JP4913617B2 - Thermo module and manufacturing method thereof - Google Patents

Thermo module and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4913617B2
JP4913617B2 JP2007018801A JP2007018801A JP4913617B2 JP 4913617 B2 JP4913617 B2 JP 4913617B2 JP 2007018801 A JP2007018801 A JP 2007018801A JP 2007018801 A JP2007018801 A JP 2007018801A JP 4913617 B2 JP4913617 B2 JP 4913617B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal layer
thermoelectric semiconductor
electric circuit
connecting member
circuit connecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007018801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008186977A (en
Inventor
良則 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Original Assignee
THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD. filed Critical THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority to JP2007018801A priority Critical patent/JP4913617B2/en
Publication of JP2008186977A publication Critical patent/JP2008186977A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4913617B2 publication Critical patent/JP4913617B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、振動等によって熱電半導体素子が破損するのを防止することができる、多数の熱電素子を配列させたサーモモジュールおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a thermomodule in which a large number of thermoelectric elements are arranged and a method for manufacturing the same, which can prevent the thermoelectric semiconductor elements from being damaged by vibration or the like.

熱電素子は、一般にp型の熱電半導体素子とn型の熱電半導体素子を金属電極により直列に接続し、pn接合対を形成することにより作成される。熱電素子は、pn接合対に電流を流すことにより、接合部の一方で冷却、他方の接合部では発熱を発生するペルチェ効果と、接合対の間に温度差を与えることにより電力を発生するゼーベック効果があり、冷却装置又は発電装置として利用される。   A thermoelectric element is generally formed by connecting a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element in series with a metal electrode to form a pn junction pair. The thermoelectric element generates electric power by applying a current to the pn junction pair, thereby cooling one of the junctions and generating heat at the other junction and generating a temperature difference between the junction pairs. It is effective and is used as a cooling device or a power generation device.

通常は、pn接合対を数十個から数百個直列に接続し、金属電極を表面に備えた2枚の基板間に挟んで配列することにより、一体的構造体の熱電素子として利用される。   Usually, several tens to several hundreds of pn junction pairs are connected in series, and a metal electrode is sandwiched between two substrates provided on the surface, thereby being used as a thermoelectric element of an integral structure. .

p型の熱電半導体素子(エレメントともいう)とn型の熱電半導体素子は、縦および横方向に沿ってそれぞれ交互に配置されるのが最も望ましい。それによって、一般に直方体であるエレメントを、最も高密度に配置できる。ここでエレメントの配置の密度とは、熱電素子基板の面積に対するエレメントの底面積の和の比を指す。   It is most desirable that the p-type thermoelectric semiconductor elements (also referred to as elements) and the n-type thermoelectric semiconductor elements are alternately arranged along the vertical and horizontal directions. Thereby, elements that are generally rectangular parallelepipeds can be arranged with the highest density. Here, the density of element arrangement refers to the ratio of the sum of the bottom area of the element to the area of the thermoelectric element substrate.

また、接続部の電極が高温側基板と低温側基板に交互に現れることになるので、エレメントを上述したように配置することにより、電極による配線の長さが最短となり、幅は最大にできるので、電極の電気抵抗が最小になる。また、電極のパターンが最も単純になるので、エレメントと電極の接続のためのハンダ付けがしやすく、隣の電極とのブリッジによる短絡が最も起こり難いという利点もある。   In addition, since the electrodes of the connection portion appear alternately on the high temperature side substrate and the low temperature side substrate, the wiring length by the electrodes can be minimized and the width can be maximized by arranging the elements as described above. The electrical resistance of the electrode is minimized. In addition, since the electrode pattern is the simplest, it is easy to perform soldering for connection between the element and the electrode, and there is an advantage that a short circuit due to a bridge between the adjacent electrodes hardly occurs.

従来、サーモモジュール100は、図11に示すように、吸熱側アルミナ基板110と放熱側アルミナ基板109との間に、p型熱電半導体素子101とn型熱電半導体素子102とを交互に多数並べ配置し、吸熱側アルミナ基板110および放熱側アルミナ基板109にそれぞれ形成した電極107を介して電気的に直列に接続し、これらの電極を介して通電することによって、吸熱と放熱作用を生じる電子機器である。   Conventionally, as shown in FIG. 11, the thermomodule 100 has a large number of p-type thermoelectric semiconductor elements 101 and n-type thermoelectric semiconductor elements 102 arranged alternately between a heat absorption side alumina substrate 110 and a heat dissipation side alumina substrate 109. An electronic device that generates heat absorption and heat dissipation by electrically connecting in series through electrodes 107 formed on the heat absorption side alumina substrate 110 and the heat dissipation side alumina substrate 109, respectively, and energizing through these electrodes. is there.

更に、p型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とが挟まれる基板間をシリコン樹脂などで封止する方法や硬質ウレタンフォーム材を含む電気絶縁性材料により熱電半導体素子を保持する方法(特開平8−018109号、特開平12−124510)が提案されている。   Furthermore, a method of sealing a substrate between a p-type thermoelectric semiconductor element and an n-type thermoelectric semiconductor element with a silicon resin or the like, and a method of holding a thermoelectric semiconductor element with an electrically insulating material including a hard urethane foam material (Japanese Patent Laid-Open No. Hei. No. 8-018109 and JP-A-12-124510) have been proposed.

更に、絶縁体の板状部材を使用するサーモモジュールが特開平11−298053号公報に開示されている。更に、電極にフィン付電極を使用することが特開平11−298053号公報に開示されている。
特開平8−018109号公報 特開平12−124510号公報 特開平11−298053号公報 特開2003−8087号公報
Further, a thermo module using an insulating plate member is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-298053. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-298053 discloses the use of a finned electrode as an electrode.
JP-A-8-018109 JP-A-12-124510 Japanese Patent Laid-Open No. 11-298053 JP 2003-8087 A

上述した先行技術(特開平11−298053号公報)において、電極本体と電極本体の左右に一体に接続されたフィンとから形成されるフィン付電極が熱電半導体素子に接合層を介して接合されている。即ち、熱電半導体素子が絶縁体の板状部材に設けられたガイド孔内に配置されて、熱電半導体素子とフィン付電極の電極本体が半田等の導電性材料で溶着により接合されている。
一般に、放熱フィンは熱電半導体素子と比べてサイズが大きく、放熱フィンに加わった力は熱電半導体素子に直接伝わりやすく、更に熱電半導体素子は機械的にもろい性質を有しているので、移動時に放熱フィンへ外力が加わったり、振動によって放熱フィンへの外力が加わると、熱電半導体素子と電極本体との接合部近傍において熱電半導体素子が破断しやすくなるという問題点がある。
In the above-described prior art (Japanese Patent Laid-Open No. 11-298053), a finned electrode formed from an electrode body and fins integrally connected to the left and right of the electrode body is joined to a thermoelectric semiconductor element via a joining layer. Yes. That is, the thermoelectric semiconductor element is disposed in a guide hole provided in the plate member of the insulator, and the thermoelectric semiconductor element and the electrode body of the finned electrode are joined by welding with a conductive material such as solder.
In general, heat dissipation fins are larger in size than thermoelectric semiconductor elements, and the force applied to the heat dissipation fins is easily transmitted directly to the thermoelectric semiconductor elements, and the thermoelectric semiconductor elements are mechanically fragile. When an external force is applied to the fin or an external force is applied to the heat radiating fin due to vibration, there is a problem that the thermoelectric semiconductor element easily breaks in the vicinity of the junction between the thermoelectric semiconductor element and the electrode body.

本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、振動等によって熱電半導体素子が破断しない、多数の熱電半導体素子が配列されたサーモモジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a thermomodule in which a large number of thermoelectric semiconductor elements are arranged so that the thermoelectric semiconductor elements are not broken by vibration or the like.

発明者は、上述した問題点を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、基材として使用される、耐熱性、絶縁性に優れた樹脂基材に設けられた、複数対のp型およびn型熱電半導体素子が挿入される孔部の周縁部に補強用の金属層を設けることによって、金属層と電気回路を形成する平らな底面部とが強固に接合され、底面部に垂直で相互に閉庫に配置された放熱フィンに振動等の外力が加わっても、熱電半導体素子に直接力が加わらないので、熱電半導体素子の破断を確実に防止することができることが判明した。   The inventor has intensively studied to solve the above-described problems. As a result, a reinforcing material is provided at the peripheral portion of the hole portion in which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are inserted, which is provided on a resin base material having excellent heat resistance and insulation properties used as a base material. By providing the metal layer, the metal layer and the flat bottom surface part that forms the electric circuit are firmly joined, and even if external force such as vibration is applied to the radiating fins arranged perpendicular to the bottom surface part and mutually closed It has been found that since no force is directly applied to the thermoelectric semiconductor element, breakage of the thermoelectric semiconductor element can be reliably prevented.

この発明は上述した研究結果に基きなされたものである。
この発明のサーモモジュールの第1の態様は、所定の形態で配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子と、
前記熱電半導体素子に対応して形成され、前記熱電半導体素子の全体が挿入される複数の孔部を備えた樹脂基材と、
前記樹脂基材の厚さ方向の両端部の前記孔部の周りの少なくとも一部に形成された金属層と、
電気回路を形成する底面部と該底面部と垂直で相互に平行に配置された放熱フィンからなる電気回路接続部材とを備え、
前記複数対のp型およびn型熱電半導体素子が、その上に形成される第1の接合材を介して前記電気回路接続部材の底面部により直列に電気的に連結されるとともに、前記電気回路接続部材の底面部が、前記金属層に、前記第1の接合材とは別体に形成される第2の接合材を介して固定されており、
前記金属層は、平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するサーモモジュールである。
The present invention is based on the above-described research results.
A first aspect of the thermo module of the present invention includes a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged in a predetermined form,
A resin base material formed corresponding to the thermoelectric semiconductor element and provided with a plurality of holes into which the entire thermoelectric semiconductor element is inserted;
A metal layer formed on at least a part of the periphery of the hole at both ends in the thickness direction of the resin substrate;
And a heat radiation fin and Tona Ru electric circuit connecting member disposed in parallel with bottom and bottom surface perpendicular to an electrical circuit,
The plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series by a bottom surface portion of the electric circuit connecting member via a first bonding material formed thereon, and the electric circuit The bottom surface portion of the connecting member is fixed to the metal layer via a second bonding material formed separately from the first bonding material ,
The metal layer is a thermo module having a portion protruding from a side surface of the electric circuit connecting member in plan view .

この発明のサーモモジュールの第2の態様は、所定の形態で配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子と、
前記熱電半導体素子に対応して形成され、前記熱電半導体素子の全体が挿入される複数の孔部を備えた樹脂基材と、
前記樹脂基材の厚さ方向の両端部の前記孔部の周りの少なくとも一部に形成された金属層と、
電気回路を形成する底面部と該底面部と垂直で相互に平行に配置された第1の垂直部と、第1の垂直部の外側に相互に平行に配置された第2の垂直部と、第1の垂直部と第2の垂直部の頂部をそれぞれ接続する上面とからなるM字型の放熱フィンからなる電気回路接続部材とを備え、
前記複数対のp型およびn型熱電半導体素子が、その上に形成される第1の接合材を介して前記電気回路接続部材の底面部により直列に電気的に連結されるとともに、前記電気回路接続部材の第2の垂直部が、前記金属層に、前記第1の接合材とは別体に形成される第2の接合材を介して固定されており、
前記金属層は、平面視において前記電気回路接続部材の第2の垂直部の側面からはみ出た部分を有するサーモモジュールである。
A second aspect of the thermo module of the present invention includes a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged in a predetermined form,
A resin base material formed corresponding to the thermoelectric semiconductor element and provided with a plurality of holes into which the entire thermoelectric semiconductor element is inserted;
A metal layer formed on at least a part of the periphery of the hole at both ends in the thickness direction of the resin substrate;
A bottom surface part forming an electric circuit, a first vertical part perpendicular to the bottom surface part and arranged parallel to each other; a second vertical part arranged parallel to each other outside the first vertical part; and a first vertical portion and a second heat radiating fins and Tona Ru electric circuit connecting member M-shaped comprising a top part of the vertical portion and a top surface respectively connecting,
The plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series by a bottom surface portion of the electric circuit connecting member via a first bonding material formed thereon, and the electric circuit A second vertical portion of the connection member is fixed to the metal layer via a second bonding material formed separately from the first bonding material ;
The metal layer is a thermo module having a portion protruding from a side surface of a second vertical portion of the electric circuit connecting member in plan view .

この発明のサーモモジュールの第3の態様は、上記第1または2の態様に加え、前記熱電半導体素子の厚さ方向の両端部の少なくとも中央部および前記金属層の少なくとも一部を除き、前記樹脂基材の厚さ方向の両表面部の全面を覆うように配置された樹脂層を更に備えているサーモモジュールである。   According to a third aspect of the thermomodule of the present invention, in addition to the first or second aspect, at least a central part of both end portions in the thickness direction of the thermoelectric semiconductor element and at least a part of the metal layer are used. The thermomodule further includes a resin layer disposed so as to cover the entire surface of both surface portions in the thickness direction of the substrate.

この発明のサーモモジュールの第4の態様は、上記第1または2の態様に加え、前記熱電半導体素子の両端部の全面にそれぞれ素子金属層が形成されているサーモモジュールである。   A fourth aspect of the thermo module of the present invention is a thermo module in which element metal layers are respectively formed on the entire surface of both ends of the thermoelectric semiconductor element in addition to the first or second aspect.

この発明のサーモモジュールの第5の態様は、上記第3の態様に加え、前記熱電半導体素子の両端部の全面にそれぞれ素子金属層が形成されているサーモモジュールである。   A fifth aspect of the thermo module of the present invention is a thermo module in which element metal layers are respectively formed on the entire surface of both end portions of the thermoelectric semiconductor element in addition to the third aspect.

この発明のサーモモジュールの第6の態様は、上記第4の態様に加え、前記金属層が前記孔部の全周に形成されているサーモモジュールである。   A sixth aspect of the thermo module of the present invention is a thermo module in which the metal layer is formed on the entire circumference of the hole in addition to the fourth aspect.

この発明のサーモモジュールの第7の態様は、上記第5の態様に加え、前記金属層が前記孔部の全周に形成されているサーモモジュールである。   A seventh aspect of the thermo module of the present invention is a thermo module in which the metal layer is formed all around the hole in addition to the fifth aspect.

この発明のサーモモジュールの第8の態様は、上記第6の態様に加え、前記樹脂基材の前記孔部を形成する壁面、前記金属層、前記第2の接合材、前記素子金属層を含む前記熱電半導体素子の側面、前記第1の接合材、および、前記電気回路接続部材によって密閉されて形成された断熱層を有するサーモモジュールである。   An eighth aspect of the thermomodule of the present invention includes, in addition to the sixth aspect, a wall surface forming the hole of the resin base material, the metal layer, the second bonding material, and the element metal layer. It is a thermo module having a heat insulating layer formed by being sealed by a side surface of the thermoelectric semiconductor element, the first bonding material, and the electric circuit connecting member.

この発明のサーモモジュールの第9の態様は、上記第7の態様に加え、前記樹脂基材の前記孔部を形成する壁面、前記素子金属層を含む前記熱電半導体素子の側面、および、前記樹脂層によって密閉されて形成された断熱層を有するサーモモジュールである。   According to a ninth aspect of the thermomodule of the present invention, in addition to the seventh aspect, a wall surface forming the hole of the resin base, a side surface of the thermoelectric semiconductor element including the element metal layer, and the resin It is a thermomodule having a heat insulating layer formed by being sealed with a layer.

この発明のサーモモジュールの製造方法の第1の態様は、所定形状の樹脂基材を調製し、
交互に隣り合うように配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子の全体が挿入される孔部を前記樹脂基材に設け、
前記樹脂基材の前記孔部の周りの少なくとも一部に金属層を形成し、
前記複数の孔部に厚さ方向の両端部に素子金属層が形成された前記熱電半導体素子を挿入し、
前記素子金属層および前記金属層の上に電気回路接続部材を、前記金属層が平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するように置し、前記素子金属層と前記電気回路接続部材との間に第1の接合材を、前記金属層と前記電気回路接続部材との間に第2の接合材を、前記第1の接合材と前記第2の接合材とが別体に形成されるようにそれぞれ供給して、電気回路接続部材を接合して、サーモモジュールを製造する、サーモモジュールの製造方法である。
The first aspect of the thermomodule manufacturing method of the present invention is to prepare a resin substrate of a predetermined shape,
Providing the resin base material with holes into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged alternately are inserted,
Forming a metal layer on at least a part around the hole of the resin base material,
Inserting the thermoelectric semiconductor element in which element metal layers are formed at both ends in the thickness direction in the plurality of holes,
An electrical circuit connecting member on the element metal layer and the metal layer, the metal layer is placed so as to have the protruding from the side surface of the electric circuit connecting member portion in a plan view, the said element metal layer electrically The first bonding material is separated between the circuit connecting member, the second bonding material is separated between the metal layer and the electric circuit connecting member, and the first bonding material and the second bonding material are separated. It is the manufacturing method of a thermo module which supplies each so that it may be formed in a body, joins an electric circuit connection member, and manufactures a thermo module.

この発明のサーモモジュールの製造方法の第2の態様は、所定形状の樹脂基材を調製し、
交互に隣り合うように配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子の全体が挿入される孔部を前記樹脂基材に設け、
前記樹脂基材の前記孔部の周りの少なくとも一部に金属層を形成し、
前記複数の孔部に厚さ方向の両端部に素子金属層が形成された前記熱電半導体素子を挿入し、
前記熱電半導体素子の前記素子金属層の中央部および前記金属層に対応する部分を除いて前記樹脂基材の全表面に樹脂層を形成し、
前記素子金属層および前記金属層の上に電気回路接続部材を、前記金属層が平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するように置し、前記素子金属層と前記電気回路接続部材との間に第1の接合材を、前記金属層と前記電気回路接続部材との間に第2の接合材を、前記第1の接合材と前記第2の接合材とが別体に形成されるようにそれぞれ供給して、電気回路接続部材を接合して、サーモモジュールを製造する、サーモモジュールの製造方法である。
According to a second aspect of the thermomodule manufacturing method of the present invention, a resin base material having a predetermined shape is prepared,
Providing the resin base material with holes into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged alternately are inserted,
Forming a metal layer on at least a part around the hole of the resin base material,
Inserting the thermoelectric semiconductor element in which element metal layers are formed at both ends in the thickness direction in the plurality of holes,
Forming a resin layer on the entire surface of the resin substrate except for a portion corresponding to the central portion of the element metal layer and the metal layer of the thermoelectric semiconductor element;
An electrical circuit connecting member on the element metal layer and the metal layer, the metal layer is placed so as to have the protruding from the side surface of the electric circuit connecting member portion in a plan view, the said element metal layer electrically The first bonding material is separated between the circuit connecting member, the second bonding material is separated between the metal layer and the electric circuit connecting member, and the first bonding material and the second bonding material are separated. It is the manufacturing method of a thermo module which supplies each so that it may be formed in a body, joins an electric circuit connection member, and manufactures a thermo module.

本発明のサーモモジュールによると、複数対のp型およびn型熱電半導体素子が挿入される樹脂基材の孔部の周縁部に金属層を設けるので、放熱フィンを有する電気回路接続部材が金属層に強固に固定され、振動などの外力が加わる場合でも、熱電半導体素子に直接力が加わることが無いので、熱電半導体素子の破断を防止することができる。     According to the thermo module of the present invention, the metal layer is provided on the peripheral edge of the hole of the resin base material into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are inserted. Even when an external force such as vibration is applied to the thermoelectric semiconductor element, no force is directly applied to the thermoelectric semiconductor element, so that the thermoelectric semiconductor element can be prevented from being broken.

以下、本発明のサーモモジュールを図面に示す実施形態により説明する。
この発明のサーモモジュールの1つの態様は、所定の形態で配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子と、
前記熱電半導体素子に対応して形成され、前記熱電半導体素子の全体が挿入される複数の孔部を備えた樹脂基材と、
前記樹脂基材の厚さ方向の両端部の前記孔部の周りの少なくとも一部に形成された金属層と、
電気回路を形成する底面部と該底面部と垂直で相互に平行に配置された放熱フィンからなる電気回路接続部材とを備え、
前記複数対のp型およびn型熱電半導体素子が、その上に形成される第1の接合材を介して前記電気回路接続部材の底面部により直列に電気的に連結されるとともに、前記電気回路接続部材の底面部が、前記金属層に、前記第1の接合材とは別体に形成される第2の接合材を介して固定されており、
前記金属層は、平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するサーモモジュールである。
Hereinafter, the thermo module of the present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings.
One aspect of the thermo module of the present invention includes a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged in a predetermined form,
A resin base material formed corresponding to the thermoelectric semiconductor element and provided with a plurality of holes into which the entire thermoelectric semiconductor element is inserted;
A metal layer formed on at least a part of the periphery of the hole at both ends in the thickness direction of the resin substrate;
And a heat radiation fin and Tona Ru electric circuit connecting member disposed in parallel with bottom and bottom surface perpendicular to an electrical circuit,
The plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series by a bottom surface portion of the electric circuit connecting member via a first bonding material formed thereon, and the electric circuit The bottom surface portion of the connecting member is fixed to the metal layer via a second bonding material formed separately from the first bonding material ,
The metal layer is a thermo module having a portion protruding from a side surface of the electric circuit connecting member in plan view .

即ち、この発明のサーモモジュールにおいては、熱電半導体素子が挿入される樹脂基材の孔部の周縁部の一部に補強用の金属層が形成され、金属層の上に電気回路接続部材の肩部が接合層によって固定される。   That is, in the thermo module of the present invention, the reinforcing metal layer is formed on a part of the peripheral edge of the hole of the resin base material into which the thermoelectric semiconductor element is inserted, and the shoulder of the electric circuit connecting member is formed on the metal layer. The part is fixed by the bonding layer.

図1(a)はこの発明の樹脂基材の孔部の周縁部の全体に金属層が形成された状態を説明する平面図である。図1(b)は周縁部に金属層が形成された樹脂基材の孔部に熱電半導体素子が挿入された状態を説明する平面図である。   Fig.1 (a) is a top view explaining the state by which the metal layer was formed in the whole peripheral part of the hole of the resin base material of this invention. FIG.1 (b) is a top view explaining the state by which the thermoelectric semiconductor element was inserted in the hole of the resin base material in which the metal layer was formed in the peripheral part.

図1(a)に示すように、樹脂基材4には、熱電半導体素子2に対応して配置され、熱電半導体素子2が挿入される複数の孔部5が設けられている。孔部5を形成する樹脂基材4の孔部5の周縁部には金属層7が形成されている。図1(a)に示す態様では、孔部5の全周に金属層7が形成されている。図1(b)に示すように、周縁部に金属層7が形成された樹脂基材4の孔部5の中央部に熱電半導体素子2が挿入されている。熱電半導体素子2は、p型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とを交互に配置している。例えば、右上のp型熱電半導体素子2−1の下隣にはn型熱電半導体素子2−2が配置され、右上のp型熱電半導体素子2−1の左隣にはn型熱電半導体素子2−2が配置されている。金属層7と熱電半導体素子2との間の空間は断熱層6となる。   As shown in FIG. 1A, the resin base 4 is provided with a plurality of holes 5 that are arranged corresponding to the thermoelectric semiconductor elements 2 and into which the thermoelectric semiconductor elements 2 are inserted. A metal layer 7 is formed on the peripheral edge of the hole 5 of the resin base material 4 that forms the hole 5. In the embodiment shown in FIG. 1A, the metal layer 7 is formed on the entire circumference of the hole 5. As shown in FIG. 1B, the thermoelectric semiconductor element 2 is inserted in the center of the hole 5 of the resin base material 4 in which the metal layer 7 is formed at the peripheral edge. In the thermoelectric semiconductor element 2, p-type thermoelectric semiconductor elements and n-type thermoelectric semiconductor elements are alternately arranged. For example, an n-type thermoelectric semiconductor element 2-2 is disposed below the upper right p-type thermoelectric semiconductor element 2-1, and an n-type thermoelectric semiconductor element 2 is disposed on the left of the upper right p-type thermoelectric semiconductor element 2-1. -2 is arranged. A space between the metal layer 7 and the thermoelectric semiconductor element 2 becomes the heat insulating layer 6.

図2はこの発明のサーモモジュールを説明する断面図である。図2に示すように、両端部に素子金属層3が形成された熱電半導体素子2が樹脂基材4を貫通して形成された孔部5内に配置されている。熱電半導体素子2は、p型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とを交互に配置している。例えば、右のp型熱電半導体素子2−1の左隣にはn型熱電半導体素子2−2が配置され、更にその左隣にはp型熱電半導体素子2−1が配置されている。樹脂基材4の孔部5の周縁部には、例えば図1(a)、図1(b)を参照して説明した金属層7が形成されている。熱電半導体素子2と樹脂基材4の孔部5の間には、間隙部分が断熱層6として形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the thermo module of the present invention. As shown in FIG. 2, the thermoelectric semiconductor element 2 having the element metal layer 3 formed at both ends is disposed in a hole 5 formed through the resin base material 4. In the thermoelectric semiconductor element 2, p-type thermoelectric semiconductor elements and n-type thermoelectric semiconductor elements are alternately arranged. For example, an n-type thermoelectric semiconductor element 2-2 is disposed on the left side of the right p-type thermoelectric semiconductor element 2-1, and a p-type thermoelectric semiconductor element 2-1 is disposed on the left side thereof. For example, the metal layer 7 described with reference to FIGS. 1A and 1B is formed on the peripheral edge of the hole 5 of the resin base material 4. A gap is formed as a heat insulating layer 6 between the thermoelectric semiconductor element 2 and the hole 5 of the resin base material 4.

即ち、孔部5の全周に金属層7が形成されている本実施形態では、素子金属層3を含み熱電半導体素子2の四周を断熱層6が覆うように形成されている。素子金属層3の上には、第1の接合材が供給されて接合層9を形成し、接合層9を介して電気回路接続部材8が接合される。電気回路接続部材8は、例えば、電気回路を形成する平らな底面部11と底面部11と垂直で底面部の両端に相互に平行に配置された板状の放熱フィン12からなる断面概ねコの字形である。電気回路を形成する平らな底面部11は、隣接するp型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とを電気的に直列に接続する。   That is, in this embodiment in which the metal layer 7 is formed on the entire circumference of the hole 5, the heat insulating layer 6 is formed so as to cover the four circumferences of the thermoelectric semiconductor element 2 including the element metal layer 3. On the element metal layer 3, a first bonding material is supplied to form a bonding layer 9, and the electric circuit connecting member 8 is bonded via the bonding layer 9. The electric circuit connecting member 8 has, for example, a flat bottom surface portion 11 that forms an electric circuit and a plate-like heat radiation fin 12 that is perpendicular to the bottom surface portion 11 and parallel to each other at both ends of the bottom surface portion. It is a letter shape. A flat bottom surface portion 11 forming an electric circuit electrically connects adjacent p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements in series.

電気回路接続部材8の肩部13は、外側から第2の接合材によって、孔部5の周縁部に形成された金属層7に接合されている。即ち、放熱フィン12に外部から力が加わっても、放熱フィン12は樹脂基材4に形成された金属層7によって強固に固定されて支持されているので、外部から加わった力が熱電半導体素子2に伝わることはない。従って、振動などによる外力が加わる環境下でも、熱電半導体素子2の破断を防止することができる。   The shoulder 13 of the electric circuit connecting member 8 is joined to the metal layer 7 formed on the peripheral edge of the hole 5 from the outside by a second joining material. That is, even if a force is applied to the radiating fin 12 from the outside, the radiating fin 12 is firmly fixed and supported by the metal layer 7 formed on the resin base material 4, so that the force applied from the outside is applied to the thermoelectric semiconductor element. 2 is not transmitted. Accordingly, it is possible to prevent the thermoelectric semiconductor element 2 from being broken even in an environment where an external force due to vibration or the like is applied.

上述したように、第1の接合材が供給されて接合層9、10を介して電気回路接続部材8が、熱電半導体素子2の上下両端部に予め形成された素子金属層3に接合されると、断熱層6が、樹脂基材4の孔部5を形成する壁面、金属層7、素子金属層3を含む熱電半導体素子2の側面、電気回路接続部材8の底面部11および接合層9、10によって密閉された空隙として形成される。これによって、熱電半導体素子2が外気に晒されることがない。   As described above, the first bonding material is supplied, and the electric circuit connecting member 8 is bonded to the element metal layers 3 formed in advance at both upper and lower ends of the thermoelectric semiconductor element 2 through the bonding layers 9 and 10. And the heat insulating layer 6 is the wall surface forming the hole 5 of the resin base material 4, the metal layer 7, the side surface of the thermoelectric semiconductor element 2 including the element metal layer 3, the bottom surface part 11 of the electric circuit connecting member 8, and the bonding layer 9. 10 is formed as a space sealed by 10. This prevents the thermoelectric semiconductor element 2 from being exposed to the outside air.

図2において、右端にはp型熱電半導体素子2−1、真ん中にはn型熱電半導体素子2−2、左端にはp型熱電半導体素子2−1がそれぞれ配置されている。隣接する熱電半導体素子2間には、上下端部の孔部5の周縁部に金属層7が形成された樹脂基材4が配置されて、上述したように、電気回路接続部材8の肩部13が、接合層10によって金属層7に強固に接合されている。   In FIG. 2, a p-type thermoelectric semiconductor element 2-1 is arranged at the right end, an n-type thermoelectric semiconductor element 2-2 is arranged in the middle, and a p-type thermoelectric semiconductor element 2-1 is arranged at the left end. Between the adjacent thermoelectric semiconductor elements 2, the resin base material 4 in which the metal layer 7 is formed on the peripheral edge portion of the hole portion 5 at the upper and lower end portions is disposed, and as described above, the shoulder portion of the electric circuit connecting member 8 13 is firmly bonded to the metal layer 7 by the bonding layer 10.

なお、図2に示す態様のサーモモジュールによると、密閉された断熱層を有するので、結露に伴うモジュールの破損を回避することができる。   In addition, according to the thermomodule of the aspect shown in FIG. 2, since it has the sealed heat insulation layer, damage to the module accompanying dew condensation can be avoided.

図3(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の全周にわたって金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図3(b)は、図3(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。図3(a)に示すように、樹脂基材4の厚さ方向に貫通して設けられた孔部5の周縁部の全周にわたって金属層7が形成されている。孔部5の中央にはp型熱電半導体素子2−1、n型熱電半導体素子2−2が交互に配置されている。熱電半導体素子2の四周には間隙が設けられている。図3(b)に示すように、孔部5の周縁部の全周に形成された金属層7の上に電気回路接続部材8の電気回路を形成する平らな底面部11が配置される。   Fig.3 (a) is a partial top view explaining the state in which the metal layer was formed over the perimeter of the peripheral part of the hole of a resin base material. FIG. 3B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. As shown to Fig.3 (a), the metal layer 7 is formed over the perimeter of the peripheral part of the hole 5 provided by penetrating in the thickness direction of the resin base material 4. FIG. In the center of the hole 5, p-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-2 are alternately arranged. Gaps are provided around the four circumferences of the thermoelectric semiconductor element 2. As shown in FIG. 3B, the flat bottom surface portion 11 that forms the electric circuit of the electric circuit connecting member 8 is disposed on the metal layer 7 formed on the entire circumference of the peripheral edge portion of the hole portion 5.

この態様では、図2を参照して説明したように、熱電半導体素子2の上に形成された素子金属層3と電気回路接続部材8の間に第1の接合材が供給されて接合層9を介して素子金属層3と電気回路接続部材8が接合される。金属層7が電気回路接続部材8の平らな底面部11よりも広い範囲で形成されているので、上から見ると、底面部11の4つの側面側に金属層7がはみでている状態が見える。電気回路接続部材8の底面部11の回りは接合層10によって金属層7と接合される。従って、この態様では、電気回路接続部材8は金属層7に強固に固定されると共に、金属層7の全周と電気回路接続部材8が接合されて、熱電半導体素子2を外気から遮断することができる。なお、底面部11と垂直で相互に平行に配置された放熱フィン12は、底面部11の長軸方向に沿って両端部に設けられている。   In this embodiment, as described with reference to FIG. 2, the first bonding material is supplied between the element metal layer 3 formed on the thermoelectric semiconductor element 2 and the electric circuit connecting member 8, and the bonding layer 9. The element metal layer 3 and the electric circuit connecting member 8 are joined via the. Since the metal layer 7 is formed in a wider range than the flat bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8, when viewed from above, it can be seen that the metal layer 7 is sandwiched on the four side surfaces of the bottom surface portion 11. . The periphery of the bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 is bonded to the metal layer 7 by the bonding layer 10. Therefore, in this aspect, the electric circuit connecting member 8 is firmly fixed to the metal layer 7 and the entire circumference of the metal layer 7 and the electric circuit connecting member 8 are joined to block the thermoelectric semiconductor element 2 from the outside air. Can do. The radiating fins 12 that are perpendicular to the bottom surface portion 11 and arranged in parallel with each other are provided at both ends along the major axis direction of the bottom surface portion 11.

図3に示す態様においても、密閉された断熱層を有するので、結露に伴うモジュールの破損を回避することができる。   In the embodiment shown in FIG. 3 as well, since the sealed heat insulating layer is provided, it is possible to avoid damage to the module due to condensation.

図4(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の一部に金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図4(b)は、図4(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。図4(a)に示すように、樹脂基材4の厚さ方向に貫通して設けられた孔部5の周縁部の対向する面に金属層7が形成されている。即ち、隣接する2つの孔部5の同じ側のそれぞれの一辺(図では上側の辺)を連絡するように金属層7が形成され、これと対向して、隣接する2つの孔部5の同じ側のそれぞれの一辺(図では下側の辺)を連絡するように金属層7が形成されている。孔部5の中央にはp型熱電半導体素子2−1、n型熱電半導体素子2−2が交互に配置されている。熱電半導体素子2の四周には間隙が設けられている。図4(b)に示すように、孔部5の対向する2つの辺をそれぞれ連絡するように形成された金属層7の上に電気回路接続部材8の電気回路を形成する平らな底面部11が配置される。   Fig.4 (a) is a partial top view explaining the state by which the metal layer was formed in a part of peripheral part of the hole of a resin base material. FIG. 4B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. As shown in FIG. 4A, a metal layer 7 is formed on the opposing surface of the peripheral edge of the hole 5 provided so as to penetrate in the thickness direction of the resin base material 4. That is, the metal layer 7 is formed so as to connect each side (the upper side in the figure) of the same side of the two adjacent hole portions 5, and the two adjacent hole portions 5 are opposite to each other. A metal layer 7 is formed so as to connect one side of each side (lower side in the figure). In the center of the hole 5, p-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-2 are alternately arranged. Gaps are provided around the four circumferences of the thermoelectric semiconductor element 2. As shown in FIG. 4B, a flat bottom surface portion 11 for forming an electric circuit of the electric circuit connecting member 8 on the metal layer 7 formed so as to communicate two opposing sides of the hole portion 5 respectively. Is placed.

この態様では、それぞれの金属層7の長手方向の全域にわたって、間断なく電気回路接続部材8の底面部11と接合することができ、接合強度が高まる。なお、図2を参照して説明したように、熱電半導体素子2の上に形成された素子金属層3と電気回路接続部材8の間に第1の接合材が供給されて接合層9を介して素子金属層3と電気回路接続部材8の底面部11が接合される。金属層7が電気回路接続部材8の平らな底面部11よりも広い範囲で形成されているので、上から見ると、底面部11の対向する2つの側面側に金属層7がはみでている状態が見える。電気回路接続部材8の底面部11の2つの側面は接合層10によって金属層7と接合される。従って、この態様では、電気回路接続部材8は金属層7に強固に固定される。なお、底面部11と垂直で相互に平行に配置された放熱フィン12は、底面部11の長軸方向に沿って両端部に設けられている。   In this aspect, it can join to the bottom face part 11 of the electric circuit connection member 8 without interruption over the whole length direction of each metal layer 7, and joining strength increases. As described with reference to FIG. 2, the first bonding material is supplied between the element metal layer 3 formed on the thermoelectric semiconductor element 2 and the electric circuit connecting member 8, via the bonding layer 9. The element metal layer 3 and the bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 are joined together. Since the metal layer 7 is formed in a range wider than the flat bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8, the metal layer 7 protrudes on two opposite side surfaces of the bottom surface portion 11 when viewed from above. Can be seen. Two side surfaces of the bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 are bonded to the metal layer 7 by the bonding layer 10. Therefore, in this aspect, the electric circuit connecting member 8 is firmly fixed to the metal layer 7. The radiating fins 12 that are perpendicular to the bottom surface portion 11 and arranged in parallel with each other are provided at both ends along the major axis direction of the bottom surface portion 11.

図5(a)は、樹脂基材4の孔部5の周縁部の他の一部に金属層7が形成された状態を説明する部分平面図である。図5(b)は、図5(a)で示す金属層7の上に電気回路接続部材8が配置された状態を説明する部分平面図である。図5(a)に示すように、樹脂基材4の厚さ方向に貫通して設けられた孔部5の周縁部の対向する2辺にそれぞれ金属層7が平行に形成されている。   FIG. 5A is a partial plan view illustrating a state in which the metal layer 7 is formed on the other part of the peripheral edge of the hole 5 of the resin base material 4. FIG. 5B is a partial plan view for explaining a state where the electric circuit connecting member 8 is disposed on the metal layer 7 shown in FIG. As shown in FIG. 5 (a), metal layers 7 are formed in parallel on the two opposing sides of the peripheral edge of the hole 5 provided penetrating in the thickness direction of the resin base material 4.

即ち、それぞれの孔部5を形成する対向する2辺(図では右左の2辺)に沿って金属層7が平行に形成されている。隣接する孔部5も同じ2辺に沿ってそれぞれ金属層7が平行に形成されている。孔部5の中央にはp型熱電半導体素子2−1、n型熱電半導体素子2−2が交互に配置されている。それぞれの熱電半導体素子2の四周には間隙が設けられている。図5(b)に示すように、孔部5の対向する2辺に沿って形成された金属層7を連絡するように、電気回路接続部材8の電気回路を形成する平らな底面部11が配置される。即ち、平らな底面部11の長手方向の両端部は、全域にわたって金属層7と接している。隣接する孔部5の内側の辺に沿って形成された金属層7が平らな底面部11の短軸方向に沿って延びて、端部が底面部からはみ出している。   That is, the metal layer 7 is formed in parallel along two opposing sides (two sides on the right and left in the figure) that form the respective holes 5. Adjacent hole portions 5 are also formed with metal layers 7 in parallel along the same two sides. In the center of the hole 5, p-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-2 are alternately arranged. Gaps are provided on the four circumferences of each thermoelectric semiconductor element 2. As shown in FIG. 5B, the flat bottom surface portion 11 forming the electric circuit of the electric circuit connecting member 8 is connected to the metal layer 7 formed along the two opposing sides of the hole portion 5. Be placed. That is, both end portions in the longitudinal direction of the flat bottom surface portion 11 are in contact with the metal layer 7 over the entire area. The metal layer 7 formed along the inner side of the adjacent hole portion 5 extends along the minor axis direction of the flat bottom surface portion 11, and the end portion protrudes from the bottom surface portion.

この態様では、図2を参照して説明したように、熱電半導体素子2の上に形成された素子金属層3と電気回路接続部材8の間に第1の接合材が供給されて接合層9を介して素子金属層3と電気回路接続部材8が接合される。金属層7と電気回路接続部材8の平らな底面部11は、底面部11の長手方向の両端部および中央部の金属層7がはみ出た部分で、接合層10によって接合される。従って、この態様では、電気回路接続部材8は金属層7に強固に固定される。この態様では、隣り合う放熱フィン11の間隔を狭くすることができる。   In this embodiment, as described with reference to FIG. 2, the first bonding material is supplied between the element metal layer 3 formed on the thermoelectric semiconductor element 2 and the electric circuit connecting member 8, and the bonding layer 9. The element metal layer 3 and the electric circuit connecting member 8 are joined via the. The flat bottom surface portion 11 of the metal layer 7 and the electric circuit connecting member 8 is joined by the joining layer 10 at a portion where both end portions in the longitudinal direction of the bottom surface portion 11 and the central metal layer 7 protrude. Therefore, in this aspect, the electric circuit connecting member 8 is firmly fixed to the metal layer 7. In this aspect, the space | interval of the adjacent radiation fin 11 can be narrowed.

図6(a)は、樹脂基材4の孔部5の周縁部の他の一部に金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図6(b)は、図6(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。図6(a)に示すように、樹脂基材4の厚さ方向に貫通して設けられた、横方向に隣接する孔部5の間の領域の全域に金属層7が形成されている。   FIG. 6A is a partial plan view illustrating a state in which a metal layer is formed on the other part of the peripheral edge of the hole 5 of the resin base material 4. FIG. 6B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. As shown to Fig.6 (a), the metal layer 7 is formed in the whole region of the area | region between the hole parts 5 which adjoined and provided in the thickness direction of the resin base material 4 in the horizontal direction.

即ち、横方向に隣接する2つの孔部の間の領域の全域にわたって金属層7の短軸方向が形成され、金属層7の長手方向が孔部5の1辺よりも長く形成されている。横方向に隣接する孔部5の中央には、p型熱電半導体素子2−1、n型熱電半導体素子2−2が交互に配置されている。他の態様と同様に、それぞれの熱電半導体素子2の四周には間隙が設けられている。図6(b)に示すように、電気回路接続部材8の平らな底面部11の中央部が金属層7と接する。   That is, the minor axis direction of the metal layer 7 is formed over the entire region between two holes adjacent in the lateral direction, and the longitudinal direction of the metal layer 7 is formed to be longer than one side of the hole 5. In the center of the hole 5 adjacent in the lateral direction, p-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-2 are alternately arranged. As in the other embodiments, gaps are provided on the four sides of each thermoelectric semiconductor element 2. As shown in FIG. 6B, the central portion of the flat bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 is in contact with the metal layer 7.

この態様では、図2を参照して説明したように、熱電半導体素子2の上に形成された素子金属層3と電気回路接続部材8の間に第1の接合材が供給されて接合層9を介して素子金属層3と電気回路接続部材8が接合される。金属層7と電気回路接続部材8の平らな底面部11は、底面部11の長手方向の中央部で、接合層9によって接合され、底面部の側面が接合層10によって金属層に接合される。従って、この態様では、金属層7が隣接する孔部5の間の全域にわたって形成されているので、電気回路接続部材8は金属層7により強固に固定される。   In this embodiment, as described with reference to FIG. 2, the first bonding material is supplied between the element metal layer 3 formed on the thermoelectric semiconductor element 2 and the electric circuit connecting member 8, and the bonding layer 9. The element metal layer 3 and the electric circuit connecting member 8 are joined via the. The flat bottom surface portion 11 of the metal layer 7 and the electric circuit connecting member 8 is bonded to the metal layer by the bonding layer 9 at the center portion in the longitudinal direction of the bottom surface portion 11 and the side surface of the bottom surface portion is bonded to the metal layer by the bonding layer 10. . Therefore, in this aspect, since the metal layer 7 is formed over the entire area between the adjacent hole portions 5, the electric circuit connecting member 8 is firmly fixed by the metal layer 7.

この発明のサーモモジュールの他の1つの態様は、上述したサーモモジュールの1つの態様の熱電半導体素子の厚さ方向の両端部の中央部および金属層を除き、樹脂基材の厚さ方向の両表面部の全面を覆うように配置された樹脂層を更に備えている。即ち、この態様では、強固に電気回路接続部材を接合すると共に、樹脂層で概ね両表面(接合層および金属層以外の部分)の全面を覆って、断熱層を密閉し、熱電半導体素子を完全に外気から遮断している。以下具体的に説明する。   Another aspect of the thermomodule of the present invention is that both the thickness direction of the resin base material except for the central portion and the metal layer at both ends in the thickness direction of the thermoelectric semiconductor element of the thermomodule according to one aspect of the above-described thermomodule. A resin layer is further provided so as to cover the entire surface portion. That is, in this embodiment, the electric circuit connecting member is firmly bonded, and the entire surface of both surfaces (parts other than the bonding layer and the metal layer) is covered with the resin layer, the heat insulating layer is sealed, and the thermoelectric semiconductor element is completely formed. Shielded from outside air. This will be specifically described below.

図7は、樹脂基材の孔部の周縁部に金属層を形成し、素子金属層の中央部及び金属層を除いて全面に樹脂層を形成した状態を説明する部分平面図である。図7に示すように、樹脂基材4の厚さ方向に貫通して設けられた孔部5の周縁部の全周にわたって金属層7が形成されている。樹脂基材4の上に形成されたそれぞれの金属層7の外側全域に樹脂層14が形成されている。更に、熱電半導体素子2の上下両端面に形成された素子金属層3の中央部分を除いて、それぞれの金属層7の内側にも樹脂層14が形成されている。   FIG. 7 is a partial plan view for explaining a state in which a metal layer is formed on the peripheral portion of the hole portion of the resin base material and the resin layer is formed on the entire surface except for the central portion and the metal layer of the element metal layer. As shown in FIG. 7, the metal layer 7 is formed over the entire periphery of the peripheral edge of the hole 5 provided penetrating in the thickness direction of the resin base material 4. A resin layer 14 is formed on the entire outer side of each metal layer 7 formed on the resin substrate 4. Further, a resin layer 14 is also formed inside each metal layer 7 except for the central portion of the element metal layer 3 formed on the upper and lower end faces of the thermoelectric semiconductor element 2.

即ち、金属層7の内側の樹脂層14は、孔部5の壁面と熱電半導体素子2の側壁面によって形成される断熱層6を上下から完全に密閉するように形成されている。換言すれば、金属層7の内側に位置するそれぞれの素子金属層3の中央部を除いて、樹脂基材4の両表面は、樹脂層14および金属層7によって完全に覆われている。この態様においても、隣接する孔部5の中央には、p型熱電半導体素子2−1、n型熱電半導体素子2−2が交互に配置されている。このように樹脂層14および金属層7によって覆われた状態で、電気回路接続部材8が金属層7に接合層10を介して接合される。このように熱電半導体素子2は完全に密閉されて、外気に曝されることはない。従って、結露を防止することができる。   That is, the resin layer 14 inside the metal layer 7 is formed so as to completely seal the heat insulating layer 6 formed by the wall surface of the hole 5 and the side wall surface of the thermoelectric semiconductor element 2 from above and below. In other words, both surfaces of the resin base material 4 are completely covered with the resin layer 14 and the metal layer 7 except for the central portion of each element metal layer 3 located inside the metal layer 7. Also in this embodiment, p-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-2 are alternately arranged in the center of adjacent hole portions 5. The electric circuit connecting member 8 is bonded to the metal layer 7 via the bonding layer 10 in a state covered with the resin layer 14 and the metal layer 7 in this manner. In this way, the thermoelectric semiconductor element 2 is completely sealed and is not exposed to the outside air. Therefore, condensation can be prevented.

図8は、この発明のサーモモジュールの他の1つの態様を説明する断面図である。図8に示すように、両端部に素子金属層3が形成された熱電半導体素子2が、樹脂基材4を貫通して形成された孔部5内に配置されている。熱電半導体素子2は、p型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とを交互に配置している。例えば、右端にはp型熱電半導体素子2−1、その左隣即ち中央にはn型熱電半導体素子2−2、更にその左隣即ち左端にはp型熱電半導体素子2−1が配置されている。樹脂基材4の孔部5の周縁部には、例えば図7を参照して説明した金属層7が形成されている。素子金属層3を含む熱電半導体素子2の側壁面、樹脂基材4の孔部5の壁面、および、(図7で説明した)金属層7の内側に形成された樹脂層14によって密閉された間隙部分が、断熱層6として形成されている。更に、(図7で説明したように)金属層7の外側には樹脂層14が表面全体を覆うように形成されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of the thermo module of the present invention. As shown in FIG. 8, the thermoelectric semiconductor element 2 in which the element metal layer 3 is formed at both ends is disposed in a hole 5 formed through the resin base material 4. In the thermoelectric semiconductor element 2, p-type thermoelectric semiconductor elements and n-type thermoelectric semiconductor elements are alternately arranged. For example, a p-type thermoelectric semiconductor element 2-1 is arranged at the right end, an n-type thermoelectric semiconductor element 2-2 is arranged at the left side, that is, the center, and a p-type thermoelectric semiconductor element 2-1 is arranged at the left side, that is, the left end. Yes. For example, the metal layer 7 described with reference to FIG. 7 is formed on the peripheral edge of the hole 5 of the resin base 4. Sealed by the side wall surface of the thermoelectric semiconductor element 2 including the element metal layer 3, the wall surface of the hole 5 of the resin base material 4, and the resin layer 14 formed inside the metal layer 7 (described in FIG. 7). A gap portion is formed as the heat insulating layer 6. Furthermore, a resin layer 14 is formed outside the metal layer 7 so as to cover the entire surface (as described in FIG. 7).

金属層7の内側に位置する素子金属層3の中央部分には、第1の接合材が供給されて接合層9を形成し、接合層9を介して電気回路接続部材8が接合される。電気回路接続部材8は電気回路を形成する平らな底面部11と底面部と垂直で底面部の両端に相互に平行に配置された板状の放熱フィン12からなる断面概ねコの字形である。電気回路を形成する平らな底面部11は、隣接するp型熱電半導体素子とn型熱電半導体素子とを電気的に直列に接続する。   A first bonding material is supplied to the central portion of the element metal layer 3 located inside the metal layer 7 to form the bonding layer 9, and the electric circuit connecting member 8 is bonded via the bonding layer 9. The electric circuit connecting member 8 has a substantially U-shaped cross section including a flat bottom surface portion 11 forming an electric circuit and plate-like heat radiation fins 12 perpendicular to the bottom surface portion and arranged in parallel to both ends of the bottom surface portion. A flat bottom surface portion 11 forming an electric circuit electrically connects adjacent p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements in series.

電気回路接続部材8の肩部13は、外側から第2の接合材によって、孔部5の周縁部に形成された金属層7に接合されている。これにより、放熱フィン12に外部から力が加わっても、樹脂基材4に形成された金属層7によって強固に固定されて支持されているので、外部から加わった力が熱電半導体素子2に伝わることはない。従って、振動などによる外力が加わる環境下でも、熱電半導体素子2の破断を防止することができる。更に、熱電半導体素子2が完全に密閉されて配置されているので、外気に曝されることはなく、結露を防止することができる。   The shoulder 13 of the electric circuit connecting member 8 is joined to the metal layer 7 formed on the peripheral edge of the hole 5 from the outside by a second joining material. Thereby, even if a force is applied to the radiating fin 12 from the outside, the force applied from the outside is transmitted to the thermoelectric semiconductor element 2 because it is firmly fixed and supported by the metal layer 7 formed on the resin base material 4. There is nothing. Accordingly, it is possible to prevent the thermoelectric semiconductor element 2 from being broken even in an environment where an external force due to vibration or the like is applied. Further, since the thermoelectric semiconductor element 2 is disposed in a completely sealed state, it is not exposed to the outside air, and condensation can be prevented.

このように熱電半導体素子2がその周りに断熱層6を備えて密閉された状態で、素子金属層3の1つの表面と樹脂層の開口部によって形成された凹部に接合層9が形成され、接合層を介して、複数対のp型およびn型熱電半導体素子が直列に電気的に連結されるように電気回路接続部材8が形成される。このように熱電半導体素子2が樹脂基材4の孔部5に断熱層6を介して配置され、樹脂層14、金属層7、接合層9、10を介して電気回路接続部材8によってサンドイッチ状に密閉されてサーモモジュールが形成される。   In this manner, the thermoelectric semiconductor element 2 is sealed with the heat insulating layer 6 around it, and the bonding layer 9 is formed in the recess formed by one surface of the element metal layer 3 and the opening of the resin layer, The electric circuit connecting member 8 is formed so that a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series via the bonding layer. In this way, the thermoelectric semiconductor element 2 is disposed in the hole 5 of the resin base 4 via the heat insulating layer 6 and sandwiched by the electric circuit connecting member 8 via the resin layer 14, the metal layer 7, and the bonding layers 9 and 10. The thermo module is formed in a sealed state.

上述したように、熱電半導体素子2のそれぞれは四周を断熱層6で囲まれ、樹脂基材4、素子金属層3、金属層7、接合層9、10(樹脂層14を含む場合もある)によって完全に密閉されている。樹脂基材4は耐熱性、絶縁性に優れている。熱電半導体素子2と樹脂基材4を接続する樹脂層は、応力緩和の働きを備えている。   As described above, each of the thermoelectric semiconductor elements 2 is surrounded by the heat insulating layer 6 on the four sides, and the resin base material 4, the element metal layer 3, the metal layer 7, and the bonding layers 9 and 10 (the resin layer 14 may be included). Is completely sealed. The resin base material 4 is excellent in heat resistance and insulation. The resin layer connecting the thermoelectric semiconductor element 2 and the resin base material 4 has a stress relaxation function.

図9は別の態様の放熱フィンを備えたこの発明のサーモモジュールの1つの態様を説明する断面図である。図9に示すように、電気回路接続部材8は、電気回路を形成する平らな底面部11と、底面部11と垂直で相互に平行に配置された第1の垂直部12と、第1の垂直部12の外側に相互に平行に配置された第2の垂直部16と、第1の垂直部12と第2の垂直部16の頂部をそれぞれ接続する平らな上面15とが一体的に形成されたものである。この態様では、電気回路接続部材8の平らな底面部11が第1の接合材を介して熱電半導体素子の上下面に形成された素子金属層に接合され、更に第2垂直部が孔部の回りに形成された金属層と第2の接合材によって固定される。この態様の電気回路接続部材によると、各部接合層において半田フィレットを多く形成することができるので、振動などによる外力から更に高い耐力が得られる。また、半田フィレットを形成することができるので、接合層から気泡が抜けやすくなり接合強度を増すことができる。その他の部分については、図2を参照して説明したサーモモジュールと実質的に同じである。   FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the thermo module of the present invention provided with heat radiation fins according to another embodiment. As shown in FIG. 9, the electric circuit connecting member 8 includes a flat bottom surface portion 11 that forms an electric circuit, a first vertical portion 12 that is perpendicular to the bottom surface portion 11 and arranged in parallel to each other, and a first A second vertical portion 16 disposed parallel to each other outside the vertical portion 12 and a flat upper surface 15 respectively connecting the first vertical portion 12 and the top of the second vertical portion 16 are integrally formed. It has been done. In this aspect, the flat bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 is bonded to the element metal layers formed on the upper and lower surfaces of the thermoelectric semiconductor element via the first bonding material, and the second vertical portion is a hole portion. It is fixed by a metal layer formed around and a second bonding material. According to the electric circuit connecting member of this aspect, a large number of solder fillets can be formed in each part bonding layer, and thus a higher proof stress can be obtained from an external force due to vibration or the like. Further, since the solder fillet can be formed, bubbles can be easily removed from the bonding layer, and the bonding strength can be increased. The other portions are substantially the same as those of the thermo module described with reference to FIG.

図10は別の態様の放熱フィンを備えたこの発明のサーモモジュールの他の1つの態様を説明する断面図である。図9に示した態様との相違点は、図10に示した態様では更に樹脂層14を備えていることである。図10に示すように、電気回路接続部材8は、電気回路を形成する平らな底面部11と、底面部11と垂直で相互に平行に配置された第1の垂直部12と、第1の垂直部12の外側に相互に平行に配置された第2の垂直部16と、第1の垂直部12と第2の垂直部16の頂部をそれぞれ接続する平らな上面15とが一体的に形成されたものである。この態様では、電気回路接続部材8の平らな底面部11が第1の接合材を介して熱電半導体素子の上下面に形成された素子金属層に接合され、更に第2垂直部が孔部の回りに形成された金属層と第2の接合材によって固定される。   FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the thermo module of the present invention provided with heat radiation fins of another embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 9 is that the embodiment shown in FIG. 10 further includes a resin layer 14. As shown in FIG. 10, the electric circuit connecting member 8 includes a flat bottom surface portion 11 that forms an electric circuit, a first vertical portion 12 that is perpendicular to the bottom surface portion 11 and arranged in parallel with each other, and a first A second vertical portion 16 disposed parallel to each other outside the vertical portion 12 and a flat upper surface 15 respectively connecting the first vertical portion 12 and the top of the second vertical portion 16 are integrally formed. It has been done. In this aspect, the flat bottom surface portion 11 of the electric circuit connecting member 8 is bonded to the element metal layers formed on the upper and lower surfaces of the thermoelectric semiconductor element via the first bonding material, and the second vertical portion is a hole portion. It is fixed by a metal layer formed around and a second bonding material.

更に、樹脂基材4の表面、および、熱電半導体素子の周辺部から孔部を塞ぐように第2の接合材のまわりまでの全体を樹脂層で覆い、熱電半導体素子の回りに密閉された断熱層が形成される。この態様の電気回路接続部材によると、各部接合層において半田フィレットを多く形成することができるので、振動などによる外力から更に高い耐力が得られる。また、半田フィレットを形成することができるので、接合層から気泡が抜けやすくなり接合強度を増すことができる。その他の部分については、図8を参照して説明したサーモモジュールと実質的に同じである。   Further, the surface of the resin base 4 and the entire area from the periphery of the thermoelectric semiconductor element to the periphery of the second bonding material are covered with a resin layer so as to close the hole, and the heat insulation is sealed around the thermoelectric semiconductor element. A layer is formed. According to the electric circuit connecting member of this aspect, a large number of solder fillets can be formed in each part bonding layer, and thus a higher proof stress can be obtained from an external force due to vibration or the like. Further, since the solder fillet can be formed, bubbles can be easily removed from the bonding layer, and the bonding strength can be increased. The other portions are substantially the same as those of the thermo module described with reference to FIG.

なお、上述したこの発明のサーモモジュールにおいては、基材として、耐熱性、絶縁性に優れた樹脂基材を用いるので、鉛フリー半田を用いたモジュールの組立工程における耐熱性を備えることができ、サーモモジュールの熱抵抗を最小限にすることができる。   In the thermo module of the present invention described above, since a resin base material having excellent heat resistance and insulation is used as the base material, it can be provided with heat resistance in the assembly process of the module using lead-free solder, The thermal resistance of the thermo module can be minimized.

次に、サーモモジュールの製造方法について説明する。
この発明のサーモモジュールは、次の通り製造される。
先ず、所定形状、例えば、所定厚さの板状の樹脂基材を調製する。
次いで、交互に隣り合うように配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子が挿入される複数の孔部を樹脂基材に設ける。
Next, a method for manufacturing a thermo module will be described.
The thermo module of the present invention is manufactured as follows.
First, a plate-shaped resin substrate having a predetermined shape, for example, a predetermined thickness is prepared.
Next, a plurality of holes into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged alternately are inserted are provided in the resin base material.

次いで、樹脂基材の孔部の周りの少なくとも一部(例えば全周)に金属層を形成する。
次いで、孔部に厚さ方向の両端部に素子金属層が形成された熱電半導体素子を挿入する。
Next, a metal layer is formed on at least a part (for example, the entire circumference) around the hole of the resin base material.
Next, thermoelectric semiconductor elements having element metal layers formed at both ends in the thickness direction are inserted into the holes.

次いで、素子金属層および前記金属層の上に電気回路接続部材を配置し、素子金属層と電気回路接続部材との間に第1の接合材を、金属層と電気回路接続部材との間に第2の接合材を、それぞれ供給して、電気回路接続部材を接合して、サーモモジュールを製造する。   Next, an electric circuit connecting member is disposed on the element metal layer and the metal layer, and a first bonding material is provided between the element metal layer and the electric circuit connecting member, and between the metal layer and the electric circuit connecting member. The thermoelectric module is manufactured by supplying the second bonding material and bonding the electric circuit connecting members.

更に、上述したように、孔部に熱電半導体素子を挿入した後、電気回路接続部材を配置する前に、熱電半導体素子の素子金属層の中央部および金属層に対応する部分を除いて樹脂基材の全表面に樹脂層を形成してもよい。   Further, as described above, after the thermoelectric semiconductor element is inserted into the hole and before the electric circuit connecting member is disposed, the resin base except the central portion of the element metal layer of the thermoelectric semiconductor element and the portion corresponding to the metal layer is removed. A resin layer may be formed on the entire surface of the material.

上述したように、樹脂基材4の厚さがp型およびn型熱電半導体素子2−1、2−2の高さと実質的に同一であり、p型およびn型熱電半導体素子2が樹脂基材4、金属層7、接合層9、10、電気回路接続部材8、状況により更に樹脂層14によって密閉された構造を備えている。樹脂基材4は耐熱性、絶縁性に優れた材料が好ましい。中でも熱伝導率が低いものほど性能が向上する。例えば、60℃における熱伝導率が0.05〜0.6W/mkである樹脂基材が好ましい。また、剛性が期待される場合には、所望の剛性が得られる樹脂基材の中から耐熱性、絶縁性に優れた材料を選定することができる。   As described above, the thickness of the resin substrate 4 is substantially the same as the height of the p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements 2-1 and 2-2, and the p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements 2 are resin-based. The material 4, the metal layer 7, the bonding layers 9 and 10, the electric circuit connecting member 8, and a structure further sealed by a resin layer 14 depending on the situation are provided. The resin base material 4 is preferably a material excellent in heat resistance and insulation. Among them, the lower the thermal conductivity, the better the performance. For example, a resin base material having a thermal conductivity at 60 ° C. of 0.05 to 0.6 W / mk is preferable. In addition, when rigidity is expected, a material having excellent heat resistance and insulation can be selected from resin base materials that can obtain desired rigidity.

金属層7は、銅、ニッケル、またはこれらの合金等からなっており、電気回路接続部材8との間で半田接合が可能な金属であればよい。   The metal layer 7 is made of copper, nickel, or an alloy thereof, and may be any metal that can be soldered to the electric circuit connecting member 8.

樹脂基材4の例として、ガラスエポキシ、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PEI(ポリエーテルイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PBI、PFA、PI(ポリイミド)、LCP(液晶ポリマー)、または、SPS(シンジオタクチックポリスチレン)からなっている。   Examples of the resin substrate 4 include glass epoxy, PET (polyethylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), PEI (polyetherimide), PEEK (polyetheretherketone), PBI, PFA, PI (polyimide), and LCP (liquid crystal). Polymer) or SPS (syndiotactic polystyrene).

樹脂基材4の孔部5の壁面と、そこに挿入されたp型およびn型熱電半導体素子との間に形成される断熱層6は、空気、不活性ガスまたは発泡樹脂からなっている。断熱層6の厚さ、即ち、熱電半導体素子2と樹脂基材4の孔部5の壁面との間の距離は、0.005mmから0.5mmの範囲内が好ましい。加工面の制約から0.005mm以上が好ましい。断熱層の厚さが0.5mmを超えると、素子の充填率が低下するので好ましくない。   The heat insulating layer 6 formed between the wall surface of the hole 5 of the resin base material 4 and the p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements inserted therein is made of air, inert gas, or foamed resin. The thickness of the heat insulating layer 6, that is, the distance between the thermoelectric semiconductor element 2 and the wall surface of the hole 5 of the resin base material 4 is preferably in the range of 0.005 mm to 0.5 mm. From the restriction of the processed surface, 0.005 mm or more is preferable. If the thickness of the heat insulating layer exceeds 0.5 mm, the filling factor of the element is lowered, which is not preferable.

樹脂層14は、耐熱性を有する感光性のカバーレイ、熱可塑性のフィルムまたは接着剤付きフィルムからなっている。樹脂層14の厚さは、サーモモジュールの動作時の熱応力を緩和する働きが期待できる0.0125mmから0.1mmの範囲内が好ましい。   The resin layer 14 is made of a heat-sensitive photosensitive cover lay, a thermoplastic film, or a film with an adhesive. The thickness of the resin layer 14 is preferably in the range of 0.0125 mm to 0.1 mm where it can be expected to reduce the thermal stress during operation of the thermo module.

接合層9、10は、例えばSnBi半田層からなっており、電気回路接続部材8がCu箔からなっている場合には、接合層9と電気回路接続部材8の接触界面において存在するSnの固層拡散を利用することができる。   The bonding layers 9 and 10 are made of, for example, an SnBi solder layer. When the electric circuit connecting member 8 is made of Cu foil, the bonding layer 9 and the electric circuit connecting member 8 are bonded to Sn. Layer diffusion can be utilized.

電気回路接続部材8は、用途に合わせて任意の形状、配置にすることができる。例えば熱交換機として使用する場合には、フィン形状の電極、または、フィンと電極を接合して一体化したものを使用することができ、熱抵抗を小さくすることができる。更に、熱電半導体素子2への熱履歴を最小限に抑えることができ、信頼性が向上する。   The electric circuit connecting member 8 can be in any shape and arrangement according to the application. For example, when used as a heat exchanger, a fin-shaped electrode or an electrode obtained by joining and integrating a fin and an electrode can be used, and the thermal resistance can be reduced. Furthermore, the heat history to the thermoelectric semiconductor element 2 can be minimized, and the reliability is improved.

この発明によると、樹脂基材4の孔部5の周縁部に金属層7を設けるので、放熱フィン12を有する電気回路接続部材8が金属層7に強固に固定され、振動などの外力が加わる場合でも、熱電半導体素子2の破断を防止することができる高性能サーモモジュールを提供することができる。   According to the present invention, since the metal layer 7 is provided on the peripheral portion of the hole 5 of the resin base material 4, the electric circuit connecting member 8 having the radiation fins 12 is firmly fixed to the metal layer 7 and an external force such as vibration is applied. Even in this case, it is possible to provide a high-performance thermo module that can prevent the thermoelectric semiconductor element 2 from being broken.

図1(a)はこの発明の樹脂基材の孔部の周縁部に金属層が形成された状態を説明する平面図である。図1(b)は周縁部に金属層が形成された樹脂基材の孔部に熱電半導体素子が挿入された状態を説明する平面図である。Fig.1 (a) is a top view explaining the state in which the metal layer was formed in the peripheral part of the hole of the resin base material of this invention. FIG.1 (b) is a top view explaining the state by which the thermoelectric semiconductor element was inserted in the hole of the resin base material in which the metal layer was formed in the peripheral part. 図2はこの発明の高性能サーモモジュールを説明する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the high performance thermo module of the present invention. 図3(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の全周にわたって金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図3(b)は、図3(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。Fig.3 (a) is a partial top view explaining the state in which the metal layer was formed over the perimeter of the peripheral part of the hole of a resin base material. FIG. 3B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. 図4(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の一部に金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図4(b)は、図4(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。Fig.4 (a) is a partial top view explaining the state by which the metal layer was formed in a part of peripheral part of the hole of a resin base material. FIG. 4B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. 図5(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の他の一部に金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図5(b)は、図5(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。FIG. 5A is a partial plan view illustrating a state in which a metal layer is formed on the other part of the peripheral edge of the hole of the resin base material. FIG. 5B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. 図6(a)は、樹脂基材の孔部の周縁部の他の一部に金属層が形成された状態を説明する部分平面図である。図6(b)は、図6(a)で示す金属層の上に電気回路接続部材が配置された状態を説明する部分平面図である。Fig.6 (a) is a fragmentary top view explaining the state by which the metal layer was formed in the other part of the peripheral part of the hole of a resin base material. FIG. 6B is a partial plan view for explaining a state in which the electric circuit connecting member is disposed on the metal layer shown in FIG. 図7は、樹脂基材の孔部の周縁部に金属層を形成し、素子金属層の中央部を除いて全面に樹脂層を形成した状態を説明する部分平面図である。FIG. 7 is a partial plan view for explaining a state in which a metal layer is formed on the peripheral edge portion of the hole portion of the resin base material and the resin layer is formed on the entire surface excluding the central portion of the element metal layer. 図8は、この発明の高性能サーモモジュールの他の1つの態様を説明する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating another aspect of the high performance thermo module of the present invention. 図9は別の態様の放熱フィンを備えたこの発明のサーモモジュールの1つの態様を説明する断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining one embodiment of the thermo module of the present invention provided with heat radiation fins according to another embodiment. 図10は別の態様の放熱フィンを備えたこの発明のサーモモジュールの他の1つの態様を説明する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the thermo module of the present invention provided with heat radiation fins of another embodiment. 図11は従来のサーモモジュールを説明する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a conventional thermo module.

符号の説明Explanation of symbols

1 サーモモジュール
2 熱電半導体素子
3 素子金属層
4 樹脂基材
5 孔部
6 断熱層
7 金属層
8 電気回路接続部材
9 (第1の接合材)接合層
10 (第2の接合材)接合層
11 底面部
12 放熱フィン(第1垂直部)
13 電気回路接続部材の肩部
14 樹脂層
15 平らな上面
16 第2垂直部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermo module 2 Thermoelectric semiconductor element 3 Element metal layer 4 Resin base material 5 Hole 6 Heat insulation layer 7 Metal layer 8 Electric circuit connection member 9 (1st joining material) Joining layer 10 (2nd joining material) Joining layer 11 Bottom part 12 Radiation fin (first vertical part)
13 shoulder 14 of electric circuit connecting member 14 resin layer 15 flat upper surface 16 second vertical portion

Claims (11)

所定の形態で配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子と、
前記熱電半導体素子に対応して形成され、前記熱電半導体素子の全体が挿入される複数の孔部を備えた樹脂基材と、
前記樹脂基材の厚さ方向の両端部の前記孔部の周りの少なくとも一部に形成された金属層と、
電気回路を形成する底面部と該底面部と垂直で相互に平行に配置された放熱フィンとからなる電気回路接続部材とを備え、
前記複数対のp型およびn型熱電半導体素子が、その上に形成される第1の接合材を介して前記電気回路接続部材の底面部により直列に電気的に連結されるとともに、前記電気回路接続部材の底面部が、前記金属層に、前記第1の接合材とは別体に形成される第2の接合材を介して固定されており、
前記金属層は、平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有することを特徴とするサーモモジュール。
A plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged in a predetermined form;
A resin base material formed corresponding to the thermoelectric semiconductor element and provided with a plurality of holes into which the entire thermoelectric semiconductor element is inserted;
A metal layer formed on at least a part of the periphery of the hole at both ends in the thickness direction of the resin substrate;
An electric circuit connecting member comprising a bottom surface portion forming an electric circuit and heat dissipating fins arranged perpendicular to and parallel to the bottom surface portion;
The plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series by a bottom surface portion of the electric circuit connecting member via a first bonding material formed thereon, and the electric circuit The bottom surface portion of the connecting member is fixed to the metal layer via a second bonding material formed separately from the first bonding material,
The thermo module, wherein the metal layer has a portion protruding from a side surface of the electric circuit connecting member in plan view.
所定の形態で配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子と、
前記熱電半導体素子に対応して形成され、前記熱電半導体素子の全体が挿入される複数の孔部を備えた樹脂基材と、
前記樹脂基材の厚さ方向の両端部の前記孔部の周りの少なくとも一部に形成された金属層と、
電気回路を形成する底面部と該底面部と垂直で相互に平行に配置された第1の垂直部と、第1の垂直部の外側に相互に平行に配置された第2の垂直部と、第1の垂直部と第2の垂直部の頂部をそれぞれ接続する上面とからなるM字型の放熱フィンとからなる電気回路接続部材とを備え、
前記複数対のp型およびn型熱電半導体素子が、その上に形成される第1の接合材を介して前記電気回路接続部材の底面部により直列に電気的に連結されるとともに、前記電気回路接続部材の第2の垂直部が、前記金属層に、前記第1の接合材とは別体に形成される第2の接合材を介して固定されており、
前記金属層は、平面視において前記電気回路接続部材の第2の垂直部の側面からはみ出た部分を有することを特徴とするサーモモジュール。
A plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged in a predetermined form;
A resin base material formed corresponding to the thermoelectric semiconductor element and provided with a plurality of holes into which the entire thermoelectric semiconductor element is inserted;
A metal layer formed on at least a part of the periphery of the hole at both ends in the thickness direction of the resin substrate;
A bottom surface part forming an electric circuit, a first vertical part perpendicular to the bottom surface part and arranged parallel to each other; a second vertical part arranged parallel to each other outside the first vertical part; An electrical circuit connecting member comprising M-shaped heat radiation fins each composed of an upper surface connecting the tops of the first vertical part and the second vertical part,
The plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements are electrically connected in series by a bottom surface portion of the electric circuit connecting member via a first bonding material formed thereon, and the electric circuit A second vertical portion of the connection member is fixed to the metal layer via a second bonding material formed separately from the first bonding material;
The thermoelectric module according to claim 1, wherein the metal layer has a portion protruding from a side surface of the second vertical portion of the electric circuit connecting member in plan view.
前記熱電半導体素子の厚さ方向の両端部の少なくとも中央部および前記金属層の少なくとも一部を除き、前記樹脂基材の厚さ方向の両表面部の全面を覆うように配置された樹脂層を更に備えている、請求項1または2に記載のサーモモジュール。   A resin layer disposed so as to cover the entire surface of both surface portions in the thickness direction of the resin base material, excluding at least a central portion of both end portions in the thickness direction of the thermoelectric semiconductor element and at least a part of the metal layer. The thermo module according to claim 1, further comprising: 前記熱電半導体素子の両端部の全面にそれぞれ素子金属層が形成されている、請求項1または2に記載のサーモモジュール。   The thermomodule according to claim 1 or 2, wherein element metal layers are respectively formed on the entire surface of both end portions of the thermoelectric semiconductor element. 前記熱電半導体素子の両端部の全面にそれぞれ素子金属層が形成されている、請求項3に記載のサーモモジュール。   The thermomodule according to claim 3, wherein element metal layers are respectively formed on the entire surface of both end portions of the thermoelectric semiconductor element. 前記金属層が前記孔部の全周に形成されている、請求項4に記載のサーモモジュール。   The thermo module according to claim 4, wherein the metal layer is formed all around the hole. 前記金属層が前記孔部の全周に形成されている、請求項5に記載のサーモモジュール。   The thermo module according to claim 5, wherein the metal layer is formed all around the hole. 前記樹脂基材の前記孔部を形成する壁面、前記金属層、前記第2の接合材、前記素子金属層を含む前記熱電半導体素子の側面、前記第1の接合材、および、前記電気回路接続部材によって密閉されて形成された断熱層を有する、請求項6に記載のサーモモジュール。   Wall surface forming the hole of the resin substrate, the metal layer, the second bonding material, a side surface of the thermoelectric semiconductor element including the element metal layer, the first bonding material, and the electric circuit connection The thermo module according to claim 6, further comprising a heat insulating layer formed by being sealed by a member. 前記樹脂基材の前記孔部を形成する壁面、前記素子金属層を含む前記熱電半導体素子の側面、および、前記樹脂層によって密閉されて形成された断熱層を有する、請求項7に記載のサーモモジュール。   The thermo of Claim 7 which has the heat insulation layer sealed and formed by the wall surface which forms the said hole part of the said resin base material, the side surface of the said thermoelectric-semiconductor element containing the said element metal layer, and the said resin layer. module. 所定形状の樹脂基材を調製し、
交互に隣り合うように配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子の全体が挿入される孔部を前記樹脂基材に設け、
前記樹脂基材の前記孔部の周りの少なくとも一部に金属層を形成し、
前記複数の孔部に厚さ方向の両端部に素子金属層が形成された前記熱電半導体素子を挿入し、
前記素子金属層および前記金属層の上に電気回路接続部材を、前記金属層が平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するように置し、前記素子金属層と前記電気回路接続部材との間に第1の接合材を、前記金属層と前記電気回路接続部材との間に第2の接合材を、前記第1の接合材と前記第2の接合材とが別体に形成されるようにそれぞれ供給して、電気回路接続部材を接合して、サーモモジュールを製造する、サーモモジュールの製造方法。
Prepare a resin substrate of a predetermined shape,
Providing the resin base material with holes into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged alternately are inserted,
Forming a metal layer on at least a part around the hole of the resin base material,
Inserting the thermoelectric semiconductor element in which element metal layers are formed at both ends in the thickness direction in the plurality of holes,
An electrical circuit connecting member on the element metal layer and the metal layer, the metal layer is placed so as to have the protruding from the side surface of the electric circuit connecting member portion in a plan view, the said element metal layer electrically The first bonding material is separated between the circuit connecting member, the second bonding material is separated between the metal layer and the electric circuit connecting member, and the first bonding material and the second bonding material are separated. A method for manufacturing a thermo module, wherein the thermo module is manufactured by supplying each of the electric circuit connecting members so as to be formed on the body and joining the electric circuit connecting members.
所定形状の樹脂基材を調製し、
交互に隣り合うように配置された複数対のp型およびn型熱電半導体素子の全体が挿入される孔部を前記樹脂基材に設け、
前記樹脂基材の前記孔部の周りの少なくとも一部に金属層を形成し、
前記複数の孔部に厚さ方向の両端部に素子金属層が形成された前記熱電半導体素子を挿入し、
前記熱電半導体素子の前記素子金属層の中央部および前記金属層に対応する部分を除いて前記樹脂基材の全表面に樹脂層を形成し、
前記素子金属層および前記金属層の上に電気回路接続部材を、前記金属層が平面視において前記電気回路接続部材の側面からはみ出た部分を有するように置し、前記素子金属層と前記電気回路接続部材との間に第1の接合材を、前記金属層と前記電気回路接続部材との間に第2の接合材を、前記第1の接合材と前記第2の接合材とが別体に形成されるようにそれぞれ供給して、電気回路接続部材を接合して、サーモモジュールを製造する、サーモモジュールの製造方法。
Prepare a resin substrate of a predetermined shape,
Providing the resin base material with holes into which a plurality of pairs of p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements arranged alternately are inserted,
Forming a metal layer on at least a part around the hole of the resin base material,
Inserting the thermoelectric semiconductor element in which element metal layers are formed at both ends in the thickness direction in the plurality of holes,
Forming a resin layer on the entire surface of the resin substrate except for a portion corresponding to the central portion of the element metal layer and the metal layer of the thermoelectric semiconductor element;
An electrical circuit connecting member on the element metal layer and the metal layer, the metal layer is placed so as to have the protruding from the side surface of the electric circuit connecting member portion in a plan view, the said element metal layer electrically The first bonding material is separated between the circuit connecting member, the second bonding material is separated between the metal layer and the electric circuit connecting member, and the first bonding material and the second bonding material are separated. A method for manufacturing a thermo module, wherein the thermo module is manufactured by supplying each of the electric circuit connecting members so as to be formed on the body and joining the electric circuit connecting members.
JP2007018801A 2007-01-30 2007-01-30 Thermo module and manufacturing method thereof Active JP4913617B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007018801A JP4913617B2 (en) 2007-01-30 2007-01-30 Thermo module and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007018801A JP4913617B2 (en) 2007-01-30 2007-01-30 Thermo module and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008186977A JP2008186977A (en) 2008-08-14
JP4913617B2 true JP4913617B2 (en) 2012-04-11

Family

ID=39729821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007018801A Active JP4913617B2 (en) 2007-01-30 2007-01-30 Thermo module and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4913617B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180068698A (en) * 2016-12-14 2018-06-22 현대자동차주식회사 Thermoelectric module and manufacturing method for the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012205087A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-02 Evonik Industries Ag Powder metallurgical production of a thermoelectric component
WO2015050077A1 (en) * 2013-10-03 2015-04-09 富士フイルム株式会社 Thermoelectric conversion module
EP3196951B1 (en) 2016-01-21 2018-11-14 Evonik Degussa GmbH Rational method for the powder metallurgical production of thermoelectric components

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3000523B2 (en) * 1998-04-09 2000-01-17 セイコー精機株式会社 Thermoelectric conversion module
JP2000091648A (en) * 1998-09-10 2000-03-31 Daikin Ind Ltd Peltier module
JP2002353525A (en) * 2001-05-24 2002-12-06 Daikin Ind Ltd Thermoelectric conversion device and manufacturing method therefor
JP2003258323A (en) * 2002-03-07 2003-09-12 Citizen Watch Co Ltd Thermoelectric device
JP4297060B2 (en) * 2004-05-31 2009-07-15 株式会社デンソー Thermoelectric converter
JP2006310506A (en) * 2005-04-28 2006-11-09 Denso Corp Thermoelectric conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180068698A (en) * 2016-12-14 2018-06-22 현대자동차주식회사 Thermoelectric module and manufacturing method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008186977A (en) 2008-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5956608B2 (en) Thermoelectric module
JP2006269721A (en) Thermoelectric module and its manufacturing method
WO2018168591A1 (en) Module
JP2006287080A (en) Memory module
US9685399B2 (en) Power semiconductor device
JP4913617B2 (en) Thermo module and manufacturing method thereof
JP6200759B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4591297B2 (en) Semiconductor device mounting structure and semiconductor device mounting method
JP4645276B2 (en) Semiconductor device
JP3956405B2 (en) Thermoelectric module manufacturing method
JP2009164647A (en) Semiconductor device
JP6549502B2 (en) Heat dissipation substrate, semiconductor package and semiconductor module using the same
JP2010021410A (en) Thermo-module
JP4795103B2 (en) Thermo module and manufacturing method thereof
JP5793295B2 (en) Semiconductor device
JP2020096009A (en) Semiconductor device
JP3611957B2 (en) Stacked package
JP4482824B2 (en) Double-sided cooling type semiconductor device
JP7147186B2 (en) semiconductor equipment
JP4682756B2 (en) Thermoelectric conversion device and method of manufacturing the same
US20170303385A1 (en) Heat dissipating structure
JP5783865B2 (en) Semiconductor device
JP5124329B2 (en) Semiconductor device
JP5145168B2 (en) Semiconductor device
JP4579855B2 (en) Electronic cooling module and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110418

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110614

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110909

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111027

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120106

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120119

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4913617

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150127

Year of fee payment: 3

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350