JPH09321351A - 電極プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作が容易であり、高い性能を得ることがで
きるものとする。 【解決手段】 半導体素子などの電子部品が接合される
接合電極３０を多数備えた導電性金属板からなる金属パ
ターンプレート３と、該金属パターンプレート３が表面
に接合されたセラミック基板２０とからなる。金属パタ
ーンプレート３は所要のパターンで配列されている接合
電極３０が隣接する接合電極３０に電気的接続用ブリッ
ジ３１と切除対象である機械的接続専用ブリッジ３２と
のうちの少なくとも一方によって接続されて全接合電極
が上記ブリッジによって一体となっている。金属パター
ンプレート３はその機械的接続専用ブリッジ３２がセラ
ミック基板２０表面から浮かされてセラミック基板２０
表面に接合されている。各接合電極毎の位置決めが不要
であり、またセラミック基板上での機械的接続専用ブリ
ッジは浮いているためのその切除が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子が接合さ
れる接合電極をセラミック基板の表面に設けた電極プレ
ート、殊に熱電モジュール用に好適に使用することがで
きる電極プレートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱電モジュールにおいては、一対の電極
プレート間に複数個の熱電素子（ペルチェ素子）を並置
配設するとともに各電極プレートに設けた接合電極に熱
電素子を接合することで各熱電素子を電気的に直列に且
つＰ型の熱電素子とＮ型の熱電素子とを交互に接続する
とともに、これら熱電素子が熱的には並列になるように
接続配置して、通電時に一方の電極プレートを吸熱側、
他方の電極プレートを放熱側として作用させる。

【０００３】このために電極プレートには上記電気的接
続のための回路を構成することができるパターンで接続
された接合電極を設けておかなくてはならないのである
が、ここにおけるパターンでの接合電極の配置は細かく
分断されたものとなっている。この時、電極プレートを
基板上に接合電極プリントパターンとして形成してもよ
ければ問題はないのであるが、これでは熱電モジュール
としての性能を発揮することができず、実際には銅板な
どから製作した小さな接合電極を所定の位置に間隔をお
いて多数配置して基板に接合することによって電極プレ
ートを形成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、各接合電極
を所定の位置に配置するのに手間がかかり、接合電極を
備えた電極プレートの製作に要するコストがかかる上
に、接合電極の位置決め精度の点から実装密度を向上さ
せることが困難であった。基板上に銅やアルミの板を接
合し、不要な部分をエッチングなどで除去することで接
合電極を備えた電極プレートを形成することもなされて
いるが、実装密度の向上は可能であるものの、基板に銅
板やアルミの板を接合する際に基板が反ってしまうこと
から、接合電極として厚みのあるものを得ることができ
ず、熱電モジュールとした場合の性能の点で問題が多
い。

【０００５】本発明はこのような点に鑑み為されたもの
であり、その目的とするところは製作が容易であるとと
もに高い性能を得ることができる電極プレートを提供す
るにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る電
極プレートは、半導体素子などの電子部品が接合される
接合電極を多数備えた導電性金属板からなる金属パター
ンプレートと、該金属パターンプレートが表面に接合さ
れたセラミック基板とからなり、上記金属パターンプレ
ートは所要のパターンで配列されている接合電極が隣接
する接合電極に電気的接続用ブリッジと切除対象である
機械的接続専用ブリッジとのうちの少なくとも一方によ
って接続されて全接合電極が上記ブリッジによって一体
となっており、上記金属パターンプレートはその機械的
接続専用ブリッジがセラミック基板表面から浮かされて
セラミック基板表面に接合されていることに特徴を有し
ている。切除対象である機械的接続専用ブリッジを備え
て各接合電極が一体となっている金属パターンプレート
をセラミック基板上に接合することで、各接合電極毎の
位置決めを不要としているものであり、またセラミック
基板上での機械的接続専用ブリッジはセラミック基板表
面から浮いているためのその切除を容易に行うことがで
きる。

【０００７】金属パターンプレートは銅からなるものと
してセラミック基板にＤＢＣ法で接合するとよい。また
金属パターンプレートに接合電極の配列パターン部を囲
む外周電極を一体に設けたものでは、この外周電極もＤ
ＢＣ法でセラミック基板に固定しておくとよい。この場
合の外周電極の厚みはセラミック基板の厚みよりも薄く
なっていることが好ましく、外周電極の厚みは０．３ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【０００８】また電気的接続用ブリッジ及び機械的接続
専用ブリッジの厚みが金属板より薄くしておくとよい。
金属パターンプレートがセラミック基板の両面に夫々接
合されたものであってもよい。この場合、各金属パター
ンプレートが接合電極に接続された電源端子部を夫々一
体に備えているものでは、両金属パターンプレートの電
源端子をセラミック基板の同じ端部側の表裏に配してお
くのが好ましく、またセラミック基板は電源端子が配さ
れた端部に切欠部を備えたものとしておくとよい。更に
は両金属パターンプレートの電源端子同士をセラミック
基板の切欠部において接合するとよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、図１に示す電極プレート２は熱電モジュ
ールに用いるものを示しており、図２〜図４は上記電極
プレート２を用いた熱電モジュールＭを示している。こ
の熱電モジュールＭは、ペルチェ素子である熱電素子１
を一対の電極プレート２，２間に多数配置するととも
に、Ｐ型の熱電素子１とＮ型の熱電素子１とを電極プレ
ート２，２の対向面に夫々設けた接合電極３０によって
交互に接続することで、全熱電素子１を電気的に直列に
且つ熱的に並列に接続したもので、電極プレート２にお
ける接合電極３０と熱電素子１とで構成される上記直列
回路の両端は、各電極プレート２の対向面に形成されて
いるとともに外部接続用の端子部３６，３６を介してリ
ード線３８，３８に接続されている。また上記両電極プ
レート２，２間には筒状のシール枠４も配されており、
両端が電極プレート２，２に接合されるとともに上記の
全熱電素子１の配置部を囲んでいるシール枠４と電極プ
レート２，２とによって、熱電素子１の配置空間が密閉
されている。

【００１０】ここにおいて、上記熱電素子１は、図２か
ら明らかなように、格子状に整列配置されているのであ
るが、図２における列（縦方向）においては、図３に示
すようにＰ型の熱電素子１とＮ型の熱電素子１とが交互
に並び、図２における行（横方向）においては図４に示
すように、Ｎ型の熱電素子１のみが、あるいはＰ型の熱
電素子１のみが並ぶようにその配置が定められている。

【００１１】Ｐ型熱電素子１及びＮ型熱電素子１の配置
をこのようにしているのは、次に述べるように、各熱電
素子１の接合電極３０への接合を個々に行うのではな
く、棒状のＰ型熱電素子材及びＮ型熱電素子材を夫々複
数の接合電極３０に跨がるものとして取り付けた後、棒
状の熱電素子材を切断して各接合電極３０上の熱電素子
１に切り離しているからである。

【００１２】上記熱電モジュールＭにおける電極プレー
ト２は、電極パターンプレート３をセラミック系の基板
２０の表面に接合することで形成されている。図５〜図
９にセラミック系基板２０への接合前の金属パターンプ
レート３を示す。接合電極３０は各行（横方向）におい
て機械的接続専用ブリッジ３２によって相互に接続され
ており、各列（縦方向）において一つおきに電気的接続
用ブリッジ３１によって接続されるとともに隣接する行
においては電気的接続用ブリッジ３１の位置がずらされ
て略格子状のパターンを有するものとなっている。な
お、熱電素子１の電気的な接続パターンの関係で、図中
上下両端の行では接合電極３０が間引かれている上に、
電気的接続用ブリッジ３１が横方向にも延びるものとな
っている。

【００１３】ここで上記両ブリッジ３１，３２は、図９
に示すようにその厚みが接合電極３０部分の厚みの半分
以下とされており、しかも機械的接続専用ブリッジ３２
は接合電極３０における熱電素子１が接合される表面側
に、電気的接続用ブリッジ３１は背面側に設けられてお
り、また接合電極３０表面と機械的接続専用ブリッジ３
２表面とが面一に、接合電極３０裏面と電気的接続用ブ
リッジ３１裏面とが面一に形成されている。さらに機械
的接続専用ブリッジ３２は上述のように厚みが薄くなっ
ていることに加えて、孔３３または溝が設けられること
でその断面積が小さくされている。

【００１４】上記電気的接続用ブリッジ３１は、Ｐ型の
熱電素子１とＮ型の熱電素子１とを交互に接続するため
のものであるのに対して、機械的接続専用ブリッジ３２
は、基板２０への接合前の状態での各接合電極３０の位
置を保つためのものであって熱電素子１間の電気的接続
には関与しておらず、基板２０に接合されることで各接
合電極３０の位置が基板２０によって保たれるようにな
った後は不要な存在であり、従って機械的接続専用ブリ
ッジ３２は金属パターンプレート３の基板２０への接合
後には切除してしまうものである。ただし、この切除は
基板２０の接合後に直ちに行うのではなく、後述するよ
うに上記熱電素子材の切断時に同時に行うようにしてい
る。

【００１５】さらに金属パターンプレート３は、電気的
接続用ブリッジ３１及び機械的接続専用ブリッジ３２に
よって一体につながっている全接合電極３０を囲む外周
電極３５を一体に備えるとともに、この外周電極３５の
外側に前記外部接続用の端子部３６と、センサー接続用
端子部３７とを一体に備えたものとなっている。そして
一つおきの行の左右両端に位置する接合電極３０，３０
と外周電極３５との間が細幅の機械的接続専用ブリッジ
３２によって接続され、また一角にある接合電極３０が
電気的接続用ブリッジ３１と外周電極３５とを介して端
子部３６に接続されている。

【００１６】なお、機械的接続専用ブリッジ３２で接合
電極３０同士が前述のように横方向に連結されているの
であるが、上下両端の行を除く他の行においては、左右
方向中央部において機械的接続専用ブリッジ３２による
接続は行わず、複数のブロックに区画している。これは
機械的接続専用ブリッジ３２に孔３３を設けて断面積を
小さくしているのと同様に、基板２０への接合時におけ
る熱応力吸収をして反りを防ぐためである。また銅ある
いは銅合金のような導電性金属板からなる金属パターン
プレート３は、全接合電極３０の高さを揃えて熱電素子
１の接合を隙間なく行うことができるようにするために
一枚の金属板に対するエッチング処理で図に示す形態の
ものにされており、両ブリッジ３１，３２も金属板に対
する表裏からのハーフエッチングで形成しているが、他
の加工法、たとえばプレスや打ち抜きなどによって形成
されたものであってもよい。いずれにしても酸化防止の
ためのＮｉめっきや、半田ぬれ性向上のためのＳｎ，Ａ
ｕめっきを設けておくとよい。

【００１７】そして上記金属パターンプレート３は図１
に示すようにアルミナやベリリアなどの絶縁性を有する
とともに熱伝導性能の良いセラミック系の基板２０の表
面に接合固定されて電極プレート２が構成される。この
時、各接合電極３０の裏面や電気的接続用ブリッジ３１
の裏面、外周電極３５の裏面、端子部３６，３７の裏面
が基板２０に接触接合され、機械的接続専用ブリッジ３
２は基板２０の表面から浮いた状態となる。

【００１８】上記接合には基板２０がアルミナであり且
つ金属パターンプレート３が銅板である場合、ＤＢＣ
（Direct Bonded Cupper）法と称されている共晶を形成
することによる接合方法を好適に用いることができる。
接合時に金属パターンプレート３が１０００℃以上の高
温になることから硬度が低下し、熱電素子１を柔らかく
支持することになるために熱電素子１への応力緩和の効
果を期待することができるからである。ちなみに通常１
％程度の歪みで使用されるので、この時の銅の応力は焼
純前の１／２近くに低減しており、これは実用上ヤング
率が１／２の材料で指示することにほぼ等しい。なお、
上記のような温度となるために金属パターンプレート３
と基板２０との熱膨張率の差が接合後に基板２０に反り
を生じさせてしまうことになるが、前述の応力緩和部の
存在がこの反りを低減させている。金属パターンプレー
ト３と基板２０との接合はＤＢＣ法に限定するものでは
なく、ろう付けなどによって接合してもよい。

【００１９】この電極プレート２を用いて前記熱電モジ
ュールＭを構成するにあたっては、２枚の電極プレート
２，２のうちの一方の電極プレート２の接合電極３０に
棒状のＰ型熱電素子材１ａと棒状のＮ型熱電素子材１ｂ
とを接合する。この時、接合電極３０の各行に図１０に
示すように両熱電素子材１ａ，１ｂを交互に接合する。
接合には半田付けが好適であり、このために熱電素子材
１ａ，１ｂにおける接合面にはめっきや蒸着によって電
極を形成しておくことが好ましい。

【００２０】一方の電極プレート２への熱電素子材１
ａ，１ｂの接合装着が完了すれば、次いで棒状の熱電素
子材１ａ，１ｂの切断を行う。この切断はたとえば図１
１及び図１２に示すように、砥石（ダイシング・ソウ）
１５を用いて行う。ここで示したものにおいては、熱電
素子材１ａ，１ｂの各切断部が直線状に並ぶように接合
電極３０の配置パターンを決めており、全熱電素子材１
ａ，１ｂをまとめて直線状に切断すれば、各接合電極３
０上に熱電素子１を個々に分離された状態で残るように
していることから、切断も容易であり、また図示例のよ
うに、複数の砥石１５で必要箇所をまとめて切断するこ
とで切断作業に要する時間の短縮も図ることができる。
棒状の熱電素子材１ａ，１ｂを接合した後に切断するこ
とは、各熱電素子１の劈開面を揃えることができること
にもなり、耐久性のばらつきを少なくすることができ
る。

【００２１】また、ここでは熱電素子材１ａ，１ｂの切
断にあたり、図１２からも明らかなように、機械的接続
専用ブリッジ３２の切断も同時に行うようにしている。
つまり熱電素子材１ａ，１ｂの切断をその切断箇所の下
方に位置している機械的接続専用ブリッジ３２ごと切断
することで行うのである。機械的接続専用ブリッジ３２
は基板２０から浮いた状態にあるために、また外周電極
３５や電気的接続用ブリッジ３１はその厚みが薄くて基
板２０側に寄っているために、砥石１５が基板２０に接
してしまう状態を招いたり外周電極３５や両端の行の電
気的接続用ブリッジ３１まで切断したりしてしまう状態
を招くことなく上記の切断を行うことができる。

【００２２】なお、両端の行では、前述のように接合電
極３０が間引かれている上に、他の行では接合電極３０
が位置する部分が厚みの薄い電気的接続用ブリッジ３１
の存在部分となっているために、上記切断によって接合
電極３０上にのみ熱電素子１が残り、熱電素子材１ａの
電気的接続用ブリッジ３１の上方にあった部分は取り除
かれることになる。

【００２３】図１３にこうして切断作業を行った後の状
態を、図１４に切除部分をハッチングで示したものを示
す。接合電極３０の図中左右方向は、一端の行の中央部
の接合電極３０，３０間が電気的接続用ブリッジ３１で
つながっているだけで、完全に分離されており、また外
周電極３５との接続も端子部３６との接続のための電気
的接続用ブリッジ３１でつながっただけとなる。なお上
記切断に際しては、端子部３６と端子部３７との間の切
り離しや外周電極３５と端子部３７との切り離しもなさ
れる。また、端子部３６，３７に設けた電気的接続用ブ
リッジ３１、つまり金属パターンプレート３の裏面側に
寄った厚みの薄い部分は、接合電極３０部分とほぼ同じ
厚みに形成された端子部３６，３７に砥石１５の通過部
を形成するために設けたものであり、このために接合電
極３０を接続している機械的接続専用ブリッジ３２と同
じ並びで設けてある。したがって切断線の目安ともなっ
ている。

【００２４】切断線が直線となるように接合電極３０の
配置と電気的接続用ブリッジ３１による電気的接続のパ
ターンを決定しているものを示したが、回路パターンは
後述のように各種設定が可能である上に切断線が直線と
なるようにしなくてはならないものではない。しかし切
断線が直線となるようにしておくことが切断作業性の点
で最も優れたものとなる上に、複数の切断線を同時に切
断して切断に要する時間の削減を図ることにも容易に応
ずることができることになる。砥石１５に代えてレーザ
ーや高圧水ジェット等を用いて切断を行ってもよい。

【００２５】他方の電極プレート２については、上記電
極プレート２の金属パターンプレート３と同一のものを
基板２０に接合して、その機械的接続専用ブリッジ３２
の切断を行っておく。図１５にこの切断を行った後の電
極プレート２を示す。切断箇所は上記一方の電極プレー
ト３で切断したところと同じである。切断が完了すれ
ば、図１６に示すように、矩形筒状のシール枠４の接合
取付を一方の電極プレート２に対して行った後、上記他
方の電極プレート２を被せて他方の電極プレート２側の
接合電極３０と熱電素子１との接合及びシール枠４と他
方の電極プレート２との接合を行う。シール枠４は前述
のように熱電素子１の配置部分を密封するためのもの
で、両端開口縁が各電極プレート２，２の金属パターン
プレート３，３における閉ループとなった外周電極３５
部分に機械的及び電気的に接合されることで、電極プレ
ート２，２と併せて全熱電素子１の配置空間を密閉す
る。閉ループとなった外周電極３５部分に接合すること
と、端子部３６を外周電極３５を介して引き出している
ことから、熱電素子１までの電源路を上記密封状態を維
持しつつ確保することができるものである。外周電極３
５の内側に配する場合、外周電極３５から内側に伸びた
機械的接続専用ブリッジ３２の切断残りの部分について
はシール枠４の該等部分に溝を設けてこれを避ける。

【００２６】ここでシール枠４と外周電極３５との接合
は、図１８に示すように非金属製シール枠４における外
周電極３５との接合に供する両端開口縁の部分に予め
銅、ニッケル、錫等の金属膜４４をメッキや溶射などに
より形成しておき、そして外周電極３５に半田付け４８
やろう付けで接合している。これは長期的に見れば水分
の侵入を許しやすい接着剤の使用を避けて防湿性を高め
るためである。なお、各外周電極３５が端子部３６に接
続されている関係上、上記金属膜４４は両端開口縁に個
々に設けて電気的に接続されないようにしておく。また
シール枠４は外周電極３５の内側で電極プレート２に直
接接する部分を有する図１７及び図１８に示すような断
面形状のものとしておくことで、電極プレート２，２間
の間隔を規制することができるものとしておくことが好
ましい。この場合、半田付けやろう付け部分を見ること
ができるためにその良否の判別が容易である。金属膜４
４を設けていない部分や半田疲労時のクラックからの湿
気侵入防止については接着剤４９の塗布の併用が好まし
い。なお、ここにおけるシール枠４は電極プレート２，
２の対向方向における荷重を担うものともなっている。

【００２７】他方の電極プレート２側の接合電極３０と
熱電素子１との接合は、シール枠４と他方の電極プレー
ト２との接合と同時に行うことになるが、これは次の点
においても好ましいものとなる。すなわちシール枠４に
よって両電極プレート２，２間の間隔を規制すると熱電
素子１の高さのばらつきは半田付けの半田の厚さで調節
されることになるとともに、電極プレート２にかかる荷
重はシール枠４の剛性と熱電素子１の剛性とにより分担
されることになり、熱電素子１にかかる荷重を低減する
ことができるからである。

【００２８】このように構成された熱電モジュールＭ
は、全熱電素子１が両電極プレート２，２の金属パター
ンプレート３における接合電極３０と電気的接続用ブリ
ッジ３１とによって電気的に直列に接続されるものであ
り、またＰ型熱電素子１とＮ型熱電素子１との組が熱的
に並列に接続され、一方の電極プレート２側の端子部３
６と他方の電極プレート２側の端子部３６とを通じて電
源に接続される。

【００２９】ここで上端の行と下端の行とで熱電素子１
を間引いた状態としているのは、両電極プレート２，２
で同一の金属パターンプレート３を用いることができる
ようにすると同時に、Ｐ型熱電素子１同士あるいはＮ型
熱電素子１同士が連続して接続されることを避けるため
である。もっとも一端の行の中央部においては、２つの
Ｐ型熱電素子１，１を連続して接続している。このよう
な同型熱電素子１の連続は若干の効率低下を招くのであ
るが、敢えてこのようにしているのは接合電極３０及び
熱電素子１の行数を奇数としたものにおいて、上記のよ
うに同一の金属パターンプレート３を両電極プレート
２，２で用いることができるようにするためと、前述の
熱応力緩和のために金属パターンプレート３を左右二つ
のブロックに分けることをできるようにするためであ
る。衝撃荷重の点からは全く間引かないようにしてもよ
い。

【００３０】接合電極３０及び熱電素子１の行数を奇数
としているのは、両端の行にＰ型の熱電素子１を配置す
るためである。Ｐ型の熱電素子１とＮ型の熱電素子１と
を比較した場合、Ｐ型のものの方が特性が良くて管理し
やすく、コストも安い。従ってＮ型熱電素子材１ｂをＰ
型熱電素子材１ａよりも１本少なくできることと、上述
のように両端の行においては棒状の熱電素子材１ａを使
用するにもかかわらず、熱電素子１を間引いて配置する
ために切除部分が多くなることに鑑み、両端の行にＰ型
のものを配置している。

【００３１】２枚の電極プレート２，２の接合電極３
０，３０による熱電素子１，１の接続の回路パターン例
を図１９及び図２０に示す。図１９(a)は上記の金属パ
ターンプレート３を用いた場合の回路パターンを示して
いる。図から明らかなように、端子部３６の配置も含め
て各種のパターンを構成することができる。図２１に示
すようなパターンも可能である。なお図２１中の２本線
による接続は一方の電極プレート２による接続を、１本
線による接続は他方の電極プレート２による接続を示し
ている。

【００３２】金属パターンプレート３における接合電極
３０と外周電極３５とを接続する電気的接続用ブリッジ
３１は、複数設けておいてもよい。異なる接合電極３０
が外周電極３５に電気的接続用ブリッジ３１によって接
続されているようにしておくのである。もちろん最終的
にはいずれかの電気的接続用ブリッジ３１によっていず
れかの接合電極３０のみが外周電極３５に接続されるよ
うに、他の電気的接続用ブリッジ３１は切除してしまう
のであるが、どの電気的接続用ブリッジ３１を残すかに
よって、同じ金属パターンプレート３を用いても、熱電
素子１の実装数の異なるもの、つまり熱電モジュールの
Ｍ性能の異なるものを選択して得ることができる。

【００３３】もっとも、電気的接続用ブリッジ３１によ
る接合電極３０と外周電極３５との接続箇所が増える
と、基板２０への接合の際に反りを生じさせやすくなる
ことから、図４〜図９に示した金属パターンプレート３
においては、いくつかの接合電極３０から外周電極３５
に向けて延長片を延出しており、どの延長片を外周電極
３５に接続するかによって外周電極３５を通じて端子部
３６に接続する接合電極３０（回路パターンの一端とな
る接合電極３０）を選択することができるようにしてあ
る。

【００３４】金属パターンプレート３を用いた熱電モジ
ュールＭは、熱電素子１が接合される接合電極３０を厚
みのある銅または銅合金で形成することができ、従って
熱電素子１そのものにかかる剪断応力を低減させること
ができるために高い耐久性を有する。もっともこのよう
な剪断応力の低減は接合電極３０と熱電素子１とを接合
している半田などによっても軽減を図ることができるが
管理は困難である。しかし、このものにおいては接合電
極３０の高さで管理することができるために、所要の性
能を確実に発揮させることができる。図２２に示すよう
に接合電極３０の表面に１本乃至複数本の溝３３を設け
て剛性を低下させておけば、剪断応力の軽減をより図る
ことができることになる。図中の矢印は熱電モジュール
Ｍに通電した際の吸熱側と放熱側との温度差によるとこ
ろの伸縮方向を示しており、溝３３はこの伸縮による剪
断応力の軽減に有効な方向に切削形成する。

【００３５】なお、熱電素子材１ａ，１ｂには、図２３
に示すように、その幅Ｘが接合電極３０の幅Ｙと同じか
やや小さいものを用いる。熱電素子１で発生する熱量を
接合電極３０を通じて基板２０側に確実に逃がすことが
できるようにすることで性能低下を避けるためであり、
もし熱電素子１の幅Ｘの方が接合電極Ｙの幅よりも大き
い場合には、熱電素子１における接合電極３０に接して
いない部分で熱疲労が生じて素子破壊が生じてしまうか
らである。

【００３６】接合電極３０を備えた金属パターンプレー
ト３を基板２０に接合した電極プレート２を熱電モジュ
ールＭに用いる場合、通常であれば基板２０の外面に装
着される吸熱・放熱部材と基板２０とを一体として電極
プレート２が吸熱・放熱部材を兼ねるようにしてもよ
い。つまりは吸熱部材や放熱部材に金属パターンプレー
ト３が接合されたものとするのである。部品点数の削減
を図ることができる。

【００３７】熱電モジュールＭを多段に構成することに
も対応することができる。図２４に示すものは、基板２
０の上下両面に金属パターンプレート３を接合したもの
を中央の電極プレート２として用いるとともに、この電
極プレート２の上下面に熱電素子材１ａ，１ｂの接合し
て切断を行い、他の２枚の電極プレート２，２を中央の
電極プレート２の上下に重ねるのである。熱電素子材１
ａ，１ｂの接合は、上下の電極プレート２の金属パター
ンプレート３の接合電極３０に対して行い、熱電素子材
１ａ，１ｂの切断の後、上下両面に金属パターンプレー
ト３，３が接合された中央の電極プレート２を間にして
接合するようにしてもよいのはもちろんである。なお、
吸熱側となる方は、熱電素子１の数を少なくすることか
ら、ここでも中央の基板２０下面と下方の基板２０の上
面とに接合する図５〜図８に示したものと同じ金属パタ
ーンプレート３のほぼ半分の大きさの金属パターンプレ
ート３を上方の基板２０の下面と中央の基板２０の上面
とに接合している。

【００３８】また、このように多段とする場合、中央の
電極プレート２の上下面に位置する金属パターンプレー
ト３，３の端子部３６，３６同士を電気的に接続するこ
とになるが、両金属パターンプレート３，３の端子部３
６，３６が基板２０の同じ端部側に位置しておくように
すると、接続に必要なリード線の長さを短くすることが
できる上に、図２５に破線で示すように基板２０に切欠
２７を設けておくと、リード線の長さを更に短くするこ
とができる。

【００３９】更には図２５に示すように、基板２０の上
下面に位置する金属パターンプレート３，３の端子部３
６，３６が基板２０の同位置にくるようにしておくとと
もに、切欠２７をこの位置に形成すれば、端子部３６，
３６同士を直接接続することができるものとなり、別途
リード線を不要とすることができる。なお、ＤＢＣ法で
金属パターンプレート３を基板２０に接合しているもの
では、この接合時に端子部３６，３６同士の接続を行う
ことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明における電極プレー
トは、半導体素子などの電子部品が接合される接合電極
を多数備えた導電性金属板からなる金属パターンプレー
トと、該金属パターンプレートが表面に接合されたセラ
ミック基板とからなり、上記金属パターンプレートは所
要のパターンで配列されている接合電極が隣接する接合
電極に電気的接続用ブリッジと切除対象である機械的接
続専用ブリッジとのうちの少なくとも一方によって接続
されて全接合電極が上記ブリッジによって一体となって
おり、上記金属パターンプレートはその機械的接続専用
ブリッジがセラミック基板表面から浮かされてセラミッ
ク基板表面に接合されているものであり、切除対象であ
る機械的接続専用ブリッジを備えて各接合電極が一体と
なっている金属パターンプレートをセラミック基板上に
接合するために、各接合電極毎の位置決めを不要である
とともに各接合電極の位置精度を高精度に保つことがで
きて高密度実装に対応することができるほか、接合電極
の厚み（高さ）を十分に確保することができると同時に
各接合電極の高さを均一にすることができて、熱電モジ
ュール用に用いた場合、高性能な熱電モジュールを得る
ことができるものであり、しかも機械的接続専用ブリッ
ジの切除の必要があるとはいえ、セラミック基板上での
機械的接続専用ブリッジはセラミック基板表面から浮い
ているためのその切除を容易に行うことができるもので
ある。

【００４１】金属パターンプレートは銅からなるものと
してセラミック基板にＤＢＣ法で接合すると、接合を容
易に行うことができるとともに金属パターンプレートの
歪みを最小限に抑えることができる。また金属パターン
プレートに接合電極の配列パターン部を囲む外周電極を
一体に設けたものでは、この外周電極もＤＢＣ法でセラ
ミック基板に固定しておくと、外周電極もセラミック基
板に固定したことによる歪みや変形（反り）を最小に抑
えることができる。この場合の外周電極の厚みはセラミ
ック基板の厚みよりも薄くしおくことが反りの抑制の点
で好ましく、外周電極の厚みは０．３ｍｍ以下であると
外周電極に起因する反りをほぼ無くすことができる。

【００４２】また電気的接続用ブリッジ及び機械的接続
専用ブリッジの厚みは金属板より薄くしておくと、これ
らブリッジで接合電極が一体につながっていることによ
る反りの発生を抑制することができる。金属パターンプ
レートをセラミック基板の両面に夫々接合しておくなら
ば、両面基板となるために実装密度をあげることができ
るものであり、熱電モジュールとする場合には多段モジ
ュールを簡便に得ることができる。この場合、各金属パ
ターンプレートが接合電極に接続された電源端子部を夫
々一体に備えているものでは、両金属パターンプレート
の電源端子をセラミック基板の同じ端部側の表裏に配し
ておくと、各電源源端子への配線が容易となり、またセ
ラミック基板は電源端子が配された端部に切欠部を備え
たものとしておくと、両電源端子間の接続を簡便に行え
るものであり、特に両金属パターンプレートの電源端子
同士をセラミック基板の切欠部において接合すると、別
途リード線等を用いることなく電源端子同士の接続を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の斜視図である。

【図２】同上を用いた熱電モジュールの破断平面図であ
る。

【図３】同上の熱電モジュールの縦断面図である。

【図４】同上の熱電モジュールの横断面図である。

【図５】同上の金属パターンプレートの平面図である。

【図６】同上の金属パターンプレートの斜視図である。

【図７】同上の金属パターンプレートの背面図である。

【図８】同上の金属パターンプレートの背面側を示す斜
視図である。

【図９】同上の金属パターンプレートの断面を示してお
り、(a)は横断面図、(b)は縦断面図である。

【図１０】同上の電極プレートへの熱電素子材の接合後
の斜視図である。

【図１１】同上の熱電素子材の切断を示す斜視図であ
る。

【図１２】同上の熱電素子材の切断を示す断面図であ
る。

【図１３】同上の熱電素子材の切断後の状態を示す斜視
図である。

【図１４】同上の熱電素子材の切断部分を示す平面図で
ある。

【図１５】他方の電極プレートの斜視図である。

【図１６】同上のシール枠の取付状態を示す斜視図であ
る。

【図１７】同上のシール枠を示すもので、(a)は斜視
図、(b)は断面図である。

【図１８】同上のシール枠の固定部分を示す拡大断面図
である。

【図１９】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。

【図２０】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。

【図２１】別の回路パターンの説明図である。

【図２２】接合電極の他例を示すもので、(a)は断面
図、(b)は斜視図である。

【図２３】接合電極の熱電素子材の幅の関係を示す断面
図である。

【図２４】多段モジュールとする場合の分解斜視図であ
る。

【図２５】同上の電極プレートの他例の斜視図である。

【符号の説明】 ２ 電極プレート ３ 金属パターンプレート ２０ 基板 ３０ 接合電極 ３１ 電気的接続用ブリッジ ３２ 機械的接続専用ブリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 優里 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 下田 勝義 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小松 照明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 村瀬 慎也 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 佐川 昌幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子などの電子部品が接合される
   接合電極を多数備えた導電性金属板からなる金属パター
   ンプレートと、該金属パターンプレートが表面に接合さ
   れたセラミック基板とからなり、上記金属パターンプレ
   ートは所要のパターンで配列されている接合電極が隣接
   する接合電極に電気的接続用ブリッジと切除対象である
   機械的接続専用ブリッジとのうちの少なくとも一方によ
   って接続されて全接合電極が上記ブリッジによって一体
   となっており、上記金属パターンプレートはその機械的
   接続専用ブリッジがセラミック基板表面から浮かされて
   セラミック基板表面に接合されていることを特徴とする
   電極プレート。
2. 【請求項２】 銅からなる金属パターンプレートはセラ
   ミック基板にＤＢＣ法で接合されたものであることを特
   徴とする請求項１記載の電極プレート。
3. 【請求項３】 金属パターンプレートは接合電極の配列
   パターン部を囲む外周電極を一体に備えているとともに
   該外周電極もＤＢＣ法でセラミック基板に固定されてい
   ることを特徴とする請求項２記載の電極プレート。
4. 【請求項４】 外周電極の厚みがセラミック基板の厚み
   よりも薄くなっていることを特徴とする請求項３記載の
   電極プレート。
5. 【請求項５】 外周電極の厚みが０．３ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項４記載の電極プレート。
6. 【請求項６】 電気的接続用ブリッジ及び機械的接続専
   用ブリッジの厚みが金属板より薄くされていることを特
   徴とする請求項１記載の電極プレート。
7. 【請求項７】 金属パターンプレートがセラミック基板
   の両面に夫々接合されていることを特徴とする請求項１
   記載の電極プレート。
8. 【請求項８】 各金属パターンプレートが接合電極に接
   続された電源端子部を夫々一体に備えているとともに、
   両金属パターンプレートの電源端子がセラミック基板の
   同じ端部側の表裏に配されていることを特徴とする請求
   項７記載の電極プレート。
9. 【請求項９】 セラミック基板は電源端子が配された端
   部に切欠部を備えていることを特徴とする請求項７記載
   の電極プレート。
10. 【請求項１０】 両金属パターンプレートの電源端子同
    士が切欠部において接合されていることを特徴とする請
    求項９記載の電極プレート。