JP5769823B2 - 熱電モジュールを含む回路アセンブリ - Google Patents

Description

本開示は、一般に、回路アセンブリに関し、より具体的には、熱電モジュールを含む回路アセンブリおよびその製造方法に関する。

本章は、本開示に関連する背景情報を付与するものであり、この情報は必ずしも従来技術であるとは限らない。
熱電モジュール（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｄｕｌｅ：ＴＥＭ）は、ヒートポンプとして、または、発電装置として機能し得る固体装置である。熱電モジュールをヒートポンプとして使用する際、熱電モジュールはペルティエ効果を利用して熱を移動させる。熱電モジュールを発電に使用する際、熱電モジュールは熱電発電装置（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＴＥＧ）と呼ばれることがある。ＴＥＧは、バッテリーチャージャなどの電力貯蔵回路に対して電気的に接続され、ＴＥＧにより生成された電気を貯蔵し得る。

熱を移動させる熱電モジュールの使用に関して、かつ、一般的背景として、ペルティエ効果は、電流が熱電材料を通過する際に起こる熱の輸送を指す。熱は、電子が材料に進入する際にピックアップされ、電子が材料から出る際に堆積される（Ｎ型熱電材料における場合と同様）か、または、電子が材料に進入する際に堆積され、電子が材料から出る際にピックアップされる（Ｐ型熱電材料における場合と同様）。例として、テルル化ビスマスを半導体材料として使用してもよい。ここで、熱電モジュールは、通常、熱電材料の交互に置かれたＮ型素子およびＰ型素子（「複数の素子」）を電気的に直列に接続し、典型的には酸化アルミニウムから構成される２つの回路基板の間にそれらを機械的に固定することによって構成される。Ｎ型素子およびＰ型素子を交互に配置して使用することにより、全Ｎ型素子では一方の空間方向に電気が流れ、全Ｐ型素子では対向する空間方向に電気が流れる。結果として、直流電源に接続すると、電流は、熱電モジュールの一方側から他方側へと熱を移動させる（例えば、一方の回路基板から他方の回路基板へ）。当然ながら、これは、熱電モジュールの一方側を加温し、他方側を冷却する。典型的な適用は、熱電モジュールの低温側を、冷却すべき物体、物質または環境に曝露させる。

本章は、本開示の一般的な要旨を付与するものであり、その全範囲またはその特性の全てについての包括的開示ではない。
本開示の実施形態例は、一般に、回路アセンブリに関する。１つの実施形態例において、回路アセンブリは、回路基板と、回路アセンブリにおいてヒートポンプとしての使用のために熱電モジュールを回路基板に結合するように構成された少なくとも１つの電気経路とを含む。少なくとも１つの電気経路は、熱電モジュールが回路基板に結合される場合、熱電モジュールの一部を形成する。そして、回路基板は、少なくとも１つの電気経路から離間された位置において、回路基板上の電気部品を支持するように構成される。

本開示の実施形態例は、一般に、回路アセンブリにおいて使用するための熱電モジュールに関する。１つの実施形態例において、第１基板と、第１基板のフットプリント内に配置された第２基板と、第１基板および第２基板の間に概ね配置された熱電素子とを含む。第１基板は回路基板の一部分によって画定され、回路基板は、熱電モジュールから離間された位置において少なくとも１つの電気部品を支持するように構成される。熱電モジュールはヒートポンプとして機能し得る。

本開示の実施形態例はまた、一般に、回路と熱電モジュールとを組み込んだ回路アセンブリを製造する方法に関する。１つの実施形態例において、回路アセンブリを製造する方法は、回路基板上に少なくとも１つの電気経路を回路の一部として形成し、回路基板の一部と基板との間に複数の熱電素子を結合することによって、回路基板が熱電モジュールの一部を画定するように回路基板上に熱電モジュールを形成することを含む。少なくとも１つの電気経路は、回路の電気部品を回路基板へ電気的に結合するように構成される。そして、基板は、回路基板のフットプリントよりも小さいフットプリントを画定し、これにより、回路基板は、基板によって画定されるフットプリントの外側の位置において、回路基板上の回路の電気部品を支持するように構成される。

更なる適用可能分野は、本明細書の記載から明らかとなるであろう。本概要中の記載および特定例は、例証目的のみを意図するものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。

本開示の実施形態例による回路アセンブリの斜視図である。 本開示の別の実施形態例による回路アセンブリの斜視図である。 図２の回路アセンブリの上平面図であり、その更なる詳細を例証するのを助けるべく、電気部品が回路基板から取り外されている。 本開示の更に別の実施形態例による回路アセンブリの斜視図である。 図４の線５−５を含む面で切り取った、図４の回路アセンブリの断面図である。 本開示の更に別の実施形態例による回路アセンブリの上平面図である。 図６の線７−７を含む面で切り取った、図６の回路アセンブリの断面図である。 本開示の更に別の実施形態例による回路アセンブリの上平面図である。 図８の線９−９を含む面で切り取った、図８の回路アセンブリの断面図である。 本開示の別の実施形態例による回路アセンブリの上平面図である。

本明細書に記載された図面は、選択された実施形態および全てとは限らない可能な実施を例証するためだけのものであり、本開示の範囲の限定を意図するものではない。
図面中の幾つかの図にわたって、対応する参照番号は対応する部分を示す。

本開示の実施形態例は、一般に、コンピュータ、空調装置などの電気装置において使用するのに好適な回路アセンブリに関する。回路アセンブリは、回路およびそれと結合された電子部品を、熱電モジュールと共に支持するように構成される回路基板（広義には、基板）を含む。幾つかの実施形態例において、熱電モジュールは、回路基板および／または回路基板上に支持された電気部品の少なくとも１つの温度を所望どおり制御する（例えば、加温する、冷却する、維持する）のを助ける（例えば、回路基板および／またはその上の電気部品の適切な動作温度を維持するのを助ける）働きをする。幾つかの実施形態例において、熱電モジュールは、（例えば、回路アセンブリが含まれる電気装置などの）おおむね回路アセンブリ周囲の環境（例えば、空気、他の構造物、プレートなど）の温度を所望どおり制御する（例えば、加温する、冷却する、維持する）のを助ける（例えば、環境の適切な動作温度を維持するのを助ける）働きをする。

幾つかの実施形態において、回路アセンブリは、回路およびそれと結合された電子部品を、回路の所望部分（例えば、回路の電子部品の特定の熱産生部分、回路の電子部品の特定の他の部分など）の温度を制御する（例えば、そこから熱を移動させる、冷却する）ように構成された熱電モジュールと共に支持するように構成された回路基板を含む。この構成により、回路基板の一部分は、回路および熱電モジュールが共に同一回路基板上に位置するように熱電モジュールの一部を形成し、それにより、熱電モジュールの回路への一体化（例えば、機械的一体化、熱的一体化、電気的一体化、それらの組み合わせなど）を許容する。その後、熱電モジュールは、回路の所望部分の温度を制御するように機能し得る。特に、回路基板は、回路の所望部分の温度を制御する際に使用するための、熱電モジュールの高温側または熱電モジュールの低温側のいずれかとして直接機能する。熱電モジュールはまた、幾つかの実施形態例では、回路アセンブリにおける発電装置として使用され得る。

幾つかの実施形態例において、回路アセンブリは、回路およびそれと結合された電子部品を、熱電モジュールと共に支持するように構成された回路基板を含み、熱電モジュールは、回路基板にわたって（例えば、回路基板の一方側から回路基板の反対側へ）熱を伝達するように構成される。

幾つかの実施形態例において、同一回路基板上に熱電モジュールとして置かれた回路（例えば、電気経路、電気部品など）は、熱電モジュールの動作制御を助ける（例えば、熱電モジュール回路の一部として）ように構成される。リード線を回路基板に結合して、電力を回路に提供することができ、または、電源を熱電モジュールと共に（回路の一部として）回路基板上に設置することにより、電力を回路に提供してもよい。

幾つかの実施形態例において、同一回路基板上に熱電モジュールとして置かれた回路（例えば、電気経路、電気部品など）は、熱電モジュールとは別個であり（例えば、そこから電気的に独立し）、かつ、熱電モジュールから独立して所望の動作を行うように構成される回路を画定する。かかる回路の例として、一体型回路などを挙げることができる。そして、かかる回路と結合した電気部品の例として、電源、ライト、スイッチ、増幅器などを挙げることができる。回路の様々な部分（例えば、その電気部品など）は熱産生傾向を有し得るため、その結果、熱電モジュールが回路温度を所望どおり制御するのを助けるべく使用される。

幾つかの実施形態例では、複数の熱電モジュールが同一の回路基板上に共に置かれる。これら実施形態の中には、同一回路基板上に熱電モジュールとして置かれた回路が、熱電モジュールの（例えば、個々の熱電モジュールの、グループとしての複数の熱電モジュール全体の）動作制御を助けるように構成されるものもある。また、これら実施形態の中には、同一回路基板上に熱電モジュールとして置かれた回路が、熱電モジュールとは別個であり（例えば、そこから電気的に独立し）、かつ、熱電モジュールから独立して所望の動作を行うように構成される回路を画定するものもある。

幾つかの実施形態例において、回路は、回路基板の非電導性表面上に所望のパターンで形成された（例えば、エッチングされた、フライス加工された、はんだ付けされた、積層された）電気経路（例えば、電気トラック、信号トレース、電流路、バスバーなど）を有する。電気経路は、例えば、エッチング作業、フライス加工作業、はんだ付け作業を含む所望の作業によって形成することができる。電気経路は、所望の作業のために回路の電子部品を共に電気的に結合するように働く。電気経路は、回路基板の一方側部分、回路基板の両側部分に配置および／または回路基板内に埋設可能である。電流路が回路基板の一方側部分のみに配置される実施形態例では、回路基板の反対側部分は、一般に特徴がなく、更に、回路基板に更なる支持を付与するための、ならびに／または、回路基板と他の部品および／もしくは周囲環境との間で熱を伝達する役割を果たし得る熱伝導特性を付与するための金属製当て板（例えば、アルミニウム板など）を含むことができる。

幾つかの実施形態例において、回路基板は、例えば、金属製当て板上に誘電材料の層と導電性材料の層とが交互に形成された（例えば、積層された、圧設された）既成の回路基板（例えば、Ｌａｉｒｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｔ． Ｌｏｕｉｓ， Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）のＴｌａｍ回路基板など）である。誘電材料層は、例えば、それに添加された高分子材料（例えば、硬化樹脂、熱伝導性充填剤粒子（例えば、繊維ガラス、セラミックスなど）を添加した硬化樹脂、硬化セラミック充填材料、機械的に強化された繊維ガラス材料など）などの好適な電気絶縁材料から構成することができる。導電性材料の層は、任意の好適な導電性金属材料、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、ステンレス鋼、それらの組み合わせなど、から構成することができる。そして、所望の電流容量などに応じて、いかなる好適な厚さの金属材料を使用してもよい（例えば、６オンスの銅ホイルなど）。次いで、電気経路を、例えば、所望のパターンで導電性材料の層の一部を除去する（例えば、エッチングする、切断する（例えば、フライス加工、水ジェット切断、浸食など））ことによって、誘電材料の層上に形成することができる。結果として生じた電気経路は、回路基板の外面上に置かれてもよく、および／または、回路基板内（回路基板が複数の誘電材料層を含む場合には、誘電材料層同士の間）に埋設されてもよい。これら実施形態の幾つかにおいて、電気経路は、複数のビアの使用により、異なる層間に所望であるように構成されてもよい。これら実施形態の幾つかにおいて、回路基板は、その熱伝導特性の改良を助ける熱伝導性材料から形成されてもよい。加えて、所望の熱伝導性を助けるためにサーマル・ビアが含まれてもよい。更なる例は、「熱電モジュールおよび関連方法（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｄｕｌｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の、共同所有されている米国特許出願第１２／５６０，１９４号（２００９年９月１５日出願）（その全開示を参照により本明細書に組み込む）に記載されている。

他の実施形態例において、回路基板は、例えば、セラミック構成、繊維ガラス強化エポキシ構成などの伝統的な回路基板構成を有し、例えば、導電性トレースなどを所望のパターンで回路基板へはんだ付けすることによって電気経路がその上に形成されている。これら実施形態の幾つかにおいて、回路基板は、その熱伝導特性の改良を助ける熱伝導性材料を含んでもよい。

幾つかの実施形態例において、熱電モジュールは、２つの離間した回路基板の間に配置されたＮ型およびＰ型熱電素子を含む。電気経路（例えば、導電性材料のパターンなど）は、回路基板の内側部分に設けられて、隣接する熱電素子を共に電気的に結合して作動させる。Ｎ型およびＰ型素子は、任意の好適な材料（例えば、テルル化ビスマスなど）から形成可能であり、かつ、任意の所望形状（例えば、立方体形）を有し得る。そして、Ｎ型およびＰ型熱電素子は、例えば、Ｎ型およびＰ型熱電素子の交互構成、Ｎ型およびＰ型熱電素子の直列構成などの構成で配置することができる。更に、熱電モジュールは、回路基板上の任意の所望位置に置くことができる。例えば、熱電モジュールは、回路基板のおおむね中央部分に向かって、回路基板のおおむね中心から外れた位置に向かって、または回路基板のその他の部分に向かって所望であるように配置することができる。

幾つかの実施形態例において、熱伝達装置は、回路基板への、または回路基板からの熱伝達を助けるべく使用される。熱伝達装置の例としては、ヒートシンク、ヒートスプレッダー、ヒートパイプ、ヒートプレート、ファン、それらの組み合わせなどを挙げることができる。熱界面材料は、熱伝達装置と回路基板との間の任意の空隙を充填すべくそれらの間で使用され、これにより、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板と熱伝達装置との間の熱伝達効率が向上する。

次に、添付の図面を参照して、実施形態例をより十分に説明する。
図１は、本開示の回路アセンブリ１００の実施形態例を例証している。回路アセンブリ１００は、２つの離間した回路基板１０２および１０４を含む。熱電素子１０６（例えば、交互に配置されたＮ型およびＰ型熱電素子など）は、回路基板１０２の一部と回路基板１０４との間に配置される。回路基板１０２の一部、熱電素子１０６および回路基板１０４は共に、熱電モジュール１１０（ＴＥＭ）を画定する。正電気経路１１２および負電気経路１１４は回路基板１０２に沿って形成されて、ＴＥＭ１１０に電力を提供し、それにより、おおむね回路基板１０２上にＴＥＭ回路を画定する。例証実施形態において、ＴＥＭ１１０はヒートポンプとして機能し、回路基板１０４がＴＥＭ１１０の低温側として働き、かつ、回路基板１０２がＴＥＭ１１０の高温側として働く。

回路基板１０２は、ＴＥＭ１１０が回路基板１０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板１０４よりもサイズが大きい。これは、回路基板１０２上でＴＥＭ１１０に隣接してＴＥＭ回路の正電気経路１１２および負電気経路１１４を形成する余地を与える。これはまた、回路基板１０２上の、おおむねＴＥＭ１１０の周囲に（かつ、例えば、ＴＥＭ１１０および回路基板１０４によって画定されるフットプリント外に）、所望するように、更なる電気経路１１６を形成しかつ更なる電気部品１１８を位置付ける余地を与える。

回路基板１０２は、片面型回路基板である。そのため、電気経路１１６（およびそれと結合された電気部品１１８）は、回路基板１０２の一方側、すなわち（図１で見ると）上側部分、のみに配置される。同様に、ＴＥＭ１１０の熱電素子１０６を回路基板１０２に結合するための（およびＴＥＭ１１０の高温側の一部として隣接する熱電素子１０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン１２０（例えば、バスバーなど）は、（ＴＥＭ１１０が回路基板１０２の上側部分上に置かれるように）回路基板１０２の上側部分上のみに形成される。更に、回路基板１０２は、電気経路１１６および導電性パターン１２０が基部１２４上に形成された層状構造を有する。特に、電気経路１１６および導電性パターン１２０は、（基部１２４に結合された（例えば、積層された、圧設された））導電層の一部を所望のパターンで基部１２４から除去して基部１２４上に電気経路１１６および導電性パターン１２０を残すことによって形成される。例として、基部１２４は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部１２４は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層（その後、電気経路１１６が誘電体層上に形成される）を含み得る。

回路基板１０４は、両面型回路基板である。電気部品１２６（例えば、熱産生電気部品など）に対応するように構成された電気経路（見えない）は、回路基板１０４の上側部分上に形成される。そして、ＴＥＭ１１０の熱電素子１０６を回路基板１０４に結合するための（およびＴＥＭ１１０の低温側の一部として隣接する熱電素子１０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン（見えない）は、回路基板１０４の下側部分上に形成される。回路基板１０４は、２つの導電層が誘電体層１２８の反対側に形成された層状構造を有する（これにより、誘電体層１２８がおおむね２つの導電層の間に配置される）。熱電素子１０６を回路基板１０４に結合するための導電性パターンは、導電層の一部を所望のパターンで基部１２４から除去することによって、回路基板１０４の下側部分上に形成される。そして同様に、回路基板１０４の上側部分上に電気部品１２６に対応するように構成された電気経路は、導電層の一部を所望のパターンで基部１２４から除去することによって形成される。

例証実施形態において、回路アセンブリ１００は、おおむね以下のように組立てることができる。最初に、電気経路１１６および導電性パターン１２０を回路基板１０２上に形成する。その後、初めにＴＥＭモジュールの半分を形成し、次にその半分のＴＥＭモジュールを回路基板１０２に結合する（例えば、物理的結合、電気的結合、熱的結合、それらの組み合わせ）ことによって、ＴＥＭ１１０を回路基板１０２の一部として形成する。具体的には、半分のＴＥＭモジュールは、熱電素子１０６を、回路基板１０４の下側部分上に形成された導電性パターンに結合することによって初めに形成される。その後、半分のＴＥＭモジュールの熱電素子１０６を、回路基板１０２上の導電性パターンに結合することにより、ＴＥＭ１１０を（回路基板１０２の一体部分として）形成する。代替的に、回路アセンブリ１００は、例えば自動化表面実装技術などを使用する既知の作業によって組立てることもできる。

電気部品１１８は、ＴＥＭ１１０周囲の所望の電気経路１１６に沿って回路基板１０２に結合して（例えば、物理的結合、電気的結合、熱的結合、それらの組み合わせ）、動作させる（例えば、電気部品１１８に電力を提供する）。そして同様に、電気部品１２６を、ＴＥＭ回路とは別個の（例えば、電気的に独立した）回路の一部として、回路基板１０４の上側表面上に形成された電気経路に結合する。例証実施形態において、電気部品１２６を回路基板１０２に（例えば、回路基板１０２上に形成された電気経路（図示せず）に）結合することにより、必要に応じて電力を電気部品１２６に提供する正極ジャンパー線１３２および負極ジャンパー線１３４が設けられている。例証された更なる電気部品１１８の少なくとも１つ以上は、（ＴＥＭ回路の一部として）ＴＥＭ１１０の動作制御を助けるべく構成されてもよい。更に、例証された更なる電気部品１１８の少なくとも１つ以上は、ＴＥＭ回路とは別個の（例えば、電気的に独立した）回路の一部であってもよく、また、（ＴＥＭ回路から独立して）他の所望の動作を行ってもよい。

動作中、ＴＥＭ１１０は、電気部品１２６から回路基板１０２へと（ペルティエ効果により）熱を伝達することによって、回路基板１０４の上側表面上に位置する電気部品１２６の温度制御を助けるべく機能する。次いで、回路基板１０２は、伝達された熱を周囲空気へ放散するのを助けるヒートスプレッダーおよびヒートシンクとして機能する。更に、例証実施形態において、ヒートシンク１３６は、回路基板１０２（および回路アセンブリ１００）から伝達された熱を周囲空気へ放散するのを更に助けるために、回路基板１０２の基部１２４の下側部分に結合される。ヒートシンク１３６は、従来の対流および／または放射技術により冷却され得る。そして、熱界面材料（ＴＩＭ）は、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板１０２からヒートシンク１３６への熱伝達効率を向上させるために、回路基板１０２とヒートシンク１３６との間の任意の空隙を充填すべく、それらの間で使用し得る。他の実施形態例において、回路アセンブリから周囲空気への熱放散を助けるために、ヒートシンク以外の熱伝達装置を使用してもよい。そして、他の実施形態例において、回路基板は、回路アセンブリから周囲空気への熱放散の主要な供給源として機能し得る（そのため、補助的な熱伝達装置（例えば、ヒートシンクなど）は使用または含まれない）。

図２および３は、本開示の回路アセンブリ２００の別の実施形態例を例証している。回路アセンブリ２００は、２つの離間した回路基板２０２および２０４を含む。熱電素子２０６は、回路基板２０２の一部と回路基板２０４との間に配置される。回路基板２０２の一部、熱電素子２０６および回路基板２０４は共にＴＥＭ２１０を画定する。

例証実施形態において、ＴＥＭ２１０はヒートポンプとして機能し、回路基板２０２がＴＥＭ２１０の高温側として働き、かつ、回路基板２０４がＴＥＭ２１０の低温側として働く。回路基板２０２はまた、幾つかの更なる電気経路２１６と、ＴＥＭ２１０の動作制御を助けるべく機能する（おおむねＴＥＭ２１０の周囲の位置にある）電気部品２１８ａおよび２１８ｂを支持する。例えば、回路基板２０２は、ＴＥＭ２１０用電源接続部２４２ａを（図２に示すように）受容するように構成された実装領域２４０と、ＴＥＭ２１０の動作と関連する連通接続部２４２ｂと、ＴＥＭ２１０用接地接続部２４２ｃとを備える（ｈｏｓｔ）。更に、回路基板２０２は、ＴＥＭ２１０の動作制御を助けるべく構成された温度制御回路（ＴＥＭ回路とも言う）を支持する。温度制御回路は、ＴＥＭ２１０に結合された熱電対２４８（図２）に対応するように構成された実装パッド２４６（図３）と、継電器２１８ａ（図２）に対応するように構成された実装パッド２４６’（図３）と、ＴＥＭ２１０の動作制御を助けるべく構成された、それと連通している特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）コントローラ２１８ｂとを含む。そのため、本実施形態において、ＴＥＭ２１０の一部（温度制御回路を介して）を使用して、回路アセンブリ２００の熱状態を感知することができる。

回路基板２０２は、ＴＥＭ２１０が回路基板２０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板２０４よりもサイズが大きい。これは、回路基板２０２上の、おおむねＴＥＭ２１０の周囲に（かつ、例えば、ＴＥＭ２１０および回路基板２０４によって画定されるフットプリント外に）、所望するように、更なる電気経路２１６、実装領域２４０および実装パッド２４６および２４６’を形成し、かつ、ＴＥＭ２１０の動作と関連する電気部品２１８ａ、２１８ｂおよび２４８を位置付ける余地を与える。図示していないが、少なくとも１以上の更なる電気経路および／または部品が、ＴＥＭ２１０の温度制御回路から独立して他の所望の動作を行うために、ＴＥＭ２１０の温度制御回路とは別個の（例えば、電気的に独立した）回路の一部として回路基板２０２上に含まれ得ることを理解すべきである。

回路基板２０２は、片面型回路基板である。そのため、電気経路２１６、実装パッド２４６および２４６’およびそれと結合された電気部品２１８ａ、２１８ｂおよび２４８は、回路基板２０２の一方側、すなわち（図２で見ると）上側部分、のみに配置される。同様に、ＴＥＭ２１０の熱電素子２０６を回路基板２０２に結合するための（およびＴＥＭ２１０の高温側の一部として隣接する熱電素子２０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン２２０は、（ＴＥＭ２１０が最終的に回路基板２０２の上側部分上に置かれるように）回路基板２０２の上側部分上のみに提供される。更に、回路基板２０２は、電気経路２１６および導電性パターン２２０が基部２２４上に形成された層状構造を有する。特に、電気経路２１６は、導電層の一部を所望のパターンで基部２２４から除去して基部２２４上に電気経路２１６および導電性パターン２２０を残すことによって形成される。例として、基部２２４は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部２２４は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、電気経路２１６が誘電体層上に形成される）。

回路基板２０４はまた、片面型回路基板である。ここで、ＴＥＭ２１０の熱電素子２０６を回路基板２０４に結合するための（およびＴＥＭ２１０の低温側の一部として隣接する熱電素子２０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン（見えない）は、回路基板２０４の一方側、すなわち（図２で見ると）下側部分、のみに配置される。回路基板２０２と同様に、回路基板２０４もまた、導電層が基部２２８上に形成された層状構造を有する。ここで、熱電素子２０６を回路基板２０４に結合するための導電性パターンは、回路基板２０４の下側部分上に形成される。導電性パターンは、導電層の一部を所望のパターンで基部２２８から除去して基部２２８上に導電性パターンを残すことによって形成される。例として、基部２２８は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部２２８は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、導電性パターンが基部の誘電体層上に形成される）。

例証実施形態において、回路アセンブリ２００は、おおむね以下のように組立てられる。最初に、電気経路２１６、導電性パターン２２０、実装領域２４０および実装パッド２４６および２４６’を回路基板２０２上に形成する。その後、初めにＴＥＭモジュールの半分を形成し、次にその半分のＴＥＭモジュールを回路基板２０２に結合することによって、ＴＥＭ２１０を回路基板２０２の一部として形成する。具体的には、半分のＴＥＭモジュールは、熱電素子２０６を、回路基板２０４の下側部分上に形成された導電性パターンに結合することによって初めに形成される。その後、半分のＴＥＭモジュールの熱電素子２０６を、回路基板２０２上に形成された導電性パターン２２０に結合することにより、ＴＥＭ２１０を（回路基板２０２の一体部分として）形成する。代替的に、回路アセンブリ２００は、例えば自動化表面実装技術などを使用する既知の作業によって組立てることもできる。

電気部品２１８ａおよび２１８ｂは、ＴＥＭ２１０周囲の所望の電気経路２１６に沿って回路基板２０２に結合して動作させる（例えば、電気部品２１８ａおよび２１８ｂに電力を提供する）。更に、例証実施形態において、ヒートシンク２４４を、ＴＥＭ２１０の温度制御回路とは別個の回路の一部として、回路基板２０４の基部２２８の上側表面に結合する。そして、熱電対２４８をＴＥＭ２１０および回路基板２０２の実装パッド２４６に結合する。

例証実施形態の動作において、回路基板２０４に結合されたヒートシンク２４４は、周囲空気からの熱を受け取り、かつ、受け取った熱を回路基板２０４へと伝達するように機能する。ＴＥＭ２１０は、ヒートシンク２４４および回路基板２０４からの熱を回路基板２０２へと（ペルティエ効果により）伝達する。次いで、回路基板２０２は、伝達された熱を周囲空気へ放散するのを助けるヒートスプレッダーおよびヒートシンクとして機能する。他の実施形態例において、（例えば、所望の動作に応じて）周囲空気からの熱を受け取るために、ヒートシンク以外の熱伝達装置（例えば、ヒートプレートなど）を使用してもよい。

更に、例証実施形態において、回路基板２０２（および回路アセンブリ２００）から周囲空気へ熱を放散するのを更に助けるために、更なるヒートシンク２３６を回路基板２０２の基部２２４の下側部分に結合する。ヒートシンク２３６は、従来の対流および／または放射技術により冷却され得る。そして、ＴＩＭは、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板２０２からヒートシンク２３６への、および、ヒートシンク２４４から回路基板２０４への熱伝達効率を向上させるために、回路基板２０２とヒートシンク２３６との間ならびに回路基板２０４とヒートシンク２４４との間で使用し得る。そのため、回路アセンブリ２００は、おおむね回路基板２０２の一方側から（ヒートシンク２４４および回路基板２０４から）回路基板２０２の反対側へ（およびヒートシンク２３６へ）熱を輸送するように機能する。他の実施形態例において、回路アセンブリから周囲空気への熱放散を助けるために、ヒートシンク以外の熱伝達装置を使用してもよい。そして、他の実施形態例において、回路基板は、回路アセンブリから周囲空気への熱放散の主要な供給源として機能し得る（そのため、補助的な熱伝達装置（例えば、ヒートシンクなど）は使用されず、含まれもしない）。

例として、（回路基板２０４に取り付けられた）ヒートシンク２４４が空調ユニット筐体内部の流体（例えば、空気など）を冷却するように機能する場合、回路アセンブリ２００を空調ユニットの一部として使用することができる。そして、（ＴＥＭ２１０のおおむね底である部分を形成する）回路基板２０２に取り付けられたヒートシンク２３６は、ヒートシンク２４４からの熱を周囲空気へ排出するように機能する。

例証実施形態において、回路アセンブリ２００は、単一ＴＥＭ２１０を含むものとして示されている。しかし、所望により、回路アセンブリ２００がその代わりに複数のＴＥＭを含み得ることを理解すべきである。そうする場合、回路基板２０２は、（ＴＥＭ２１０に加えて）更なるＴＥＭまたは複数のＴＥＭに対応するための更なる導電性パターンを含む。更なる１または複数のＴＥＭはヒートポンプとして機能し、回路基板２０２がＴＥＭの高温側として働き、かつ、更なるＴＥＭの第２の離間した回路基板がＴＥＭの低温側として働く。複数のＴＥＭは、単一のコントローラ（例えば、ＡＳＩＣコントローラなど）によって共にまたは個々に制御可能であるか、または複数のＴＥＭは複数の別個のコントローラによって個々に制御可能である。ここで、回路アセンブリ２００はやはり、ヒートシンク２４４が複数のＴＥＭの（回路基板２０４を含む）複数の上側回路基板に取り付けられて、空調ユニット筐体内部の空気を冷却するように機能する場合、空調ユニットの一部として使用可能である。そして、（複数のＴＥＭのおおむね底である部分を形成する）回路基板２０２に取り付けられたヒートシンク２３６は、ヒートシンク２４４からの熱を周囲空気へ排出するように機能する。

図４および５は、本開示の回路アセンブリ３００の別の実施形態例を例証している。回路アセンブリ３００は、２つの離間した回路基板３０２および３０４を含む。熱電素子３０６は、回路基板３０２の一部と回路基板３０４との間に配置される。回路基板３０２の一部、熱電素子３０６および回路基板３０４は共にＴＥＭ３１０を画定する。正電気経路３１２および負電気経路（見えない）は回路基板３０２に沿って形成されて、ＴＥＭ３１０に電力を提供し、それにより、おおむね回路基板３０２上にＴＥＭ回路を画定する。例証実施形態において、ＴＥＭ３１０はヒートポンプとして機能し、回路基板３０２がＴＥＭ３１０の低温側として働き、かつ、回路基板３０４がＴＥＭ３１０の高温側として働く。

回路基板３０２は、ＴＥＭ３１０が回路基板３０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板３０４よりもサイズが大きい。これは、回路基板３０２上の、ＴＥＭ３１０および回路基板３０４によって画定されるフットプリント外に、ＴＥＭ回路の正電気経路３１２および負電気経路３１２を形成する余地を与える。これはまた、回路基板３０２上の、ＴＥＭ３１０および回路基板３０４によって画定されるフットプリント外に、所望するように、更なる電気経路３１６ａを形成し、かつ、更なる電気部品３１８を位置付ける余地を与える。

回路基板３０２は、片面型回路基板である。そのため、電気経路３１６ａ（およびそれと結合された電気部品３１８）は、回路基板３０２の一方側、すなわち（図５で見ると）上側部分、のみに配置される。同様に、ＴＥＭ３１０の熱電素子３０６を回路基板３０２に結合するための（およびＴＥＭ３１０の高温側の一部として隣接する熱電素子３０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン３２０は、（ＴＥＭ３１０が最終的に回路基板３０２の上側部分上に置かれるように）回路基板３０２の上側部分上のみに提供される。

回路基板３０２はまた、基底支持部３５０（例えば、アルミニウム板などの金属製当て板）、その上に形成された誘電体層３２４ａおよび３２４ｂ、電気経路３１６ａおよび３１６ｂならびに導電性パターン３２０を含む層状構造を有する。基底支持部３５０は、機械的支持ならびに所望により熱伝導特性を回路基板３０２に付与することができる。誘電体層３２４ａおよび３２４ｂは、その多様な電気経路３１６ａおよび３１６ｂ、導電性パターン３２０ならびにＴＥＭ３１０を含む回路基板３０２の絶縁を支援する。例証実施形態において、電気経路３１６ａは回路基板３０２の外側表面に沿って配置され、電気経路３１６ｂが、回路基板３０２における誘電体層３２４ａおよび３２４ｂの間に埋設される。そして、導電性パターン３２０は、おおむね、回路基板３０２における誘電体層３２４ａの下に埋設される。埋設された電気経路３１６ｂならびに埋設された導電性パターン３２０は、導電層を（すでに基底支持部３５０上に配置されている）誘電体層３２４ｂに結合し、導電層の一部を誘電体層３２４ｂから所望のパターンで除去して誘電体層３２４ｂ上に電気経路３１６ｂおよび導電性パターン３２０を残すことによって形成される。次いで、電気経路が、埋設された電気経路３１６ｂならびに埋設された導電性パターン３２０にわたって誘電体層３２４ａを回路基板３０２に結合し（誘電体層３２４ａは先の導電層が除去された領域を埋める）、もう１つの導電層を誘電体層３２４ａに結合し、導電層の一部を誘電体層３２４ａから所望のパターンで除去して誘電体層３２４ａ上に電気経路３１６ｂを残すことによって形成される。

回路基板３０４はまた、片面型回路基板である。ＴＥＭ３１０の熱電素子３０６を回路基板３０４に結合するための（およびＴＥＭ３１０の高温側の一部として隣接する熱電素子３０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン３５２は、回路基板３０４の一方側、すなわち（図５で見ると）上側部分、のみに形成される。更に、回路基板３０４は、基部３２８と、その上に形成された導電性パターン３５２とを含む層状構造を有する。導電性パターン３５２は、導電層を基部３２８に結合し、次いで導電層の一部を所望のパターンで基部３２８から除去して基部３２８上に導電性パターン３５２を残すことによって形成される。例として、基部３２８は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部３２８は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、導電性パターン３５２が誘電体層上に形成される）。

例証実施形態において、回路アセンブリ３００は、おおむね以下のように組立てられる。最初に、電気経路３１６ａおよび３１６ｂならびに導電性パターン３２０を回路基板３０２上に形成する。その後、初めにＴＥＭモジュールの半分を形成し、次にその半分のＴＥＭモジュールを回路基板３０２に結合することによって、ＴＥＭ３１０を回路基板３０２の一部として形成する。具体的には、半分のＴＥＭモジュールは、熱電素子３０６を、回路基板３０４の基部３２８上に形成された導電性パターン３５２に結合することによって初めに形成される。その後、半分のＴＥＭモジュールの熱電素子３０６を、回路基板３０２上に形成された導電性パターン３２０に結合することにより、ＴＥＭ３１０を（回路基板３０２の一体部分として）形成する。代替的に、回路アセンブリ３００は、例えば自動化表面実装技術などを使用する既知の作業によって組立てることもできる。

例証実施形態においてこれを達成するには、回路基板３０２の（図５で見ると）下側部分を除去して（おおむね、導電性パターン３２０の下）、半分のＴＥＭモジュールを回路基板３０２に結合する（それにより、ＴＥＭ３１０を回路基板３０２上の所望の回路に一体化することができる）。具体的に、基底支持部３５０および誘電体層３２４ｂの一部を、おおむね導電性パターン３２０下の位置で除去することにより、おおむね回路基板３０２の下から導電性パターン３２０を露出させる。次いで、半分のＴＥＭモジュールを導電性パターン３２０に結合し、それによりＴＥＭ３１０を形成する。そのため、ＴＥＭ３１０は、おおむね回路基板３０２の下側部分内に位置付けられ、（必要ではないが、ＴＥＭ３１０の所望の厚さに応じて）回路基板３０４は、例証実施形態において回路基板３０２の下側部分とほぼ同一平面に位置付けられる。この配向により、単一のヒートシンク（例えば、ヒートシンク３３６など）をＴＥＭ３１０及び回路基板３０２の残り部分の両方を被覆（および冷却）するべく使用することができる。おおむね回路基板３０２の下側部分内にあるＴＥＭ３１０のこの配向はまた、ＴＥＭ３１０のより効率的な温度制御動作を可能にし得る。

電気部品３１８は、ＴＥＭ３１０周囲の所望の電気経路３１６ａおよび３１６ｂに沿って回路基板３０２に結合して動作させる（例えば、電気部品３１８に電力を提供する）。更に、電気部品３２６（例えば、熱産生電気部品など）を、ＴＥＭ回路とは別個の（例えば、電気的に独立した）回路の一部として、回路基板３０２の上側表面上に形成された電気経路３１６ａ’に結合する。例証された更なる電気部品３１８の少なくとも１つ以上は、（ＴＥＭ回路の一部として）ＴＥＭ３１０の動作制御を助けるべく構成され得る。更に、例証された更なる電気部品３１８の少なくとも１以上は、ＴＥＭ回路とは別個の（例えば、電気的に独立した）回路の一部であってもよく、また、（ＴＥＭ回路から独立して）他の所望の動作を行ってもよい。

動作中、ＴＥＭ３１０は、電気部品３２６から回路基板３０４へと（ペルティエ効果により）熱を伝達することによって、回路基板３０２の電気経路３１６ａ’上に位置する電気部品３２６の温度制御を助けるべく機能する。次いで、回路基板３０４は、伝達された熱を周囲空気へ放散するのを助けるヒートスプレッダーおよびヒートシンクとして機能する。更に、例証実施形態において、ヒートシンク３３６は、伝達された熱を回路基板３０４（および回路アセンブリ３００）から周囲空気へ放散するのを更に助けるべく、回路基板３０４の基部３２８の下側部分に結合される。ヒートシンク３３６は、従来の対流および／または放射技術により冷却され得る。そして、ＴＩＭは、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板３０４からヒートシンク３３６への熱伝達効率を向上させるために、回路基板３０４とヒートシンク３３６との間の任意の空隙を充填すべく、それらの間で使用し得る。他の実施形態例において、回路アセンブリから周囲空気への熱放散を助けるために、ヒートシンク以外の熱伝達装置を使用してもよい。そして、他の実施形態例において、回路基板は、回路アセンブリから周囲空気への熱放散の主要な供給源として機能し得る（そのため、補助的な熱伝達装置（例えば、ヒートシンクなど）は使用されず、含まれもしない）。

回路基板３０２内の幾つかの領域において、２つの誘電体層３２４ａおよび３２４ｂの間（例えば、電気部品３１８の下）には電気経路３１２および３１６ｂが埋設されていないことを理解すべきである。誘電体層３２４ａおよび３２４ｂの熱伝導性は、電気経路３１２および３１６ｂのそれほど良好ではない。故に、誘電体層３２４ａおよび３２４ｂを介した熱伝達の向上を助けるために、サーマル・ビアを回路基板３０２に追加してもよい。サーマル・ビアは、誘電体層３２４ａおよび３２４ｂに穴を開け、その穴に金属を充填する（例えば、化学蒸着法などにより）ことによって形成し得る。そして、例として、サーマル・ビアは、例えば電気部品３１８の下などで、基底支持部３５０から誘電体層３２４ｂを通って誘電体層３２４ａまで（または部分的には誘電体層３２４ａ内（しかし貫通せずに）まで）延在し得る。サーマル・ビアにおける金属が熱と同様に電気を通すことができる場合、周囲環境からサーマル・ビアを電気的に絶縁するために、典型的に、誘電体層３２４ａは実質的に無傷のままにしておく。サーマル・ビアはまた、「熱電モジュールおよび関連方法（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｏｄｕｌｅｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ）」という名称の、共同所有されている米国特許出願第１２／５６０，１９４号（２００９年９月１５日出願）（その全開示を参照により本明細書に組み込む）に記載されている。所望である場合、誘電体層３２４ａおよび３２４ｂを介した導電性の向上を助けるべく、電気的ビアを回路基板３０２に追加してもよいことを理解すべきである。

図６および７は、本開示の回路アセンブリ４００の別の実施形態例を例証している。回路アセンブリ４００は、２つの離間した回路基板４０２および４０４を含む。熱電素子４０６（例えば、Ｎ型熱電素子、Ｐ型熱電素子など）は、回路基板４０２の一部と回路基板４０４との間に配置される。回路基板４０２の一部、熱電素子４０６および回路基板４０４は共にＴＥＭ４１０を画定する。

例証実施形態において、ＴＥＭ４１０はヒートポンプとして機能し、回路基板４０２がＴＥＭ４１０の低温側として働き、かつ、回路基板４０４がＴＥＭ４１０の高温側として働く。ここで、ＴＥＭ４１０は、回路基板４０２上でＴＥＭ４１０に隣接して位置する電気部品４１８（例えば、統合型コントロールパッケージなど）と直列に配置され、所望であるように電気部品４１８の高温側部分４２６から熱を移動させるのを助ける。ジャンパー線４５６はＴＥＭ４１０を回路基板４０２に電気的に接続して、ＴＥＭ４１０および（電気部品４１８からＴＥＭ４１０への所望の熱伝達に対応するのに必要である）電気部品４１８を含む回路を完成させる。

回路基板４０２は、ＴＥＭ４１０が回路基板４０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板４０４よりもサイズが大きい。これは、回路基板４０２上の、おおむねＴＥＭ４１０の周囲に（かつ、例えば、ＴＥＭ４１０および回路基板４０４によって画定されるフットプリント外に）、所望するように、更なる電気経路４１６を形成しかつ更なる電気部品４１８を位置付ける余地を与える。

回路基板４０２は、片面型回路基板である。そのため、電気経路４１６および４１６’（およびそれと結合された電気部品４１８）ならびに（ＴＥＭ４１０を回路基板４０２に結合するための）電気経路４１６’は、回路基板４０２の一方側、すなわち（図７で見ると）上側部分、のみに配置される。回路基板４０２は、基底支持部４５０（例えば、アルミニウム層など）、この基底支持部４５０上に形成された誘電体層４２４、およびこの誘電体層４２４上に形成された電気経路４１６を含む層状構造を有する。電気経路は、導電層（例えば、銅層など）を（すでに基底支持部４５０上に配置されている）誘電体層４２４に結合し、導電層の一部を誘電体層４２４から所望のパターンで除去することによって形成される。これにより、誘電体層４２４上に所望の電気経路４１６が残る。

回路基板４０４はまた、片面型回路基板である。ＴＥＭ４１０の熱電素子４０６を回路基板４０４に（ＴＥＭ４１０の高温側の一部として）結合するための導電性パターン４５２は、回路基板４０４の一方側、すなわち（図７で見ると）下側部分、のみに形成される。そして、回路基板４０４は、基部４２８およびこの基部４２８上に形成された導電性パターン４５２を含む層状構造を有する。ここで、導電性パターン４５２は、（基部４２８に結合されている）導電層の一部を基部４２８から除去して基部４２８上に導電性パターン４５２を残すことによって形成される。例として、基部４２８は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部４２８は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、導電性パターン４５２が誘電体層上に形成される）。

例証実施形態において、回路アセンブリ４００は、おおむね以下のように組立てられる。最初に、電気経路４１６を回路基板４０２上に形成する。その後、初めにＴＥＭモジュールの半分を形成し、次にその半分のＴＥＭモジュールを回路基板４０２に結合することによって、ＴＥＭ４１０を回路基板４０２の一部として形成する。具体的には、半分のＴＥＭモジュールは、熱電素子４０６を、回路基板４０４上に形成された導電性パターン４５２に結合することによって初めに形成される。その後、半分のＴＥＭモジュールの熱電素子４０６を、回路基板４０２上に形成された電気経路４１６’に結合することにより、ＴＥＭ４１０を（回路基板４０２の一体部分として）形成する。代替的に、回路アセンブリ４００は、例えば自動化表面実装技術などを使用する既知の作業によって組立てることもできる。

電気部品４１８（電気接続部４５８を介した）は、ＴＥＭ４１０に隣接する所望の電気経路４１６にて回路基板４０２に結合して動作させる（例えば、電気部品４１８に電力を提供する）。ＴＥＭ４１０のジャンパー線４５６を電気経路４１６”に結合することにより、電気部品４１８からＴＥＭ４１０を経由して回路４０２までの回路を完成させる。例証実施形態において、電気部品４１８の高温部分４２６（例えば、電気部品４１８の「ホットスポット」など）は、電気部品４１８の残りよりも多くの熱を生成する。そのため、高温部分４２６に最も近い電気経路４１６’は、おおむね他の対応する電気経路４１６よりもサイズが大きく、回路基板４０２内で電気部品４１８からＴＥＭ４１０まで横方向に熱を輸送するべく使用される。少なくとも１以上の更なる電気部品は、ＴＥＭ４１０の制御動作を助けるおよび／またはＴＥＭ４１０から独立して他の所望の動作を行うために、回路アセンブリ４００に含まれ得る。

動作中、ＴＥＭ４１０は、ホットスポットから回路基板４０４へと（ペルティエ効果により）熱を伝達することによって、回路基板４０２上に位置する電気部品４１８のホットスポットの温度制御を助けるべく機能する。次いで、回路基板４０４は、伝達された熱を周囲空気へ放散するのを助けるヒートスプレッダーおよびヒートシンクとして機能する。更に、例証実施形態において、ヒートシンク４３６は、伝達された熱を回路基板４０４（および回路アセンブリ４００）から周囲空気へ放散するのを更に助けるべく、回路基板４０４の基部の上側位置に結合される。ヒートシンク４３６は、従来の対流および／または放射技術により冷却され得る。そして、ＴＩＭは、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板４０４からヒートシンク４３６への熱伝達効率を向上させるために、回路基板４０４とヒートシンク４３６との間の任意の空隙を充填すべく、それらの間で使用し得る。他の実施形態例において、回路アセンブリから周囲空気への熱放散を助けるために、ヒートシンク以外の熱伝達装置を使用してもよい。そして、他の実施形態例において、回路基板は、回路アセンブリから周囲空気への熱放散の主要な供給源として機能し得る（そのため、補助的な熱伝達装置（例えば、ヒートシンクなど）は使用されず、含まれもしない）。

例証実施形態において、回路アセンブリ４００の電気部品４１８は、ＴＥＭ４１０の動作制御を助けるように構成され得る。または、電気部品は、ＴＥＭ回路から独立して他の所望の動作を行うように構成され得る。

図８および９は、本開示の回路アセンブリ５００の別の実施形態例を例証している。回路アセンブリ５００は、２つの離間した回路基板５０２および５０４を含む。熱電素子５０６は、回路基板５０２の一部と回路基板５０４との間に配置される。回路基板５０２の一部、熱電素子５０６および回路基板５０４は共にＴＥＭ５１０を画定する。ＴＥＭ５１０に電力を供給するリード線５１２および５１４が設けられ、それにより、おおむね回路基板５０２上にＴＥＭ回路を画定する。例証実施形態において、ＴＥＭ５１０はヒートポンプとして機能し、回路基板５０２がＴＥＭ５１０の低温側として働き、かつ、回路基板５０４がＴＥＭ５１０の高温側として働く。そして、具体的に、ＴＥＭ５１０は、回路基板５０２に結合された電気部品５１８の高温部分５２６から熱を移動させるのを助けるように構成される。

回路基板５０２は、ＴＥＭ５１０が回路基板５０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板５０４よりもサイズが大きい。これは、回路基板５０２上でおおむねＴＥＭ５１０に隣接して（かつ、例えば、ＴＥＭ５１０および回路基板５０４によって画定されるフットプリント外に）、所望するように、更なる電気経路５１６を形成しかつ電気部品５１８（例えば、統合型コントロールパッケージなど）を位置付ける余地を与える。

回路基板５０２は、片面型回路基板である。そのため、電気経路５１６および５１６’（およびそれと結合された電気部品）ならびに（ＴＥＭ５１０を回路基板５０２に結合するための）電気経路５１６”は、回路基板５０２の一方側、すなわち（図９で見ると）上側部分、のみに配置される。同様に、ＴＥＭ５１０の熱電素子５０６を回路基板５０２に結合するための（およびＴＥＭ５１０の高温側の一部として隣接する熱電素子５０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン５２０は、（ＴＥＭ５１０が最終的に回路基板５０２の上側部分上に置かれるように）回路基板５０２の上側部分上のみに提供される。

回路基板５０２は、基底支持部５５０（例えば、アルミニウム板などの金属製当て板）、誘電体層５２４ａおよび５２４ｂ、これら誘電体層５２４ａおよび５２４ｂ上に形成された電気経路５１６、ならびにこの誘電体層５２４ａ上に形成された導電性パターン５２０を含む層状構造を有する。例証実施形態において、電気経路５１６は回路基板５０２の外側表面に沿って配置され、電気経路５１６’が、回路基板５０２の、誘電体層５２４ａおよび５２４ｂの間に部分的に埋設される。そのため、誘電体層５２４ａは、電気経路５１６’からＴＥＭ５１０を電気的に絶縁するのを助ける。電気経路５１６は、導電層を（すでに基底支持部５５０上に結合されている）誘電体層５２４ｂに結合し、導電層の一部を誘電体層から所望のパターンで除去して誘電体層５２４ｂ上に電気経路５１６を残すことによって形成される。次いで、導電性パターン５２０が、電気経路５１６’の一部にわたって誘電体層５２４ａを回路基板５０２に結合し、もう１つの導電層を誘電体層５２４ａに結合し、次いで、導電層の一部を誘電体層５２４ａから所望のパターンで除去して誘電体層５２４ａ上に導電性パターン５２０を残すことによって形成される。

回路基板５０４はまた、片面型回路基板である。ここで、ＴＥＭ５１０の熱電素子５０６を回路基板５０４に結合するための（およびＴＥＭ５１０の高温側の一部として隣接する熱電素子５０６を共に電気的に結合するための）導電性パターン５５２は、回路基板５０４の一方側、すなわち（図９で見ると）下側部分、のみに形成される。更に、回路基板５０４は、基部５２８と、その上に形成された導電性パターン５５２とを含む層状構造を有する。導電性パターン５５２は、導電層を基部５２８に結合し、次いで導電層の一部を所望のパターンで基部５２８から除去して基部５２８上に導電性パターン５５２を残すことによって形成される。例として、基部５２８は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部５２８は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、導電性パターン５５２が誘電体層上に形成される）。

例証実施形態において、回路アセンブリ５００は、おおむね以下のように組立てられる。最初に、電気経路５１６および導電性パターン５２０を回路基板５０２上に形成する。その後、初めにＴＥＭモジュールの半分を形成し、次にその半分のＴＥＭモジュールを回路基板５０２に結合することによって、ＴＥＭ５１０を回路基板５０２の一部として形成する。具体的には、半分のＴＥＭモジュールは、回路基板５０４上に形成された導電性パターン５５２に熱電素子５０６を結合することによって初めに形成される。その後、半分のＴＥＭモジュールの熱電素子５０６を、回路基板５０２上に形成された対応する導電性パターン５２０に結合することにより、ＴＥＭ５１０を（回路基板５０２の一体部分として）形成する。代替的に、回路アセンブリ５００は、例えば自動化表面実装技術などを使用する既知の作業によって組立てることもできる。

電気部品５１８（電気接続部５５８を介した）は、ＴＥＭ５１０に隣接する所望の電気経路５１６および５１６’にて回路基板５０２に結合して動作させる（例えば、電気部品５１８に電力を提供する）。そして、ＴＥＭ５１０のリード線５１２および５１４を電気経路５１６”に結合する。例証実施形態において、電気部品５１８の高温部分５２６（例えば、電気部品５１８の「ホットスポット」など）は、電気部品５１８の残りよりも多くの熱を生成する。そのため、高温部分５２６に最も近い電気経路５１６’は、おおむね他の対応する電気経路５１６よりもサイズが大きく、回路基板５０２内で電気部品５１８からＴＥＭ５１０まで横方向に熱を輸送するべく使用される。ここで、ＴＥＭ５１０は、電気部品５１８とは電気的に接続されていない。代わりに、回路基板５０２の層状構造（および特に誘電体層５２４ａ）は、ＴＥＭ５１０を電気部品５１８から電気的に絶縁するが、やはり電気経路５１６’からＴＥＭ５１０へ熱を伝達して冷却動作を行うことを許容する。

動作中、ＴＥＭ５１０は、ホットスポットから回路基板５０４へと（ペルティエ効果により）熱を伝達することによって、回路基板５０２上に位置する電気部品５１８のホットスポットの温度制御を助けるべく機能する。次いで、回路基板５０４は、伝達された熱を周囲空気へ放散するのを助けるヒートスプレッダーおよびヒートシンクとして機能する。更に、例証実施形態において、ヒートシンク５３６は、伝達された熱を回路基板５０４（および回路アセンブリ５００）から周囲空気へ放散するのを更に助けるべく、回路基板５０４の基部５２８の上側位置に結合される。ヒートシンク５３６は、従来の対流および／または放射技術により冷却され得る。そして、熱界面材料（ＴＩＭ）は、（比較的弱い熱導体である、空隙に空気が充填されたものと比較して）回路基板５０４からヒートシンク５３６への熱伝達効率を向上させるために、回路基板５０４とヒートシンク５３６との間の任意の空隙を充填すべく、それらの間で使用し得る。他の実施形態例において、回路アセンブリから周囲空気への熱放散を助けるために、ヒートシンク以外の熱伝達装置を使用してもよい。そして、他の実施形態例において、回路基板は、回路アセンブリから周囲空気への熱放散の主要な供給源として機能し得る（そのため、補助的な熱伝達装置（例えば、ヒートシンクなど）は使用されず、含まれもしない）。

図１０は本開示の回路アセンブリ６００の別の実施形態例である。例証された回路アセンブリ６００は、（図１０に見られるように）回路基板６０２と、回路基板６０２の上側部分上に形成された一連の１０個のグループの導電性パターン（各々が参照番号６２０で示されている）とを含む。前の実施形態例におけるように、各グループの導電性パターン６２０は、（第２回路基板に結合された熱電素子を含む半分のＴＥＭモジュールの）ＴＥＭの熱電素子を回路基板６０２に結合し、かつ、隣接する熱電素子を共に電気的に結合するように構成される。そのため、回路基板６０２は、１０個の異なるＴＥＭ（導電性パターン６２０の各グループで１つ）に対応する（およびその一部を形成する）ように構成される。正電気経路６１２および負電気経路６１４は、各ＴＥＭへ電力を提供するために、回路基板６０２に沿って形成され、それにより、おおむね回路基板６０２上にＴＥＭ回路を画定する。例証実施形態において、回路基板６０２の一部として形成された各ＴＥＭはヒートポンプとして機能することができ、回路基板６０２が各ＴＥＭの高温側として働き、かつ、各ＴＥＭの第２回路基板（図示せず）が各ＴＥＭの低温側として働く。

回路基板６０２は、導電性パターン６２０の各グループが回路基板６０２によって画定されるフットプリント内に置かれるように、回路基板６０２上に形成された導電性パターン６２０の各グループよりもサイズが大きい。これは、回路基板６０２上で導電性パターン６２０に隣接してＴＥＭ回路の正電気経路６１２および負電気経路６１４を形成する余地を与える。これはまた、回路基板６０２上の、おおむね導電性パターン６２０の周囲に（かつ、例えば、導電性パターン６２０の各々および最終的にそれと結合されるＴＥＭによって画定されるフットプリント外に）、所望するように、更なる電気経路を形成しかつ更なる電気部品を位置付ける余地を与える。例えば、（ＴＥＭ回路の一部として）ＴＥＭの動作制御を助けるために、および／または、ＴＥＭ回路とは別個の回路の一部としてＴＥＭ回路から独立して他の所望の動作を行うために、少なくとも１以上の更なる電気部品を回路基板６０２に追加してもよい。

例証実施形態において、回路基板６０２の導電性パターン６２０ならびに正電気経路６１２および負電気経路６１４は、回路基板６０２の基部６２４の上側部分上に形成される。これを達成するには、まず、導電性材料層を基部６２４に結合させる。そして、導電層の一部を所望のパターン６２０で除去することによって様々な導電性パターン６２０ならびに正電気経路６１２および負電気経路６１４を形成する。例として、基部６２４は、固体誘電体層を含み得る。そして、別の例として、基部６２４は、熱伝導性支持層上に支持された誘電体層を含み得る（その後、パターン６２０および正電気経路６１２および負電気経路６１４が誘電体層上に形成される）。

また、例証実施形態において、回路基板６０２の一部として形成されるべき各ＴＥＭは、当初、半分のＴＥＭモジュールとして構築され、次いで、回路基板６０２の導電性パターン６２０のそれぞれ１つに結合される。具体的に、各半分のＴＥＭモジュールは、熱電素子（図示せず）を回路基板（図示せず）上に形成された導電性パターンに結合することによって最初に形成される。次に、各半分のＴＥＭモジュールの熱電素子を、回路基板６０２上に形成された導電性パターン６２０の対応するグループに結合することにより、回路基板６０２の一体部分として各ＴＥＭを形成する。故に、複数のＴＥＭを含む回路アセンブリ６００は、例えば、端から端まで延在する回路アセンブリ６００の複数のＴＥＭに類似し得る。

動作中、最終的に回路基板６０２の一部として形成される複数のＴＥＭは、例えば、回路アセンブリ６００の一端部から回路アセンブリ６００の対向する端部まで熱を伝達することによって、回路アセンブリ６００（例えば、その構成要素など）および／または回路アセンブリ６００を取り巻く環境の温度制御を助けるために使用することができる。

実施形態に関する前述の記載は、例証および説明のために提供されており、包括的であることや本開示の限定を意図するものではない。特定実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、この特定実施形態に限定されず、具体的に示されるかまたは説明されていない場合でも、必要に応じて互換可能であり、かつ選択された実施形態において使用可能である。同じく個々の要素または特徴は多くの様式で変更してもよい。このような変形は本開示から逸脱するものと見なされるべきものではなく、このような改変は全て本開示の範囲内に含まれることを意図されている。

実施形態例は、本開示が完全なものであり、かつ、当業者にその範囲を十分に伝えるために付与される。特定の構成要素、装置および方法の例など多数の具体的詳細は、本開示の実施形態を完全に理解するために付与される。具体的詳細を採用する必要がないこと、実施形態例は多くの異なる形式で具体化可能であること、そしていずれも本開示の範囲を限定するものと解釈すべきでないことは当業者にとって明白であろう。実施形態例の中には、周知の方法、周知の装置構造および周知の技術が詳細に説明されていないものもある。

本明細書中で使用される用語は、特定の実施形態例を説明するためだけのものであり、限定することを意図するものではない。本明細書中で使用される際、単数形「１つの（ａ， ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈中で特段明確に示されない限り、同様に複数形も含むことを意図し得る。用語「〜を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ， ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「〜を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「〜を有する（ｈａｖｉｎｇ）」は包括的であり、故に、記載された特徴、整数、工程、操作、要素および／または構成要素の存在を特定するが、１以上の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではない。本明細書中に記載される方法工程、方法および操作は、動作の順序として具体的に特定されない限り、必ずしも検討または例証された特定の順序でそれらの動作を要するものと解釈すべきではない。追加または代替工程を採用し得ることも理解すべきである。

要素または層が、別の要素または層「の上にある（ｏｎ）」、「上に形成される（ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ）」、「に係合される（ｅｎｇａｇｅｄ ｔｏ）」、「に接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」または「に結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」ものとして言及される際、その要素または層は、その別の要素または層の直上にある、その上に直接形成される、それに直接係合、接続または結合され得るか、または介在する要素または層が存在し得る。一方、要素が、別の要素または層「の直上にある」、「の上に直接形成される」、「に直接係合される」、「に直接接続される」または「に直接結合される」ものとして言及される際、介在する要素または層は存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用される他の用語も、同様に（例えば、「〜との間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」と「〜との間に直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」と「直接隣接する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ）」など）解釈されるべきである。本明細書中で使用される際、用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、１以上の関連する列挙された項目のいずれかおよび全ての組み合わせを含む。

用語「第１（ｆｉｒｓｔ）」、「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」、「第３（ｔｈｉｒｄ）」などは、本明細書において様々な要素、構成要素、領域、層および／または部分を説明するために使用され得るが、これらの要素、構成要素、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するためだけに使用され得る。「第１（ｆｉｒｓｔ）」、「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」などの用語および他の数を表す用語は、本明細書中で使用される際、文脈によって明確に示されない限り、順序や順番を暗示するものではない。故に、以下に検討される第１要素、構成要素、領域、層または部分は、実施形態例の教示から逸脱することなく、第２要素、構成要素、領域、層または部分と称することができる。

空間的に相対する用語「内部（ｉｎｎｅｒ）」、「外部（ｏｕｔｅｒ）」、「〜の下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「〜より下に（ｂｅｌｏｗ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）」、「〜より上に（ａｂｏｖｅ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）」などは、図面において例証されている、ある要素または特徴と、別の１または複数の要素または特徴との関係を説明しやすくするために本明細書中で使用され得る。空間的に相対する用語は、図面に描かれる配向に加えて、使用または動作中の装置の異なる配向を含むことを意図され得る。例えば、図面中の装置を反転させると、他の要素または特徴「より下」または「の下」にあると説明された要素は、他の要素または特徴「より上」となる。よって、例としての用語「〜より下に」は、上および下の配向の両方を含み得る。装置は別の態様で配向される場合があり（９０度回転または他の配向）、本明細書中で使用される空間的に相対する語もそれに応じて解釈される。

Claims (15)

1. 回路アセンブリであって、
   回路基板と、
   熱電モジュールを前記回路基板に結合するように構成された少なくとも１つの電気経路と
   を備え、
   前記熱電モジュールが前記回路基板に結合されている場合、前記少なくとも１つの電気経路は、前記熱電モジュールの一部を形成し、
   前記回路基板は、前記少なくとも１つの電気経路から離間された位置で、前記回路基板上の電気部品を支持するように構成されており、
   前記少なくとも１つの電気経路は、前記回路基板に埋設されており、
   前記回路基板は、基底支持部を含み、前記基底支持部の少なくとも一部が除去されることにより、前記回路基板の前記少なくとも１つの電気経路を露出させる、前記基底支持部を貫く開口を画定し、前記少なくとも１つの電気経路は、前記回路基板の前記基底支持部に画定された開口を介して熱電モジュールを前記回路基板に結合するように構成されている、回路アセンブリ。
2. 前記少なくとも１つの電気経路を介して前記回路基板に結合された熱電モジュールを更に備える、請求項１に記載の回路アセンブリ。
3. 前記回路基板は、前記熱電モジュールの少なくとも一部を形成する、請求項２に記載の回路アセンブリ。
4. 前記回路基板は、前記熱電モジュールの高温側および低温側のうちの１つとして機能する、請求項３に記載の回路アセンブリ。
5. 前記熱電モジュールは、
   前記回路基板から離間された基板と、
   前記基板と前記回路基板との間に電気的に結合された複数の熱電素子と
   を含む、請求項３に記載の回路アセンブリ。
6. 前記電気部品の少なくとも１つが前記回路基板に結合されている場合、前記熱電モジュールは、前記回路基板を通じて前記電気部品の少なくとも１つから熱を移動させるように構成されている、請求項５に記載の回路アセンブリ。
7. 前記熱電モジュールは、前記回路基板のフットプリント内に配置され、前記回路基板は、前記熱電モジュールから離間された位置において、前記回路基板のフットプリント内の前記電気部品を支持するように構成されている、請求項２に記載の回路アセンブリ。
8. 前記少なくとも１つの電気経路は、前記回路基板の２つの誘電体層の間に配置されている、請求項１に記載の回路アセンブリ。
9. 前記少なくとも１つの電気経路は、複数のグループの電気経路を含み、各グループは、異なる熱電モジュールを前記回路基板に結合するように構成されている、請求項１に記載の回路アセンブリ。
10. 前記熱電モジュールの動作を制御するように構成された少なくとも１つの電気部品であって、前記熱電モジュールから離間された位置において、前記回路基板上に配置される前記少なくとも１つの電気部品、
    前記回路基板に結合された熱伝達装置、および
    前記回路基板に結合された複数の熱電モジュール
    のうちの少なくとも一つを更に備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回路アセンブリ。
11. 回路アセンブリであって、
    回路基板と、
    熱電モジュールであって、
    第１基板と、
    前記第１基板のフットプリント内に配置された第２基板と、
    前記第１基板および第２基板の間に概ね配置された熱電素子と
    を含む前記熱電モジュールと、
    ここで、前記第１基板は、前記回路基板の一部分によって画定され、前記回路基板は、前記熱電モジュールから離間された位置において、少なくとも１つの電気部品を支持するように構成され、
    前記熱電素子を前記回路基板に結合するように構成され、前記回路基板内に埋設された複数の電気経路と
    を備え、
    前記回路基板は、基底支持部を含み、前記基底支持部の少なくとも一部が除去されることにより、前記複数の電気経路を露出させる、前記基底支持部を貫く開口を画定し、前記複数の電気経路は、前記回路基板の前記基底支持部に画定された開口を介して前記熱電素子を前記回路基板に結合するように構成されている、回路アセンブリ。
12. 前記熱電モジュールの動作を制御するように構成された少なくとも１つの電気部品を更に備え、前記少なくとも１つの電気部品は、前記熱電モジュールから離間した位置において、前記回路基板上に配置される、請求項１１に記載の回路アセンブリ。
13. 請求項１１または１２に記載の回路アセンブリであって、
    前記回路基板が複数の熱電モジュールの各々の一部を画定するように、前記回路基板に結合された複数の熱電モジュールと
    を更に備える、回路アセンブリ。
14. 回路と熱電モジュールとを組み込んだ回路アセンブリを製造する方法であって、
    前記回路の一部として、回路基板上に少なくとも１つの電気経路を形成することであって、前記少なくとも１つの電気経路は、前記回路の電気部品を前記回路基板に電気的に結合するように構成されている、前記少なくとも１つの電気経路を形成すること、
    前記回路基板の一部と基板との間に複数の熱電素子を結合することによって、前記回路基板が熱電モジュールの一部を画定するように、前記回路基板上に熱電モジュールを形成すること
    を含み、
    前記基板は、前記回路基板のフットプリントよりも小さいフットプリントを画定し、前記回路基板は、前記基板によって画定されるフットプリントの外側の位置において、前記回路基板上の前記回路の電気部品を支持するように構成されており、
    前記回路アセンブリは、前記熱電素子を前記回路基板に結合するように構成され、前記回路基板内に埋設された複数の電気経路を含み、
    前記回路基板は、基底支持部を含み、前記基底支持部の少なくとも一部が除去されることにより、前記複数の電気経路を露出させる、前記基底支持部を貫く開口を画定し、前記複数の電気経路は、前記回路基板の前記基底支持部に画定された開口を介して前記熱電素子を前記回路基板に結合するように構成されている、方法。
15. 前記回路基板上に形成された前記少なくとも１つの電気経路を介して前記回路の電気部品を前記回路基板に結合すること、
    前記基板上に少なくとも１つの電気経路を形成し、前記基板上に形成された前記電気経路を介して電気部品を前記基板に結合すること、
    前記回路基板および前記基板のうちの少なくとも１つに熱伝達装置を結合すること
    のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１４に記載の方法。