JPH0337246Y2 - - Google Patents
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- JPH0337246Y2 JPH0337246Y2 JP1986113152U JP11315286U JPH0337246Y2 JP H0337246 Y2 JPH0337246 Y2 JP H0337246Y2 JP 1986113152 U JP1986113152 U JP 1986113152U JP 11315286 U JP11315286 U JP 11315286U JP H0337246 Y2 JPH0337246 Y2 JP H0337246Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本考案は、熱電装置に係り、特にその熱交換基
板の構造に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a thermoelectric device, and particularly to the structure of a heat exchange board thereof.
[従来技術およびその問題点]
P型半導体をN型半導体とを、金属を介して接
合せしめPN素子対を形成し、この接合部を流れ
る電流の方向によつて一方の接合部が発熱せしめ
られると共に他方の接合部が冷却せしめられるい
わゆるペルチエ効果を利用した熱電冷却素子およ
び、一方の接合部が加熱されると共に他方の接合
部から放熱されるいわゆるゼーベツク効果を利用
した熱電発電素子は、小型で構造が簡単なことか
ら、携帯用クーラ、局所電源等いろいろなデバイ
スに幅広く利用されている。[Prior art and its problems] A P-type semiconductor and an N-type semiconductor are bonded via metal to form a PN element pair, and one of the bonded portions generates heat depending on the direction of current flowing through this bonded portion. Thermoelectric cooling elements that utilize the so-called Peltier effect, in which one joint is heated at the same time as the other joint is cooled, and thermoelectric power generating elements that utilize the so-called Seebeck effect, in which one joint is heated and the heat is dissipated from the other joint, are small. Due to its simple structure, it is widely used in various devices such as portable coolers and local power sources.
このような熱電素子を多数個集めて形成した熱
電装置は、例えば、第3図に示す如く、セラミツ
ク基板等の放熱性の良好な絶縁性基板からなる第
1および第2の熱交換基板111,112間にこ
れに対して良好な熱接触性をもつように多数個の
PN素子対113が挟持せしめられると共に、各
素子対113間は夫々、銅板等からなる第1およ
び第2の電極114,115によつて直列接続せ
しめられて構成されている。 A thermoelectric device formed by collecting a large number of such thermoelectric elements is, for example, as shown in FIG. 112 to have good thermal contact with it.
A pair of PN elements 113 are sandwiched between each other, and each element pair 113 is connected in series by first and second electrodes 114 and 115 made of copper plates or the like.
ところで、この第1および第2の電極は大電流
にも耐え得るように第4図に示す如く通常銅板か
らなり、アルミナセラミツク基板等の放熱性の良
い絶縁性基板からなる熱交換基板111,112
表面に形成されたメタライズ層パターン116
(メタライズ層とメツキ層との二層構造)上に半
田層117を介して固着せしめられている。 By the way, these first and second electrodes are usually made of copper plates as shown in FIG. 4 so that they can withstand large currents, and heat exchange substrates 111 and 112 are made of insulating substrates with good heat dissipation such as alumina ceramic substrates.
Metallized layer pattern 116 formed on the surface
(Two-layer structure consisting of a metallized layer and a plating layer) is fixed onto the solder layer 117 via a solder layer 117.
そしてこの第1および第2の電極上には、半田
層118を介してP型熱電素子又はN型熱電素子
が交互に夫々2個づづ固着せしめられ、PN素子
対113を構成すると共に各素子対間は直列接続
されている。 Two P-type thermoelectric elements or two N-type thermoelectric elements are alternately fixed onto the first and second electrodes via solder layers 118 to form a PN element pair 113 and each element pair. are connected in series.
このような構造の場合、組立て時の半田付工程
あるいは使用中に激しい温度変化を受けると、銅
とアルミナセラミツクとの間の熱膨張率の差によ
つて(熱歪による)基板のそりが生じる。このた
め、半田付箇所や熱電素子あるいは基板自体が応
力を受け、破損を生じることがあり信頼性を低下
させる原因となつていた。 If such a structure is subjected to severe temperature changes during the soldering process during assembly or during use, the difference in thermal expansion coefficients between copper and alumina ceramic will cause the board to warp (due to thermal strain). . As a result, the soldered parts, the thermoelectric elements, or the board itself are subjected to stress, which may cause damage and reduce reliability.
そこで、アルミナセラミツク基板の裏側にも表
面と同様に銅板を接合せしめる方法が提案されて
いる。 Therefore, a method has been proposed in which a copper plate is bonded to the back side of the alumina ceramic substrate in the same way as the front side.
しかしながら、このように表裏、同一のパター
ンで銅板を接合した場合、パターン間のアルミナ
セラミツクの露出部分は、機械的にもろく、割れ
易いという欠点があつた。 However, when copper plates are bonded with the same pattern on the front and back in this manner, the exposed portions of the alumina ceramic between the patterns have the disadvantage that they are mechanically brittle and easily break.
本考案は、前記実情に鑑みてなされたもので、
熱交換基板の機械的強度を増大せしめ、信頼性の
高い熱電装置を提供することを目的とする。 This invention was made in view of the above-mentioned circumstances,
The purpose of the present invention is to increase the mechanical strength of a heat exchange board and provide a highly reliable thermoelectric device.
[問題点を解決するための手段]
そこで、本考案では、熱電装置の熱交換基板の
表面側に形成される電極パターン間の溝部すなわ
ちパターンのない部分が一致しないように該電極
パターンを同一の導体からなるパターンを裏面側
にも配設している。[Means for Solving the Problems] Therefore, in the present invention, the electrode patterns formed on the front surface side of the heat exchange substrate of the thermoelectric device are arranged so that the grooves between the electrode patterns, that is, the portions without patterns do not coincide with each other. A pattern made of conductors is also placed on the back side.
[作用]
かかる構造の熱交換基板によれば、両面から同
程度の応力を受け、相殺されるため、そりを生じ
ることもなく、また、両面のパターン間の溝部が
一致しないように構成されているため、溝部で割
れが生じるということもなくなり、機械的強度は
増大し、信頼性が向上する。[Function] According to the heat exchange board having such a structure, stress is applied to the same degree from both sides and is canceled out, so that warping does not occur, and the grooves between the patterns on both sides are configured so that they do not match. This eliminates the occurrence of cracks in the grooves, increases mechanical strength, and improves reliability.
[実施例]
以下、本考案の実施例について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は、本考案実施例の熱電装置の外観を示
す図、第2図aおよびbは、同装置の熱交換基板
を示す図である。 FIG. 1 is a view showing the appearance of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2a and 2b are views showing a heat exchange board of the same device.
この熱電装置は、相対向する表面に夫々複数個
の低温側接合用電極パターン1および高温側接合
用電極パターン2が形成されると共に、裏面にも
夫々、同様の第1および第2の裏面パターン10
0,200が形成されたアルミナセラミツク基板
からなる第1および第2の熱交換基板3,4によ
つて、各17個のP型熱電素子5およびN型熱電素
子6を交互に整列した状態で挟み、半田層7を介
して固着することよにり、前記低温側接合用電極
パターンおよび高温側接合用電極パターンによつ
て隣接するP型熱電素子およびN型熱電素子が接
続されてPN素子対8を構成すると共にこのPN
素子対8が互いに直列に接続されるように構成し
たもので、回路の両端に位置する高温側接合用電
極パターンに夫々第1の電極リード9および第2
の電極リード10が配設され、これにより通電が
行なわれ、第1の熱交換基板の側が低温部とな
り、第2の熱交換基板の側が高温部となる。 In this thermoelectric device, a plurality of low-temperature side bonding electrode patterns 1 and a plurality of high-temperature side bonding electrode patterns 2 are formed on opposing surfaces, and similar first and second back patterns are formed on the back surface, respectively. 10
17 P-type thermoelectric elements 5 and 17 N-type thermoelectric elements 6 are arranged alternately by first and second heat exchange substrates 3 and 4 made of alumina ceramic substrates on which 0.0,200 is formed. By sandwiching and fixing via the solder layer 7, the adjacent P-type thermoelectric element and N-type thermoelectric element are connected by the low-temperature side bonding electrode pattern and the high-temperature side bonding electrode pattern to form a PN element pair. 8 and this PN
The element pair 8 is configured to be connected in series with each other, and the first electrode lead 9 and the second electrode lead are connected to the high temperature side bonding electrode patterns located at both ends of the circuit.
Electrode leads 10 are disposed, and electricity is supplied thereby, so that the first heat exchange board side becomes a low temperature part and the second heat exchange board side becomes a high temperature part.
ここで、前記第1および第2の熱交換基板は、
同一構造を有するが、例えば第1の熱交換基板は
第2図aおよびbに示す如く、アルミナセラミツ
ク基板からなり、表面側には、メタライズ層(通
常モリブデンーマンガン(Mo−Mn)又はタン
グステンWなどの焼成層)1aとニツケルメツキ
層1bとからなるメタライズパターン上に半田層
1cを介して整列状態で固着せしめられた多数個
の銅板1dとからなる低温側接合用電極パターン
1が配設されると共に、裏面側にも同様に、パタ
ーン間の溝部mすなわち、アルミナセラミツク基
板の露呈部が表裏で一致しないように配列され、
メタライズ層100aとニツケルメツキ層100
bとからなるメタライズパターンと半田層100
cと多数個の銅板100dとからなる第1の裏面
パターン100が配設されている。 Here, the first and second heat exchange substrates are
Although they have the same structure, for example, the first heat exchange substrate is made of an alumina ceramic substrate as shown in FIGS. A low-temperature side bonding electrode pattern 1 consisting of a large number of copper plates 1d fixed in an aligned manner via a solder layer 1c is disposed on a metallized pattern consisting of a fired layer) 1a and a nickel plating layer 1b. Similarly, on the back side, the grooves m between the patterns, that is, the exposed parts of the alumina ceramic substrate are arranged so that they do not match on the front and back sides,
Metallized layer 100a and nickel plating layer 100
A metallized pattern consisting of b and a solder layer 100
A first back pattern 100 consisting of a copper plate 100d and a large number of copper plates 100d is disposed.
この熱電装置では、第1および第2の熱交換基
板が夫々、表面側のみならず、裏面側にも表面側
の電極パターンと同じ材料からなるパターンを有
しているため、両側から同程度の応力を受け、こ
れらは相殺され、そりを生じることもない。また
両面のパターンは溝部が互いに一致することのな
いようにずらして配置されているため、溝部で割
れが生じることもなく、裏面のパターンは補強材
としても作用し、機械的強度が増大して信頼性が
向上する。 In this thermoelectric device, each of the first and second heat exchange substrates has a pattern made of the same material as the electrode pattern on the front side not only on the front side but also on the back side. When subjected to stress, these are canceled out and no warping occurs. In addition, since the patterns on both sides are staggered so that the grooves do not coincide with each other, cracks do not occur in the grooves, and the pattern on the back side also acts as a reinforcing material, increasing mechanical strength. Improved reliability.
なお、実施例においては、低温側接合用電極パ
ターン、高温側接合用電極パターンおよび裏面パ
ターンは、アルミナセラミツク基板上に形成され
たメタライズ層とメツキ層からなるメタライズパ
ターン上に、半田層を介して銅板を固着せしめる
ことによつて構成されているが、DBC基板上の
銅層を、フオトリソエツチング法を用いてパター
ニングする等、構造は必要に応じて適宜選択可能
である。 In the examples, the low-temperature side bonding electrode pattern, the high-temperature side bonding electrode pattern, and the back surface pattern are formed on a metallized pattern consisting of a metalized layer and a plating layer formed on an alumina ceramic substrate through a solder layer. Although it is constructed by fixing copper plates, the structure can be appropriately selected as necessary, such as by patterning the copper layer on the DBC substrate using a photolithography method.
[効果]
以上説明してきたように、本考案によれば、熱
交換基板の裏面側にも、表面側の電極パターンを
同一材料からなるパターンを、溝部が一致しない
ように位置をずらして形成しているため、急激な
温度変化に対しても、熱交換基板がそりを生じた
り、割れたりすることもなく、信頼性の高い熱電
装置を提供することが可能となる。[Effect] As explained above, according to the present invention, a pattern made of the same material as the electrode pattern on the front side is also formed on the back side of the heat exchange board, but the positions are shifted so that the grooves do not match. Therefore, even in the face of rapid temperature changes, the heat exchange substrate does not warp or crack, making it possible to provide a highly reliable thermoelectric device.
第1図は、本考案実施例の熱電装置を示す図、
第2図aおよびbは、夫々同装置の熱交換基板の
平面図および側面図、第3図は従来例の熱電装
置、第4図は、同装置の熱交換基板の部分拡大図
である。
111……第1の熱交換基板、112……第2
の熱交換基板、113……PN素子対、114…
…第1の電極、115……第2の電極、116…
…メタライズ層パターン、117……半田層、1
18……半田層、1……低温側接合用電極パター
ン、2……高温側接合用電極パターン、100…
…第1の裏面パターン、200……第2の裏面パ
ターン、3……第1の熱交換基板、4……第2の
熱交換基板、5……P型熱電素子、6……N型熱
電素子、7……半田層、8……PN素子対、9…
…第1の電極リード、10……第2の電極リー
ド、1a,100a……メタライズ層、1b,1
00b……ニツケルメツキ層、1c,100c…
…半田層、1d,100d……銅板、m……溝
部。
FIG. 1 is a diagram showing a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 2a and 2b are a plan view and a side view, respectively, of a heat exchange board of the same device, FIG. 3 is a conventional thermoelectric device, and FIG. 4 is a partially enlarged view of the heat exchange board of the same device. 111...first heat exchange board, 112...second
heat exchange board, 113...PN element pair, 114...
...First electrode, 115... Second electrode, 116...
...Metallization layer pattern, 117...Solder layer, 1
18... Solder layer, 1... Electrode pattern for low temperature side bonding, 2... Electrode pattern for high temperature side bonding, 100...
...First back pattern, 200... Second back pattern, 3... First heat exchange board, 4... Second heat exchange board, 5... P type thermoelectric element, 6... N type thermoelectric element Element, 7...Solder layer, 8 ...PN element pair, 9...
...First electrode lead, 10... Second electrode lead, 1a, 100a... Metallized layer, 1b, 1
00b...Nickelmetsuki layer, 1c, 100c...
...Solder layer, 1d, 100d...Copper plate, m...Groove portion.
Claims (1)
を介して接続せしめられた少なくとも1つの熱
電素子対からなる素子部を具備してなる熱電装
置において、 前記熱交換基板は、裏面側に、溝部が一致し
ないように配置をずらして配設された、前記電
極パターンとほぼ同一のパターンからなる裏面
パターンを具備していることを特徴とする熱電
装置。 (2) 前記電極パターンおよび裏面パターンは、熱
交換基板上に形成されたメタライズ層を介して
整列状態で固着せしめられた複数個の銅板から
なることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
第(1)項記載の熱電装置。 (3) 前記熱交換基板は、DBC基板からなり、前
記電極パターンおよび裏面パターンは、該
DBC基板表面の銅層のパターニングによつて
形成された銅パターンであることを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の熱電装
置。[Claims for Utility Model Registration] (1) A thermoelectric device comprising an element portion consisting of at least one thermoelectric element pair connected via an electrode pattern disposed on the surface of a heat exchange substrate, A thermoelectric device characterized in that the heat exchange substrate is provided with a back pattern on the back side that is substantially the same as the electrode pattern and is arranged in a shifted arrangement so that the grooves do not match. (2) The electrode pattern and the back pattern are comprised of a plurality of copper plates fixed in an aligned manner via a metallized layer formed on a heat exchange substrate. Thermoelectric device described in item 1). (3) The heat exchange board is made of a DBC board, and the electrode pattern and back pattern are
2. The thermoelectric device according to claim (1), wherein the thermoelectric device is a copper pattern formed by patterning a copper layer on the surface of a DBC substrate.
Priority Applications (1)
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JP1986113152U JPH0337246Y2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP1986113152U JPH0337246Y2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS6320465U JPS6320465U (en) | 1988-02-10 |
JPH0337246Y2 true JPH0337246Y2 (en) | 1991-08-07 |
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ID=30994680
Family Applications (1)
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JP1986113152U Expired JPH0337246Y2 (en) | 1986-07-23 | 1986-07-23 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2881332B2 (en) * | 1990-05-14 | 1999-04-12 | 株式会社小松製作所 | Thermoelectric device manufacturing method |
-
1986
- 1986-07-23 JP JP1986113152U patent/JPH0337246Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS6320465U (en) | 1988-02-10 |
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