JPH0685332A - 熱電装置及びその製造方法 - Google Patents
熱電装置及びその製造方法Info
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- JPH0685332A JPH0685332A JP4235664A JP23566492A JPH0685332A JP H0685332 A JPH0685332 A JP H0685332A JP 4235664 A JP4235664 A JP 4235664A JP 23566492 A JP23566492 A JP 23566492A JP H0685332 A JPH0685332 A JP H0685332A
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は発熱体の温度を制御する場合等に使用
される熱電装置に関し、半導体熱電素子と基板の接合部
が剥離しにくい熱電装置及びその製造方法の提供を目的
とする。 【構成】ほぼ平行に配置された一対の基板２及び４の対
向面に半導体熱電素子６の両端を半田付けにより接合し
てなる熱電装置において、半導体熱電素子６の接合面の
縁部に面取りを施して構成する。
される熱電装置に関し、半導体熱電素子と基板の接合部
が剥離しにくい熱電装置及びその製造方法の提供を目的
とする。 【構成】ほぼ平行に配置された一対の基板２及び４の対
向面に半導体熱電素子６の両端を半田付けにより接合し
てなる熱電装置において、半導体熱電素子６の接合面の
縁部に面取りを施して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発熱体の温度を制御す
る場合等に使用される熱電装置及びその製造方法に関す
る。
る場合等に使用される熱電装置及びその製造方法に関す
る。
【０００２】光ファイバ通信の分野でよく使用されるレ
ーザダイオード（ＬＤ）は、出力光の強度や波長を一定
に保つために、一定の温度で駆動することが要求され
る。ＬＤ等の発熱体の温度を一定に制御する場合には、
熱電装置を用いて発熱体から外部への放熱過程を制御す
る。ここで、熱電装置とは、ペルチェ効果、トムソン効
果、ゼーベック効果等の熱電効果を利用した熱ポンプ又
は発電装置のことをいう。
ーザダイオード（ＬＤ）は、出力光の強度や波長を一定
に保つために、一定の温度で駆動することが要求され
る。ＬＤ等の発熱体の温度を一定に制御する場合には、
熱電装置を用いて発熱体から外部への放熱過程を制御す
る。ここで、熱電装置とは、ペルチェ効果、トムソン効
果、ゼーベック効果等の熱電効果を利用した熱ポンプ又
は発電装置のことをいう。
【０００３】熱ポンプは、電流と熱流との相互作用によ
って熱エネルギーをある物体から別の物体に移送する装
置であり、発電装置は、熱流と電気回路の電荷担体の相
互作用によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換す
る装置である。ＬＤに適した熱電装置としては、異種の
金属の接合部を通って電流が流れたときにその接合部に
おいて熱が発生し或いは熱が吸収される現象（ペルチェ
効果）を用いた熱ポンプ型の電子冷却装置がある。
って熱エネルギーをある物体から別の物体に移送する装
置であり、発電装置は、熱流と電気回路の電荷担体の相
互作用によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換す
る装置である。ＬＤに適した熱電装置としては、異種の
金属の接合部を通って電流が流れたときにその接合部に
おいて熱が発生し或いは熱が吸収される現象（ペルチェ
効果）を用いた熱ポンプ型の電子冷却装置がある。
【０００４】
【従来の技術】従来、ほぼ平行に配置された一対の基板
の対向面（両基板の電極形成面）に半導体熱電素子の両
端を半田付けにより接合してなる熱電装置の構成が知ら
れている。
の対向面（両基板の電極形成面）に半導体熱電素子の両
端を半田付けにより接合してなる熱電装置の構成が知ら
れている。
【０００５】また、このような熱電装置の製造方法とし
ては、半導体熱電素子用のウェハーを切断して直方体形
状の半導体熱電素子を得るステップと、得られた半導体
熱電素子の両端をほぼ平行に配置された一対の基板の対
向面に半田付けにより接合するステップとを含む方法が
知られている。
ては、半導体熱電素子用のウェハーを切断して直方体形
状の半導体熱電素子を得るステップと、得られた半導体
熱電素子の両端をほぼ平行に配置された一対の基板の対
向面に半田付けにより接合するステップとを含む方法が
知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱電装置或いは
従来方法により製造された熱電装置にあっては、各部の
線熱膨張係数の違いにより、使用環境条件における温度
履歴の影響等によって基板と半導体熱電素子の接合部が
剥離することがあるという問題があった。
従来方法により製造された熱電装置にあっては、各部の
線熱膨張係数の違いにより、使用環境条件における温度
履歴の影響等によって基板と半導体熱電素子の接合部が
剥離することがあるという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、半導体熱電素子と基板の
接合部が剥離しにくい熱電装置及びその製造方法を提供
することである。
接合部が剥離しにくい熱電装置及びその製造方法を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の熱電装置は、ほ
ぼ平行に配置された一対の基板の対向面に半導体熱電素
子の両端を半田付けにより接合してなる熱電装置におい
て、該半導体熱電素子の接合面の縁部に面取りを施した
ことを特徴とする。
ぼ平行に配置された一対の基板の対向面に半導体熱電素
子の両端を半田付けにより接合してなる熱電装置におい
て、該半導体熱電素子の接合面の縁部に面取りを施した
ことを特徴とする。
【０００９】本発明の熱電装置の製造方法は、半導体熱
電素子用のウェハーに溝を形成する第１のステップと、
該ウェハーを該溝に沿って該溝の幅よりも狭い切断しろ
で切断して半導体熱電素子を得る第２のステップと、ほ
ぼ平行に配置された一対の基板の対向面に上記半導体熱
電素子の両端を半田付けにより接合する第３のステップ
とを含む。
電素子用のウェハーに溝を形成する第１のステップと、
該ウェハーを該溝に沿って該溝の幅よりも狭い切断しろ
で切断して半導体熱電素子を得る第２のステップと、ほ
ぼ平行に配置された一対の基板の対向面に上記半導体熱
電素子の両端を半田付けにより接合する第３のステップ
とを含む。
【００１０】
【作用】本発明の熱電装置の構成によると、半導体熱電
素子の接合面の縁部に面取りを施しているので、半導体
熱電素子の両端を半田付けにより基板に接合したときに
接合強度が増大し、半導体熱電素子と基板の接合部が剥
離しにくくなる。
素子の接合面の縁部に面取りを施しているので、半導体
熱電素子の両端を半田付けにより基板に接合したときに
接合強度が増大し、半導体熱電素子と基板の接合部が剥
離しにくくなる。
【００１１】また、本発明の熱電装置の製造方法による
と、半導体熱電素子と基板の接合部が剥離しにくい熱電
装置を容易に製造することができる。
と、半導体熱電素子と基板の接合部が剥離しにくい熱電
装置を容易に製造することができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明の実施例を示す熱電装置の一部破断正
面図である。この熱電装置は、ほぼ平行に配置されたセ
ラミックス等からなる基板２及び４と、基板２及び４間
に介在する概略直方体形状の複数の半導体熱電素子６と
を備えている。
る。図１は本発明の実施例を示す熱電装置の一部破断正
面図である。この熱電装置は、ほぼ平行に配置されたセ
ラミックス等からなる基板２及び４と、基板２及び４間
に介在する概略直方体形状の複数の半導体熱電素子６と
を備えている。
【００１３】半導体熱電素子６の互いに平行な両端面の
縁部には面取りが施されており、半導体熱電素子６の両
端面及び面取り部には例えばＮｉ（ニッケル）からなる
金属膜８がメッキにより形成されている。
縁部には面取りが施されており、半導体熱電素子６の両
端面及び面取り部には例えばＮｉ（ニッケル）からなる
金属膜８がメッキにより形成されている。
【００１４】基板２及び４の対向面には予め定められた
パターンで導体パターン１０が形成されており、半導体
熱電素子６の両端部は、金属膜４を導体パターン１０に
半田１２により半田付けすることによって、基板２及び
４に接合される。
パターンで導体パターン１０が形成されており、半導体
熱電素子６の両端部は、金属膜４を導体パターン１０に
半田１２により半田付けすることによって、基板２及び
４に接合される。
【００１５】図示された構成では、半導体熱電素子は紙
面上で一列にだけ配列されているが、半導体熱電素子を
紙面の表面から裏面に向かう方向に複数列配列し、各半
導体熱電素子が基板上で格子状に並ぶようにしてもよ
い。
面上で一列にだけ配列されているが、半導体熱電素子を
紙面の表面から裏面に向かう方向に複数列配列し、各半
導体熱電素子が基板上で格子状に並ぶようにしてもよ
い。
【００１６】半導体熱電素子６の材質としては、Ｂｉ2
Ｔｅ3 やＳｂ2 Ｔｅ3 を用いることができる。このよう
な半導体を用いた場合、正電極−ｎ型半導体−中間電極
−ｐ型半導体−負電極という構成のグループを複数直列
に接続し、電極を通して通電することによって、正、負
電極側を発熱源、中間電極側を吸熱源とする熱ポンプを
実現することができる。尚、図１に示された例では、基
板２及び４の内の一方の導体パターン１０が正、負電極
となり、他方の導体パターン１０が中間電極となる。
Ｔｅ3 やＳｂ2 Ｔｅ3 を用いることができる。このよう
な半導体を用いた場合、正電極−ｎ型半導体−中間電極
−ｐ型半導体−負電極という構成のグループを複数直列
に接続し、電極を通して通電することによって、正、負
電極側を発熱源、中間電極側を吸熱源とする熱ポンプを
実現することができる。尚、図１に示された例では、基
板２及び４の内の一方の導体パターン１０が正、負電極
となり、他方の導体パターン１０が中間電極となる。
【００１７】図２は図１の熱電装置の製造プロセスの一
部を説明するための図である。まず、図２（Ａ）に示す
ように、半導体熱電素子用のウェハー１４の表面及び裏
面に回転駆動される回転刃１６によりＶ字型の溝１８を
形成する。回転刃１６は溝１８の形状に対応した断面を
有しており、この回転刃１６をウェハー１４に対して回
転刃１６の回転軸と垂直な方向に走査することによっ
て、一定深さの溝１８を直線的に形成することができ
る。
部を説明するための図である。まず、図２（Ａ）に示す
ように、半導体熱電素子用のウェハー１４の表面及び裏
面に回転駆動される回転刃１６によりＶ字型の溝１８を
形成する。回転刃１６は溝１８の形状に対応した断面を
有しており、この回転刃１６をウェハー１４に対して回
転刃１６の回転軸と垂直な方向に走査することによっ
て、一定深さの溝１８を直線的に形成することができ
る。
【００１８】次いで、図２（Ｂ）に示すように、ウェハ
ー１４の少なくとも表面及び裏面に、図１の金属膜８に
なるＮｉメッキ層２０を形成する。しかる後、図２
（Ｃ）に示すように、ウェハー１４を溝１８の最も深い
部分に沿って溝１８の幅よりも狭い切断しろで切断して
半導体熱電素子を得る。切断位置を図中に破線で示す。
このような切断しろが狭い切断方法としては、レーザ切
断装置を用いたものがある。
ー１４の少なくとも表面及び裏面に、図１の金属膜８に
なるＮｉメッキ層２０を形成する。しかる後、図２
（Ｃ）に示すように、ウェハー１４を溝１８の最も深い
部分に沿って溝１８の幅よりも狭い切断しろで切断して
半導体熱電素子を得る。切断位置を図中に破線で示す。
このような切断しろが狭い切断方法としては、レーザ切
断装置を用いたものがある。
【００１９】この製造プロセスによると、両端面及び面
取り部に金属膜が形成された半導体熱電素子を一枚のウ
ェハーから多数得ることができるので、熱電装置の製造
が容易になる。
取り部に金属膜が形成された半導体熱電素子を一枚のウ
ェハーから多数得ることができるので、熱電装置の製造
が容易になる。
【００２０】本実施例では、ウェハーに溝を形成した後
ウェハーを切断する前にウェハーにメッキ層を形成する
ようにしているが、ウェハーを切断した後にウェハーの
必要な部分にメッキ層を形成するようにしてもよい。
ウェハーを切断する前にウェハーにメッキ層を形成する
ようにしているが、ウェハーを切断した後にウェハーの
必要な部分にメッキ層を形成するようにしてもよい。
【００２１】図３（Ａ）は溝が形成されたウェハーの斜
視図、図３（Ｂ）はウェハーの切断により得られた半導
体熱電素子の斜視図である。図３（Ａ）に示すように、
ウェハー１４の表面及び裏面に互いに直交する溝１８を
それぞれ等間隔に複数形成することによって、図３
（Ｂ）に示すような所定形状の半導体熱電素子を形状の
ばらつきを生じさせることなく容易に量産することがで
きる。
視図、図３（Ｂ）はウェハーの切断により得られた半導
体熱電素子の斜視図である。図３（Ａ）に示すように、
ウェハー１４の表面及び裏面に互いに直交する溝１８を
それぞれ等間隔に複数形成することによって、図３
（Ｂ）に示すような所定形状の半導体熱電素子を形状の
ばらつきを生じさせることなく容易に量産することがで
きる。
【００２２】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はそれぞれ本実
施例における接合部の引っ張り強度及び剪断強度の測定
結果を従来技術による場合と比較したグラフである。引
っ張り強度及び剪断強度に関して共に破断荷重が著しく
増大していることが明らかである。
施例における接合部の引っ張り強度及び剪断強度の測定
結果を従来技術による場合と比較したグラフである。引
っ張り強度及び剪断強度に関して共に破断荷重が著しく
増大していることが明らかである。
【００２３】この接合強度の増大は、ウェハーに形成す
る溝の斜面とウェハー表面がなす角が４０°乃至５０°
のときに著しかった。以上の実施例では、ウェハーにＶ
字型の溝を形成し、半導体熱電素子の端部の面取り部が
平坦になるようにしたが、ウェハーにＵ字型の溝を形成
し、面取り部が凹面になるようにしてもよい。
る溝の斜面とウェハー表面がなす角が４０°乃至５０°
のときに著しかった。以上の実施例では、ウェハーにＶ
字型の溝を形成し、半導体熱電素子の端部の面取り部が
平坦になるようにしたが、ウェハーにＵ字型の溝を形成
し、面取り部が凹面になるようにしてもよい。
【００２４】また、以上の実施例のようにウェハーの表
面及び裏面の対応する位置にそれぞれ溝を形成して半導
体熱電素子の両端部に面取り部を形成するのではなく、
ウェハーの表面及び裏面のいずれか一方にのみ溝を形成
し、半導体熱電素子の一方の端部にのみ面取り部を形成
するようにしてもよい。
面及び裏面の対応する位置にそれぞれ溝を形成して半導
体熱電素子の両端部に面取り部を形成するのではなく、
ウェハーの表面及び裏面のいずれか一方にのみ溝を形成
し、半導体熱電素子の一方の端部にのみ面取り部を形成
するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
半導体熱電素子と基板の接合部が剥離しにくい熱電装置
及びその製造方法の提供が可能になるという効果を奏す
る。
半導体熱電素子と基板の接合部が剥離しにくい熱電装置
及びその製造方法の提供が可能になるという効果を奏す
る。
【図１】本発明の実施例を示す熱電装置の一部破断正面
図である。
図である。
【図２】図１の熱電装置の製造プロセスの一部を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】溝が形成されたウェハー（Ａ）及び切断により
得られた半導体熱電素子（Ｂ）の斜視図である。
得られた半導体熱電素子（Ｂ）の斜視図である。
【図４】接合部の引っ張り強度（Ａ）及び剪断強度
（Ｂ）の測定結果を示すグラフである。
（Ｂ）の測定結果を示すグラフである。
２，４ 基板 ６ 半導体熱電素子 １４ ウェハー １８ 溝
Claims (4)
- 【請求項１】 ほぼ平行に配置された一対の基板(2,4)
の対向面に半導体熱電素子(6) の両端を半田付けにより
接合してなる熱電装置において、 該半導体熱電素子(6) の接合面の縁部に面取りを施した
ことを特徴とする熱電装置。 - 【請求項２】 半導体熱電素子用のウェハー(14)に溝(1
8)を形成する第１のステップと、 該ウェハー(14)を該溝(18)に沿って該溝(18)の幅よりも
狭い切断しろで切断して半導体熱電素子(6) を得る第２
のステップと、 ほぼ平行に配置された一対の基板(2,4) の対向面に上記
半導体熱電素子(6) の両端を半田付けにより接合する第
３のステップとを含むことを特徴とする熱電装置の製造
方法。 - 【請求項３】 上記溝(18)は上記ウェハー(14)の表面及
び裏面の対応する位置にそれぞれ形成されることを特徴
とする請求項２に記載の熱電装置の製造方法。 - 【請求項４】 上記ウェハー(14)に金属メッキを施すス
テップを上記第１のステップと上記第２のステップの間
にさらに含むことを特徴とする請求項２又は３に記載の
熱電装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4235664A JPH0685332A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 熱電装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4235664A JPH0685332A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 熱電装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685332A true JPH0685332A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=16989373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4235664A Withdrawn JPH0685332A (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 熱電装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685332A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024204329A1 (ja) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | リンテック株式会社 | 熱電ウェハ及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP4235664A patent/JPH0685332A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024204329A1 (ja) * | 2023-03-30 | 2024-10-03 | リンテック株式会社 | 熱電ウェハ及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |