JPH10225791A - 熱電冷却デバイス用はんだ及び熱電冷却デバイス - Google Patents
熱電冷却デバイス用はんだ及び熱電冷却デバイスInfo
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- JPH10225791A JPH10225791A JP9043036A JP4303697A JPH10225791A JP H10225791 A JPH10225791 A JP H10225791A JP 9043036 A JP9043036 A JP 9043036A JP 4303697 A JP4303697 A JP 4303697A JP H10225791 A JPH10225791 A JP H10225791A
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱電冷却デバイスでの半導体と導体とのはんだ
接合に用いるはんだ合金において、半導体の内部抵抗の
増加を僅小に抑え得、高い冷却性能を保持できるはんだ
を提供する。 【解決手段】Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂである
はんだ。
接合に用いるはんだ合金において、半導体の内部抵抗の
増加を僅小に抑え得、高い冷却性能を保持できるはんだ
を提供する。 【解決手段】Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂである
はんだ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電冷却デバイス
用はんだ及び熱電冷却デバイスに関するものである。
用はんだ及び熱電冷却デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱電冷却デバイスにおいては、図２に示
すように、ｎ型半導体とｐ型半導体をはんだ付けａ’で
導体１’を介して直列に接続し、直流電流Ｉを流し、ペ
ルチエ効果によりＡ側で吸熱（冷却）させ、Ｂ側で放熱
（発熱）させている。この場合、半導体と導体との間の
はんだ接合には、従来ＳｎＡｇ系はんだ、ＳｎＰｂ系は
んだが用いられ、半導体には、テルル化ビスマス（Ｂｉ
2Ｔｅ3）やビスマス・アンチモン合金（Ｂｉ95Ｓｂ5）
が用いられている。
すように、ｎ型半導体とｐ型半導体をはんだ付けａ’で
導体１’を介して直列に接続し、直流電流Ｉを流し、ペ
ルチエ効果によりＡ側で吸熱（冷却）させ、Ｂ側で放熱
（発熱）させている。この場合、半導体と導体との間の
はんだ接合には、従来ＳｎＡｇ系はんだ、ＳｎＰｂ系は
んだが用いられ、半導体には、テルル化ビスマス（Ｂｉ
2Ｔｅ3）やビスマス・アンチモン合金（Ｂｉ95Ｓｂ5）
が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
熱電冷却デバイスでは、内部抵抗の増加、冷却性能の低
下がかなり顕著である。例えば、１５０℃×１００時間
の連続通電エ−ジング試験での抵抗増加率は６％以上で
ある。従来、はんだが半導体に及ぼす悪影響として、は
んだ中に極く微量に含まれるＵやＴｈ等の放射性元素の
不純物が放射するα線により電子−正孔対が発生してソ
フトエラ−が生じる、所謂α線障害が知られており、こ
のα線障害を防止するための半導体装置用はんだとし
て、「Ｓｂを１〜１５重量％含有し、残りがＰｂと不可
避不純物からなる組成を有し、かつ放射性α粒子のカウ
ント数が０．５ＣＰＨ／cm3以下であるはんだ」が提案さ
れている(特開昭５９−７０４９０号）。
熱電冷却デバイスでは、内部抵抗の増加、冷却性能の低
下がかなり顕著である。例えば、１５０℃×１００時間
の連続通電エ−ジング試験での抵抗増加率は６％以上で
ある。従来、はんだが半導体に及ぼす悪影響として、は
んだ中に極く微量に含まれるＵやＴｈ等の放射性元素の
不純物が放射するα線により電子−正孔対が発生してソ
フトエラ−が生じる、所謂α線障害が知られており、こ
のα線障害を防止するための半導体装置用はんだとし
て、「Ｓｂを１〜１５重量％含有し、残りがＰｂと不可
避不純物からなる組成を有し、かつ放射性α粒子のカウ
ント数が０．５ＣＰＨ／cm3以下であるはんだ」が提案さ
れている(特開昭５９−７０４９０号）。
【０００４】而るに、熱電冷却用半導体は、ペルチエ効
果を利用するものであり、ソフトエラ−の問題の対象に
はならない。本発明者は、通常の精錬法による鉛を用い
た、特定の組成比のＰｂＳｂ系はんだで上記熱電冷却デ
バイスのはんだ接合を行ったところ、前記１５０℃×１
００時間の連続通電エ−ジング試験による抵抗増加率を
従来の６％以上から１％以下に抑えることを見出した。
かかる予想外の結果は、前記ＳｎＡｇ系やＳｎＰｂ系は
んだによる熱電冷却用半導体の内部抵抗の増加が、はん
だ付け時及び使用中での発熱面側でのはんだと半導体の
接触面からのＳｎの半導体内への拡散に起因するのであ
り、ＰｂＳｂ系はんだではかかる拡散がなく、しかも、
特定の組成比のもとでは、加熱面側のはんだ付け部及び
冷却面側のはんだ付け部をクラックの発生なく安定に保
持し得ることによると推定される。
果を利用するものであり、ソフトエラ−の問題の対象に
はならない。本発明者は、通常の精錬法による鉛を用い
た、特定の組成比のＰｂＳｂ系はんだで上記熱電冷却デ
バイスのはんだ接合を行ったところ、前記１５０℃×１
００時間の連続通電エ−ジング試験による抵抗増加率を
従来の６％以上から１％以下に抑えることを見出した。
かかる予想外の結果は、前記ＳｎＡｇ系やＳｎＰｂ系は
んだによる熱電冷却用半導体の内部抵抗の増加が、はん
だ付け時及び使用中での発熱面側でのはんだと半導体の
接触面からのＳｎの半導体内への拡散に起因するのであ
り、ＰｂＳｂ系はんだではかかる拡散がなく、しかも、
特定の組成比のもとでは、加熱面側のはんだ付け部及び
冷却面側のはんだ付け部をクラックの発生なく安定に保
持し得ることによると推定される。
【０００５】本発明の目的は、上記検討結果に基づき、
熱電冷却デバイスでの半導体と導体とのはんだ接合に用
いるはんだ合金において、半導体の内部抵抗の増加を僅
小に抑え得、高い冷却性能を保持できるはんだを提供す
ることにある。更に、本発明の目的は、高い冷却性能を
保持できる熱電冷却デバイスを提供することにある。
熱電冷却デバイスでの半導体と導体とのはんだ接合に用
いるはんだ合金において、半導体の内部抵抗の増加を僅
小に抑え得、高い冷却性能を保持できるはんだを提供す
ることにある。更に、本発明の目的は、高い冷却性能を
保持できる熱電冷却デバイスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電冷却デ
バイス用はんだは、Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂ
であることを特徴とする構成であり、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ
のうちの一種または二種以上のそれぞれを０．０１〜５
重量％含有させることができ、通常、JIS Z 3282で規定
されているＳｎＰｂ系はんだのＡ級品と同等の不可避不
純物が含まれていてもよい。
バイス用はんだは、Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂ
であることを特徴とする構成であり、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ
のうちの一種または二種以上のそれぞれを０．０１〜５
重量％含有させることができ、通常、JIS Z 3282で規定
されているＳｎＰｂ系はんだのＡ級品と同等の不可避不
純物が含まれていてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明に係るはんだにおいては、（１）Ｓ
ｂ５〜１５重量％、残部Ｐｂの主体部に不可避不純物が
含まれた地金、または（２）Ｓｂ５〜１５重量％、Ａ
ｇ、Ｂｉ、Ｃｕのうちの一種または二種以上のそれぞれ
が０．０１〜５重量％、残部Ｐｂの主体部に不可避不純
物が含まれた地金を得、これをリボン状、細線状または
粉末状に加工して、熱電冷却デバイスでの半導体と導体
とのはんだ接合に使用される。
て説明する。本発明に係るはんだにおいては、（１）Ｓ
ｂ５〜１５重量％、残部Ｐｂの主体部に不可避不純物が
含まれた地金、または（２）Ｓｂ５〜１５重量％、Ａ
ｇ、Ｂｉ、Ｃｕのうちの一種または二種以上のそれぞれ
が０．０１〜５重量％、残部Ｐｂの主体部に不可避不純
物が含まれた地金を得、これをリボン状、細線状または
粉末状に加工して、熱電冷却デバイスでの半導体と導体
とのはんだ接合に使用される。
【０００８】本発明に係るはんだおいて、鉛には、通常
の製錬により粗鉛を得、この粗鉛を通常の精錬法により
純度９９．９％以上に精錬したものを使用し、ＵやＴｈ
等の放射性不純物の含有量は５０ｐｐｂ以上である。上
記不可避不純物の含有量は、JIS Z 3282で規定されてい
るＳｎＰｂ系はんだのＡ級品に準じ、上記主体部１００
部（重量部）に対し、Ｚｎ：０．００３部以下、Ｆｅ：
０．０３部以下、Ａｌ：０．００５部以下、Ａｓ：０．
０３部以下、Ｃｄ：０．００５部以下とされる。
の製錬により粗鉛を得、この粗鉛を通常の精錬法により
純度９９．９％以上に精錬したものを使用し、ＵやＴｈ
等の放射性不純物の含有量は５０ｐｐｂ以上である。上
記不可避不純物の含有量は、JIS Z 3282で規定されてい
るＳｎＰｂ系はんだのＡ級品に準じ、上記主体部１００
部（重量部）に対し、Ｚｎ：０．００３部以下、Ｆｅ：
０．０３部以下、Ａｌ：０．００５部以下、Ａｓ：０．
０３部以下、Ｃｄ：０．００５部以下とされる。
【０００９】本発明に係るはんだにおいて、Ｓｂを配合
する理由は、優れた濡れ性や接着強度を保証しつつ融点
を２００℃〜３００℃好ましくは、２３０℃〜２６０℃
とするためであり、その配合量を５〜１５重量％とした
理由は、この範囲外では、融点を２００℃〜３００℃に
維持し難いことによる。本発明に係るはんだにおいて、
Ａｇを配合する理由は、Ａｇ食われを防止するためであ
り、その配合量を０．０１〜５重量％とした理由は、
０．０１重量％未満では、Ａｇ食われを満足に防止し難
く、５重量％を越えると、融点が高くなり、はんだの融
点を３００℃以下に設定し難くなることによる。本発明
に係るＰｂＳｂ系はんだにおいては、Ｓｂの添加量が１
５重量％に近づくと、柔軟性が後退し、これに応じ耐熱
疲労性も後退する傾向がある。本発明において、Ｂｉや
Ｃｕを配合する理由は、かかる耐熱疲労性の後退を補完
するためであり、それぞれの配合量を０．０１〜５重量
％とした理由は、０．０１重量％未満では効果が乏し
く、５重量％を越えると、脆くなったり硬さが増し、反
って、耐熱疲労性が低下することによる。このＣｕの配
合量は、１．０重量％以下とすることが好ましい。
する理由は、優れた濡れ性や接着強度を保証しつつ融点
を２００℃〜３００℃好ましくは、２３０℃〜２６０℃
とするためであり、その配合量を５〜１５重量％とした
理由は、この範囲外では、融点を２００℃〜３００℃に
維持し難いことによる。本発明に係るはんだにおいて、
Ａｇを配合する理由は、Ａｇ食われを防止するためであ
り、その配合量を０．０１〜５重量％とした理由は、
０．０１重量％未満では、Ａｇ食われを満足に防止し難
く、５重量％を越えると、融点が高くなり、はんだの融
点を３００℃以下に設定し難くなることによる。本発明
に係るＰｂＳｂ系はんだにおいては、Ｓｂの添加量が１
５重量％に近づくと、柔軟性が後退し、これに応じ耐熱
疲労性も後退する傾向がある。本発明において、Ｂｉや
Ｃｕを配合する理由は、かかる耐熱疲労性の後退を補完
するためであり、それぞれの配合量を０．０１〜５重量
％とした理由は、０．０１重量％未満では効果が乏し
く、５重量％を越えると、脆くなったり硬さが増し、反
って、耐熱疲労性が低下することによる。このＣｕの配
合量は、１．０重量％以下とすることが好ましい。
【００１０】図１の（イ）は本発明に係る熱電冷却デバ
イスを、図１の（ロ）は図１の（イ）における点線枠内
の拡大図を示し、ｐ型半導体とｎ型半導体とを４箇、交
互に配し、導体１を印刷した熱良伝導性の絶縁基板２を
半導体列の両側に配し、これらの半導体を導体１を介
し、本発明に係るはんだを用いて直列に接続してある。
図１において、ａははんだ接合部を示している。上記半
導体には、通常ｐ−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ2Ｔｅ3とを使
用するが、これらに限定されるものではなく、例えばｐ
−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ95Ｓｂ5等も使用でき、ｎ型に
するためのドナ−不純物は、銅、銀、セレン、テルル、
ハロゲン等であり、ｐ型にするためのアクセプタ−不純
物は、鉛、リチウム、タリウム等である。上記半導体の
各電極１０は、はんだ付けを容易にするために、例え
ば、ニッケル蒸着電極としてある。上記熱良伝導性の導
体印刷絶縁基板には、アルミナ等のセラミックス基板を
使用でき、導体１には、はんだ付けし易い金属膜を被覆
することが好ましく、例えば、図１の（ロ）に示すよう
に、銅の蒸着層１１、ニッケルメッキ層１２、金蒸着層
１３の複合導体層を使用することができる。
イスを、図１の（ロ）は図１の（イ）における点線枠内
の拡大図を示し、ｐ型半導体とｎ型半導体とを４箇、交
互に配し、導体１を印刷した熱良伝導性の絶縁基板２を
半導体列の両側に配し、これらの半導体を導体１を介
し、本発明に係るはんだを用いて直列に接続してある。
図１において、ａははんだ接合部を示している。上記半
導体には、通常ｐ−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ2Ｔｅ3とを使
用するが、これらに限定されるものではなく、例えばｐ
−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ95Ｓｂ5等も使用でき、ｎ型に
するためのドナ−不純物は、銅、銀、セレン、テルル、
ハロゲン等であり、ｐ型にするためのアクセプタ−不純
物は、鉛、リチウム、タリウム等である。上記半導体の
各電極１０は、はんだ付けを容易にするために、例え
ば、ニッケル蒸着電極としてある。上記熱良伝導性の導
体印刷絶縁基板には、アルミナ等のセラミックス基板を
使用でき、導体１には、はんだ付けし易い金属膜を被覆
することが好ましく、例えば、図１の（ロ）に示すよう
に、銅の蒸着層１１、ニッケルメッキ層１２、金蒸着層
１３の複合導体層を使用することができる。
【００１１】上記のはんだ接合は、リボン状はんだとフ
ラックスとの積層品を所定形状に打ち抜き、これを接合
界面に配して加熱溶融し、冷却凝固するか、または、粉
末はんだとフラックスを混練したクリ−ムはんだの塗布
層を接合界面に配して加熱溶融し、冷却凝固することに
より行うことができ、リボン状はんだとフラックスとの
積層品の厚みやクリ−ムはんだの塗布厚みは、通常３０
μｍ〜２００μｍとされる。
ラックスとの積層品を所定形状に打ち抜き、これを接合
界面に配して加熱溶融し、冷却凝固するか、または、粉
末はんだとフラックスを混練したクリ−ムはんだの塗布
層を接合界面に配して加熱溶融し、冷却凝固することに
より行うことができ、リボン状はんだとフラックスとの
積層品の厚みやクリ−ムはんだの塗布厚みは、通常３０
μｍ〜２００μｍとされる。
【００１２】図１の（ロ）に示すように、はんだのフィ
レット上端が半導体の合金に接触している。而るに、は
んだ付け時の加熱や熱電冷却デバイス使用中での発熱
で、はんだ及び半導体が加熱されても、本発明に係るは
んだでは、上記接触部位を経てのはんだ成分の半導体内
への拡散があり得ず、半導体の内部抵抗の増大を排除で
きる。また、デバイスのオン・オフによりはんだ層に熱
応力が発生しても、当該はんだの柔軟性のために、その
熱応力をよく緩和でき、はんだのクラックの発生も防止
できる。従って、熱電冷却デバイスの抵抗変化をよく抑
制でき、そのデバイスのジュ−ル発熱を初期の微小発熱
に保持できる結果、デバイスの冷却性能を良好に発揮さ
せることができる。
レット上端が半導体の合金に接触している。而るに、は
んだ付け時の加熱や熱電冷却デバイス使用中での発熱
で、はんだ及び半導体が加熱されても、本発明に係るは
んだでは、上記接触部位を経てのはんだ成分の半導体内
への拡散があり得ず、半導体の内部抵抗の増大を排除で
きる。また、デバイスのオン・オフによりはんだ層に熱
応力が発生しても、当該はんだの柔軟性のために、その
熱応力をよく緩和でき、はんだのクラックの発生も防止
できる。従って、熱電冷却デバイスの抵抗変化をよく抑
制でき、そのデバイスのジュ−ル発熱を初期の微小発熱
に保持できる結果、デバイスの冷却性能を良好に発揮さ
せることができる。
【００１３】図１に示す熱電冷却デバイスおいて、接合
部ａのはんだ層の厚みｔが１００μｍ以上であれば、材
料力学上、発生する熱応力は小である。而るに、本発明
に係るはんだによれば、接合部ａのはんだ層の厚みｔが
１００μｍ以下の場合でも、熱応力緩和効果によりクラ
ックの発生を防止でき、本発明は接合部のはんだ層の厚
みが１００μ以下の場合に特に有益である。
部ａのはんだ層の厚みｔが１００μｍ以上であれば、材
料力学上、発生する熱応力は小である。而るに、本発明
に係るはんだによれば、接合部ａのはんだ層の厚みｔが
１００μｍ以下の場合でも、熱応力緩和効果によりクラ
ックの発生を防止でき、本発明は接合部のはんだ層の厚
みが１００μ以下の場合に特に有益である。
【００１４】
〔実施例１〜３〕表１に示す組成の粉末はんだを得、粉
末はんだ９２重量部，フラックス８重量部の割合でクリ
−ムはんだを造った。フラックスの組成は、重合ロジン
５５重量部、カスタ−ワックス３重量部、シクロヘキシ
ルアミンのHBr１重量部、セバシン酸１重量部、ヘキシ
レングリコ−ル残部とした。これらの各クリ−ムはんだ
を用い、図に示す熱電冷却デバイスのはんだ接合を行っ
た。使用した半導体は、ｐ−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ2Ｔ
ｅ3であり、電極は３〜４μｍ厚みのニッケル蒸着によ
り設けてある。また、導体印刷基板には、長さ１２ｍ
ｍ、巾８ｍｍの導体印刷アルミナ基板を使用し、導体表
面には金を蒸着してある。クリ−ムはんだの塗布厚みは
接合後の厚みを約７０μｍとするように３０μｍ程度と
し、はんだ接合温度ははんだ融点よりも４０℃高い温度
とした。
末はんだ９２重量部，フラックス８重量部の割合でクリ
−ムはんだを造った。フラックスの組成は、重合ロジン
５５重量部、カスタ−ワックス３重量部、シクロヘキシ
ルアミンのHBr１重量部、セバシン酸１重量部、ヘキシ
レングリコ−ル残部とした。これらの各クリ−ムはんだ
を用い、図に示す熱電冷却デバイスのはんだ接合を行っ
た。使用した半導体は、ｐ−Ｂｉ2Ｔｅ3とｎ−Ｂｉ2Ｔ
ｅ3であり、電極は３〜４μｍ厚みのニッケル蒸着によ
り設けてある。また、導体印刷基板には、長さ１２ｍ
ｍ、巾８ｍｍの導体印刷アルミナ基板を使用し、導体表
面には金を蒸着してある。クリ−ムはんだの塗布厚みは
接合後の厚みを約７０μｍとするように３０μｍ程度と
し、はんだ接合温度ははんだ融点よりも４０℃高い温度
とした。
【００１５】各実施例品に係るクリ−ムはんだで接合を
行った各熱電冷却デバイスについて、抵抗変化率、クラ
ック発生の有無を調べたところ、表１の通りであった。
ただし、抵抗変化率は、熱電冷却デバイスを５０箇直列
に接続し、１５０℃×１００時間連続通電エ−ジングし
た時の抵抗変化率であり、クラック発生の有無は、−５
０℃３０分・１１０℃３０分を１サイクルとして２００
サイクル後でのクラック発生の有無とした。
行った各熱電冷却デバイスについて、抵抗変化率、クラ
ック発生の有無を調べたところ、表１の通りであった。
ただし、抵抗変化率は、熱電冷却デバイスを５０箇直列
に接続し、１５０℃×１００時間連続通電エ−ジングし
た時の抵抗変化率であり、クラック発生の有無は、−５
０℃３０分・１１０℃３０分を１サイクルとして２００
サイクル後でのクラック発生の有無とした。
【００１６】
【表１】
【００１７】〔比較例〕Ｓｎ９６．５重量％、Ａｇ３．
５重量％、融点２２１℃のＳｎＡｇ系はんだを使用した
以外、実施例と同じとした。抵抗変化率、クラック発生
の有無を調べたところ、表１の通りであり、抵抗変化率
が６％以上と高く、半導体内にＳｎが拡散していること
を確認した。 〔実施例４〕表２の組成とした以外、上記実施例に同じ
とした。抵抗変化率、クラック発生の有無は、表２の通
りであり、Ａｇ食われ防止のためにＡｇを添加したにも
かかわらず、上記実施例と同様、抵抗変化率を１％以下
にでき、クラック発生も防止できた。 〔実施例５及び６〕表２の組成とした以外、上記実施例
に同じとした。抵抗変化率、クラック発生の有無は、表
２の通りであり、耐熱性を補完するためにＢｉやＣｕを
添加したにもかかわらず、上記実施例と同様、抵抗変化
率を１％以下にできた。
５重量％、融点２２１℃のＳｎＡｇ系はんだを使用した
以外、実施例と同じとした。抵抗変化率、クラック発生
の有無を調べたところ、表１の通りであり、抵抗変化率
が６％以上と高く、半導体内にＳｎが拡散していること
を確認した。 〔実施例４〕表２の組成とした以外、上記実施例に同じ
とした。抵抗変化率、クラック発生の有無は、表２の通
りであり、Ａｇ食われ防止のためにＡｇを添加したにも
かかわらず、上記実施例と同様、抵抗変化率を１％以下
にでき、クラック発生も防止できた。 〔実施例５及び６〕表２の組成とした以外、上記実施例
に同じとした。抵抗変化率、クラック発生の有無は、表
２の通りであり、耐熱性を補完するためにＢｉやＣｕを
添加したにもかかわらず、上記実施例と同様、抵抗変化
率を１％以下にできた。
【００１８】
【表２】
【００１９】上記何れの実施例においても、従来のＳｎ
Ａｇ系はんだに較べて遜色の無い優れた濡れ性を呈し、
フィレット先端で半導体の電極が完全に包囲されてい
た。
Ａｇ系はんだに較べて遜色の無い優れた濡れ性を呈し、
フィレット先端で半導体の電極が完全に包囲されてい
た。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る熱電冷却デバイス用はんだ
によれば、デバイスの抵抗変化を１％以下の低い変化率
に抑えて熱電冷却用半導体と基板導体間とのはんだ接合
を行い得、デバイスのジュ−ル発熱を初期の微小発熱の
ままにとどめることができ、熱電冷却デバイスのペルチ
エ効果による冷却性能を効率よく発揮させることができ
る。而して、本発明に係る熱電冷却デバイスにおいて
は、優れた冷却性能を呈する。
によれば、デバイスの抵抗変化を１％以下の低い変化率
に抑えて熱電冷却用半導体と基板導体間とのはんだ接合
を行い得、デバイスのジュ−ル発熱を初期の微小発熱の
ままにとどめることができ、熱電冷却デバイスのペルチ
エ効果による冷却性能を効率よく発揮させることができ
る。而して、本発明に係る熱電冷却デバイスにおいて
は、優れた冷却性能を呈する。
【図１】図１の（イ）は本発明に係る熱電冷却デバイス
を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）における点線
枠内の拡大図である。
を示す図面、図１の（ロ）は図１の（イ）における点線
枠内の拡大図である。
【図２】従来の熱電冷却デバイスを示す図面である。
ｎ ｎ型半導体 ｐ ｐ型半導体 １ 導体 ２ 絶縁基板 ａ はんだ接合部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年２月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る熱電冷却デ
バイス用はんだは、Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂ
であることを特徴とする構成であり、Ａｇ，Ｂｉ，Ｃｕ
のうちの一種または二種以上のそれぞれを０．０１〜５
重量％含有させることができ、ＪＩＳ Ｚ ３２８２で
規定されているＳｎＰｂ系はんだのＡ級品と同等の不可
避不純物が含まれていてもよい。
バイス用はんだは、Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂ
であることを特徴とする構成であり、Ａｇ，Ｂｉ，Ｃｕ
のうちの一種または二種以上のそれぞれを０．０１〜５
重量％含有させることができ、ＪＩＳ Ｚ ３２８２で
規定されているＳｎＰｂ系はんだのＡ級品と同等の不可
避不純物が含まれていてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】図１に示す熱電冷却デバイスおいて、接合
部ａのはんだ層の厚みｔが１００μｍ以上であれば、材
料力学上、発生する熱応力は小である。而るに、本発明
に係るはんだによれば、接合部ａのはんだ層の厚みｔが
１００μｍ以下の場合でも、熱応力緩和効果によりクラ
ックの発生を防止でき、本発明は接合部のはんだ層の厚
みが１００μｍ以下の場合に特に有益である。
部ａのはんだ層の厚みｔが１００μｍ以上であれば、材
料力学上、発生する熱応力は小である。而るに、本発明
に係るはんだによれば、接合部ａのはんだ層の厚みｔが
１００μｍ以下の場合でも、熱応力緩和効果によりクラ
ックの発生を防止でき、本発明は接合部のはんだ層の厚
みが１００μｍ以下の場合に特に有益である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【実施例】 〔実施例１〜３〕表１に示す組成の粉末はんだを得、粉
末はんだ９２重量部，フラックス８重量部の割合でクリ
ームはんだを造った。フラックスの組成は、重合ロジン
５５重量部、カスターワックス３重量部、シクロヘキシ
ルアミンのＨＢｒ１重量部、セバシン酸１重量部、ヘキ
シレングリコール残部とした。これらの各クリームはん
だを用い、図に示す熱電冷却デバイスのはんだ接合を行
った。使用した半導体は、ｐ−Ｂｉ２Ｔｅ３とｎ−Ｂｉ
２Ｔｅ３であり、電極は３〜４μｍ厚みのニッケル蒸着
により設けてある。また、導体印刷基板には、長さ１２
ｍｍ、巾８ｍｍの導体印刷アルミナ基板を使用し、導体
表面には金を蒸着してある。クリームはんだの塗布厚み
は接合後の厚みを約３０μｍとするように７０μｍ程度
とし、はんだ接合温度ははんだ融点よりも４０℃高い温
度とした。
末はんだ９２重量部，フラックス８重量部の割合でクリ
ームはんだを造った。フラックスの組成は、重合ロジン
５５重量部、カスターワックス３重量部、シクロヘキシ
ルアミンのＨＢｒ１重量部、セバシン酸１重量部、ヘキ
シレングリコール残部とした。これらの各クリームはん
だを用い、図に示す熱電冷却デバイスのはんだ接合を行
った。使用した半導体は、ｐ−Ｂｉ２Ｔｅ３とｎ−Ｂｉ
２Ｔｅ３であり、電極は３〜４μｍ厚みのニッケル蒸着
により設けてある。また、導体印刷基板には、長さ１２
ｍｍ、巾８ｍｍの導体印刷アルミナ基板を使用し、導体
表面には金を蒸着してある。クリームはんだの塗布厚み
は接合後の厚みを約３０μｍとするように７０μｍ程度
とし、はんだ接合温度ははんだ融点よりも４０℃高い温
度とした。
Claims (5)
- 【請求項１】Ｓｂが５〜１５重量％、残部がＰｂである
ことを特徴とする熱電冷却デバイス用はんだ。 - 【請求項２】Ｓｂが５〜１５重量％、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ
のうちの一種または二種以上のそれぞれが０．０１〜５
重量％、残部がＰｂであることを特徴とする熱電冷却デ
バイス用はんだ。 - 【請求項３】融点が２００℃〜３００℃である請求項１
または２記載の熱電冷却デバイス用はんだ。 - 【請求項４】ｎ型半導体とｐ型半導体とを請求項１〜３
何れか記載の熱電冷却デバイス用はんだで導体を介して
直列に接続してなり、半導体がＢｉ2Ｔｅ3またはＢｉ95
Ｓｂ5であることを特徴とする熱電冷却デバイス。 - 【請求項５】ｎ型半導体とｐ型半導体とを請求項１〜３
何れか記載の熱電冷却デバイス用はんだで導体を介して
直列に接続してなり、接続部のはんだ層の厚みが１００
μｍ以下であることを特徴とする熱電冷却デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04303697A JP3670432B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 熱電冷却デバイス用はんだ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04303697A JP3670432B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 熱電冷却デバイス用はんだ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10225791A true JPH10225791A (ja) | 1998-08-25 |
| JP3670432B2 JP3670432B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=12652699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04303697A Expired - Fee Related JP3670432B2 (ja) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | 熱電冷却デバイス用はんだ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3670432B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969526A1 (en) * | 1997-12-27 | 2000-01-05 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Thermoelectric element |
| JP2001156342A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 熱電デバイス |
| JP2013145848A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Kelk Ltd | 熱電素子およびこれを備えた熱電モジュール |
-
1997
- 1997-02-12 JP JP04303697A patent/JP3670432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0969526A1 (en) * | 1997-12-27 | 2000-01-05 | Sumitomo Special Metals Company Limited | Thermoelectric element |
| EP0969526A4 (en) * | 1997-12-27 | 2006-11-22 | Neomax Co Ltd | THERMOELECTRIC ELEMENT |
| JP2001156342A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 熱電デバイス |
| JP2013145848A (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | Kelk Ltd | 熱電素子およびこれを備えた熱電モジュール |
| WO2013108518A1 (ja) * | 2012-01-16 | 2013-07-25 | 株式会社Kelk | 熱電素子およびこれを備えた熱電モジュール |
| US9917238B2 (en) | 2012-01-16 | 2018-03-13 | Kelk Ltd. | Thermoelectric element and thermoelectric module provided with same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3670432B2 (ja) | 2005-07-13 |
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