JPH0689955A - 熱電冷却器 - Google Patents

熱電冷却器

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JPH0689955A
JPH0689955A JP23944492A JP23944492A JPH0689955A JP H0689955 A JPH0689955 A JP H0689955A JP 23944492 A JP23944492 A JP 23944492A JP 23944492 A JP23944492 A JP 23944492A JP H0689955 A JPH0689955 A JP H0689955A
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JP
Japan
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thermoelectric cooler
peltier element
cooler
elements
optical semiconductor
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Withdrawn
Application number
JP23944492A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Ishizaka
哲男 石坂
Takayuki Masuko
隆行 益子
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Toshio Oya
利夫 大矢
Saeko Yokoi
小恵子 横井
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光通信用の光源として用いられる光半導体モ
ジュール用熱電冷却器に関し、その熱電冷却器の信頼性
を向上させ、交換頻度を少なくしてコストダウンを図
る。 【構成】 ペルチェ素子エレメント10は、電気的に直
列に配置され、そのペルチェ素子エレメント10の2個
に対して、バイパス回路21及び22が並列に配列され
る。このため、ペルチェ素子エレメント10の1個がそ
の半田付け部分等で断線したりしたとしても、電流は、
その部分で断線することなく、バイパス回路21または
22を通って流れる。したがって、他のペルチェ素子エ
レメント10は正常に作動する。その結果、熱電冷却器
1は、温度コントローラとしての機能を保持することが
でき、信頼性が向上し、光半導体モジュールの特性劣化
が起こる率も低減する。また、熱電冷却器1の交換頻度
も少なくなり、その分コストダウンになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光半導体モジュール内で
冷却用として用いられる熱電冷却器に関し、特に光通信
用の光源として用いられる光半導体素子を冷却する熱電
冷却器に関する。
【0002】光半導体素子は、熱による影響を受けやす
いので、温度コントロールが重要な要素となる。そのた
めに光半導体モジュール内に熱電冷却器を設け、その熱
電冷却器で光半導体素子の温度をコントロールするよう
にしている。
【0003】
【従来の技術】図5は従来の光半導体モジュール用熱電
冷却器の斜視図である。図に示すように、熱電冷却器
(Thermo Electric Cooler,TEC )1Cは、複数(例え
ば40個)のペルチェ素子エレメント10a、10b・
・をユニット化して構成される。すなわち、p形、n形
のペルチェ素子エレメント10a、10b・・が交互に
配列され、そのペルチェ素子エレメント10a、10b
・・は、電極プレート2C及び3Cを介して互いに接合
される。
【0004】図6は図5の簡易回路図である。図に示す
ように、ペルチェ素子エレメント10a、10b・・
は、電気的に直列に配置されている。このような熱電冷
却器1Cにおいて、電極プレート3Cに設けられたリー
ド線4及び5に通電すると、ペルチェ素子エレメント1
0a等の各接合部分でペルチェ効果による吸熱及び発熱
作用が発生する。リード線4側をプラス、リード線5側
をマイナスとして通電すると、電極プレート2C側では
吸熱が、電極プレート3C側では発熱が生じ、全体とし
て光半導体素子6が冷却される。逆に、リード線5側を
プラス、リード線4側をマイナスとして通電すると、電
極プレート2C側では発熱が、電極プレート3C側では
吸熱が生じ、全体として光半導体素子6が加熱される。
その結果、光半導体素子6は常時適度な温度範囲に保持
されて、安定した発光を行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ペルチェ素子
エレメント10a等は、熱や外からの衝撃に弱く、熱変
形等により電極プレート2C、3Cとの間の半田付け部
分などで断線等が生じやすい。しかも、各ペルチェ素子
エレメント10a等は、上述したように、直列に配置さ
れている。このため、ペルチェ素子エレメント10a等
の1個でもその半田付け部分等が断線したりすると、他
のペルチェ素子エレメント10a等が正常であっても、
熱電冷却器1Cは、温度コントローラとしての機能を果
たすことができない。
【0006】したがって、熱電冷却器1Cの信頼性は非
常に悪く、光半導体モジュールの特性劣化も起こりやす
かった。また、熱電冷却器1Cの交換頻度も多くなるた
め、その分、コストが高く付いていた。さらに、熱電冷
却器1Cは、光半導体モジュールの中に封止されている
ためにその交換も容易に行うことができなかった。
【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、信頼性を向上させると共に、交換頻度を少な
くしてコストダウンを図ることができる熱電冷却器を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1に示すように、本発
明の熱電冷却器1は、直列に配列されたペルチェ素子エ
レメント10a,10b・・と、そのペルチェ素子エレ
メント10a,10b・・に対して設けられた抵抗を含
むバイパス回路21a,21b・・及び22a,22b
・・とから構成される。
【0009】
【作用】バイパス回路21a,21b・・及び22a,
22b・・をペルチェ素子エレメント10a等に対して
並列に設けた。このため、ペルチェ素子エレメント10
の1個がその半田付け部分等で断線したりしたとして
も、電流は、その部分で断線することなく、バイパス回
路21a等または22a等を通って流れる。したがっ
て、他のペルチェ素子エレメント10a等は正常に作動
する。その結果、熱電冷却器1は、温度コントローラと
しての機能を保持することができ、信頼性が向上し、光
半導体モジュールの特性劣化が起こる率も低減する。ま
た、従来ペルチェ素子エレメント10a等の1個でも断
線すると、熱電冷却器1全体を交換していたのに対し、
そのような場合でも熱電冷却器1をそのまま使用するこ
とができるので、熱電冷却器1の交換頻度も少なくな
り、その分コストダウンになる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本発明の光半導体モジュール用熱電冷却
器の斜視図である。図に示すように、熱電冷却器1は、
複数(例えば40個)のペルチェ素子エレメント10
a,10b・・をユニット化して構成される。すなわ
ち、p形、n形のペルチェ素子エレメント10a等が交
互に配列され、そのペルチェ素子エレメント10a等
は、電極プレート2及び3を介して互いに接合される。
電極プレート2及び3は、セラミック基板上に形成され
た薄膜金属である。
【0011】このような熱電冷却器1Cにおいて、電極
プレート3Cに設けられたリード線4及び5に通電する
と、ペルチェ素子エレメント10a等の各接合部分でペ
ルチェ効果による吸熱及び発熱作用が発生する。リード
線4側をプラス、リード線5側をマイナスとして通電す
ると、電極プレート2C側では吸熱が、電極プレート3
C側では発熱が生じ、全体として光半導体素子6が冷却
される。逆に、リード線5側をプラス、リード線4側を
マイナスとして通電すると、電極プレート2C側では発
熱が、電極プレート3C側では吸熱が生じ、全体として
光半導体素子6が加熱される。その結果、光半導体素子
6は常時適度な温度範囲に保持されて、安定した発光を
行うことができる。
【0012】図1は図2の簡易回路図である。図に示す
ように、ペルチェ素子エレメント10a等は、電気的に
直列に配置されている。そのペルチェ素子エレメント1
0a等の各2個に対して薄膜抵抗21a,22a等が順
次バイパス回路として設けられる。薄膜抵抗21a,2
1b・・は、電極プレート3上に設けられ、薄膜抵抗2
2a,22b・・は、電極プレート2上に設けられる。
このように、例えば2個のペルチェ素子エレメント10
a、10bに対して薄膜抵抗21aを設けるようにした
のは、同一電極プレート3上でバイパス回路を形成する
ためである。
【0013】薄膜抵抗21a等及び22a等は、電極プ
レート2、3側のセラミック基板上に形成され、例えば
薄膜抵抗22aの抵抗値は2個分のペルチェ素子エレメ
ント10a及び10bと同程度に設定される。電極プレ
ート3上の薄膜抵抗21a等と電極プレート2上の薄膜
抵抗22a等とは、その起点が順に繰り返すように設け
られる。例えば、図1において、電極プレート3側の薄
膜抵抗21aは、ペルチェ素子エレメント10aの右側
端子をその起点とし、電極プレート2側の薄膜抵抗22
aは、ペルチェ素子エレメント10aの左側端子をその
起点とし、その起点は、ペルチェ素子エレメントの1個
置き毎に順に繰り返すようになっている。
【0014】このように、薄膜抵抗21a等及び22a
等をペルチェ素子エレメント10a等に対して並列に設
けたので、ペルチェ素子エレメント10a等の1個がそ
の半田付け部分等で断線したりしたとしても、電流は、
その部分で断線することなく、電極プレート3上の薄膜
抵抗21a等または電極プレート2上の薄膜抵抗22a
等を通って流れる。したがって、他のペルチェ素子エレ
メント10a等は正常に作動する。その結果、熱電冷却
器1は、温度コントローラとしての機能を保持すること
ができ、信頼性が向上し、光半導体モジュールの特性劣
化が起こる率も低減する。また、従来ペルチェ素子エレ
メント10a等の1個でも断線すると、熱電冷却器1全
体を交換していたのに対し、そのような場合でも熱電冷
却器1をそのまま使用することができるので、熱電冷却
器1の交換頻度も少なくなり、その分コストダウンにな
る。
【0015】上記の説明では、2個のペルチェ素子エレ
メント10a等に対して薄膜抵抗21a等、22a等を
設けるようにしたが、2個以上のペルチェ素子エレメン
ト10a等に対して薄膜抵抗21a等、22a等を設け
るように構成することもできる。
【0016】図3及び図4は本発明の第2の実施例を示
す図であり、図3は熱電冷却器の斜視図、図4はその簡
易回路図である。図3、図4に示すように、本実施例で
は、1個のペルチェ素子10aに対して、薄膜抵抗26
aと通電用柱27aとがバイパス回路として設けられ
る。通電用柱27aはペルチェ素子エレメント10aの
電極プレート2A、3A間に設けられる。以下、同様に
して各ペルチェ素子エレメント10b等に対して、薄膜
抵抗26b等と通電用柱27b等とがバイパス回路25
として設けられる。このように、第1の実施例の場合と
同様に、ペルチェ素子エレメント10a等の1個がその
半田付け部分等で断線したりしたとしても、電流は、そ
の部分で断線することなく、薄膜抵抗26a等及び通電
用柱27a等を通って流れる。さらに、本実施例では、
1個のペルチェ素子エレメント10a等に対して薄膜抵
抗26a等と通電用柱27a等を設けたので、各1個の
ペルチェ素子エレメント10a等毎にバイパスが可能と
なり、その断線等による影響を最小限に止めることがで
きる。その際に、通電用柱27はペルチェ素子エレメン
ト10を流れる電流が同じ方向となるような機能を果た
す。また、セラミック基板(電極プレート)2A、3A
間の支柱となるので、セラミック基板2A、3Aの熱に
よる歪み等を吸収する機能も果たしている。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、バイパ
ス回路をペルチェ素子エレメントに対して並列に設けた
ので、ペルチェ素子エレメントの1個がその半田付け部
分等で断線したりしたとしても、電流は、その部分で断
線することなく、バイパス回路を通って流れる。
【0018】したがって、他のペルチェ素子エレメント
は正常に作動する。その結果、熱電冷却器は、温度コン
トローラとしての機能を保持することができ、信頼性が
向上し、光半導体モジュールの特性劣化が起こる率も低
減する。
【0019】また、従来ペルチェ素子エレメントの1個
でも断線すると、熱電冷却器全体を交換していたのに対
し、そのような場合でも熱電冷却器をそのまま使用する
ことができるので、熱電冷却器の交換頻度も少なくな
り、その分コストダウンになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2の簡易回路図である。
【図2】本発明の光半導体モジュール用熱電冷却器の斜
視図である。
【図3】第2の実施例に係る熱電冷却器の斜視図であ
る。
【図4】図3の簡易回路図である。
【図5】従来の光半導体モジュール用熱電冷却器の斜視
図である。
【図6】図5の簡易回路図である。
【符号の説明】
1,1A 光半導体モジュール用熱電冷却器 2,2A,3,3A 電極プレート 4,5 リード線 6 光半導体素子 10a,10b,10c ペルチェ素子エレメント 21a,21b,22a,22b,26a,26b 薄
膜抵抗 27a,27b 通電用柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大矢 利夫 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 横井 小恵子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光半導体モジュール内で冷却用として用
    いられる熱電冷却器(1)において、 直列に配列されたペルチェ素子エレメント(10a,1
    0b,・・)と、 前記ペルチェ素子エレメント(10a,10b,・・)
    に対して設けられた抵抗を含むバイパス回路(21a,
    22a,・・)と、 を有することを特徴とする熱電冷却器。
  2. 【請求項2】 前記バイパス回路(21a,22a,・
    ・)は、前記ペルチェ素子エレメント(10a,10
    b,・・)の少なくとも2個以上に対して並列に配列さ
    れることを特徴とする請求項1記載の熱電冷却器。
  3. 【請求項3】 前記バイパス回路(21a,22a,・
    ・)は、一方の電極プレート(2)と他方の電極プレー
    ト(3)とに交互に設けられることを特徴とする請求項
    2記載の熱電冷却器。
  4. 【請求項4】 前記バイパス回路は、前記ペルチェ素子
    エレメント(10a,・・)1個に対して並列に配列さ
    れた抵抗と、前記ペルチェ素子エレメント(10a,・
    ・)の電極プレート間に設けられた通電用柱と、から構
    成されることを特徴とする請求項記載の熱電冷却器。
JP23944492A 1992-09-08 1992-09-08 熱電冷却器 Withdrawn JPH0689955A (ja)

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Effective date: 19991130