JPH08236819A

JPH08236819A - 冷熱電子素子

Info

Publication number: JPH08236819A
Application number: JP7035088A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Hosoe; 守細江
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】放熱体や吸熱体の形状や配置に制約を受ける
ことがない。吸・放熱エネルギーの授受力を十分に発揮
させることができる。冷熱電子素子としてユニット化で
きて、汎用性がある冷熱電子素子を提供する。【構成】一対の基板１間にペルチェ効果を有する半導
体素子２を複数個接合する。各半導体素子２を接続する
導電部３を基板１に設ける。導電部３の各々を基板１の
表裏面に露出させ、外部に露出した側の導電部３に絶縁
処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、除湿、冷蔵・保冷や温
熱等の温冷発生装置や空調関係の熱源発生装置として用
いられる冷熱電子素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から冷熱電子素子として、一対のセ
ラミック基板間にｎ型半導体素子とｐ型半導体素子を配
置して、セラミック基板に埋設した銅のような薄い金属
極板に結合して直列通電回路を形成した平型電子ペルチ
ェ素子が知られている。この従来例にあっては、セラミ
ック基板を通じての熱伝導により吸熱体からの熱を吸熱
し、放熱体へ熱を伝導するようにしている。しかしなが
ら、セラミック基板を通じての熱伝導率の向上は難し
く、また、セラミック基板を介して熱伝導して熱を伝え
ているので、吸・放熱に当たってセラミック基板の中央
側に熱が集中して吸・放熱が中央部に局部面に集中する
傾向があり、このため、伝熱面積の拡大と分散化による
吸・放熱エネルギーの授受力を十分に発揮させることが
できないという問題がある。

【０００３】また、他の従来例として、基板となるフィ
ルムの同一面にｎ型半導体の塗膜とｐ型半導体の塗膜と
両者を接続する金属導体の塗膜を形成した面状電子冷却
体が特開昭６３ー４８８７２号公報により提案されてい
るが、この従来例にあっては、発熱部と吸熱部をフィル
ムの同一面に設けてあり、このため、発熱部や吸熱部に
放熱体や吸熱体を設ける際、放熱体や吸熱体がｎ型半導
体やｐ型半導体の発熱部や吸熱部以外の部分に接するお
それがあり、特にｎ型半導体の塗膜とｐ型半導体の塗膜
を多数設けた場合には、放熱体や吸熱体がｎ型半導体や
ｐ型半導体の発熱部や吸熱部以外の部分に接しないよう
にするには放熱体や吸熱体の形状や配置に大きな制約が
ある。

【０００４】また、更に他の従来例として、ペルチェ効
果を生じる半導体と金属が薄い膜状に形成されて基板を
設けることなく接合して構成された熱電素子が特開平２
ー１９８１７９号公報により提案されているが、このも
のは放熱板と放熱フィンとにより基板を設けない熱電素
子を保持することで全体をブロックとして構成してお
り、基板をもつもののように熱電素子としてユニットに
なっておらず、汎用性がないという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来例
の問題点に鑑みて発明したものであって、放熱体や吸熱
体の形状や配置に制約を受けることがなく、しかも、吸
・放熱エネルギーの授受力を十分に発揮させることがで
き、また、冷熱電子素子としてユニット化できて、汎用
性がある冷熱電子素子を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するため本発明の冷熱電子素子は、一対の基板１間に
半導体素子２を複数個接合し、各半導体素子２を接続す
る導電部３を基板１に設け、導電部３の各々を基板１の
表裏面に露出させ、外部に露出した側の導電部３に絶縁
処理を施して成ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記のような構成の本発明によれば、導電部３
の各々を基板１の表裏面に露出させ、外部に露出した側
の導電部３に絶縁処理を施してあることで、該絶縁処理
を施した部分に吸熱体４乃至放熱体５を配設して、外部
に露出した導電部３から吸熱体４乃至放熱体５に直接吸
・放熱エネルギーの授受ができることになる。そして、
両側に基板１が位置することで、半導体素子２が外部に
出ず、冷熱電子素子としてユニット化できて汎用性を有
することになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて詳述する。一対の対向する基板１間にはペルチェ効
果を奏するｎ型とｐ型の半導体素子２が複数個接合して
あり、各半導体素子２を接続する導電部３が基板１に設
けてある。基板１に設けた上記各半導体素子２を接続す
る導電部３は各々基板１の表裏面に露出させた構成とな
っており、導電部３の基板１の裏面に露出した部分に半
導体素子２が接続してある。

【０００９】基板１はフレキシブルなものが用いられる
が、剛体であってもよい。また、基板１がフレキシブル
のものの場合は平面のみでなく、折り曲げや曲面等の適
応が可能である。基板１に上記のように表裏面に露出す
る導電部３を形成するには例えば、図５のようにして形
成する。すなわち、まず両面銅貼りのフレキシブルなプ
ラスチックシートに貫通孔６を穿孔する。この貫通孔６
は図３に示すように、ａ×ｂの寸法で、該貫通孔６は２
個で一対となっており、この一対の貫通孔６は形成しよ
うとする導電部３の長さＬ（ｎ型とｐ型よりなる一対の
半導体素子２間のピッチ）の外側に穿孔してある。両面
銅貼りプラスチックシートは厚さ１００μ程度の銅箔を
フォトエッチングして両面に多数の平面条部３ａがそれ
ぞれ一対の貫通孔６間に位置するように形成され、更
に、貫通孔６にはスルホールメッキ３ｂが施されて一対
の貫通孔６に形成されたスルホールメッキ３ｂにより表
裏両面に形成された一対の貫通孔６間に位置する平面条
部３ａが一体に連続して環状電極となり、これが、基板
１の表裏に露出する導電部３となるものである。該導電
部３には錆防止のためにニッケルメッキを施すものであ
る。

【００１０】また、基板１の表裏面に露出する導電部３
を形成する他の方法としては、図６のように、基板１と
なるプラスチックシートに２個で一対となる複数の貫通
孔６を上記と同様にして形成し、該２個で一対となる貫
通孔６にコ字状をした金属板のプレス成形品の両側片３
ｅを裏側から嵌め込み、表側に突き出た両側片３ｅの先
端部３ｆを折り曲げて基板１の表裏に露出する導電部３
を形成するようにしてもよい。この場合、コ字状の金属
板の両側片３ｅの先端部３ｆを折り曲げた際に、先端の
折り曲げ部が重なり合わないようにし、また、両折り曲
げ部の先端間にわずかな隙間ｍが形成されるようにす
る。

【００１１】そして対向する基板１間にペルチェ効果を
生じる半導体素子２が配置され、基板１の表裏に露出す
るように形成された導電部３の裏面露出部３Ａに半導体
素子２が半田２０などにより接合されて組立てられ、対
向する基板１間において各半導体素子２が直列に接続結
合されると共に、各基板１の外部（つまり表側）に露出
した側の導電部３に絶縁処理が施されて図１乃至図４に
示すような面状にユニット化された本発明の冷熱電子素
子Ａが構成される。上記直列回路の両端部に位置する導
電部３にはリード線２１が接続される。

【００１２】基板１の外部に露出した側の導電部３に絶
縁処理をするには、例えば、酸化被膜を施すとか、ある
いは塗装膜や、グリース等の熱抵抗の小さい絶縁物を形
成するものであり、このようにして熱伝導の良好な吸・
放熱体の接触面との電気リークを確実に防ぐ熱抵抗の小
さな絶縁物１０を基板１に形成した導電部３の表面露出
部３Ｂに形成するものである。

【００１３】図１、図２には上記構成の冷熱電子素子Ａ
の完成品の一例を示すものである。ここで、半導体素子
２のチップの寸法、数、導電部３の長さ等による組合せ
で、吸熱量と入力電力、使用箇所の条件により素子全体
の大きさ、厚さを任意に設計可能である。なお、図２に
は基板１の一部を破断した斜視図が示してあるが、図１
に示すものと図２に示すものとは半導体素子２の数、配
列例の異なる例を示している。

【００１４】図７乃至図１０には上記の構成の冷熱電子
素子Ａの両基板１の外部に露出した導電部３の表面露出
部３Ｂに施した絶縁物１０にそれぞれ吸熱体４と放熱体
５を配設した使用状態を示すものである。すなわち、図
７においては、一方の基板１の外部に露出した導電部３
の表面露出部３Ｂに施した絶縁物１０に放熱体５となる
垂直長方形フィンを重ねて配設し、また、他方の基板１
の外部に露出した導電部３の表面露出部３Ｂに施した絶
縁物１０に吸熱体４を重ねて配設したものである。

【００１５】また、図８においては、一方の基板１の外
部に露出した導電部３の表面露出部３Ｂに施した絶縁物
１０に放熱体５となるコルゲートフィンを重ねて配設
し、また、他方の基板１の外部に露出した導電部３の表
面露出部３Ｂに施した絶縁物１０に吸熱体４を重ねて配
設したものである。図９、図１０においては、フィン等
を使用せず、内枠体１５、外枠体１６間に面状にユニッ
ト化された本発明の冷熱電子素子Ａを密着して介在さ
せ、内枠体１５と外枠体１６で挟持するようにしたもの
であり、内枠体１５、外枠体１６が吸熱体１４、放熱体
１５となり、この内枠体１５、外枠体１６で吸・放熱エ
ネルギーの授受を広面積で行うようにしたものである。

【００１６】ここで、基板１に設けた導電部３の裏面露
出部３Ａにスパッタリング法や真空蒸着法によりビスマ
ス、テルル膜を形成して薄膜のペルチェ効果を有する半
導体素子２を形成してもよい。また、導電部３はアルミ
ニウム材であってもよく、この場合の絶縁物１０として
はアルミナ酸化膜２０μ程度で絶縁精度を向上させるこ
とができる。

【００１７】図１１、図１２、図１３には面状にユニッ
ト化された本発明の冷熱電子素子Ａの使用例を示してい
る。図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）はそれ
ぞれの実施例の展開図であって、これらの各展開図に示
す面状にユニット化された冷熱電子素子Ａを図１１
（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）の各想像線で示す
折り曲げ線部分で折り曲げて図１１（ｂ）のようなコ字
状形にしたり、図１２（ｂ）のようにロ字状形にした
り、図１３（ｂ）のように一方が開口した容器状の形状
としたりして使用する例を示している。

【００１８】

【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、一対
の基板間に半導体素子を複数個接合し、各半導体素子を
接続する導電部を基板に設け、導電部の各々を基板の表
裏面に露出させ、外部に露出した側の導電部に絶縁処理
を施して該絶縁処理を施してあるので、該絶縁処理を施
した部分に吸熱体乃至放熱体を配設して、外部に露出し
た導電部から吸熱体乃至放熱体に直接吸・放熱エネルギ
ーの授受ができ、この結果、放熱体や吸熱体の形状や配
置に制約を受けることがなく、しかも、従来のように、
基板を介して熱伝導するもののように基板の中央側に熱
が集中して吸・放熱が中央部に局部面に集中するという
ようなことがなくて、伝熱面積の拡大と分散化による吸
・放熱エネルギーの授受力を十分に発揮させることがで
きるものであり、また、一対の基板間に半導体素子をサ
ンドイッチした構造となり、半導体素子外部に出ず、ま
た基板が存在することで冷熱電子素子としてユニット化
できて汎用性を有することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の斜視図である。

【図２】同上の一部破断した斜視図である。

【図３】同上の要部拡大斜視図である。

【図４】同上の要部拡大断面図である。

【図５】同上の導電部を基板の表裏面に露出させて外面
に絶縁処理する一例の説明図である。

【図６】同上の導電部を基板の表裏面に露出させて外面
に絶縁処理する他例の説明図である。

【図７】同上の吸熱体と放熱体とを設けた例を示す断面
図である。

【図８】同上の吸熱体と放熱体とを設けた他の例を示す
断面図である。

【図９】本発明の他の実施例の斜視図である。

【図１０】同上の断面図である。

【図１１】（ａ）は本発明の一例の展開図を示し、
（ｂ）は折り曲げ使用状態を示す説明図である。

【図１２】（ａ）は本発明の他例の展開図を示し、
（ｂ）は折り曲げ使用状態を示す説明図である。

【図１３】（ａ）は本発明の更に他例の展開図を示し、
（ｂ）は折り曲げ使用状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１基板２半導体素子３導電部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間にペルチェ効果を有する半
導体素子を複数個接合し、各半導体素子を接続する導電
部を基板に設け、導電部の各々を基板の表裏面に露出さ
せ、外部に露出した側の導電部に絶縁処理を施して成る
ことを特徴とする冷熱電子素子。