JP2023175395A - 熱電モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】冷却性能の低下を抑え、エレクトロケミカルマイグレーションを抑えること。【解決手段】光通信に用いられる熱電モジュール１０であって、向かい合って配置された一対の基板である第１基板１２及び第２基板１３と、第１基板１２及び第２基板１３の間に配置された複数の熱電変換素子１４と、熱電変換素子１４を接続する一対の電極である第１電極１５及び第２電極１６と、第２基板１３に配置されたメタライズ部１７と、第１電極１５及び第２電極１６と電気的に接続されたアノードのポスト電極２６と、第１電極１５及び第２電極１６と電気的に接続されたカソードのポスト電極２２と、メタライズ部１７と、アノードのポスト電極２６より電圧が低い部分とを電気的に接続する導電体構造としてのワイヤ４１とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、熱電モジュールに関する。
熱電モジュールの熱電素子及び電極材料であるＣｕ、Ｎｉは、結露下の動作中にエレクトロケミカルマイグレーションを起こすと、モジュールの性能が低下する。熱電素子の電極との接合面以外の面に絶縁材による被膜を形成する熱電モジュールに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。半導体装置のインナーリードのＣｕのエレクトロケミカルマイグレーションを防ぐため、樹脂で封止する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０２１－０９７１８６号公報 特開２００３－０９２３７９号公報
特許文献１では、熱電モジュールの冷却面及びポスト電極には被膜がされない。そのため、冷却面にメタライズ部が配置されている場合、メタライズ部及びポスト電極のアノード及びカソードが冷却面で発生した水を介して接触する可能性がある。このとき、メタライズ部の電位はアノードの電位とカソードの電位の間をとるため、メタライズ部に水を介した電流が流れ、メタライズ部の材料であるＣｕ、Ｎｉなどの金属がエレクトロケミカルマイグレーションを起こすおそれがある。その結果、メタライズ部の熱伝導性低下及び接合強度低下が発生する。
特許文献２に記載された樹脂封止を、熱電モジュールの冷却面のメタライズ部及びポスト電極に適用した場合、樹脂の熱伝導により冷却性能が低下する。
本開示は、冷却性能の低下を抑え、エレクトロケミカルマイグレーションを抑えることを目的とする。
本開示に従えば、光通信に用いられる熱電モジュールであって、向かい合って配置された一対の基板と、前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、前記熱電素子を接続する一対の電極と、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置されたメタライズ部と、前記一対の電極と電気的に接続されたアノード電極と、前記一対の電極と電気的に接続されたカソード電極と、前記メタライズ部と、前記アノード電極より電圧が低い部分とを電気的に接続する導電体構造とを備える熱電モジュールが提供される。
本開示に従えば、光通信に用いられる熱電モジュールであって、向かい合って配置された一対の基板と、前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、前記熱電素子を接続する一対の電極と、前記一対の基板のうちの一方の基板に配置されたメタライズ部と、前記一対の電極と電気的に接続されたアノード電極と、前記一対の電極と電気的に接続されたカソード電極と、前記メタライズ部、前記アノード電極及び前記カソード電極が互いに隔絶された状態で配置された耐水部材と、を備える熱電モジュールが提供される。
本開示によれば、冷却性能の低下を抑え、エレクトロケミカルマイグレーションを抑えることができる。
図１は、第１実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。 図３は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図４は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図５は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図６－１は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図６－２は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図７は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図８は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図９は、第２実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す平面図である。 図１０は、第２実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。 図１１は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図１２は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図１３は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図１４は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図１５は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。 図１６は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。 図１７は、第３実施形態に係るハウジング付きの熱電モジュールを模式的に示す平面図である。 図１８は、第３実施形態に係るハウジング付きの熱電モジュールを模式的に示す断面図である。 図１９は、第３実施形態に係る熱電モジュールの上面を模式的に示す平面図である。 図２０は、第３実施形態に係る熱電モジュールの下面を模式的に示す平面図である。 図２１は、第３実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。 図２２は、第３実施形態に係るハウジングを模式的に示す平面図である。 図２３は、第３実施形態に係るハウジングを模式的に示す断面図である。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する複数の実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、光通信装置１の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。左右方向と前後方向と上下方向とは直交する。
（第１実施形態）
［熱電モジュール］
図１は、第１実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。熱電モジュール１０は、例えば、光通信に使用される光学部品１００の温調を行う。熱電モジュール１０は、光学部品１００を支持する。熱電モジュール１０は、図２に示すように、一対の基板である第１基板１２及び第２基板１３と、第１基板１２及び第２基板１３の間に配置されている熱電変換素子（熱電素子）１４とを備える。以下の説明に用いる各図における熱電変換素子１４、第１電極１５及び第２電極１６の配置は模式的に示すものである。
熱電モジュール１０は、第１基板１２及び第２基板１３の面積が異なる。実施形態では、熱電モジュール１０は、幅方向または全周について、第２基板１３が第１基板１２より小さい。
一対の第１基板１２及び第２基板１３は、電気絶縁材料によって形成される。第１基板１２及び第２基板１３は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、二酸化ケイ素、酸化チタン、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）で構成されている。
図１、図２に示すように、第１基板１２及び第２基板１３は、熱電変換素子１４を挟んで向かい合って一対として配置されている。実施形態において、第２基板１３は、第１基板１２よりも上方に配置されている。第１基板１２及び第２基板１３は、板状に形成されている。実施形態において、第１基板１２及び第２基板１３は、矩形状に形成されている。第２基板１３が一方の基板であり、第１基板１２が他方の基板である。
図２に示すように、熱電変換素子１４は、向かい合う一対の第１基板１２と第２基板１３との間に１つ以上配置されている。複数の熱電変換素子１４は、複数の第１電極１５及び第２電極１６によって接続される。
熱電変換素子１４は、熱電材料によって形成される。熱電変換素子１４を形成する熱電材料として、マンガンケイ化物系化合物（Ｍｎ－Ｓｉ）、マグネシウムケイ化物系化合物（Ｍｇ－Ｓｉ－Ｓｎ）、スクッテルダイト系化合物（Ｃｏ－Ｓｂ）、ハーフホイスラ系化合物（Ｚｒ－Ｎｉ－Ｓｎ）、及びビスマステルル系化合物（Ｂｉ－Ｔｅ）が例示される。熱電変換素子１４は、マンガンケイ化物系化合物、マグネシウムケイ化物系化合物、スクッテルダイト系化合物、ハーフホイスラ系化合物、又はビスマステルル系化合物から選択される１つの化合物により構成されてもよいし、少なくとも２つの化合物の組み合わせにより構成されてもよい。
熱電変換素子１４は、ｐ型素子１４Ｐと、ｎ型素子１４Ｎとを含む。ｐ型素子１４Ｐ及びｎ型素子１４Ｎは、所定面内に複数配置されている。前後方向において、ｐ型素子１４Ｐとｎ型素子１４Ｎとは交互に配置されている。左右方向において、ｐ型素子１４Ｐとｎ型素子１４Ｎとは交互に配置されている。
一対の第１電極１５及び第２電極１６は、導電性を有する金属により形成される。第２電極１６が一方の基板であり、第１電極１５が他方の基板である。第１電極１５及び第２電極１６は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕの３層で形成される。第１電極１５は、第１基板１２と熱電変換素子１４との間に配置されている。第１電極１５及び第２電極１６は、熱電変換素子１４を接続する。第１電極１５は、第１基板１２の上面１２ａに設けられる。第１電極１５は、第１基板１２の上面１２ａと平行な所定面内において複数設けられる。第２電極１６は、第２基板１３と熱電変換素子１４との間に配置されている。第２電極１６は、第２基板１３の下面１３ｂに設けられる。第２電極１６は、第２基板１３の下面１３ｂと平行な所定面内において複数設けられる。
第１電極１５及び第２電極１６は、隣接する一対のｐ型素子１４Ｐ及びｎ型素子１４Ｎのそれぞれに接続される。第１電極１５及び第２電極１６は、複数の熱電変換素子１４を直列に接続する。第１電極１５及び第２電極１６により複数の熱電変換素子１４が直列に接続された直列回路が形成される。ｐ型素子１４Ｐ及びｎ型素子１４Ｎが第１電極１５及び第２電極１６を介して電気的に接続されることにより、ｐｎ素子対が構成される。複数のｐｎ素子対が第１電極１５及び第２電極１６を介して直列に接続されることにより、複数の熱電変換素子１４を含む直列回路が構成される。
メタライズ部１７は、第２基板１３の上面１３ａに配置されている。メタライズ部１７は、光学部品１００を第２基板１３の上面１３ａに固定する。メタライズ部１７は、導電性を有する金属により形成される。
熱電変換素子１４に電流が供給されることにより、熱電モジュール１０がペルチェ効果により吸熱又は発熱する。この効果を利用して熱電モジュール１０上部に配置した光学部品１００を温調する。
第１基板１２の下面１２ｂは、熱電モジュール１０の放熱面である。第２基板１３の上面１３ａは、熱電モジュール１０の冷却面（温調面）である。
熱電モジュール１０は、カソードであるポスト２１、ポスト電極２２及び給電用ワイヤ２３を備える。ポスト２１は、第１基板１２に配置されている。ポスト２１は、第１基板１２と電気的に接続されている。図１に示す例では、ポスト２１は、第１基板１２の左側方の前側に設けられている。ポスト２１は、柱状である。ポスト２１は、例えば、Ｎｉで形成される。カソード電極であるポスト電極２２は、ポスト２１の上側の端部に配置されている。ポスト電極２２は、一対の第１電極１５及び第２電極１６と電気的に接続されている。ポスト電極２２は、ポスト２１と電気的に接続されている。ポスト電極２２は、例えば、Ａｕで形成される。
熱電モジュール１０は、アノードであるポスト２５、ポスト電極２６及び給電用ワイヤ２７を備える。ポスト２５は、第１基板１２と電気的に接続されている。ポスト２５は、ポスト２１と離れて配置されている。図１に示す例では、ポスト２５は、第１基板１２の左側方の後側に設けられている。ポスト２５は、柱状である。ポスト２５は、例えば、Ｎｉで形成される。アノード電極であるポスト電極２６は、ポスト２５の上側の端部に配置されている。ポスト電極２６は、一対の第１電極１５及び第２電極１６と電気的に接続されている。ポスト電極２６は、ポスト２５と電気的に接続されている。ポスト電極２６は、例えば、Ａｕで形成される。
熱電モジュール１０は、絶縁膜３１によって覆われている。絶縁膜３１は、熱電モジュール１０の表面のうち、第１基板１２より上下方向の下側と、第２基板１３より上下方向の上側と、ポスト電極２２と、ポスト電極２６とを除いた部分を覆う。絶縁膜３１は、電気絶縁性を有する材料で形成される。電気絶縁性を有する材料は、例えば、ポリイミド、ポリパラキシリレン、ポリテトラフルオロエチレン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び、酸化チタンである。なお、図１において、絶縁膜３１は図示を省略している。他の平面図においても同様である。
熱電モジュール１０は、ポスト電極２２、ポスト電極２６、及び、メタライズ部１７の表面に付着した水を介して、ポスト電極２２、ポスト電極２６、及び、メタライズ部１７の間で電流が流れることを抑制する。
熱電モジュール１０の熱電変換素子１４及び各電極の材料であるＣｕ、Ｎｉは、第２基板１３の結露下の動作中にエレクトロケミカルマイグレーションを起こす。エレクトロケミカルマイグレーションの原因は、メタライズ部１７の表面に付着した水を介して、メタライズ部１７を流れ出る電流である。そこで、メタライズ部１７に電気的な配線を行うことにより、電流が配線中を流れるようにして、エレクトロケミカルマイグレーションを抑制する。
実施形態では、エレクトロケミカルマイグレーションの対応策として、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部１７と、アノードのポスト電極２６に対して電圧の低い場所、例えばカソードのポスト電極２２とを電気的に接続する細長い配線を備える。より詳しくは、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７の表面に付着した水を介して、ポスト電極２２又はポスト電極２６とメタライズ部１７との間で電流が流れることを抑制する。
図１、図２に示す例では、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７と、アノードのポスト電極２６より電圧が低い部分とを電気的に接続する導電体構造としてワイヤ４１を備える。ワイヤ４１は、カソードのポスト電極２２とメタライズ部１７とを電気的に接続する。ワイヤ４１は、導電性及び耐腐食性を有する。ワイヤ４１は、例えば、Ａｕで形成される。ワイヤ４１は、例えば、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＢｉＴｅ、及び、これらの材料を組み合わせて形成されてもよい。ワイヤ４１は、細長い形状である。ワイヤ４１は、例えば、直径２５μｍ、長さ０．５ｍｍである。
［作用］
実施形態では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中において、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７に電位がある場合でも、メタライズ部１７からカソードのポスト電極２２へ電流が流れる。実施形態では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７に電位の発生が抑制される。実施形態では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることが抑制される。これにより、実施形態は、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションが抑制される。
［効果］
実施形態では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中において、メタライズ部１７に電位がある場合でも、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７からカソードのポスト電極２２へ電流を流すことができる。実施形態は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。実施形態によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。これにより、実施形態は、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
実施形態では、ワイヤ４１は、細長い。実施形態は、ワイヤ４１を介しメタライズ部１７への熱流入、又はメタライズ部１７からの熱流出による冷却性能の低下を抑えることができる。
（第１実施形態の変形例１）
図３は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図４は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。変形例１の熱電モジュール１０の基本的な構成は第１実施形態と同様である。第１実施形態と同様の構成は、同じ符号を付して説明を省略する。以下の他の変形例及び他の実施形態の説明においても同様である。
熱電モジュール１０は、導電体構造としてスルーホール４２を備える。スルーホール４２は、メタライズ部１７と第２電極１６とを電気的に接続する。スルーホール４２は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ又はＡｕで形成される。スルーホール４２は、例えば、Ａｇ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＢｉＴｅ、及び、これらの材料を組み合わせて形成されてもよい。スルーホール４２は、細長い形状である。
変形例では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中において、スルーホール４２によって、メタライズ部１７から第２電極１６へ電流を流すことができる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、スルーホール４２によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、スルーホール４２によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例によれば、スルーホール４２によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
（第１実施形態の変形例２）
図５は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図６－１は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。図６－２は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。
熱電モジュール１０は、導電体構造としてスルーホール４２及び導電部材４３を備える。スルーホール４２は、変形例２と同様に構成される。導電部材４３は、第１実施形態の熱電変換素子１４の少なくとも１つを置き換えたものである。導電部材４３は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｉ、ＢｉＴｅ及びこれらの組み合わせで形成される。
図６－１に示す例では、導電性材料４３と熱電変換素子１４とが直列接続になっている。図６－２に示す例では、導電性材料４３と熱電変換素子１４とが直列接続になっていない。
変形例では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中において、スルーホール４２及び導電部材４３によって、メタライズ部１７から第２電極１６を介して第１電極１５へ電流を流すことができる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、スルーホール４２及び導電部材４３によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、スルーホール４２及び導電部材４３によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例によれば、スルーホール４２及び導電部材４３によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
（第１実施形態の変形例３）
図７は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図８は、第１実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。熱電モジュール１０は、導電体構造として導線４４を備える。熱電モジュール１０は、電源カソード４４３を備える。
導線４４は、メタライズ部１７と電源カソード４４３とを電気的に接続する。導線４４は、半田４４１によってメタライズ部１７に固定される。導線４４は、半田４４２によって電源カソード４４３に固定される。導線４４は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ又はＡｕで形成される。導線４４は、例えば、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｗ、ＢｉＴｅ及びこれらの組み合わせで形成されてもよい。半田４４１及び半田４４２は、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＳｂ、ＣｕＳｎ、ＩｎＳｎ、ＢｉＳｎで形成される。
変形例では、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中において、導線４４によって、メタライズ部１７から電源カソード４４３へ電流を流すことができる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、導線４４によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、導線４４によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例によれば、導線４４によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す平面図である。図１０は、第２実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。熱電モジュール１０は、耐水部材５１を備える。
実施形態では、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部１７に対して、アノードのポスト電極２６を隔絶する耐水部材５１を備える。より詳しくは、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７が、耐水部材５１を介して、アノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２と接していない。
耐水部材５１は、メタライズ部１７、アノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２が互いに隔絶された状態で配置されている。実施形態では、耐水部材５１は、耐水性を有する材料で形成される。耐水部材５１は、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂又はシリコンゴムで形成される。
耐水部材５１は、アノードのポスト電極２６及び給電用ワイヤ２７を覆って配置されている。耐水部材５１は、上下方向視において、第１基板１２の左側方の端部よりも左側まで位置する。耐水部材５１は、メタライズ部１７及びカソードのポスト電極２２から隔絶されている。耐水部材５１は、メタライズ部１７及びカソードのポスト電極２２から離間している。
［作用］
実施形態によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５１によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることが抑制される。これにより、実施形態は、ワイヤ４１によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションが抑制される。
実施形態では、メタライズ部１７がアノードのポスト電極２６と耐水部材５１を介して接しない。実施形態によれば、耐水部材５１を介したメタライズ部１７への熱流入は起こらず、冷却性能が低下しない。
［効果］
実施形態によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５１によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。実施形態は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５１によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。これにより、実施形態は、耐水部材５１によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
実施形態では、メタライズ部１７がアノードのポスト電極２６と耐水部材５１を介して接しない。実施形態によれば、耐水部材５１を介したメタライズ部１７への熱流入は起こらず、冷却性能の低下を抑えることができる。
（第２実施形態の変形例１）
図１１は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図１２は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。
変形例１では、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７が、耐水部材５２及び耐水部材５３を介して、アノードのポスト電極２６、カソードのポスト電極２２及びハウジング１８と接していない。
熱電モジュール１０は、ハウジング１８を備える。ハウジング１８は、第１基板１２の下面１２ｂに接合されている。図１２において、ハウジング１８は、第１基板１２の下面１２ｂに接合された壁部のみを図示し、他の壁部は図示を省略している。ハウジング１８は、熱電モジュール１０、及び、光学部品１００を収容する。ハウジング１８は、アースされている。
熱電モジュール１０は、耐水部材５２及び耐水部材５３を備える。耐水部材５２及び耐水部材５３は、耐水部材５１と同様の材料で形成される。
耐水部材５２は、カソードのポスト電極２２及び給電用ワイヤ２３を覆って配置されている。耐水部材５２は、上下方向視において、第１基板１２の左側方の端部よりも左側まで位置する。耐水部材５２は、メタライズ部１７及びアノードのポスト電極２６から隔絶されている。耐水部材５２は、メタライズ部１７及びアノードのポスト電極２６から離間している。
耐水部材５３は、ハウジング１８における、第１基板１２の下面１２ｂと接する面１８ａのうち露出した部分を覆って配置されている。耐水部材５３は、メタライズ部１７、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６から隔絶されている。耐水部材５３は、メタライズ部１７、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６から離間している。
熱電モジュール１０は、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部１７に対して、カソードのポスト電極２２を隔絶する耐水部材５２と、アースされたハウジング１８を隔絶する耐水部材５３とを備える。より詳しくは、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７が、耐水部材５１を介して、カソードのポスト電極２２及びハウジング１８と接していない。
変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５２及び耐水部材５３によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５２及び耐水部材５３によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。これにより、変形例は、耐水部材５２及び耐水部材５３によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
変形例では、メタライズ部１７がカソードのポスト電極２２及びハウジング１８と耐水部材５２及び耐水部材５３を介して接しない。変形例によれば、耐水部材５２及び耐水部材５３を介したメタライズ部１７への熱流入は起こらず、冷却性能の低下を抑えることができる。
（第２実施形態の変形例２）
図１３は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図１４は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。
変形例２では、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部１７に対して、アノードのポスト電極２６を隔絶する耐水部材５５を備える。より詳しくは、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７が、耐水部材５５を介して、アノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２と接していない。
熱電モジュール１０は、耐水部材５５を備える。耐水部材５５は、光学部品１００が搭載されたメタライズ部１７の露出した部分を覆って配置されている。耐水部材５５は、耐水部材５１と同様の材料で形成される。耐水部材５５は、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６から隔絶されている。耐水部材５５は、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６から離間している。
熱電モジュール１０は、光学部品１００が搭載されたメタライズ部１７の露出した部分を、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６から隔絶する耐水部材５５を備える。より詳しくは、熱電モジュール１０は、メタライズ部１７が、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６と接していない。
変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５５によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、耐水部材５５によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。これにより、変形例は、耐水部材５５によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
（第２実施形態の変形例３）
図１５は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す平面図である。図１６は、第２実施形態に係る熱電モジュールの変形例を模式的に示す断面図である。
変形例３では、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部とアノードのポスト電極２６との間に突起物５６を備える。言い換えると、第２基板１３の上面１３ａに配置されたメタライズ部１７に対して、カソードのポスト電極２２及びアノードのポスト電極２６を隔絶する突起部５６を備える。突起部５６は、メタライズ部１７と給電用ワイヤ２３及び給電用ワイヤ２７の電気絶縁されていない露出部を離間させる。メタライズ部１７は、突起部５６によって、アノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２と接していない。
突起部５６は、壁状に形成されている。突起部５６は、第１電極１５から上方に立設されている。突起部５６は、左右方向において、ポスト２１及びポスト２５と、第２基板１３との間に配置されている。突起部５６の上下方向の上端部は、メタライズ部１７より上方に位置する。突起部５６の前後方向の長さは、第１基板１２の前後方向の長さと同じである。
突起部５６は、例えば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、シリコンゴム、ポリパラキシリレン、ポリテトラフルオロエチレン等の電気絶縁材料で構成されている。
突起部５６は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｗ等の金属材料で構成されていてもよい。突起部５６が金属材料で構成されている場合、突起部５６とアノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２とは電気的に断絶されている必要がある。
変形例によれば、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、突起部５６によって、メタライズ部１７に水を介して電流が流れることを抑制できる。変形例は、熱電モジュール１０は、第２基板１３の結露中においても、突起部５６によって、メタライズ部１７に電位が発生することを抑制できる。これにより、変形例は、突起部５６によって、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。
（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態に係るハウジングに搭載された熱電モジュールを模式的に示す平面図である。図１８は、第３実施形態に係るハウジングに搭載された熱電モジュールを模式的に示す断面図である。図１９は、第３実施形態に係る熱電モジュールの上面を模式的に示す平面図である。図２０は、第３実施形態に係る熱電モジュールの下面を模式的に示す平面図である。図２１は、第３実施形態に係る熱電モジュールを模式的に示す断面図である。図２２は、第３実施形態に係るハウジングを模式的に示す平面図である。図２３は、第３実施形態に係るハウジングを模式的に示す断面図である。
図１７、図１８は、熱電モジュール１０が、回路付きハウジング（以下、「ハウジング」という。）９に搭載された熱電モジュールである。熱電モジュール１０は、ハウジング９の上面９３ａに配置されている。ハウジング９は、熱電モジュール１０、及び、光学部品１００を収容するハウジングに電子回路を付加したものである。図１８において、ハウジング９は、第１基板１２の下面１２ｂに接合された壁部のみを図示し、他の壁部は図示を省略している。ハウジング９は、熱電モジュール１０と電気的に接続する電子回路を備える。
熱電モジュール１０の一対の第１基板１２及び第２基板１３を載置するハウジング９には電気回路を備える。第１基板１２はスルーホール１２１を備える。スルーホール１２１と電気回路を介して第１電極１５及び第２電極１６とアノードのポスト電極２６及びカソードのポスト電極２２とが電気的に接続される。ハウジング９の上面に突起物５７を備える。
熱電モジュール１０は、第１基板１２の下面１２ｂにメタライズ部８１及びメタライズ部８２を備える。メタライズ部８１は、スルーホール１２１を介して、第１電極１５と電気的に接続されている。メタライズ部８１は、導電性を有する金属により形成される。スルーホール１２１は、上下方向視においてポスト電極２２と重なる位置に配置されている。メタライズ部８２は、スルーホール１２２を介して、第１電極１５と電気的に接続されている。メタライズ部８２は、導電性を有する金属により形成される。スルーホール１２２は、上下方向視においてポスト電極２６と重なる位置に配置されている。
ハウジング９は、ハウジング基板９０と、ハウジング基板９０の上面９０ａに積層されたハウジング第１電極９２と、ハウジング第１電極９２の上面９２ａに積層された絶縁層９１と、絶縁層９１の上面９１ａに積層されたハウジング第２電極９３とを備える。
ハウジング基板９０は、電気絶縁材料によって形成される。ハウジング基板９０は、板状に形成されている。実施形態において、ハウジング基板９０は、矩形状に形成されている。
ハウジング第１電極９２は、熱電モジュール１０と組み付けられた状態で、上下方向視においてポスト電極２６と重なる位置に、電極９２１が配置されている。電極９２１は、側面視において、ハウジング第２電極９３と同じ上下方向の高さに配置されている。電極９２１は、スルーホール９２２を介して、ハウジング第１電極９２と接続されている。電極９２１は、熱電モジュール１０のメタライズ部８２と接続される。
ハウジング第２電極９３は、熱電モジュール１０と組み付けられた状態で、上下方向視においてポスト電極２６と重なる位置に、開口部９３１が形成されている。開口部９３１は、電極９２１の全周が露出する大きさ、形状に形成されている。
熱電モジュール１０とハウジング９とは、接合層８３を介して接合される。接合層８３は、例えば、導電性を有する接着剤である。接合層８３は、例えば、エポキシ、フェノール、アクリル、ウレタン及びシリコンなどの樹脂、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＣなどの導電フィラーである。
［効果］
実施形態によれば、メタライズ部１７のエレクトロケミカルマイグレーションを抑制できる。実施形態は、冷却性能の低下を抑え、エレクトロケミカルマイグレーションを抑えることができる。
１…光通信装置、１０…熱電モジュール、１２…第１基板、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１３…第２基板、１３ａ…上面、１３ｂ…下面、１４…熱電変換素子（熱電素子）、１４Ｐ…ｐ型素子、１４Ｎ…ｎ型素子、１５…第１電極、１６…第２電極、１７…メタライズ部、２１…ポスト、２２…ポスト電極（カソード電極）、２３…給電用ワイヤ、２５…ポスト、２６…ポスト電極（アノード電極）、２７…給電用ワイヤ、３１…絶縁膜、４１…ワイヤ（導電体構造）、１００…光学部品。

Claims (12)

  1. 光通信に用いられる熱電モジュールであって、
    向かい合って配置された一対の基板と、
    前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、
    前記熱電素子を接続する一対の電極と、
    前記一対の基板のうちの一方の基板に配置されたメタライズ部と、
    前記一対の電極と電気的に接続されたアノード電極と、
    前記一対の電極と電気的に接続されたカソード電極と、
    前記メタライズ部と、前記アノード電極より電圧が低い部分とを電気的に接続する導電体構造と、
    を備える熱電モジュール。
  2. 前記導電体構造は、前記メタライズ部と前記カソード電極とを電気的に接続するワイヤである、
    請求項１に記載の熱電モジュール。
  3. 前記導電体構造は、前記メタライズ部と前記一対の電極のうちの一方の電極とを電気的に接続するスルーホールである、
    請求項１に記載の熱電モジュール。
  4. 前記導電体構造は、前記メタライズ部と前記一対の電極のうちの一方の電極とを電気的に接続するスルーホール及び導電部材である
    請求項１に記載の熱電モジュール。
  5. 前記導電部材は、前記複数の熱電素子と直列接続されていない
    請求項４に記載の熱電モジュール。
  6. 電源カソード、
    を備え、
    前記導電体構造は、前記メタライズ部と前記電源カソードとを電気的に接続する導線である
    請求項１に記載の熱電モジュール。
  7. 光通信に用いられる熱電モジュールであって、
    向かい合って配置された一対の基板と、
    前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、
    前記熱電素子を接続する一対の電極と、
    前記一対の基板のうちの一方の基板に配置されたメタライズ部と、
    前記一対の電極と電気的に接続されたアノード電極と、
    前記一対の電極と電気的に接続されたカソード電極と、
    前記メタライズ部、前記アノード電極及び前記カソード電極が互いに隔絶された状態で配置された耐水部材と、
    を備える熱電モジュール。
  8. 前記耐水部材は、前記アノード電極を覆って配置されている、
    請求項７に記載の熱電モジュール。
  9. 前記一対の基板のうちの他方の基板に配置されたハウジング、
    を備え、
    前記耐水部材は、前記カソード電極及び前記ハウジングの露出した部分を覆って配置されている、
    請求項７に記載の熱電モジュール。
  10. 前記耐水部材は、前記メタライズ部の露出した部分を覆って配置されている、
    請求項７に記載の熱電モジュール。
  11. 前記メタライズ部と前記アノード電極との間に配置された突起物、
    を備える請求項７に記載の熱電モジュール。
  12. 前記一対の基板を載置するハウジングには電気回路を備え、
    前記一対の基板のうち下側の基板はスルーホールを備え、
    前記スルーホールと前記電気回路を介して前記一対の電極と前記アノード電極及び前記カソード電極が接続され、
    前記ハウジングの上面に突起物を備えた
    請求項７に記載の熱電モジュール。
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