JP6136161B2

JP6136161B2 - 発熱機器収納装置

Info

Publication number: JP6136161B2
Application number: JP2012208114A
Authority: JP
Inventors: 尾上　勝彦; 勝彦尾上
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: JP2014063879A

Description

本発明は、ペルチェモジュール及び発熱機器収納装置に関する。

対向する２枚の基板の対向面に電極を形成し、この電極にＰ型半導体及びＮ型半導体を交互に電気的接続したペルチェモジュールは、Ｐ型半導体及びＮ型半導体に電流を流すことでペルチェ効果を発現し、一方の基板から他方の基板に熱を移動させることができる。このペルチェモジュールは、小型でありかつ温度制御が容易なため、レーザ素子等の発熱機器の冷却装置に用いられている。

この冷却装置は、パッケージに格納されたペルチェモジュールの冷却側基板に発熱機器を配設し、この発熱機器及びペルチェモジュールに電流を供給することで、発熱機器を冷却（温調）しながら発熱機器を機能させる装置である。ペルチェモジュール及び発熱機器への電流供給は、パッケージに設けられた電流供給用部材とペルチェモジュール及び発熱機器の電流入力用電極とをリード線を介して接続することで行われる。このリード線が長いとジュール熱は増大するため、前記電流入力用電極とパッケージの電流供給用部材との距離が小さくなるように工夫したレーザ発振用の冷却装置（特開平１１−５４８０６号公報参照）が開発されている。

しかし、前記従来の冷却装置は、下側の放熱基板とパッケージとの接合面積が小さく、パッケージを通じての放熱量が小さくなるため、冷却効果が十分発揮されないおそれがある。

特開平１１−５４８０６号公報

本発明は、前述のような事情に基づいてなされたものであり、収納時にパッケージを通した放熱性を増大でき、かつ電流供給用のリード線長さを低減できるペルチェモジュールの提供を目的とする。

前記課題を解決するためになされた発明は、
対向配設される下基板及び上基板と、この下基板及び上基板間に架設される複数の半導体素子と、前記上基板及び下基板上に形成され複数の半導体素子を電気的に直列接続する複数の配線と、直列接続された前記複数の半導体素子に対して外部から電流を入力する一対の電極とを備えるペルチェモジュールであって、
前記上基板が、第１端辺と、この第１端辺の両端に略垂直に接続される第２端辺及び第３端辺とを有し、
前記下基板が、前記第１端辺と対応する第４端辺と、この第４端辺の両端に略垂直に接続される第５端辺及び第６端辺とを有し、
上面視で、前記第１端辺、第２端辺及び第３端辺が、それぞれ前記第４端辺、第５端辺及び第６端辺より内側に位置し、
上面視で、前記第１端辺の延長線、前記第２端辺及び前記第５端辺で囲まれる領域、又は前記第１端辺の延長線、前記第３端辺及び前記第６端辺で囲まれる領域に前記一対の電極が配置されることを特徴とする。

当該ペルチェモジュールにおいては、上基板の第１端辺が上面視で下基板の対応する第４端辺よりも内側にあるため、上基板をパッケージの内壁に接触させることなく、下基板の下面をパッケージ内の格納空間の底面に固定しつつ、上面視で第４端辺と同じ位置にある下基板の端面を前記内壁に当接させて固定できる。これにより、当該ペルチェモジュールは、高い放熱性を発揮できる。さらに当該ペルチェモジュールは、上面視で第４端辺と同じ位置にある下基板の端面をパッケージの内壁へ当接させることで、当該ペルチェモジュールのパッケージ内への設置時における位置決めを容易に行うことができるとともに、上基板がパッケージに接触して当該ペルチェモジュールが損傷することを防止できるため、作業性が向上される。

また、当該ペルチェモジュールは、下基板の下面等に配設した接合用の半田や接着剤等が下基板とパッケージの内壁との間から漏れ出しても、下基板上面のうち第１端辺の延長線、第２端辺及び第５端辺で囲まれる領域、又は第１端辺の延長線、第３端辺及び第６端辺で囲まれる領域に電流入力用電極が配置されることで、半田や接着剤等が電流入力用電極に到達しにくいため、接合時の不良発生を抑止することができる。

前記一対の電極が、上面視で、前記第１端辺の延長線に隣接する位置に付設されているとよい。このように、電流入力用電極を上面視で第１端辺の延長線に隣接する位置に付設することで、電流入力用電極を第４端辺に近接させつつ、上面視で第１端辺と第４端辺とに挟まれる領域の幅を最小限に抑え、上基板の上面に配設される発熱機器とパッケージの内壁との距離を短縮することができる。その結果、内壁近傍に電流供給用部材を設けたパッケージと組み合わせることで、当該ペルチェモジュールは、電流入力用電極及び上基板の上面側に配設される発熱機器と電流供給用部材との距離を短縮し、リード線でのジュール損失を低減できる。

前記一対の電極が、上面視で、前記第２端辺及び第３端辺の外側に離間して位置するとよい。このように電流入力用電極を付設することで、一対の電流入力電極それぞれと電流供給用部材との距離を短縮できる。

前記下基板上面の第４端辺近傍に凸条又は凹溝を有しているとよい。このような凸条又は凹溝を配設することで、当該ペルチェモジュールをパッケージに接合させた際に、下基板の端面とパッケージとの間から漏れ出た接合用の半田や接着剤等の下基板中央側への侵入を阻止し、電極の短絡や汚染を防止できる。

また、前記課題を解決するためになされた他の発明は、
パッケージと、
このパッケージ内に配設される当該ペルチェモジュールと、
パッケージ内に配設される電流供給用部材と
を備え、
前記ペルチェモジュールが、その下基板の第４端辺をパッケージの電流供給用部材側内壁に当接するよう配設されている発熱機器収納装置である。

当該発熱機器収納装置においては、パッケージの内壁に下基板の下面及び第４端辺を含む端面が当接するように当該ペルチェモジュールが配設されるため、ペルチェモジュールの放熱性に優れるとともに、電流供給用部材とペルチェモジュールとの距離及び電流供給用部材とペルチェモジュール上に配設される発熱機器との距離の短縮によりジュール損失を低減できる。

以上説明したように、本発明のペルチェモジュールは、収納時にパッケージを通した放熱性を増大でき、かつ電流供給用のリード線長さを低減できる。従って、当該ペルチェモジュールによれば、冷却効果及びジュール損失低減効果を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係るペルチェモジュールの模式的側面図（ａ）、模式的平面図（ｂ）、下基板上面の模式的平面図（ｃ）及び上基板下面の模式的平面図（ｄ）本発明の第二実施形態に係るペルチェモジュールの模式的側面図（ａ）、模式的平面図（ｂ）、下基板上面の模式的平面図（ｃ）及び上基板下面の模式的平面図（ｄ）本発明の第一実施形態に係る発熱機器収納装置の模式的断面図（ａ）及び模式的平面図（ｂ）

［ペルチェモジュール］
以下、適宜図面を参照しつつ本発明のペルチェモジュールの実施の形態を詳説する。

＜第一実施形態＞
図１のペルチェモジュール１は、上基板２、下基板３、複数の配線電極４、複数のＰ型半導体５ａ、複数のＮ型半導体５ｂ及び一対の電流入力用電極６を備える。以下、このペルチェモジュール１の構造を具体的に説明する。なお、図１（ａ）において、紙面上下方向をＺ軸方向と呼び、このＺ軸に直行する左右方向をＸ軸方向と呼ぶ。また、図１（ｂ）〜（ｄ）において、紙面上下方向をＹ軸方向と呼び、このＹ軸に直行する左右方向をＸ軸方向と呼ぶ。図１（ａ）のＸ軸方向と図１（ｂ）〜（ｄ）のＸ軸方向とは、同一方向である。

上基板２及び下基板３は、平面視長方形状の板状体であり、互いに対向して略平行に配設され、対向する面に配線電極４が付設されている。配線電極４は、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、長方形状に形成された膜体状の配線であり、各基板上の重心を中心にＹ方向に対称なパターンに形成されている。上基板２に形成される配線電極４及び下基板３に形成される配線電極４は、直方体状に形成され、上基板２及び下基板３間に架設されるＰ型半導体５ａ及びＮ型半導体５ｂを交互に直列接続する。１つの配線電極４には、Ｐ型半導体５ａとＮ型半導体５ｂとが１つずつ接続されている。電流入力用電極６は、外部電源から電流を供給する外部導線と接続される電極であり、下基板３上面に付設されている。一対の電流入力用電極６は、一方にはＰ型半導体５ａのみ、他方にはＮ型半導体５ｂのみが接続され、ペルチェモジュール１の端子（プラス極及びマイナス極）を形成している。外部電源とこの電流入力用電極６とを接続して、ペルチェモジュール１に一定の向きで電流を流すと、ペルチェ効果により上基板２から下基板３へ熱が移動し、上基板２が冷却される。

下基板３は、上基板対向領域３ａ、内壁当接領域３ｂ及び一対の電流入力用電極付設領域３ｃを有している。上基板対向領域３ａは、上基板２と対向し、上基板２と略同形状を有する。前記配線電極４はこの上基板対向領域３ａ上に形成されている。

上基板２のパッケージの内壁に近接する第１端辺Ｓ１は、下基板３の対応する第４端辺Ｓ４（下基板３の内壁当接領域３ｂ側の辺）よりも上面視で内方に位置し、かつ第４端辺Ｓ４よりも短い。内壁当接領域３ｂは、方形状部で、上基板２の第１端辺Ｓ１及びその延長線と下基板３の第４端辺Ｓ４とで囲まれる領域であり、図１（ｂ）に示すようにパッケージに近接する方向に上基板２よりも突出する（上基板２と重ならない）領域である。電流入力用電極付設領域３ｃの一方は、前記第１端辺Ｓ１の一方の端に略垂直に接続される第２端辺Ｓ２と、前記第４端辺Ｓ４の一方の端に略垂直に接続される第５端辺Ｓ５と、第１端辺Ｓ１の延長線とに囲まれる方形状の領域である。また、電流入力用電極付設領域３ｃの他方は、前記第１端辺Ｓ１の他方の端に略垂直に接続される第３端辺Ｓ３と、前記第４端辺Ｓ４の他方の端に略垂直に接続される第６端辺Ｓ６と、第１端辺Ｓ１の延長線とに囲まれる方形状の領域である。つまり、電流入力用電極付設領域３ｃは、上面視で図１（ｂ）に示すように内壁当接領域３ｂの突出方向と垂直な方向に上基板２よりも突出する領域である。それぞれの電流入力用電極付設領域３ｃには電流入力用電極６が一つずつ付設されている。内壁当接領域３ｂ及び電流入力用電極付設領域３ｃは上基板２と対向しないため、これらには配線電極４は形成されない。

上基板２のサイズとしては特に限定されず、例えば厚み（Ｚ軸方向）が１５０μｍ以上５００ｍｍ以下、幅（Ｘ軸方向）が１ｍｍ以上５ｍｍ以下、長さ（Ｙ軸方向）が１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。

下基板３のサイズも同様に特に限定されないが、内壁当接領域３ｂ及び電流入力用電極付設領域３ｃを有するため、上基板２よりも大きい平面積を有し、例えば厚みが１５０μｍ以上５００μｍ以下、幅が１．４ｍｍ以上７ｍｍ以下、長さが１．１ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。

内壁当接領域３ｂの幅（Ｘ軸方向）としては特に限定されないが、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましい。内壁当接領域３ｂの幅が前記下限未満の場合、パッケージ内に当該ペルチェモジュール１を配置する際に、上基板２が内壁に当接してペルチェモジュール１の冷却効果が低下するおそれがあるほか、前記配置作業時に下基板３の上方からの視認性が低下し、当該ペルチェモジュール１の配置の作業性が低下するおそれがある。逆に、内壁当接領域３ｂの幅が前記上限を超える場合、上基板２がパッケージの内壁から離れるため、上基板２の上面側に配設されるレーザ素子等の発熱機器と電流供給基板との距離が大きくなってしまうおそれがある。

電流入力用電極付設領域３ｃの幅（Ｙ軸方向）も特に限定されないが、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることが好ましい。電流入力用電極付設領域３ｃの幅が前記下限未満の場合、電流入力用電極６を付設するスペースが確保できないおそれがある。逆に、電流入力用電極付設領域３ｃの幅が前記上限を超える場合、下基板３が必要以上に大きくなるため、コストの上昇等が生じるおそれがある。

上基板２と下基板３との距離（対向面間距離）は特に限定されず、例えば３００μｍ以上２０００μｍ以下とすることができる。

上基板２及び下基板３の材質としては、電気的絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、熱伝導性の高いセラミックを用いることが好ましい。このようなセラミックとしては、例えばアルミナ、窒化アルミナ、炭化珪素等を挙げることができる。

配線電極４の材質としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されず、例えば白金、アルミニウム、ニッケル、タングステン、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、あるいはこれらの合金等を挙げることができるが、安価で電気伝導性に優れる銅が好ましい。また、半田作業をしやすくするために、銅製の配線電極の上にはニッケルや金がメッキされることが好ましい。

Ｐ型半導体５ａ及びＮ型半導体５ｂは、公知の半導体を用いることができ、例えば、Ｂｉ_２Ｔｅ_３系の半導体素子を用いることができる。

配線電極４及び各半導体の個数は、発熱機器の発熱量等にあわせて適宜設計することができる。配線電極４は、例えば、メッキ法、ダイレクトボンディング法、ロウ付け法等によって形成することができる。また、配線電極４及び半導体の接続は特に限定されないが、例えば半田付けによって接続することができる。

電流入力用電極６は、膜電極６ａと柱状端子６ｂとから構成されている。下基板３は、プラス極側及びマイナス極側の膜電極６ａを１つずつ有する。膜電極６ａは、電流入力用電極付設領域３ｃ上に配設され、さらに内壁当接領域３ｂに最も近接する配線電極４を通り、Ｙ軸方向と平行な直線上に配設されている。つまり、２つの膜電極６ａは、下基板３上で、複数の配線電極４をＹ軸方向に挟む形で対象に配設されている。膜電極６ａにはＰ型半導体５ａ又はＮ型半導体５ｂのどちらか一方と、柱状端子６ｂとが接続される。膜電極６ａは、配線電極４と同じ方法で形成することができる。膜電極６ａの材質としては特に限定されないが、配線電極４と同時に形成可能なように配線電極４と同じ材質を用いることが好ましい。

なお、内壁当接領域３ｂとパッケージの内壁との間から漏れ出た接合用の半田や接着剤等による電極の汚染又は短絡を防ぐために、膜電極６ａは、内壁当接領域３ｂよりも内側に付設することが好ましく、同時にパッケージの電流供給用部材との距離を小さくできるように、第１端辺Ｓ１の延長線に隣接する位置に付設することがさらに好ましい。

柱状端子６ｂは、外部電源から電流を供給するリード線を接続する部位であり、柱状体の電気伝導性を有する部材で形成されている。柱状端子６ｂは、例えば金属製の円柱又は角柱の芯材にニッケルや金等の導電性材料を例えばメッキにより被覆することで形成される。この芯材に用いる金属としては、膜電極６ａと同様のものを用いることができ、電気伝導性及び加工性に優れる銅、ニッケル、真鍮が好ましい。

電流入力用電極６として、前述のような膜電極６ａと柱状端子６ｂとから構成されるいわゆるポスト電極を用いることで、電流入力用電極６とパッケージ内の電流供給用部材との電気接続を容易かつ確実にすることができる。また、かかる手段によれば、端子の上面を高くでき、電流入力用電極６の位置によるリード線長さ低減効果とあいまって、さらにリード線長さを低減できる。

当該ペルチェモジュール１は、パッケージの内壁に上基板２を接触させることなく、下基板３の下面をパッケージ内の格納空間の底面に固定しつつ、上面視で第４端辺と同じ位置にある内壁当接領域３ｂの端面をパッケージの内壁に当接させて固定することができる。そのため、当該ペルチェモジュール１は、高い放熱性を発揮することができるとともに、パッケージ内への配置作業を容易かつ確実に行うことができる。また、下基板３の下面等に配設した接合用の半田や接着剤等が内壁当接領域３ｂとパッケージの内壁との間から漏れ出しても、内壁当接領域３ｂを有するため、半田や接着剤等が配線電極４及び電流入力用電極６に到達しにくい。

さらに、当該ペルチェモジュール１は、電流入力用電極付設領域３ｃに電流入力用電極６を付設しているため、内壁当接領域３ｂの幅（Ｘ軸方向長さ）を最小限に抑えて、上基板２の上面に配設される素子とパッケージの内壁との距離を短縮することができる。また、電流入力用電極付設領域３ｃにポスト電極型の電流入力用電極６を付設しているため、電流入力用電極６とパッケージが有する電流供給用部材との距離を小さくしつつ、電流入力用電極６への配線作業を容易に行うことができる。

＜第二実施形態＞
図２のペルチェモジュール２１は、上基板２、下基板３、複数の配線電極４、複数のＰ型半導体５ａ、複数のＮ型半導体５ｂ、２つの電流入力用電極６及び凸条７を有する。凸条７以外は、前記第一実施形態のペルチェモジュール１と同様であるため、同一番号を付して説明を省略する。なお、図２におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の定義は図１と同様である。

凸条７は、下基板３の対向面側で内壁当接領域３ｂのＹ軸方向の端近辺にこの端と平行に形成された膜体である。パッケージに当該ペルチェモジュール２１を接合する時に、内壁当接領域３ｂの端面とパッケージの内壁との間から接合用の半田や接着剤等が漏れ出た場合、これらは段差的に設けられた凸条７上で滞留し凝固する。この凸条７は、確実な侵入阻止を図る観点から、内壁当接領域３ｂ上に形成されていることが好ましい。

凸条７のサイズとしては、半田や接着剤等の下基板３中央部への侵入を阻止できれば特に限定されず、例えば高さ（Ｚ軸方向長さ）を１μｍ以上１００μｍ以下、幅（Ｘ方向長さ）を０．０５ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とすることができる。

凸条７の材質としては特に限定されないが、配線電極４及び電流入力用電極６の膜電極６ａと同じ材質を用いることが好ましい。凸条７の材質をこれらの電極と同じものとすることで、前記電極と凸条７とを同時にパターン形成することができるため、製造工程を簡略化することができる。

当該ペルチェモジュール２１は、パッケージへの接合時において、下基板３の下面等に配設した接合用の半田や接着剤等が内壁当接領域３ｂの端面とパッケージの内壁との間から漏れ出しても、凸条７によって半田や接着剤等の侵入による配線電極４及び電流入力用電極６の短絡や汚染を防止することができる。

なお、前記凸条７は、前述したような膜体に限定されるものではなく、壁状の突起体とすることもできる。また、凸条の代わりに凹溝を設けてもよい。凹溝を設けた場合、半田や接着剤等を落とし込むことで接合材の侵入を阻止することができる。

＜その他の実施形態＞
本発明のペルチェモジュールは前記実施形態に限定されるものではない。例えば、一対の電流入力用電極を片側の電流入力用電極付設領域に固めて配置してもよい。

また、本発明において電流入力用電極は柱状型（ポスト電極型）に限定されず、膜電極のみ（パッド電極型）を用いてもよい。

［発熱機器収納装置］
次に、適宜図面を参照しつつ本発明の発熱機器収納装置の実施の形態を詳説する。

＜第一実施形態＞
図３の発熱機器収納装置１００は、パッケージ８、このパッケージ８の格納空間に格納された図１のペルチェモジュール１及びパッケージ８に付設された電流供給用部材１１と、ペルチェモジュール１の上面側にキャリア１０を介して配設される発熱機器であるレーザ素子９ａ及び受光素子９ｂと、レーザ出力用の出力窓１２とを備える。以下、この発熱機器収納装置１００の構造を具体的に説明する。なお、図３におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の定義は図１と同様である。

パッケージ８は、ペルチェモジュール１を格納する直方体状の格納空間を有する。また、格納空間を構成する内壁の一つである電流供給用部材側内壁８ａにペルチェモジュール１、レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂに電流を供給する電流供給用部材１１を有し、この電流供給用部材側内壁８ａと対向する内壁にレーザ光を透過させる出力窓１２を有する。電流供給用部材側内壁８ａは、下側の厚肉部分と上側の薄肉部分とを有する。電流供給用部材１１は、下面の一部がこの厚肉部の上面に接合され、残り一部が薄肉部分を貫通してパッケージ８の外部に突出するように配設されている。なお、当該発熱機器収納装置１００は、パッケージ８を上部から被覆し、内部を密閉するキャップ（図示せず）を装着した状態で使用される。

ペルチェモジュール１は、パッケージ８内の格納空間の底面上に、下基板３が有する内壁当接領域３ｂの端面が電流供給用部材側内壁８ａに当接するように配設される。ペルチェモジュール１は、半田や接着剤等を用いてパッケージ８と接合することができる。接着剤を用いて接合する場合は、熱伝導性の高い銀フィラー配合接着剤を用いることが好ましい。下基板３の下面に配設した半田又は接着剤は、内壁当接領域３ｂの端面と電流供給用部材側内壁８ａとの間に流動するため、両者を確実に接合することができる。なお、ペルチェモジュール１の下基板３の下面に銅メッキ等によるメタライズ層を形成することで、ペルチェモジュール１をより容易にパッケージ８に半田接合できる。

ペルチェモジュール１の２つの電流入力用電極６は、電流供給用部材１１の内部電極パッド１１ａにそれぞれリード線１３を介して電気接続されている。

レーザ素子９ａは、レーザダイオードとも呼ばれ、レーザ発振を行う素子である。受光素子９ｂは、フォトダイオードとも呼ばれ、レーザ素子９ａの出力を検出する素子である。これらの素子は、通常の半導体レーザ装置に用いられる公知の素子を用いることができる。

レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂは、レーザ素子９ａから発振されるレーザ光が出力窓１２及び受光素子９ｂに受光されるように図３（ｂ）に示すようにＸ軸方向に並列してキャリア１０の上面に固定されている。なお、これらの素子以外に、例えばキャリア１０の温度を計測するサーミスタ等をキャリア１０上に配設してもよい。前記各素子の有するプラス側端子及びマイナス側端子は、電流供給用部材１１の内部電極パッド１１ａにそれぞれリード線１３を介して電気接続されている。

キャリア１０は、レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂを載置する板状体である。キャリア１０は、ペルチェモジュール１の上基板２の上面に接合され、レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂが発生する熱をペルチェモジュール１に伝達する。キャリア１０の材質としては熱伝導性が高いものが好ましく、例えば銅合金、銅タングステン、アルミナ、窒化アルミニウム等を挙げることができる。キャリア１０は、半田や前記高熱伝導性接着剤等によってペルチェモジュール１に接合することができる。なお、ペルチェモジュール１の上基板２の上面に銅メッキ等によるメタライズ層を形成することで、半田付けを用いてキャリア１０とペルチェモジュール１とをより容易に接合できる。

電流供給用部材１１は、平面視長方形状の板状体であり、前述のように電流供給用部材側内壁８ａを貫通して配設され、パッケージ８の内部（電流供給用部材側内壁８ａの上方）に位置する上面に複数の内部電極パッド１１ａを有し、パッケージ８の外部に位置する上面に内部電極パッド１１ａと同数の外部電極パッド１１ｂを有する。１つの内部電極パッド１１ａは対応する１つの外部電極パッド１１ｂと電流供給用部材１１内部で導通されている。外部電極パッド１１ｂに外部電源の端子を接続することで内部電極パッド１１ａを介してパッケージ８内部に電流を供給することができる。

電流供給用部材１１の材質としては、電気的絶縁性を有するものであれば特に限定されないが、熱伝導性の高いアルミナ、窒化アルミナ、炭化珪素等のセラミックを用いることが好ましい。また、内部電極パッド１１ａ及び外部電極パッド１１ｂの材質としては、電気伝導性を有するものであれば特に限定されないが、加工性が高く電気伝導性に優れる銅が好ましい。

出力窓１２は、透明なガラスから形成されており、レーザ素子９ａから発振されるレーザ光を透過させて出力する。出力窓１２は、レーザ素子９ａから発振されるレーザ光が受光できる高さ（Ｚ軸方向位置）に取り付けられている。なお、出力窓１２はレンズ機能を有していてもよい。

リード線１３の材質としては特に限定されず、例えば金ワイヤー等を用いることができる。また、ペルチェモジュール１、レーザ素子９ａ、受光素子９ｂ及び内部電極パッド１１ａとリード線１３との接続方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えばワイヤボンディング等を挙げることができる。

当該発熱機器収納装置１００は、パッケージ８内の格納空間の底面に下基板３の下面が接合され、電流供給用部材側内壁８ａに内壁当接領域３ｂの端面が当接するようにペルチェモジュール１が配設されているため、ペルチェモジュール１の固定強度及び放熱性に優れるとともに、電流供給用部材１１とペルチェモジュール１、レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂとの電気接続距離を短くしてジュール損失を低減することができる。

＜その他の実施形態＞
本発明の発熱機器収納装置は前記実施形態に限定されるものではない。前記実施形態では、電流供給用部材側内壁と対向する内壁に出力窓を設けたが、電流供給用部材側内壁と隣接する内壁に出力窓を設けてもよい。この場合、レーザ素子９ａ及び受光素子９ｂは、レーザ光を受光素子９ｂが受光できるようにＹ軸方向に並んで配設される。

また、ペルチェモジュールで冷却される発熱機器は、前記レーザ素子及び受光素子に限定されるものではなく、種々の電気素子を用いることができる。

以上説明したように、本発明のペルチェモジュールは、パッケージを通した放熱性を増大でき、かつ電流供給用のリード線の長さを低減することが可能である。そのため、当該ペルチェモジュールを用いることで高品質の発熱機器収納装置を容易かつ確実に得ることができる。

１、２１ペルチェモジュール
２上基板
３下基板
３ａ上基板対向領域
３ｂ内壁当接領域
３ｃ電流入力用電極付設領域
４配線電極
５ａＰ型半導体
５ｂＮ型半導体
６電流入力用電極
６ａ膜電極
６ｂ柱状端子
７凸条
８パッケージ
８ａ電流供給用部材側内壁
９ａレーザ素子
９ｂ受光素子
１０キャリア
１１電流供給用部材
１１ａ内部電極パッド
１１ｂ外部電極パッド
１２出力窓
１３リード線
１００発熱機器収納装置

Claims

格納空間を有するパッケージと、
このパッケージ内において下基板の下面が前記格納空間の底面に固定されるペルチェモジュールと、
前記パッケージ内に配設され、前記ペルチェモジュールに電流を供給する電流供給用部材と
を備え、
前記電流供給用部材がパッケージ内上方に位置し、
前記ペルチェモジュールが、対向配設される前記下基板及び上基板と、この下基板及び上基板間に架設される複数の半導体素子と、前記上基板及び下基板上に形成され複数の半導体素子を電気的に直列接続する複数の配線と、前記下基板上面に付設され、直列接続された前記複数の半導体素子に対して外部から電流を入力する一対の電極とを備え、
前記上基板が、第１端辺と、この第１端辺の両端に略垂直に接続される第２端辺及び第３端辺とを有し、
前記下基板が、前記第１端辺と対応する第４端辺と、この第４端辺の両端に略垂直に接続される第５端辺及び第６端辺とを有し、
上面視で、前記第１端辺、第２端辺及び第３端辺が、それぞれ前記第４端辺、第５端辺及び第６端辺より内側に位置し、
上面視で、前記第１端辺の延長線、前記第２端辺及び前記第５端辺で囲まれる領域、又は前記第１端辺の延長線、前記第３端辺及び前記第６端辺で囲まれる領域に前記一対の電極が配置され、
前記一対の電極が柱状端子を有し、
前記ペルチェモジュールが、その下基板の第４端辺をパッケージの電流供給用部材側内壁に当接するよう配設される発熱機器収納装置。
前記一対の電極が、上面視で、前記第１端辺の延長線に隣接する位置に付設されている請求項１に記載の発熱機器収納装置。
前記一対の電極が、上面視で、前記第２端辺及び第３端辺の外側に離間して位置する請求項１又は請求項２に記載の発熱機器収納装置。
前記下基板上面の第４端辺近傍に凸条又は凹溝を有している請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発熱機器収納装置。