合される位置に金属層が形成されている。また、金属層は、蒸着法やスパッタリング法
等の薄膜形成技術によって形成される。金属層は、例えば、チタン、白金、金、クロム、ニッケル、金、銀、銅、あるいはそれらの合金等の金属材料からなる。窓部材5は、下面主面の金属層が、例えば、ロウ材、半田、低融点ガラスまたはエポキシ樹脂等からなる接合材を介して、素子搭載基板2の上側主面に接合されている。接合方法は、例えば、ロウ材接合、半田接合または樹脂接合等の方法である。ロウ材は、例えば、銀−銅ロウ等からなる。また、半田は、例えば、金−錫系、金−ゲルマニウム系または錫−鉛系等からなる。また、低融点ガラスとは、ガラス転移点が600℃以下のガラスのことをいう。
Further, a metal layer is formed on the lower surface main surface of the
本実施形態の光電変換装置は、光電変換素子4が素子搭載基板2の開口部2aを覆うように、光電変換素子4の上面の外周部のみで素子搭載基板2に搭載されている。すなわち、光電変換素子4は、光電変換素子4に入射される入射光によって温度の上昇が高い中央部の領域が開口部2aに位置しているため素子搭載基板2に直接接合させていない。これにより、光電変換装置は、温度上昇の高い中央部の領域が素子搭載基板3に接していないため、素子搭載基板2と光電変換素子4との間に熱膨張係数差によって発生する熱応力が低減される。したがって、光電変換装置は、光電変換素子4と素子搭載基板2との接合部で割れやクラック等の発生を抑制することができる。また、光電変換装置は、光電変換素子4の割れやクラック等の発生を抑制することができる。
The photoelectric conversion device of this embodiment is mounted on the
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態1の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る光電変換装置のうち、本実施形態1に係る光電変換装置と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. Hereinafter, modifications of the first embodiment will be described. Note that, in the photoelectric conversion device according to the modified example of the present embodiment, the same parts as those of the photoelectric conversion device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
<変形例1>
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図3に示すように、光電変換素子40の上面に第3の電極4dおよび第2の電極4cが設けられる構成としてもよい。なお、第3の電極4dは、上述の第1の電極4bと同じ機能を有している。すなわち、光電変換素子40は、上面の同じ面上に正極として機能する第3の電極4dおよび負極として機能する第2の電極4cの2つの電極が設けられている。
<
As illustrated in FIG. 3, the photoelectric conversion device according to the modification according to the present embodiment may have a configuration in which the
このような構成によって、光電変換装置は、ダミーパターン2b等を設けることなく、素子搭載基板2と光電変換素子4との接合部の平坦性を向上することができる。これによって、光電変換装置は、光電変換素子4が傾くことを抑制することができ、光電変換素子4は、開口部2aからの入射光を効率よく受光面に入射させることができる。
With such a configuration, the photoelectric conversion device can improve the flatness of the joint portion between the
また、このような構成によって、光電変換装置は、平板状のリード電極30のみを介することで、導電層1b、光電変換素子4を電気的に接続することができる。これにより、光電変換装置は、リード電極30のみを製作するため生産性を向上させることができる。
In addition, with such a configuration, the photoelectric conversion device can electrically connect the
また、光電変換装置は、リード電極30の代わりに、導電層を素子搭載基板2に設けて、リード電極30の機能としてもよい。これによって、光電変換装置は、素子搭載基板2と光電変換素子4との接合性を容易にすることができる。
Further, the photoelectric conversion device may function as the
また、配線距離を短くすることができ、低電気抵抗化することができるため、光電変換装置は、光電変換効率を向上することができる。 In addition, since the wiring distance can be shortened and the electrical resistance can be reduced, the photoelectric conversion device can improve the photoelectric conversion efficiency.
また、光電変換素子4は、図3に示すように、凹部1a内に底面から離して収容されているが、これに限らない。光電変換素子4は、下面を凹部1aの底面に光電変換素子4の下面を接触させて収容することができる。これによって、光電変換装置は、光電変換素子4から発生する熱を光電変換素子4の下面から基体1を介して光電変換装置の外部に効率
よく放熱することができる。
Moreover, although the
<変形例2>
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図2または図4に示すように、光電変換素子4の受光面4aは、平面視において形状が開口部2aの形状と相似形に設けられている。
光電変換素子4の受光面4aは、図2(a)に示すように、開口部2aが四角形状に設けられており、これに合わせて四角形状に設けられている。また、光電変換素子4の受光面4aは、図4に示すように、開口部2aが円形状に設けられており、これに合わせて円形状に設けられている。また、開口部2aが多角形状であれば、受光面4aは多角形状に設けられる。このように、光電変換素子4の受光面は、平面視において形状が開口部2aの形状と相似形に設けられることが好ましい。
<
As shown in FIG. 2 or FIG. 4, in the photoelectric conversion device of the modification according to this embodiment, the
As shown in FIG. 2A, the
このような構成によって、開口部2aおよび受光面4aの形状が相似形に設けられているため、光電変換素子は、開口部2aからの入射光を効率よく受光面4aに入射させることができる。
With such a configuration, since the shapes of the
<変形例3>
本実施形態に係る変形例の光電変換装置は、図5(a)または(b)に示すように、リード電極3の一端は、光電変換素子4の下面で電気的に接続されるとともに、平面透視において少なくとも一部が受光面4aと重なっている。すなわち、リード電極3の一部は、平面透視において受光面4aと重なって設けられていればよい。
<
As shown in FIG. 5A or 5B, the photoelectric conversion device according to the modification according to the present embodiment is configured such that one end of the
リード電極3の一端は、図5(b)に示すように、平面視において光電変換素子4の受光面4aの内側を通って受光面4aの外側に延在するように設けられている。リード電極3の一端は、受光面4aの外側に、例えば、1(mm)〜25(mm)の範囲で延在するように設けられている。これによって、受光面4aと対応する領域にある光電変換素子4の下面は、温度の上昇が高く、発生する熱量が多くなるが、リード電極3の一端が受光面4aと対応する位置に設けられているため、光電変換素子4の全体にわたって熱を均一にすることができる。したがって、光電変換装置は、光電変換素子4に熱が局所的に分布するのを抑制することができ、光電変換素子4は、光電変換効率を向上させることができる。さらに、光電変換装置は、光電変換素子4の温度上昇に伴って発生する熱を、受光面4aの直下からリード電極3を介して素子搭載基板2に伝達して、基体1を介して光電変換装置の外部に放熱することができる。
As shown in FIG. 5B, one end of the
また、他の例として、リード電極3の一端は、図5(c)に示すように、平面視において光電変換素子4の受光面4aの外周よりも外側に位置するように設けられている。リード電極3は、受光面4aの外周より、例えば、1(mm)〜25(mm)の範囲で外側に位置するように設けられている。これにより、光電変換素子4は、リード電極3の一端が光電変換素子4の受光面4aと対応する領域よりも外側に位置しているため、さらに光電変換素子4に熱が局所的に分布するのを効果的に抑制することができる。さらに、光電変換装置は、光電変換素子4の温度上昇に伴って発生する熱を、光電変換素子4の下面からリード電極3を介して素子搭載基板2に伝達して、基体1を介して光電変換装置の外部に放熱することができる。
As another example, one end of the
<光電変換装置の製造方法>
ここで、光電変換装置の製造方法を説明する。
<Method for Manufacturing Photoelectric Conversion Device>
Here, a method for manufacturing the photoelectric conversion device will be described.
基体1は、例えば、アルミナ質セラミックスからなる場合、グリーンシートは、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バイン
ダ、可塑剤、溶剤、分散剤等を混合添加してペースト状とし、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によって形成される。
For example, when the
また、平板形状のグリーンシートは、タングステン、モリブデンまたはマンガン等の高融点金属粉末に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を添加してなる金属ペーストが、凹部1aの周囲の側部の上側の所定位置にスクリーン印刷法等によって印刷塗布されて、導電層1bとなるメタライズ層が形成されている。
Further, the flat green sheet has a predetermined position on the upper side of the peripheral portion of the
そして、平板形状のグリーンシートが、金型を用いた打ち抜きを施すことによってそれぞれの形状に合わせて製作される。 Then, a flat plate-like green sheet is manufactured according to each shape by punching using a mold.
これらの平板形状のグリーンシートは、積層されて、約1600℃の温度で同時に焼成される。そして、基体1は、電解メッキまたは無電解メッキ等のメッキ形成方法によって、メタライズ層上に厚さ3(μm)以下のニッケルメッキ層が形成される。
These flat green sheets are laminated and fired at a temperature of about 1600 ° C. at the same time. The
また、素子搭載基板2は、開口部2aを有する形状で、上述の基体1と同様にして製作される。
The
リード電極3、30は、例えば、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金を型枠に鋳込んで作製したインゴットを周知の切削加工や打ち抜き加工等の金属加工法を用いて所定形状にして製作される。
For example, the
そして、光電変換素子4は、素子搭載基板2の下側主面に搭載され、光電変換素子4の第1の電極4b、第2の電極4cおよびリード電極3、30が接合材を介して電気的に接続される。また、基体1の導電層1aは、リード電極3、30に電気的に接続される。
なお、接合材は、例えば、銀(Ag)ロウ、銀(Ag)−銅(Cu)ロウ、金(Au)−錫(Sn)半田、金(Au)−ゲルマニウム(Ge)半田等の材料または導電性エポキシ樹脂等である。
The
The bonding material is, for example, a material such as silver (Ag) solder, silver (Ag) -copper (Cu) solder, gold (Au) -tin (Sn) solder, gold (Au) -germanium (Ge) solder, or the like. For example, a conductive epoxy resin.
窓部材5は、素子搭載基板2の上側主面に開口部2aを覆うように、例えば、Au−Sn半田、Sn−銀(Ag)−銅(Cu)半田、Sn−亜鉛(Zn)−ビスマス(Bi)、樹脂等を介して接合される。これによって、光電変換装置となる。
The
1 基体
1a 凹部
1b 導電層
2 素子搭載基板
2a 開口部
2b ダミーパターン
3、30 リード電極
4、40 光電変換素子
4a 受光面
4b 第1の電極
4c 第2の電極
4d 第3の電極
5 窓部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該基体の前記凹部を覆うように設けられた、光が前記凹部内に向けて透過する開口部を有する素子搭載基板と、
該素子搭載基板の下側主面に設けられたリード電極と、
前記素子搭載基板の下側主面に前記開口部を覆うように搭載されて前記リード電極を介して前記導電層に電気的に接続され、前記凹部内に収容された、受光面を上側にして平面視において前記開口部と前記受光面とが重なっている光電変換素子と、
前記素子搭載基板の上側主面に前記開口部を覆うように設けられた透光性の窓部材とを備えていることを特徴とする光電変換装置。 A base body having a concave portion on the upper main surface, and a conductive layer provided on the upper surface of the side portion around the concave portion;
An element mounting substrate provided so as to cover the concave portion of the base body and having an opening through which light passes through the concave portion;
A lead electrode provided on the lower main surface of the element mounting substrate;
Mounted on the lower main surface of the element mounting substrate so as to cover the opening, electrically connected to the conductive layer via the lead electrode, and housed in the recess, with the light receiving surface facing upward A photoelectric conversion element in which the opening and the light receiving surface overlap in plan view;
A photoelectric conversion device, comprising: a translucent window member provided on the upper main surface of the element mounting substrate so as to cover the opening.
前記光電変換素子の前記受光面は、平面視において前記開口部の内側に位置していることを特徴とする光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1,
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the light receiving surface of the photoelectric conversion element is positioned inside the opening in a plan view.
前記光電変換素子の前記受光面は、平面視において形状が前記開口部の形状と相似形であることを特徴とする光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1 or 2, wherein
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the light receiving surface of the photoelectric conversion element has a shape similar to the shape of the opening in a plan view.
前記リード電極の一端は、前記光電変換素子の下面で電気的に接続されるとともに、平面透視において少なくとも一部が前記受光面と重なっていることを特徴とする光電変換装置。 A photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3,
One end of the lead electrode is electrically connected to the lower surface of the photoelectric conversion element, and at least part of the lead electrode overlaps with the light receiving surface in a plan view.
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