JPH10144967A - 冷却用熱電素子モジュール - Google Patents
冷却用熱電素子モジュールInfo
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- JPH10144967A JPH10144967A JP8310123A JP31012396A JPH10144967A JP H10144967 A JPH10144967 A JP H10144967A JP 8310123 A JP8310123 A JP 8310123A JP 31012396 A JP31012396 A JP 31012396A JP H10144967 A JPH10144967 A JP H10144967A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造をもって高い冷却能を得る
ことができ、しかも高品質で生産性も高い冷却用熱電素
子モジュールを提供する。 【解決手段】 基板に、表面を絶縁処理した金属基板
を用い、これに直接熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導性接着剤を用いて電極膜を接着する構造とすること
により、簡単な構造で冷却特性が向上するばかりでな
く、接合強度も向上し、更に小型化も可能となる。特に
接着剤の厚さを１０μｍ以下とすることにより強度向上
効果と熱変形防止効果が顕著になる。更に、基板の表面
に熱電素子を個々に受容して位置決めする凹部を形成す
ることにより、組立容易性、即ち生産性及び熱電素子の
位置精度が向上するばかりでなく、接合面積が増大して
接合強度が向上し、更に凹凸の噛み合いによる機械的強
度も向上し、即ちモジュール全体の強度も向上する。そ
して、凹部の分だけ高さ方向の小型化が可能となり、モ
ジュールの小型化が一層促進される。
ことができ、しかも高品質で生産性も高い冷却用熱電素
子モジュールを提供する。 【解決手段】 基板に、表面を絶縁処理した金属基板
を用い、これに直接熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導性接着剤を用いて電極膜を接着する構造とすること
により、簡単な構造で冷却特性が向上するばかりでな
く、接合強度も向上し、更に小型化も可能となる。特に
接着剤の厚さを１０μｍ以下とすることにより強度向上
効果と熱変形防止効果が顕著になる。更に、基板の表面
に熱電素子を個々に受容して位置決めする凹部を形成す
ることにより、組立容易性、即ち生産性及び熱電素子の
位置精度が向上するばかりでなく、接合面積が増大して
接合強度が向上し、更に凹凸の噛み合いによる機械的強
度も向上し、即ちモジュール全体の強度も向上する。そ
して、凹部の分だけ高さ方向の小型化が可能となり、モ
ジュールの小型化が一層促進される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却用熱電素子モ
ジュールに関し、特にその実装構造に特徴を有する冷却
用熱電素子モジュールに関するものである。
ジュールに関し、特にその実装構造に特徴を有する冷却
用熱電素子モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体レーザ素子の冷却用に用い
られる熱電素子冷却用モジュールは、熱電素子（ペルチ
ェ素子）と、電極が形成された基板とを有している。
られる熱電素子冷却用モジュールは、熱電素子（ペルチ
ェ素子）と、電極が形成された基板とを有している。
【０００３】従来、基板上に電極を形成する方法として
は、セラミック基板の場合、基板上にＭｏ−ＭｎやＷを
メタライズして電極を形成したり、活性金属（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｃｒ等）酸化物を利用してセラミック基板とＣｕ電
極とを接合し、エッチングによって電極パターンを形成
したり、Ｃｕペーストをセラミック基板上に塗布して焼
成したり、あるいはフォトレジストを利用してＣｕ電極
パターンを形成していた。
は、セラミック基板の場合、基板上にＭｏ−ＭｎやＷを
メタライズして電極を形成したり、活性金属（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｃｒ等）酸化物を利用してセラミック基板とＣｕ電
極とを接合し、エッチングによって電極パターンを形成
したり、Ｃｕペーストをセラミック基板上に塗布して焼
成したり、あるいはフォトレジストを利用してＣｕ電極
パターンを形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法では接合前に前処理が必要であったり、接合技術
そのものが特殊技術を要するために生産性や品質安定性
の面で問題があった。また、セラミック基板は熱伝導性
が低く、冷却用モジュールの基板として適しているとは
言い難い。更に、接合時または接合後に場合によっては
セラミック基板と電極との熱膨張差により、基板が破壊
することも考えられる。
た方法では接合前に前処理が必要であったり、接合技術
そのものが特殊技術を要するために生産性や品質安定性
の面で問題があった。また、セラミック基板は熱伝導性
が低く、冷却用モジュールの基板として適しているとは
言い難い。更に、接合時または接合後に場合によっては
セラミック基板と電極との熱膨張差により、基板が破壊
することも考えられる。
【０００５】そこで、例えば特開昭６０−１７０２７２
号及び特開昭６０−１７０２７３号公報には、アルミニ
ウム、鉄、銅などの金属基板を用いたものが開示されて
いる。この場合、絶縁膜と接着剤層とを少なくとも各１
層ずつ積層する構造をとっている。これは、基板と電極
との間を電気的に絶縁し、かつ熱伝導性は維持するとい
う目的のために考案されたものであるが、実際には一般
に接着剤層及び絶縁膜層の熱伝導性が比較的低いことか
ら、所望の冷却能を確保するべく絶縁膜及び接着剤層の
厚さを可能な限り薄くすることが要求されるが、絶縁膜
及び接着剤層を薄く塗布し、かつ素子を所定の位置に整
然と配列することは技術的に非常に困難であり、止むな
く厚膜にせざるを得なかった。これにより、冷却特性の
低下、熱変形の増大、接合強度の低下などが問題となっ
ていた。
号及び特開昭６０−１７０２７３号公報には、アルミニ
ウム、鉄、銅などの金属基板を用いたものが開示されて
いる。この場合、絶縁膜と接着剤層とを少なくとも各１
層ずつ積層する構造をとっている。これは、基板と電極
との間を電気的に絶縁し、かつ熱伝導性は維持するとい
う目的のために考案されたものであるが、実際には一般
に接着剤層及び絶縁膜層の熱伝導性が比較的低いことか
ら、所望の冷却能を確保するべく絶縁膜及び接着剤層の
厚さを可能な限り薄くすることが要求されるが、絶縁膜
及び接着剤層を薄く塗布し、かつ素子を所定の位置に整
然と配列することは技術的に非常に困難であり、止むな
く厚膜にせざるを得なかった。これにより、冷却特性の
低下、熱変形の増大、接合強度の低下などが問題となっ
ていた。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するべくな
されたものであり、その目的は、簡単な構造をもって高
い冷却能を得ることができ、しかも高品質で生産性も高
い冷却用熱電素子モジュールを提供することにある。
されたものであり、その目的は、簡単な構造をもって高
い冷却能を得ることができ、しかも高品質で生産性も高
い冷却用熱電素子モジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために本願では、基板として表層を薄くアルマイト処理
したアルミを用いることによりセラミック基板のような
割れ、変形の問題を解決すると共に、アルマイト層を絶
縁膜として用いることにより通常の金属基板に必要な絶
縁膜を省略可能とし、その接着のための接着剤層をも省
略可能とした。これにより、電極膜の接着剤として抵抗
率に関係なく高熱伝導性のものが使用可能となり、熱電
素子と基板との熱伝導効率が向上する。更に、熱電素子
を個々に受容する凹部を基板に形成することで、各熱電
素子の位置決め精度が向上するばかりでなく接合強度も
向上し、モジュール全体の強度が大幅に向上する。
ために本願では、基板として表層を薄くアルマイト処理
したアルミを用いることによりセラミック基板のような
割れ、変形の問題を解決すると共に、アルマイト層を絶
縁膜として用いることにより通常の金属基板に必要な絶
縁膜を省略可能とし、その接着のための接着剤層をも省
略可能とした。これにより、電極膜の接着剤として抵抗
率に関係なく高熱伝導性のものが使用可能となり、熱電
素子と基板との熱伝導効率が向上する。更に、熱電素子
を個々に受容する凹部を基板に形成することで、各熱電
素子の位置決め精度が向上するばかりでなく接合強度も
向上し、モジュール全体の強度が大幅に向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して本
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【０００９】図１は、本発明が適用された第１の実施形
態に於ける冷却用熱電素子モジュールの要部構造を示す
断面図であり、図２はその拡大図である。この冷却用熱
電素子モジュールは、例えば半導体レーザモジュールに
組み込んで半導体レーザ素子を冷却するために用いられ
る。この冷却用熱電素子モジュールは、厚さ０．３ｍｍ
以下の平板状をなすＡｌまたはＡｌ合金からなる一対の
基板２、３により多数の熱電素子１を挟んだ構造となっ
ており、各基板２、３の表面にはアルマイト処理が施さ
れ、絶縁層２ａ、３ａが形成されている。尚、アルマイ
ト処理は熱伝導性を悪化させるため、その厚さは０．１
μｍ以下が望ましい。
態に於ける冷却用熱電素子モジュールの要部構造を示す
断面図であり、図２はその拡大図である。この冷却用熱
電素子モジュールは、例えば半導体レーザモジュールに
組み込んで半導体レーザ素子を冷却するために用いられ
る。この冷却用熱電素子モジュールは、厚さ０．３ｍｍ
以下の平板状をなすＡｌまたはＡｌ合金からなる一対の
基板２、３により多数の熱電素子１を挟んだ構造となっ
ており、各基板２、３の表面にはアルマイト処理が施さ
れ、絶縁層２ａ、３ａが形成されている。尚、アルマイ
ト処理は熱伝導性を悪化させるため、その厚さは０．１
μｍ以下が望ましい。
【００１０】絶縁層２ａ、３ａの上には後記する熱伝導
率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性接着剤を塗布してな
る厚さ１０μｍ以下の接着剤層４、５を介して厚さ０．
１ｍｍ以下のＣｕ電極膜６、７が設けられている。そし
て、各電極膜６、７ははんだ８、９を介して表面がＮｉ
めっきされた各熱電素子１に接合されている。
率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性接着剤を塗布してな
る厚さ１０μｍ以下の接着剤層４、５を介して厚さ０．
１ｍｍ以下のＣｕ電極膜６、７が設けられている。そし
て、各電極膜６、７ははんだ８、９を介して表面がＮｉ
めっきされた各熱電素子１に接合されている。
【００１１】ここで、上記したような用途に使用される
代表的な各種接着剤の熱伝導率、抵抗率、線膨張率及び
その接着剤を上記構造に用いた場合の冷却特性ΔＴｍａ
ｘ（熱電素子の高温側と低温側の温度差）を表１に示
す。比較対象としてＡｌ及びアルミナの熱伝導率、線膨
張率を併記する。
代表的な各種接着剤の熱伝導率、抵抗率、線膨張率及び
その接着剤を上記構造に用いた場合の冷却特性ΔＴｍａ
ｘ（熱電素子の高温側と低温側の温度差）を表１に示
す。比較対象としてＡｌ及びアルミナの熱伝導率、線膨
張率を併記する。
【００１２】
【表１】 用いる接着剤の熱伝導率が冷却特性ΔＴｍａｘ（熱電素
子の高温側と低温側の温度差）に大きな影響を及ぼし、
熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ未満では著しく低下する。図
３に、接着剤の熱伝導率とΔＴｍａｘとの関係を示す。
図に示されるように、接着剤の熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ
Ｋ以上になるとΔＴｍａｘは４１℃以上の優れた冷却特
性を示しているが、それ以下では急激に冷却特性が低下
している。例えば、従来技術に示したような構造では、
基板の厚さが０．５ｍｍ〜３ｍｍと厚いものを用いてお
り、電極は１００μｍ、絶縁膜は厚さ２０μｍ、接着剤
層は４０μｍと厚くなっている。更に、絶縁膜はポリイ
ミド樹脂、接着剤層はエポキシ樹脂、あるいはフィラー
材を添加した耐熱性エポキシ樹脂やシリコン系接着剤が
用いられている。この場合、熱伝導率は絶縁膜が０．２
４Ｗ／ｍＫ程度、接着剤層が１Ｗ／ｍＫ程度である。こ
の場合の問題点としては、基板、絶縁膜、接着剤層が厚
いために冷却効率が低下してΔＴｍａｘが小さくなるこ
と、基板との線膨張差が大きいため、熱変形が生じ易く
なること、接合強度が低下することなどが挙げられる。
子の高温側と低温側の温度差）に大きな影響を及ぼし、
熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ未満では著しく低下する。図
３に、接着剤の熱伝導率とΔＴｍａｘとの関係を示す。
図に示されるように、接着剤の熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ
Ｋ以上になるとΔＴｍａｘは４１℃以上の優れた冷却特
性を示しているが、それ以下では急激に冷却特性が低下
している。例えば、従来技術に示したような構造では、
基板の厚さが０．５ｍｍ〜３ｍｍと厚いものを用いてお
り、電極は１００μｍ、絶縁膜は厚さ２０μｍ、接着剤
層は４０μｍと厚くなっている。更に、絶縁膜はポリイ
ミド樹脂、接着剤層はエポキシ樹脂、あるいはフィラー
材を添加した耐熱性エポキシ樹脂やシリコン系接着剤が
用いられている。この場合、熱伝導率は絶縁膜が０．２
４Ｗ／ｍＫ程度、接着剤層が１Ｗ／ｍＫ程度である。こ
の場合の問題点としては、基板、絶縁膜、接着剤層が厚
いために冷却効率が低下してΔＴｍａｘが小さくなるこ
と、基板との線膨張差が大きいため、熱変形が生じ易く
なること、接合強度が低下することなどが挙げられる。
【００１３】図４に、表１に示したＡの接着剤層（Ｓｉ
系高熱伝導性エラストマダイボンド剤）の厚さと引張り
せん断力との関係を示す。層厚が１０μｍ以下になると
接着力が急激に大きくなる。これは、接合界面の空隙部
が少なくなると共に、強度の低い接着剤層に作用する曲
げモーメントが低下するためである。更に、表１の線膨
張率をみるとわかるように接着剤とＡｌ2Ｏ3またはＡｌ
との線膨張率の差が大きいため、熱変形を抑えるために
も接着剤層は可能な限り薄いことが望ましい。云うまで
もなく層厚を薄くすることで熱伝導性が良くなるために
冷却特性も向上する。
系高熱伝導性エラストマダイボンド剤）の厚さと引張り
せん断力との関係を示す。層厚が１０μｍ以下になると
接着力が急激に大きくなる。これは、接合界面の空隙部
が少なくなると共に、強度の低い接着剤層に作用する曲
げモーメントが低下するためである。更に、表１の線膨
張率をみるとわかるように接着剤とＡｌ2Ｏ3またはＡｌ
との線膨張率の差が大きいため、熱変形を抑えるために
も接着剤層は可能な限り薄いことが望ましい。云うまで
もなく層厚を薄くすることで熱伝導性が良くなるために
冷却特性も向上する。
【００１４】例えば、チップサイズが縦０．９２ｍｍ、
横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの熱電素子を用いた場
合、図１の構造でせん断強度は４．３ｋｇｆとなり、従
来の４０μｍの接着剤層の厚さの場合の１．５ｋｇｆに
対して２．９倍の強度向上となった。
横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの熱電素子を用いた場
合、図１の構造でせん断強度は４．３ｋｇｆとなり、従
来の４０μｍの接着剤層の厚さの場合の１．５ｋｇｆに
対して２．９倍の強度向上となった。
【００１５】尚、一般的に、熱伝導性が優れて電気絶縁
性が高いという性質は相反する性質であり、両者を満足
するものは少ない。表１に示す代表的な接着剤では熱伝
導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の接着剤の抵抗率は３×１０
-4Ω・ｃｍ〜１０16Ω・ｃｍであるが、本願によればア
ルマイト処理したＡｌ基板の絶縁効果により、冷却特性
に及ぼす接着剤の抵抗率の影響は見られない。
性が高いという性質は相反する性質であり、両者を満足
するものは少ない。表１に示す代表的な接着剤では熱伝
導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の接着剤の抵抗率は３×１０
-4Ω・ｃｍ〜１０16Ω・ｃｍであるが、本願によればア
ルマイト処理したＡｌ基板の絶縁効果により、冷却特性
に及ぼす接着剤の抵抗率の影響は見られない。
【００１６】また、上記構造の場合、熱電素子と電極を
はんだ付けするときに位置ずれを起こすことが考えられ
るが、例えば電極膜と熱伝導性接着剤とを予め熱電素子
に接着しておき、フォトレジストを利用してエッチング
によりパターニングすることでそのような心配がなくな
る。
はんだ付けするときに位置ずれを起こすことが考えられ
るが、例えば電極膜と熱伝導性接着剤とを予め熱電素子
に接着しておき、フォトレジストを利用してエッチング
によりパターニングすることでそのような心配がなくな
る。
【００１７】加えて、この構造では薄い金属基板を用い
ることや各膜、層の数及び厚みを減らすことにより従来
のものよりも冷却用熱電素子モジュールを小型化するこ
とが可能となっている。実際に、例えば基板の厚さを
０．３ｍｍ、Ｃｕ電極膜の厚さを０．１ｍｍ、熱電素子
は縦０．９２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの
ものを用いた場合、モジュール全体の高さは約１．６ｍ
ｍ、モジュールの基本サイズは，熱電素子１９対で縦
６．９ｍｍ、横１６．５ｍｍと小さなサイズのものが得
られた。
ることや各膜、層の数及び厚みを減らすことにより従来
のものよりも冷却用熱電素子モジュールを小型化するこ
とが可能となっている。実際に、例えば基板の厚さを
０．３ｍｍ、Ｃｕ電極膜の厚さを０．１ｍｍ、熱電素子
は縦０．９２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの
ものを用いた場合、モジュール全体の高さは約１．６ｍ
ｍ、モジュールの基本サイズは，熱電素子１９対で縦
６．９ｍｍ、横１６．５ｍｍと小さなサイズのものが得
られた。
【００１８】図５に、本発明によるＡｌ基板とＣｕ電極
膜との接着例を示す。この例は前述の接着剤Ａを用いた
ものであるが、接着剤層は厚さが３．６μｍと薄くなっ
ており、かつ接合部に空隙などの欠陥もなく、良好な接
合がなされている。
膜との接着例を示す。この例は前述の接着剤Ａを用いた
ものであるが、接着剤層は厚さが３．６μｍと薄くなっ
ており、かつ接合部に空隙などの欠陥もなく、良好な接
合がなされている。
【００１９】図６は、本発明が適用された第２の実施形
態に於ける冷却用熱電素子モジュールの要部構造を示す
断面図であり、図１と同様な部分には同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。本形態では、Ａｌまた
はＡｌ合金からなる一対の基板１２、１３に、各熱電素
子１を個々に受容するための凹部１２ｂ、１３ｂが形成
されている。また基板１２、１３の表面には凹部１２
ｂ、１３ｂも含めてアルマイト処理が施され、絶縁層１
２ａ、１３ａが形成されている。更に、絶縁層１２ａ、
１３ａの上には後記する熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上
の熱伝導性接着剤を塗布してなる厚さ１０μｍ以下の接
着剤層１４、１５を介して厚さ０．１ｍｍ以下のＣｕ電
極膜１６、１７が設けられている。そして、各電極膜１
６、１７ははんだ（図示せず）を介して表面がＮｉめっ
きされた各熱電素子１に接合されている。各層、膜の厚
さは第１の実施形態と同様である。
態に於ける冷却用熱電素子モジュールの要部構造を示す
断面図であり、図１と同様な部分には同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。本形態では、Ａｌまた
はＡｌ合金からなる一対の基板１２、１３に、各熱電素
子１を個々に受容するための凹部１２ｂ、１３ｂが形成
されている。また基板１２、１３の表面には凹部１２
ｂ、１３ｂも含めてアルマイト処理が施され、絶縁層１
２ａ、１３ａが形成されている。更に、絶縁層１２ａ、
１３ａの上には後記する熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上
の熱伝導性接着剤を塗布してなる厚さ１０μｍ以下の接
着剤層１４、１５を介して厚さ０．１ｍｍ以下のＣｕ電
極膜１６、１７が設けられている。そして、各電極膜１
６、１７ははんだ（図示せず）を介して表面がＮｉめっ
きされた各熱電素子１に接合されている。各層、膜の厚
さは第１の実施形態と同様である。
【００２０】実際に冷却用熱電素子モジュールを組み立
てるには、熱電素子１を例えば基板１２に乗せ、振動さ
せるのみで凹部１２ｂ、１３ｂに各熱電素子１が受容さ
れ、位置決めされる。これに基板１３を被せ、はんだ加
熱炉にて一括してはんだ付けすれば良い。これにより、
組立容易性、即ち生産性及び熱電素子１の位置精度が向
上するばかりでなく、凹部の表面全体で熱電素子と接合
することから接合強度も向上し、モジュール全体の強度
も向上する。この構造により、チップサイズが縦０．９
２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの熱電素子を
用いた場合、せん断強度は５．８ｋｇｆとなり、従来の
接着剤層の厚さが４０μｍのものの場合の１．５ｋｇｆ
に対して３．９倍、図１に示す構造に比較しても１．３
倍にその強度が向上した。
てるには、熱電素子１を例えば基板１２に乗せ、振動さ
せるのみで凹部１２ｂ、１３ｂに各熱電素子１が受容さ
れ、位置決めされる。これに基板１３を被せ、はんだ加
熱炉にて一括してはんだ付けすれば良い。これにより、
組立容易性、即ち生産性及び熱電素子１の位置精度が向
上するばかりでなく、凹部の表面全体で熱電素子と接合
することから接合強度も向上し、モジュール全体の強度
も向上する。この構造により、チップサイズが縦０．９
２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高さ０．７ｍｍの熱電素子を
用いた場合、せん断強度は５．８ｋｇｆとなり、従来の
接着剤層の厚さが４０μｍのものの場合の１．５ｋｇｆ
に対して３．９倍、図１に示す構造に比較しても１．３
倍にその強度が向上した。
【００２１】一方、この構造では凹部の分だけ図１に示
す構造よりもモジュールの高さを低くすることができ、
一層小型化することが可能となっている。実際に、例え
ば基板の厚さを０．３ｍｍ、Ｃｕ電極膜の厚さを０．１
ｍｍ、熱電素子は縦０．９２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高
さ０．７ｍｍのものを用い、凹部の深さを０．１５ｍｍ
とした場合、モジュール高さは約１．３ｍｍとなった。
モジュールの基本サイズは図１のものと同様である（１
９対で縦６．９mm、横１６．５mm）。
す構造よりもモジュールの高さを低くすることができ、
一層小型化することが可能となっている。実際に、例え
ば基板の厚さを０．３ｍｍ、Ｃｕ電極膜の厚さを０．１
ｍｍ、熱電素子は縦０．９２ｍｍ、横０．９２ｍｍ、高
さ０．７ｍｍのものを用い、凹部の深さを０．１５ｍｍ
とした場合、モジュール高さは約１．３ｍｍとなった。
モジュールの基本サイズは図１のものと同様である（１
９対で縦６．９mm、横１６．５mm）。
【００２２】尚、凹部の加工方法としては精密コイニン
グや精密鍛造によるものでも良いし、ややコストは高く
なるもののエッチングによるものでも良い。また、本構
造では上下の基板に共に凹部を形成しているが、どちら
か一方の基板にのみ凹部を形成しても良い。その場合、
まず凹部を形成した基板に各熱電素子を位置決めし、そ
の後他方の基板を被せれば良い。
グや精密鍛造によるものでも良いし、ややコストは高く
なるもののエッチングによるものでも良い。また、本構
造では上下の基板に共に凹部を形成しているが、どちら
か一方の基板にのみ凹部を形成しても良い。その場合、
まず凹部を形成した基板に各熱電素子を位置決めし、そ
の後他方の基板を被せれば良い。
【００２３】
【発明の効果】上記した説明により明らかなように、本
発明による冷却用熱電素子モジュールによれば、基板
に、表面を絶縁処理した金属基板を用い、これに直接熱
伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性接着剤を用いて
電極膜を接着する構造とすることにより、簡単な構造で
冷却特性が向上するばかりでなく、接合強度も向上し、
更に小型化も可能となる。特に接着剤の厚さを１０μｍ
以下とすることにより強度向上効果が顕著になる。更
に、基板の表面に熱電素子を個々に受容して位置決めす
る凹部を形成することにより、組立容易性、即ち生産性
及び熱電素子の位置精度が向上するばかりでなく、接合
面積が増大して接合強度が向上し、更に凹凸の噛み合い
による機械的強度も向上し、即ちモジュール全体の強度
も向上する。そして、凹部の分だけ高さ方向の小型化が
可能となり、モジュールの小型化が一層促進される。
発明による冷却用熱電素子モジュールによれば、基板
に、表面を絶縁処理した金属基板を用い、これに直接熱
伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導性接着剤を用いて
電極膜を接着する構造とすることにより、簡単な構造で
冷却特性が向上するばかりでなく、接合強度も向上し、
更に小型化も可能となる。特に接着剤の厚さを１０μｍ
以下とすることにより強度向上効果が顕著になる。更
に、基板の表面に熱電素子を個々に受容して位置決めす
る凹部を形成することにより、組立容易性、即ち生産性
及び熱電素子の位置精度が向上するばかりでなく、接合
面積が増大して接合強度が向上し、更に凹凸の噛み合い
による機械的強度も向上し、即ちモジュール全体の強度
も向上する。そして、凹部の分だけ高さ方向の小型化が
可能となり、モジュールの小型化が一層促進される。
【図１】本発明が適用された第１の実施形態に於ける冷
却用熱電素子モジュールの要部構造を示す断面図。
却用熱電素子モジュールの要部構造を示す断面図。
【図２】図１の拡大図。
【図３】接着剤の熱伝導率とΔＴｍａｘとの関係を示す
グラフ。
グラフ。
【図４】Ｓｉ系高熱伝導性エラストマダイボンド剤の厚
さと引張りせん断力との関係を示すグラフ。
さと引張りせん断力との関係を示すグラフ。
【図５】本発明が適用されたＡｌ基板とＣｕ電極膜との
接着剤による接着状態を示す金属組織写真。
接着剤による接着状態を示す金属組織写真。
【図６】本発明が適用された第２の実施形態に於ける冷
却用熱電素子モジュールの要部構造を示す断面図。
却用熱電素子モジュールの要部構造を示す断面図。
１ 熱電素子 ２、３ ＡｌまたはＡｌ合金基板 ２ａ、３ａ 絶縁層 ４、５ 接着剤層 ６、７ 電極膜 ８、９ はんだ １２、１３ ＡｌまたはＡｌ合金基板 １２ａ、１３ａ 絶縁層 １２ｂ、１３ｂ 凹部 １４、１５ 接着剤層 １６、１７ 電極膜
Claims (4)
- 【請求項１】 冷却用熱電素子と、該熱電素子を実装
するべく表面に電極膜が設けられた基板とを有する冷却
用熱電素子モジュールであって、 前記基板が、絶縁性処理を施した金属製基板からなり、 前記基板の表面に、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の熱
伝導性接着剤のみにより前記電極膜が接着されているこ
とを特徴とする冷却用熱電素子モジュール。 - 【請求項２】 前記熱伝導性接着剤の厚さが１０μｍ
以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の冷
却用熱電素子モジュール。 - 【請求項３】 前記基板が前記熱電素子の上下に設け
られ、その少なくともどちらか一方が、複数の前記熱電
素子を個々に受容する凹部を有することを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の冷却用熱電素子モジュー
ル。 - 【請求項４】 前記基板がＡｌまたはＡｌ合金からな
り、その表面がアルマイト処理されていることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷却用熱
電素子モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8310123A JPH10144967A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 冷却用熱電素子モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8310123A JPH10144967A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 冷却用熱電素子モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144967A true JPH10144967A (ja) | 1998-05-29 |
Family
ID=18001459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8310123A Pending JPH10144967A (ja) | 1996-11-06 | 1996-11-06 | 冷却用熱電素子モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10144967A (ja) |
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-
1996
- 1996-11-06 JP JP8310123A patent/JPH10144967A/ja active Pending
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