JPH08316532A - 冷却ユニット構造 - Google Patents
冷却ユニット構造Info
- Publication number
- JPH08316532A JPH08316532A JP7121354A JP12135495A JPH08316532A JP H08316532 A JPH08316532 A JP H08316532A JP 7121354 A JP7121354 A JP 7121354A JP 12135495 A JP12135495 A JP 12135495A JP H08316532 A JPH08316532 A JP H08316532A
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- Japan
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- wiring
- conductive metal
- metal foil
- cooling unit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 組立て時及び衝撃等による基板の割れ発生が
改善でき、熱伝導性に優れ、且つ安価なペルチェ効果利
用の冷却ユニット構造を提供する。 【構成】 ベース基板としての金属板１の片面に絶縁性
無機物を充填した熱硬化型接着剤からなる絶縁層３を介
し導電性金属箔を積層して導電性金属箔に回路加工して
配線回路５を設けてなる配線板と、ベース基板としての
金属板２の片面に絶縁性無機物を充填した熱硬化型接着
剤からなる絶縁層４を介し導電性金属箔を積層して導電
性金属箔に回路加工して配線回路６を設けてなる配線板
との配線回路５、６面にｎ型半導体７とｐ型半導体８と
を交互に接合した冷却ユニット構造。
改善でき、熱伝導性に優れ、且つ安価なペルチェ効果利
用の冷却ユニット構造を提供する。 【構成】 ベース基板としての金属板１の片面に絶縁性
無機物を充填した熱硬化型接着剤からなる絶縁層３を介
し導電性金属箔を積層して導電性金属箔に回路加工して
配線回路５を設けてなる配線板と、ベース基板としての
金属板２の片面に絶縁性無機物を充填した熱硬化型接着
剤からなる絶縁層４を介し導電性金属箔を積層して導電
性金属箔に回路加工して配線回路６を設けてなる配線板
との配線回路５、６面にｎ型半導体７とｐ型半導体８と
を交互に接合した冷却ユニット構造。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ペルチェ効果を有する
冷却素子を用いた冷却ユニット構造に関するものであ
る。
冷却素子を用いた冷却ユニット構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ペルチェ効果を利用した冷却ユニットは
熱電半導体を利用したヒートポンプの一種で、直流電流
を印加することにより片面は発熱、相反する面は吸熱で
きる特徴を持っており、この原理を活用して半導体プロ
セス用恒温プレートや保温庫及びＣＰＵ局部クーラー等
への応用が拡大している。
熱電半導体を利用したヒートポンプの一種で、直流電流
を印加することにより片面は発熱、相反する面は吸熱で
きる特徴を持っており、この原理を活用して半導体プロ
セス用恒温プレートや保温庫及びＣＰＵ局部クーラー等
への応用が拡大している。
【０００３】そこで、現在市販されているペルチェ効果
を有する冷却素子を用いた冷却ユニット構造の概要を図
２により説明すると、セラミック基板に回路を形成した
セラミック配線板１０とセラミック配線板１１との２枚
のセラミック配線板間に、冷却素子として、Ｂｉ2Ｔｅ3
−Ｂｉ2Ｓｅ3合金等で構成されるｎ型半導体７と、Ｓｂ
2Ｔｅ3−Ｂｉ2Ｔｅ3合金等で構成されるｐ型半導体８を
交互に配列させて配線回路１２と半田付けした構造とな
っている。
を有する冷却素子を用いた冷却ユニット構造の概要を図
２により説明すると、セラミック基板に回路を形成した
セラミック配線板１０とセラミック配線板１１との２枚
のセラミック配線板間に、冷却素子として、Ｂｉ2Ｔｅ3
−Ｂｉ2Ｓｅ3合金等で構成されるｎ型半導体７と、Ｓｂ
2Ｔｅ3−Ｂｉ2Ｔｅ3合金等で構成されるｐ型半導体８を
交互に配列させて配線回路１２と半田付けした構造とな
っている。
【０００４】また、近年、これらの改良タイプの冷却ユ
ニットとして開発された構造体として図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、冷却ユニットの筐体として、機械
加工によって図に示す形状に加工したアルミブロック１
５、１６をそれぞれアルマイト処理して絶縁体とし、こ
のアルミブロック１５、１６間に冷却素子としてのｎ型
半導体７とｐ型半導体８を交互に挾みこむが、ｎ型半導
体７及びｐ型半導体８の導通経路を形成させるために導
電チップ１７を用いて、ｎ型半導体７とｐ型半導体８を
交互に配列して半田付けする構造となっており、この構
造は基板となるアルミブロックの割れ等の問題がなく、
大型化も対応でき、また、アルミブロックに直接ペルチ
ェ素子の発生エネルギーを伝達できるためペルチェ素子
の熱効率は改善できる。
ニットとして開発された構造体として図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、冷却ユニットの筐体として、機械
加工によって図に示す形状に加工したアルミブロック１
５、１６をそれぞれアルマイト処理して絶縁体とし、こ
のアルミブロック１５、１６間に冷却素子としてのｎ型
半導体７とｐ型半導体８を交互に挾みこむが、ｎ型半導
体７及びｐ型半導体８の導通経路を形成させるために導
電チップ１７を用いて、ｎ型半導体７とｐ型半導体８を
交互に配列して半田付けする構造となっており、この構
造は基板となるアルミブロックの割れ等の問題がなく、
大型化も対応でき、また、アルミブロックに直接ペルチ
ェ素子の発生エネルギーを伝達できるためペルチェ素子
の熱効率は改善できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べたも
ののうち、前者のセラミック基板に回路を形成したもの
においては、セラミック基板が組立て時に加わる偏荷重
や製品用途によっては振動や衝撃によりセラミックに割
れが発生するため扱いにくく、さらに、セラミック基板
は高価であるとともに大型化できないという問題もあ
り、加えて、冷却ユニットの熱効率向上に重要な基板自
体の熱伝導に対しても問題点を有していた。
ののうち、前者のセラミック基板に回路を形成したもの
においては、セラミック基板が組立て時に加わる偏荷重
や製品用途によっては振動や衝撃によりセラミックに割
れが発生するため扱いにくく、さらに、セラミック基板
は高価であるとともに大型化できないという問題もあ
り、加えて、冷却ユニットの熱効率向上に重要な基板自
体の熱伝導に対しても問題点を有していた。
【０００６】また、後者の筐体としてアルミブロックを
機械加工したものにおいては、前記したような利点はあ
るものの、部品製作が機械加工であるため工数が大とな
っていた他、ｎ型半導体及びｐ型半導体の各冷却素子の
導通経路を形成するための導電チップ１７が必要なた
め、結果的には高価なものとなっている問題点を有して
いたのである。
機械加工したものにおいては、前記したような利点はあ
るものの、部品製作が機械加工であるため工数が大とな
っていた他、ｎ型半導体及びｐ型半導体の各冷却素子の
導通経路を形成するための導電チップ１７が必要なた
め、結果的には高価なものとなっている問題点を有して
いたのである。
【０００７】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、組立て時及び衝撃等による基板の割れ発生が改
善できるとともに、熱伝導性に優れ、且つ安価な冷却ユ
ニット構造を提供しようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、組立て時及び衝撃等による基板の割れ発生が改
善できるとともに、熱伝導性に優れ、且つ安価な冷却ユ
ニット構造を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における冷却ユニット構造は、金属板の片面
に絶縁性無機物を充填した熱硬化型接着剤からなる絶縁
層を介して導電性金属箔を貼り合わせ該導電性金属箔に
回路加工して配線回路を設けた配線板同士を該配線板の
前記配線回路が対向するように配設して、前記配線回路
にｎ型半導体とｐ型半導体とを交互に接合してなるもの
である。
に、本発明における冷却ユニット構造は、金属板の片面
に絶縁性無機物を充填した熱硬化型接着剤からなる絶縁
層を介して導電性金属箔を貼り合わせ該導電性金属箔に
回路加工して配線回路を設けた配線板同士を該配線板の
前記配線回路が対向するように配設して、前記配線回路
にｎ型半導体とｐ型半導体とを交互に接合してなるもの
である。
【０００９】本発明では、組立て時等における基板の割
れやペルチェ素子の熱効率に重要な要因である基板自体
の熱伝導性を改善するために、基板ベースに金属板が用
いられる。この金属板の材質としては種々のものが考え
られるが、熱伝導性を重視する場合は銅板やアルミ板等
が好ましく、又、耐腐食性が必要であればステンレス板
を用いるようにするとよく、基板ベースとなる金属板の
材質は目的に応じて選定する。基板とする上記金属板の
絶縁及び導電性金属箔とのラミネートの目的で、金属板
と導電性金属箔間には絶縁層として熱硬化型の接着剤を
用いる。この接着剤の材料は、エポキシ、フェノール、
イミド系樹脂等のワニスにアルミナ、窒化ホウ素、窒化
アルミ、シリカ等々の絶縁性無機フィラーを添加して混
練する。なお、このワニスに可撓性付与剤、顔料等を添
加するようにしてもよい。この混練材料に硬化剤を更に
添加混練し、このワニスを金属板又は導電性金属箔に塗
布乾燥し、基板となる金属板と導電性金属箔をプレス等
により加熱加圧することにより製造することができる。
れやペルチェ素子の熱効率に重要な要因である基板自体
の熱伝導性を改善するために、基板ベースに金属板が用
いられる。この金属板の材質としては種々のものが考え
られるが、熱伝導性を重視する場合は銅板やアルミ板等
が好ましく、又、耐腐食性が必要であればステンレス板
を用いるようにするとよく、基板ベースとなる金属板の
材質は目的に応じて選定する。基板とする上記金属板の
絶縁及び導電性金属箔とのラミネートの目的で、金属板
と導電性金属箔間には絶縁層として熱硬化型の接着剤を
用いる。この接着剤の材料は、エポキシ、フェノール、
イミド系樹脂等のワニスにアルミナ、窒化ホウ素、窒化
アルミ、シリカ等々の絶縁性無機フィラーを添加して混
練する。なお、このワニスに可撓性付与剤、顔料等を添
加するようにしてもよい。この混練材料に硬化剤を更に
添加混練し、このワニスを金属板又は導電性金属箔に塗
布乾燥し、基板となる金属板と導電性金属箔をプレス等
により加熱加圧することにより製造することができる。
【００１０】上記ワニスに充填する無機フィラーの粒径
は０.１μｍ以上、２０μｍ以下が好ましい。その理由
は、粒径が０.１μｍ以下ではフィラーの分散等の製造
面で難があり、２０μｍ以上にすると放熱性が低下する
からである。また、充填量は５０重量％以上、８０重量
％以下が好ましく、５０重量％以下の場合は放熱性の点
で難があり、８０重量％以上では接着剤の靱性や製造面
で難がある。つぎに、上記絶縁性無機物を充填した熱硬
化型接着剤からなる絶縁層の厚みは、２０μｍ以上、１
５０μｍ以下が望ましく、この厚みが２０μｍ以下では
絶縁特性で難があり、１５０μｍ以上では製材性及び放
熱特性上で難がある。
は０.１μｍ以上、２０μｍ以下が好ましい。その理由
は、粒径が０.１μｍ以下ではフィラーの分散等の製造
面で難があり、２０μｍ以上にすると放熱性が低下する
からである。また、充填量は５０重量％以上、８０重量
％以下が好ましく、５０重量％以下の場合は放熱性の点
で難があり、８０重量％以上では接着剤の靱性や製造面
で難がある。つぎに、上記絶縁性無機物を充填した熱硬
化型接着剤からなる絶縁層の厚みは、２０μｍ以上、１
５０μｍ以下が望ましく、この厚みが２０μｍ以下では
絶縁特性で難があり、１５０μｍ以上では製材性及び放
熱特性上で難がある。
【００１１】つぎに、導電性金属箔には、銅箔がコスト
及び導電性の点で良好であり、その厚みは電流容量等に
より選定するが、２０μｍ以上のものを用いるのが好ま
しい。このようにして得られた金属ベース基板の導電性
金属箔の部分に所定の回路パターンを印刷し、エッチン
グ加工により不要の導電性金属箔を除去して金属ベース
からなる配線板を得る。これにｎ型半導体とｐ型半導体
を交互に半田付けにより実装することによってペルチェ
効果を利用した冷却ユニットを得る。
及び導電性の点で良好であり、その厚みは電流容量等に
より選定するが、２０μｍ以上のものを用いるのが好ま
しい。このようにして得られた金属ベース基板の導電性
金属箔の部分に所定の回路パターンを印刷し、エッチン
グ加工により不要の導電性金属箔を除去して金属ベース
からなる配線板を得る。これにｎ型半導体とｐ型半導体
を交互に半田付けにより実装することによってペルチェ
効果を利用した冷却ユニットを得る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明による冷却ユニットの実施例に
ついて説明する。図１に本発明の実施例による冷却ユニ
ット構造の概略断面図を示す。１、２はそれぞれ板厚が
１．５ｍｍのアルミニウム製の基板となる金属板で、こ
の金属板１及び２の各々の片面側に、エポキシ樹脂に無
機フィラーを入れた熱硬化型接着剤からなる厚み８０μ
ｍの絶縁層３、４を介して、厚さ３５μｍの銅箔からな
る導電性金属箔を貼り合わせて積層した後、導電性金属
箔部分を回路加工して配線回路５、６を設けた配線板を
それぞれ製造し、この２枚の配線板の配線回路５、６面
にｎ型半導体７とｐ型半導体８を交互に半田付けにより
実装して冷却ユニットを得た。
ついて説明する。図１に本発明の実施例による冷却ユニ
ット構造の概略断面図を示す。１、２はそれぞれ板厚が
１．５ｍｍのアルミニウム製の基板となる金属板で、こ
の金属板１及び２の各々の片面側に、エポキシ樹脂に無
機フィラーを入れた熱硬化型接着剤からなる厚み８０μ
ｍの絶縁層３、４を介して、厚さ３５μｍの銅箔からな
る導電性金属箔を貼り合わせて積層した後、導電性金属
箔部分を回路加工して配線回路５、６を設けた配線板を
それぞれ製造し、この２枚の配線板の配線回路５、６面
にｎ型半導体７とｐ型半導体８を交互に半田付けにより
実装して冷却ユニットを得た。
【００１３】上記実施例で得た冷却ユニットと、比較例
として従来におけるセラミック基板の配線板を用いた冷
却ユニットとの熱伝導率を測定したところ、従来品が
０.０８caI/cm・s・℃であったのに対し、実施例は０.３
２caI/cm・s・℃と４倍の熱伝導率であった。
として従来におけるセラミック基板の配線板を用いた冷
却ユニットとの熱伝導率を測定したところ、従来品が
０.０８caI/cm・s・℃であったのに対し、実施例は０.３
２caI/cm・s・℃と４倍の熱伝導率であった。
【００１４】
【発明の効果】本発明の冷却ユニット構造は、基板ベー
スに金属板を用いているため、従来のセラミック基板と
した冷却ユニットの課題であった組立て時の衝撃等によ
る基板の割れや熱効率の大幅が改善が図れるともに、大
型化にも対応可能で、コスト的にも安価な冷却ユニット
が得られる。
スに金属板を用いているため、従来のセラミック基板と
した冷却ユニットの課題であった組立て時の衝撃等によ
る基板の割れや熱効率の大幅が改善が図れるともに、大
型化にも対応可能で、コスト的にも安価な冷却ユニット
が得られる。
【図１】本発明の一実施例による冷却ユニット構造を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図２】従来例によるセラミック基板の冷却ユニットを
示す説明斜視図である。
示す説明斜視図である。
【図３】従来例による強度改良型の冷却ユニットを示
し、（ａ）は説明分解斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＰ矢
視図である。
し、（ａ）は説明分解斜視図、（ｂ）は（ａ）中のＰ矢
視図である。
１…金属板 ２…金属板 ３…絶縁層 ４…絶縁層 ５…配線回路 ６…配線回路 ７…ｎ型半導体 ８…ｐ型半導体 １０…セラミック配線板 １１…セラミック
配線板 １２…配線回路 １５…アルミブロ
ック １６…アルミブロック １７…導電チップ
配線板 １２…配線回路 １５…アルミブロ
ック １６…アルミブロック １７…導電チップ
Claims (1)
- 【請求項１】 金属板の片面に絶縁性無機物を充填した
熱硬化型接着剤からなる絶縁層を介して導電性金属箔を
貼り合わせ該導電性金属箔に回路加工して配線回路を設
けた配線板同士を該配線板の前記配線回路が対向するよ
うに配設して、前記配線回路にｎ型半導体とｐ型半導体
とを交互に接合してなる冷却ユニット構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7121354A JPH08316532A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷却ユニット構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7121354A JPH08316532A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷却ユニット構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316532A true JPH08316532A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14809206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7121354A Pending JPH08316532A (ja) | 1995-05-19 | 1995-05-19 | 冷却ユニット構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316532A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999010937A1 (fr) * | 1997-08-25 | 1999-03-04 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif thermoelectrique |
| WO2002018852A1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-03-07 | Imi Vision Limited | Thermoelectric control of fluid temperature |
| DE10022726C2 (de) * | 1999-08-10 | 2003-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Thermoelektrisches Modul mit verbessertem Wärmeübertragungsvermögen und Verfahren zum Herstellen desselben |
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| JP2020087989A (ja) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | 東京特殊電線株式会社 | 熱電モジュール用基板及び熱電モジュール |
-
1995
- 1995-05-19 JP JP7121354A patent/JPH08316532A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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