JPH11289038A

JPH11289038A - 電子温度調整装置

Info

Publication number: JPH11289038A
Application number: JP10089835A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Mineo; 尚之峯尾; Yoshiki Shibuya; 佳樹澁谷
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】熱電半導体を挟持する基板の熱抵抗を低下さ
せて，温度調整能力を向上させることが可能な電子温度
調整装置を提供する。【解決手段】光モジュール１００の電子冷却装置１０
４を構成する冷却側基板１３０と放熱側基板１３２はシ
リコンから成り，各基板１３０，１３２の対向面には各
々シリコン酸化膜１３０ａ，１３２ａと電極１３４が順
次形成される。電子冷却素子１３６は，Ｐ型熱電半導体
１３６ａとＮ型熱電半導体１３６ｂを電極１３４を介し
て冷却側基板１３０と放熱側基板１３２で挟持し，電極
１３４によってＰ型熱電半導体１３６ａとＮ型熱電半導
体１３６ｂを直列に接続することにより形成される。光
変調器１１０は，冷却側基板１３０上にベース１０６と
チップキャリア１０８を介して固定される。Ｎ型熱電半
導体１３６ｂからＰ型熱電半導体１３６ａ方向に電流を
流すと，光変調器１１０が冷却される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，電子温度調整装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光変調器や，レーザダイオードや，フォ
トダイオードなどの光素子は，その性質上，作動時に熱
を生じるが，最近の光素子の小型化及び高集積化傾向に
伴って，該熱の影響を無視することができなくなってき
た。例えば，光変調器は，自ら生じた熱で光変調器の温
度が所定温度よりも上昇すると，光の変調特性が変化し
てしまい，光のオン・オフの切り替えの動作性が低下し
て，所定の光信号を発生させることが困難となる。

【０００３】そこで，最近，光変調器などの光素子から
生じる熱を電子温度調整装置，すなわち電子冷却装置で
吸熱（冷却）し，光素子の温度を所定温度に維持して，
均一かつ安定した光変調特性を確保する技術が提案され
ている。ここで，従来の電子冷却装置を用いた光モジュ
ールについて，図１１及び図１２を参照しながら説明す
る。

【０００４】まず，図１１を参照しながら光モジュール
１０の全体構成について説明すると，光モジュール１０
の容器（パッケージ）１２内には，電子冷却装置１４が
配置されており，この電子冷却装置１４の後述する冷却
側基板２６ａ上に，キャリア１６を介して光変調器１８
が載置されている。さらに，キャリア１６上には，光変
調器１８を挟んで一対のレンズ２０が対向配置されてい
ると共に，これらのレンズ２０を介して光変調器１８に
光を入射，あるいは光変調器１８を通過した光を受光す
ることができる位置に，一対の光ファイバ２２が対向配
置されている。

【０００５】次に，図１２を参照しながら電子冷却装置
１４について説明すると，当該電子冷却装置１４は，図
１２（ａ）に示すように，冷却（吸熱）側基板２６ａと
放熱側基板２６ｂから成る一対のセラミックス板２６
と，冷却側基板２６ａと放熱側基板２６ｂの対向面に形
成される電極３２と，一対のＰ型熱電半導体２８とＮ型
熱電半導体３０から構成されている。また，Ｐ型熱電半
導体２８と，Ｎ型熱電半導体３０と，電極３２は，電子
冷却素子（電子温度調整素子）２４を構成している。す
なわち，電子冷却素子２４は，図１２（ａ）及び図１２
（ｂ）に示すように，Ｐ型熱電半導体２８とＮ型熱電半
導体３０を，電極３２を介して冷却側基板２６ａと放熱
側基板２６ｂで挟持すると共に，それらＰ型熱電半導体
２８とＮ型熱電半導体３０を電極３２を介して直列に接
続することにより形成され，いわゆるπ型回路を構成し
ている。なお，図１２（ａ）に示す例では，冷却側基板
２６ａは，紙面上方に配され，放熱側基板２６ｂは，紙
面下方に配されていると共に，電子冷却装置１４のヒー
トポンプ能力を向上させるため，冷却側基板２６ａと放
熱側基板２６ｂとの間に複数の電子冷却素子２４が介装
されている。

【０００６】そして，図１２（ｂ）に示すように，Ｐ型
熱電半導体２８に電源３４の負極を接続し，Ｎ型熱電半
導体３０に電源３４の陽極を接続して，Ｎ型熱電半導体
２８からＰ型熱電半導体３０方向に電流を流すと，ペル
チェ効果によって電子冷却素子２４を構成するπ型回路
の上部で吸熱された熱エネルギがＰ型熱電半導体２８又
はＮ型熱電半導体３０を介して該π型回路の下部で放熱
される。かかる構成により，この電子冷却素子２４を備
えた電子冷却装置１４では，図１２（ａ）に示す例で
は，上記π型回路の上方に配された冷却側基板２６ａで
吸熱された熱が，電子冷却素子２４を介してπ型回路の
下方に配された放熱側基板２６ｂから放熱される。

【０００７】従って，図１１に示す光モジュール１０で
は，電子冷却素子２４の作動により，光変調器１８で生
じた熱をキャリア１６と，冷却側基板２６ａと，電子冷
却素子２４と，放熱側基板２６ｂを介して強制的に放熱
させることができるため，光変調器１８を所定温度に維
持して，光変調器１８の光変調特性を安定させることが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記従
来の電子冷却装置１４では，熱抵抗が大きく，熱伝導率
が低いセラミックス板２６によって電子冷却素子２４を
挟持しているため，電子冷却装置１４の冷却効率の向上
には限界があった。すなわち，セラミックス板２６（冷
却側基板２６ａ）は，光変調器１８と電子冷却素子２４
との間に介装されるため，そのセラミックス板２６の熱
抵抗により，光変調器１８で生じた熱が電子冷却素子２
４に確実に伝熱されず，光変調器１８に対する冷却能力
が低下する。さらに，放熱側基板２６ｂもセラミックス
から形成されていると，上記セラミックス板２６の熱抵
抗により，電子冷却素子２４で吸熱した熱を電子冷却装
置１４の外部に確実に放熱することができず，光変調器
１８に対する冷却能力が低下する。その結果，電子冷却
素子２４のヒートポンプ性能を十分に発揮させることが
できず，光変調器１８を所定温度にまで冷却するために
は，電子冷却装置１４の大型化及び多層化を図らなけれ
ばならないという問題があった。

【０００９】本発明は，従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の第１の
目的は，熱電半導体から成る温度調整素子のヒートポン
プ性能を十分に発揮させて，相対的に小さな電子温度調
整装置を採用しても，温度調整対象を所定温度に調整す
ることが可能な，新規かつ改良された電子温度調整装置
を提供することである。

【００１０】また，上記従来の光モジュール１０では，
冷却側基板２６ａ上にキャリア１６を介して光変調器１
８を載置しているため，光変調器１８と冷却側基板２６
ａとの間にキャリア１６が介装されることとなる。その
結果，キャリア１６の熱抵抗により，光変調器１８に対
する冷却効率がさらに低下するという問題がある。

【００１１】本発明は，従来の技術が有する上記のよう
な問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の第２の
目的は，熱電半導体を挟持する基板に温度調整対象を直
接形成し，温度調整対象に対する温度調整能力をさらに
向上させることが可能な，新規かつ改良された電子温度
調整装置を提供することである。

【００１２】さらに，本発明の第３の目的は，熱電半導
体を挟持する基板の温度調整面から所定の間隔をもって
温度調整対象を配置しなければならない場合でも，温度
調整対象の配置位置を変更することなく，該基板に温度
調整対象を直接形成することが可能な，新規かつ改良さ
れた電子温度調整装置を提供することである。

【００１３】また，上記従来の光モジュール１０では，
一体形成されたキャリア１６上に光変調器１８とレンズ
２０が配置されており，それら光変調器１８とレンズ２
０の配置位置は，キャリア１６の形状により定まる。そ
の結果，キャリア１６の形成時には，厳密な加工精度が
要求されると共に，歩留りが低下する原因にもなる。ま
た，キャリア１６の検査工程も複雑化し，キャリア１６
のみ成らず光モジュール１０全体の生産コストが上昇す
る。さらに，キャリア１６が一体形成されていると，取
り扱い性が悪くなるという問題もあった。

【００１４】本発明は，上記従来の技術が有する上記の
ような問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の第
４の目的は，温度調整対象を支持する支持部材と，他の
部材を支持する支持部材を分割することにより，各支持
部材を容易に形成することができ，かつ歩留りを向上さ
せることができると共に，各支持部材の検査工程を簡素
化し，さらに各支持部材の取り扱い性を向上させること
が可能な，新規かつ改良された電子温度調整装置を提供
することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，本発明によれば，請求項１に記載の発明のように，
一対の半導体基板と，各半導体基板の対向面に各々形成
される電極と，各電極を介して各半導体基板により挟持
される熱電半導体とを備えることを特徴とする電子温度
調整装置が提供される。

【００１６】かかる構成によれば，熱電半導体を挟持す
る部材に半導体基板を採用したため，例えば請求項２に
記載の発明のように，各半導体基板の少なくともいずれ
か一方の温度調整面に，半導体から成る温度調整対象，
例えば光素子や半導体素子などを直接形成することがで
きる。その結果，半導体基板と温度調整対象との間に部
材が介装されないため，熱抵抗が低下し，伝熱効率を高
めることができ，温度調整対象の温度を確実に調整する
ことができる。

【００１７】例えば，温度調整対象が光素子や半導体素
子である場合には，各半導体基板のうち，熱電半導体か
ら成る温度調整素子の吸熱（冷却）側に配される半導体
基板の温度調整面，すなわち冷却面にそれら光素子や半
導体素子を形成すれば，光素子や半導体素子から生じる
熱を上記半導体基板を介して温度調整素子により確実に
吸熱することができる。その結果，光素子や半導体素子
を常時所定温度に維持することができるため，光素子や
半導体素子を所望の状態で作動させることができる。ま
た，温度調整対象を加熱する場合には，温度調整素子の
放熱側に配される半導体基板の温度調整面，すなわち放
熱面にその温度調整対象を形成すればよい。この場合に
も，温度調整対象を常時所定の温度に維持することがで
きる。なお，本明細書において，温度調整面とは，各半
導体基板の対向面に対して反対側の面をいうものとす
る。

【００１８】また，例えば請求項１１に記載の発明のよ
うに，各半導体基板の少なくともいずれか一方にシリコ
ン（Ｓｉ）基板を採用することができ，この場合には，
少なくともシリコン基板の電極との接触面にシリコン酸
化膜（ＳｉＯ_２膜）を形成することが好ましい。かかる
構成によれば，熱電半導体を挟持する部材にセラミック
スよりも熱伝導率が高く，熱抵抗が小さいシリコン基板
を採用したため，熱電半導体から成る温度調整素子のペ
ルチェ効果によるヒートポンプ機能を十分に発揮させる
ことができる。その結果，相対的に小さな電子温度調整
装置を用いた場合でも，温度調整対象を所定温度に調整
することができる。さらに，一対の半導体基板の両方に
シリコン基板を採用すれば，温度調整素子による吸熱及
び放熱作用を所望の状態で行うことができ，温度調整素
子のヒートポンプ機能をさらに十分に発揮させることが
できる。

【００１９】また，上述の如くシリコン基板を採用すれ
ば，シリコンから成る光素子や半導体装置などの温度調
整対象を，上記請求項２に記載の発明のように，シリコ
ン基板の温度調整面に直接形成することができる。その
結果，温度調整対象と半導体基板との間の熱抵抗がさら
に減少し，温度調整対象の温度安定性を向上させること
ができる。

【００２０】また，シリコン基板の電極との接触面に
は，絶縁性のシリコン酸化膜が形成されるため，電極に
印加されている電力がシリコン酸化膜に漏電することを
防止できる。その結果，電極同士がショートして熱電半
導体が機能しなくなったり，温度調整対象が破壊された
りすることを防止できると共に，該電力による温度調整
対象の損傷も防止できる。

【００２１】また，例えば請求項１２に記載の発明のよ
うに，各半導体基板の少なくともいずれか一方に化合物
半導体基板を採用することもできる。かかる構成によれ
ば，熱電半導体を挟持する部材にセラミックスよりも熱
伝導率が高く，熱抵抗が小さい化合物半導体基板を採用
したため，上述した請求項１３に記載の発明と同様に，
温度調整素子のヒートポンプ機能を十分に発揮させるこ
とができ，電子温度調整装置を小型化しても，温度調整
対象の温度を確実に調整することができる。さらに，一
対の半導体基板の両方に化合物半導体基板を採用すれ
ば，温度調整素子による吸熱及び放熱作用を確実に発揮
させることができる。

【００２２】また，化合物半導体基板を採用すれば，化
合物半導体から成る光素子や半導体装置などの温度調整
対象を，上記請求項２に記載の発明のように，化合物半
導体基板の温度調整面に直接形成することができる。そ
の結果，上記請求項１１に記載の発明のように，温度調
整対象と半導体基板との間の熱抵抗がさらに減少し，温
度調整対象の温度安定性を向上させることができる。ま
た，化合物半導体は，半絶縁性の材料であるため，化合
物半導体基板と電極との間に絶縁部材（絶縁膜）を介装
しなくても，電極に印加がされた電力が半導体基板に流
れることがない。その結果，化合物半導体基板に絶縁部
材を形成する必要がないため，電子温度調整装置の製造
工程数を減少させることができ，生産コストを減少させ
ることができる。

【００２３】さらに，例えば請求項１３に記載の発明の
ように，各半導体基板の一方に化合物半導体を採用し，
各半導体基板の他方にシリコン基板を採用することもで
き，この場合には，少なくともシリコン基板の電極との
接触面にシリコン酸化膜を形成することが好ましい。か
かる構成によれば，半導体基板の一方が化合物半導体基
板から成り，他方が化合物半導体よりもさらに熱抵抗が
小さいシリコン基板から成るため，化合物半導体から形
成される温度調整対象を化合物半導体基板の温度調整面
に直接形成することができると共に，例えば温度調整対
象から吸熱した熱を，シリコン基板を介して温度調整対
象の外部に効率よく放熱することができる。

【００２４】また，上記請求項２に記載の発明のよう
に，温度調整対象を半導体基板の温度調整面に直接形成
できない場合でも，例えば請求項３に記載の発明のよう
に，各半導体基板，特に例えば請求項１１〜請求項１３
に記載の発明のようにシリコン基板や化合物半導体基板
の少なくともいずれか一方の温度調整面に温度調整対象
を直接固定すれば，半導体基板と温度調整対象との間の
熱抵抗を減少させることができ，温度調整対象の温度を
確実に調整することができる。

【００２５】さらに，例えば請求項４に記載の発明のよ
うに，各半導体基板の少なくともいずれか一方の温度調
整面に，各半導体基板と一体形成された凸部を形成する
ことができる。従って，温度調整対象の高さ調整が必要
な場合，すなわち半導体基板の温度調整面から所定の間
隔を持って温度調整対象を配置する必要がある場合に
は，該温度調整面に凸部を形成し，例えば請求項５に記
載の発明のように，その凸部上に温度調整対象を直接形
成したり，例えば請求項６に記載の発明のように，その
凸部上に温度調整対象を固定することができる。その結
果，温度調整対象を所定位置に配置するための支持部
材，すなわち半導体基板と温度調整対象との間に介装さ
れる支持部材を設ける必要がなくなるため，温度調整対
象と半導体基板との間の熱抵抗を減少させることができ
る。さらに，上記支持部材を設けなければ，温度調整対
象と半導体基板との間の固定部分が減少し，電子温度調
整装置を備えた装置の製造コストを低下させることがで
きると共に，該装置の歩留りも向上させることができ
る。

【００２６】また，例えば請求項７に記載の発明のよう
に，各半導体基板の少なくともいずれか一方の温度調整
面にリセスを形成すれば，そのリセスに例えば請求項８
に記載の発明のように，温度調整対象を嵌装することが
できる。その結果，構成上，温度調整対象を半導体基板
に埋め込む必要がある場合，例えば半導体基板内に形成
された光導波路に光を出力するレーザダイオードを，半
導体基板に埋め込む場合でも，本発明を実施することが
できる。

【００２７】さらに，例えば請求項９に記載の発明のよ
うに，各半導体基板の少なくともいずれか一方の温度調
整面に，第１の支持部材を介して温度調整対象を固定し
てもよい。その結果，構成上，温度調整対象を半導体基
板に直接形成したり，直接固定することができない場合
でも，本発明を実施することができる。特に，例えば請
求項１１〜請求項１３に記載の発明のように，半導体基
板としてシリコン基板や化合物半導体基板を採用すれ
ば，従来のセラミックス板と比較して温度調整素子と第
１の支持部材との間の熱抵抗を減少させることができる
ため，半導体基板と温度調整対象との間に第１の支持部
材が介装されていても，温度調整対象を所定温度に確実
に維持することができる。

【００２８】また，例えば請求項１０に記載の発明のよ
うに，各半導体基板の少なくともいずれか一方の温度調
整面に，各半導体基板よりも低い熱伝導率を有し，他の
部材を支持する第２の支持部材を配置してもよく，この
場合には，その第２の支持部材の幅を，他の部材を支持
できる最小の大きさに設定することができる。かかる構
成によれば，第２の支持部材は，各半導体基板よりも熱
抵抗が高く，低い熱伝導率を有するため，例えばＹＡＧ
溶接法によって他の部材を第２の支持部材に固定するこ
とができる。その結果，半田によって部材を固定した際
に生じるいわゆるクリープ現象，すなわち経時的に部材
の位置がずれてしまうことを防止できるため，他の部材
を常時所定位置に確実に固定することができる。また，
第２支持部材の幅が他の部材を支持できる最小の大きさ
に設定されているため，半導体基板での吸熱あるいは放
熱作用を阻害することがない。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明にかかる電子温度調整装置を電子冷却装置に適用
した実施の形態について，詳細に説明する。

【００３０】（第１の実施の形態）（１）光モジュールの全体構成まず，図１及び図２を参照しながら，本発明を適用可能
な電子冷却装置１０４を備えた光モジュール１００の全
体構成について説明する。図２（ａ）に示すように，光
モジュール１００の容器１０２は，蓋部１０２ａを有
し，その容器１０２内には，本実施の形態にかかる電子
冷却装置（モジュール）１０４が配置されている。な
お，電子冷却装置１０４の詳細な構成については，後述
する。

【００３１】また，図１（ａ）及び図２（ａ）に示す例
では，電子冷却装置１０４の後述する冷却側基板１３０
上には，その冷却側基板１３０の上面（冷却面）全面を
覆うベース１０６が，例えば金とスズの合金を用いた半
田により固定されている。このベース１０６は，後述す
る光変調器１１０で生じた熱を電子冷却装置１０４に伝
達することができ，かつシリコンよりも低い熱伝導率を
有する，例えば厚みが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のス
テンレスやコバルトなど金属材料から形成されている。
その結果，光変調器１１０を所定温度に維持することが
できると共に，ＹＡＧ溶接（ＹＡＧレーザ光による溶
接）を使用することが可能となり，チップキャリア１０
８と後述するレンズホルダ１１４を，上述したクリープ
現象が生じることなく確実に固定することができる。

【００３２】また，ベース１０６上には，光変調器１１
０を所定位置に配置するためのチップキャリア１０８を
介して，光変調器１１０が設けられている。チップキャ
リア１０８は，光変調器１１０で生じた熱を電子冷却装
置１０４に伝達することができる，例えば厚みが２ｍｍ
〜３ｍｍ程度の銅や，銅とタンタルの合金や，銅と金の
合金や，銅とコバルトの合金や，窒化アルミニウムなど
の金属材料から形成されている。また，チップキャリア
１０８は，金とスズの合金を用いた半田によってベース
１０６上に固定されている。このように，ベース１０６
とチップキャリア１０８を別体に構成したため，それら
ベース１０６とチップキャリア１０８を一体形成する場
合よりも加工性及び取り扱い性が向上すると共に，容易
に加工することができるため，歩留りを向上させること
ができる。さらに，ベース１０６とチップキャリア１０
８の品質検査も容易に行うことができる。

【００３３】また，光変調器１１０には，図１（ａ）及
び図１（ｂ）に示す例では，電界吸収型光変調器が採用
されている。また，この光変調器１１０には，図１
（ａ）及び図１（ｂ）に示すように，電極１１２と，ワ
イヤボンド１１４と，ストリップライン１１６を介して
高周波コネクタ１１８が接続されていると共に，ストリ
ップライン１１６には，終端抵抗１２０が接続されてい
る。また，光変調器１１０は，金とスズの合金を用いた
半田によってチップキャリア１０８上に固定されてい
る。

【００３４】また，ベース１０６上には，図１（ａ）及
び図２（ａ）に示すように，チップキャリア１０８を挟
んで，一対のレンズキャリア１２２が設けられている。
このレンズキャリア１２２は，例えば厚みが０．１ｍｍ
〜１ｍｍ程度の上述したステンレスやコバルトなど金属
材料から形成されている。また，各レンズキャリア１２
２上には，上記ステンレスやコバルトなどの金属材料か
ら成るレンズホルダ１２４が設けられており，図示の例
では，レンズホルダ１２４は，略管状の形状を有してい
る。

【００３５】かかる構成により，ベース１０６上へのレ
ンズキャリア１２２の固定と，レンズキャリア１２２上
へのレンズホルダ１２４の固定を，上述の如くＹＡＧ溶
接で行うことができるため，レンズホルダ１２４とレン
ズキャリア１２２をベース１０６上に確実に固定するこ
とができる。また，レンズキャリア１２２の幅は，後述
するレンズホルダ１２４を支持することができる最小限
の大きさに設定されているため，電子冷却装置１０４の
冷却効率に影響を与えることがない。なお，レンズキャ
リア１２２とレンズホルダ１２４を一体に構成しても良
い。

【００３６】また，各レンズホルダ１２４の光変調器１
１０側開口部には，それぞれレンズ（非球面レンズ）１
２６が固定されており，これらレンズ１２６は，光変調
器１１０を挟んで対向配置されている。さらに，図２
（ａ）に示すように，光変調器１１０と各レンズ１２６
を結ぶ光軸Ｐ上には，一対の光ファイバ１２８が対向配
置されている。

【００３７】（２）電子冷却装置の構成次に，図２を参照しながら，本実施の形態にかかる電子
冷却装置１０４について詳細に説明する。本実施の形態
にかかる電子冷却装置１０４は，図２（ｂ）に示すよう
に，一対のシリコン基板を構成する冷却側基板１３０及
び放熱側基板１３２と，電極１３４と，Ｐ型熱電半導体
１３６ａとＮ型熱電半導体１３６ｂから構成されてい
る。なお，図示の例では，Ｐ型熱電半導体１３６ａとＮ
型熱電半導体１３６ｂと電極１３４から構成される電子
冷却素子１３６を挟んで，冷却側基板１３０が上方に，
また放熱側基板１３２が下方に配置されている。

【００３８】まず，本実施の形態にかかる冷却側基板１
３０と放熱側基板１３２について説明すると，冷却側基
板１３０と放熱側基板１３２は，厚みが０．８ｍｍ程度
のシリコン基板から構成されている。また，冷却側基板
１３０と放熱側基板１３２の対向面，すなわち冷却側基
板１３０と放熱側基板１３２の電子冷却素子１３６側面
には，それぞれに対応して，例えば熱酸化処理により形
成された絶縁性のシリコン酸化膜１３０ａ，１３２ａが
形成されている。さらに，このシリコン酸化膜１３０
ａ，１３２ａの厚みは，電極１３４に印加される電力が
冷却側基板１３０や放熱側基板１３２に漏電しない程度
の厚み，例えば１μｍに設定されている。

【００３９】また，冷却側基板１３０のシリコン酸化膜
１３０ａと放熱側基板１３２のシリコン酸化膜１３２ａ
の形成面上には，それぞれに対応して，例えばめっき法
や真空蒸着法により形成された金属膜から成る電極１３
４が複数形成されている。さらに，各電極１３４の厚み
は，Ｐ型熱電半導体１３６ａとＮ型熱電半導体１３６ｂ
に所定の電力を供給可能な厚み，例えば２０μｍ〜３０
μｍに設定されている。

【００４０】また，電子冷却素子１３６を構成する一対
のＰ型熱電半導体１３６ａとＮ型熱電半導体１３６ｂ
は，ビスマス・テルル（Ｂｉ−Ｔｅ）半導体から成り，
それらＰ型熱電半導体１３６ａとＮ型熱電半導体１３６
ｂの厚みは，電子冷却素子１３６が十分なヒートポンプ
性能を発揮することができる程度の厚み，例えば電子冷
却装置１０４の全体厚みの１／３程度に設定されてい
る。そして，電子冷却素子１３６は，Ｐ型熱電半導体１
３６ａとＮ型熱電半導体１３６ｂを，電極１３４を介し
て冷却側基板１３０と放熱側基板１３２によって挟持す
ると共に，その電極１３４によりＰ型熱電半導体１３６
ａとＮ型熱電半導体１３６ｂを直列に接続することによ
り形成され，π型回路を成している。また，Ｐ型熱電半
導体１３６ａと電極１３４，およびＮ型熱電半導体１３
６ｂと電極１３４は，鉛とスズの合金を用いた半田によ
り固定されている。さらに，図示の例では，電子冷却装
置１０４の冷却効果を高めるため，冷却側基板１３０と
放熱側基板１３２との間に複数の電子冷却素子１３６が
形成されている。

【００４１】また，Ｐ型熱電半導体１３６ａ又はＮ型熱
電半導体１３６ｂのみが接続されている電極１３４，す
なわち終端部を構成する電極１３４には，図１（ａ）に
示す電力供給端子１３８が接続されており，さらにこの
電力供給端子１３８には，不図示の電力供給源が接続さ
れている。なお，電子冷却素子１３６は，従来の電子冷
却装置の電子冷却素子と略同一に構成されている。ただ
し，本実施の形態では，シリコン酸化膜１３０ａが形成
された冷却側基板１３０の厚みと，電子冷却素子１３６
の厚みと，シリコン酸化膜１３２ａが形成された放熱側
基板１３２の厚みの比は，各々１：１：１に設定されて
いる。

【００４２】かかる構成により，Ｎ型熱電半導体１３６
ｂからＰ型熱電半導体１３６ａ方向に電流が流れるよう
電子冷却素子１３６に電力を印加すると，ペルチェ効果
によって，電子冷却素子１３６のπ型構造の上方から下
方に熱エネルギが移動するため，そのπ型構造の上方に
配された冷却側基板１３０で吸熱された熱がπ型構造の
下方に配された放熱側基板１３２で放熱される。すなわ
ち，本光モジュール１００では，光変調器１１０で生じ
た熱がチップキャリア１０８と，ベース１０６と，冷却
側基板１３０を介して電子冷却素子１３６で吸熱される
と共に，電子冷却素子１３６で吸熱した熱が，放熱側基
板１３２を介して電子冷却装置１０４の外部に放熱され
る。その結果，光変調器１１０の温度を常時所定の温度
に維持することができるため，光変調器１１０の光変調
特性を均一かつ安定させることができる。なお，本実施
の形態にかかる電子冷却装置１０４は，電子冷却素子１
３６に，例えば３Ｖで１．５Ａの直流電力を印加する
と，冷却側基板１３０の冷却面が−２５℃程度に維持さ
れ，放熱側基板１３２の放熱面が７０℃程度に維持され
るように構成されている。

【００４３】本実施の形態にかかる電子冷却装置１０４
を備えた光モジュール１００は以上のように構成されて
おり，電子冷却素子１３６を挟持する部材に，従来の電
子冷却装置で採用されていたセラミックス板よりも熱抵
抗が小さく，熱伝導率が高いシリコンから成る冷却側基
板１３０と放熱側基板１３２を採用したため，光変調器
１１０で生じた熱を効率よく電子冷却素子１３６に伝達
することができると共に，電子冷却素子１３６で吸熱し
た熱を効率よく放熱することができる。

【００４４】また，冷却側基板１３０と電極１３４との
間と，放熱側基板１３２と電極１３４との間には，それ
ぞれに対応して絶縁性のシリコン酸化膜１３０ａ，１３
２ｂが形成されるため，電極１３４に印加された電力が
それら冷却側基板１３０と放熱側基板１３２に漏電する
ことがない。その結果，電極１３４同士がショートして
電子冷却素子１３６が機能しなくなったり，電子冷却素
子１３６が損傷すること防止できると共に，電子冷却装
置１０４の周囲に配された光変調器１１０などの各種部
材の損傷も防止することができる。

【００４５】また，ベース１０６とチップキャリア１０
８を別体に構成したため，ベース１０６とチップキャリ
ア１０８を一体形成する場合よりも，ベース１０６とチ
ップキャリア１０８の加工性や取り扱い性を向上させる
ことができると共に，ベース１０６とチップキャリア１
０８の検査も容易に行うことができる。

【００４６】（第２の実施の形態）次に，図３を参照し
ながら，本発明の第２の実施の形態の電子冷却装置につ
いて説明する。なお，上述した光モジュール１００と略
同一の機能及び構成を有する構成要素については，同一
の符号を付することにより重複説明を省略する。ただ
し，上記光モジュール１００は，冷却側基板１３０上に
ベース１０６を介してチップキャリア１０８を固定して
いるが，これに対して本実施の形態が適用される光モジ
ュール２００は，冷却側基板１３０上に直接チップキャ
リア２０２を固定することを特徴としている。

【００４７】すなわち，同図に示す光モジュール２００
の容器１０２内には，電子冷却装置１０４が配置されて
おり，この電子冷却装置１０４の冷却側基板１３０上
に，本実施の形態にかかるチップキャリア２０２が金と
スズの合金を使用した半田により直接固定されている。
このチップキャリア２０２は，上記チップキャリア１０
８と同一の材料から形成されていると共に，チップキャ
リア１０８の厚みとベース１０６厚みの和の厚みに設定
されている。

【００４８】また，冷却側基板１３０上には，チップキ
ャリア２０２を挟んで上記光軸Ｐ方向に，本実施の形態
にかかる一対のレンズ固定ベース２０４が固定されてい
る。さらに，レンズ固定ベース２０４上には，上述した
レンズキャリア１２２が固定されている。レンズ固定ベ
ース２０４は，上記ベース１０６と同一の材料から形成
されていると共に，略同一の厚みを有しているが，レン
ズ固定ベース２０４の幅は，レンズキャリア１２２を支
持することができる最小の幅に設定されている。また，
レンズ固定ベース２０４は，光モジュール２００の組立
前に，銀ロウなどのロウ付けや，金とスズの合金を用い
た半田によって予め冷却側基板１３０上に固定しても良
く，あるいは光モジュール２００の組み立て時に，上記
固定手段により冷却側基板１３０上に固定しても良い。
さらに，レンズキャリア１２２は，上記第１の実施の形
態と同様に，金とスズの合金を用いた半田によってレン
ズ固定ベース２０４上に固定されている。

【００４９】本実施の形態にかかる電子冷却装置１０４
を採用した光モジュール２００は，以上のように構成さ
れており，光変調器１１０を支持するチップキャリア２
０２を冷却側基板１３０上に直接固定したため，光変調
器１１０と冷却側基板１３０との間の熱抵抗を減少させ
ることができる。その結果，光変調器１１０の温度安定
性を向上させることができるため，光変調器１１０を所
望の状態で作動させることができる。また，冷却側基板
１３０とレンズキャリア１２２との間には，上記ベース
１０６と同一の材料から成るレンズ固定ベース２０４が
設けられるため，レンズキャリア１２２をＹＡＧ溶接に
よりレンズ固定ベース２０４上に確実に固定することが
できる。さらに，レンズ固定ベース２０４は，レンズキ
ャリア１２２を支持することができる最小の幅に設定さ
れているため，冷却側基板１３０の冷却効率が低下する
ことを防止できる。

【００５０】（第３の実施の形態）次に，図４を参照し
ながら，本発明の第３の実施の形態の電子冷却装置につ
いて説明する。なお，上記光モジュール１００，２００
と略同一の機能及び構成を有する構成要素については，
同一の符号を付することにより重複説明を省略する。た
だし，上記光モジュール１００は，光変調器１１０と冷
却側基板１３０との間にチップキャリア１０８とベース
１０６が介装され，また上記光モジュール２００は，光
変調器１１０と冷却側基板１３０との間にチップキャリ
ア２０２が介装されているが，これに対して，本実施の
形態が適用される光モジュール３００は，光変調器１１
０を冷却側基板３０４上に直接固定することを特徴とし
ている。

【００５１】すなわち，図４（ａ）に示す光モジュール
３００の容器１０２内に配された電子冷却装置３０２
は，図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように，冷却側基
板３０４の冷却側面に凸部３０４ａが形成されている。
この凸部３０４ａは，図４（ｂ）に示すように，冷却側
基板３０４と一体形成されていると共に，その凸部３０
４ａの厚み（高さ）Ａは，上記ベース１０６の厚みとチ
ップキャリア１０８の厚みの和の厚み，あるいはチップ
キャリア２０２の厚みと同一に設定されている。また，
凸部３０４ａは，所定厚みの冷却側基板３０４をダイシ
ング（機械的な切断）することにより形成されている。
なお，電子冷却装置３０２は，冷却側基板３０４に凸部
３０４ａが形成されていること以外は，上記電子冷却装
置１０４と略同一に構成されていると共に，冷却側基板
３０４の凸部３０４ａが形成されている部分以外の厚み
は，上記冷却側基板１３０と同一に設定されている。

【００５２】そして，光変調器１１０は，図４（ａ）に
示すように，凸部３０４ａ上に金とスズの合金を用いた
半田によって直接固定されている。また，冷却側基板１
３０上には，凸部３０４ａを挟んで上記光軸Ｐ方向に，
上述した一対のレンズ固定ベース２０４が金とスズの合
金を用いた半田により固定されている。さらに，それら
レンズ固定ベース２０４上には，レンズキャリア１２２
を介してレンズ１２６を備えたレンズホルダ１２４が固
定されている。

【００５３】本実施の形態にかかる電子冷却装置３０２
を採用した光モジュール３００は，以上のように構成さ
れており，冷却側基板３０４の冷却面に冷却側基板３０
４と一体形成された凸部３０４ａを設けたため，光変調
器１１０を冷却側基板３０４の冷却面の上方に配置する
必要がある場合でも，上述したベース１０６やチップキ
ャリア１０８，２０２を介することなく，冷却側基板３
０４を構成する凸部３０４ａ上に直接固定することがで
きる。

【００５４】すなわち，当該光モジュール３００のよう
に，光変調器１１０を挟んでレンズ１２６を配置する場
合には，レンズ１２６は，レンズホルダ１２４の厚み
と，レンズキャリア１２２の厚みと，レンズ固定ベース
２０４の厚みの和の厚み分だけ冷却側基板３０４の上方
に配置されるため，光変調器１１０もレンズ１２６の配
置位置に合わせて冷却側基板３０４の上方に配置する必
要がある。そこで，本実施の形態の如く，所定厚みＡを
有する凸部３０４ａ上に光変調器１１０を固定すれば，
上記ベース１０６やチップキャリア１０８，２０２を介
することなく，光変調器１１０を冷却側基板３０４上に
直接固定することができる。その結果，冷却側基板３０
４と光変調器１１０との間の熱抵抗をさらに減少させる
ことができ，光変調器１１０に対する冷却効率を向上さ
せることができる。

【００５５】また，光変調器１１０と冷却側基板３０４
との間にチップキャリア１０８，２０２や，ベース１０
６を設ける必要がないため，光モジュール３００の生産
コストを低下させることができる。さらに，凸部３０４
ａ上に光変調器１１０を直接固定することができるた
め，光変調器１１０と冷却側基板３０４との間の固定部
分を削減することができ，光モジュール３００の信頼性
及び歩留りを向上させることができる。

【００５６】（第４の実施の形態）次に，図５〜図８を
参照しながら本発明の第４の実施の形態の電子冷却装置
について説明する。なお，上記電子冷却装置１０４と電
子冷却装置３０２と略同一の機能及び構成を有する構成
要素については，同一の符号を付することにより重複説
明を省略する。ただし，第１〜第３の実施の形態は，光
変調器１１０をチップキャリア１０８，２０２やベース
１０６を介して，あるいは直接，電子冷却装置１０４の
冷却側基板１３０上に固定したが，これに対して，本実
施の形態は，各種光素子を電子冷却装置４００の冷却側
基板４０２に直接形成することを特徴としている。

【００５７】すなわち，図５に示すように，本実施の形
態にかかる電子冷却装置４００の冷却側基板４０２は，
上述した冷却側基板１３０，３０４と同様にシリコンか
ら成り，電子冷却素子１３６側に配される基板部４０４
と，基板部４０４の上部に配されるデバイス部４０６か
ら構成されている。さらに，基板部４０４の電子冷却素
子１３６側面には，上記冷却側基板１３０，３０４と同
様に，シリコン酸化膜１３０ａが形成されている。ま
た，冷却側基板４０２の全体の厚み，すなわち基板部４
０４の厚みとデバイス部４０６の厚みとシリコン酸化膜
１３０ａの厚みの和は，本実施の形態では１ｍｍ〜３ｍ
ｍ程度に設定されており，さらにデバイス部４０６の厚
みは，０．５ｍｍ程度に設定されている。なお，電子冷
却装置４００は，冷却側基板４０２を上述のように構成
した以外，上記電子冷却装置１０４と略同一に構成され
ている。

【００５８】次に，図６を参照しながら，デバイス部４
０６に形成される光素子について説明すると，同図に示
すように，デバイス部４０６は，基板部４０４側に配さ
れる第１デバイス部４０８と，第１デバイス部４０８上
に配される第２デバイス部４１０から構成されている。
また，第１デバイス部４０８の上部には，リセスを構成
する凹部４１２とＶ溝４１４が形成されており，それら
凹部４１２とＶ溝４１４にそれぞれに対応して，例えば
裏面入射型のフォトダイオード４１６と光ファイバ４１
８が嵌装されている。さらに，フォトダイオード４１６
と光ファイバ４１８は，光学的に接続されている。ま
た，第１デバイス部４０８の上面には，シリコン酸化膜
４２０を介して電極４２２が設けられており，この電極
４２２とフォトダイオード４１６が接続されている。そ
して，上述した各種光素子が形成されている第１デバイ
ス部４０８の上部を覆うように，第２デバイス部４１０
が形成されている。なお，基板部４０４とデバイス部４
０６は，一体形成されていると共に，第１デバイス部４
０８と第２デバイス部４１０も一体形成されている。

【００５９】また，本実施の形態にかかる電子冷却装置
４００は，上記構成に限定されず，次のような各種光素
子も形成することができる。すなわち，図７に示す例で
は，上記基板部４０４上に形成されたデバイス部（シリ
コンテラス）５００の上部に第１〜第３凹部５０２，５
０４，５０６が形成されており，第１凹部５０２には，
例えば石英製の平面光回路（ＰＬＣ）５０８が嵌装さ
れ，第２凹部５０４には，導波型のフォトダイオード５
１０が嵌装され，第３凹部５０６には，ＦＰ（Ｆａｂｒ
ｙ−Ｐｅｒｏｔ）レーザダイオード５１２が嵌装されて
いる。さらに，平面光回路５０８内には，光導波路５１
４が形成されていると共に，この光導波路５１４の端部
は，Ｙ字状に分岐（Ｙ−分岐）し，第１分岐光導波路５
１６と第２分岐光導波路５１８を形成している。また，
フォトダイオード５１０とレーザダイオード５１２は，
それぞれに対応して各々第１分岐光導波路５１６と第２
分岐光導波路５１８に接続されている。なお，デバイス
部５００は，上記デバイス部４０６を同一の材料から成
り，略同一の厚みを有している。

【００６０】さらに，本実施の形態にかかる電子冷却装
置４００は，次のような各種光素子も形成することがで
きる。すなわち，図８（ａ）に示す例では，上記基板部
４０４上に形成されたデバイス部６００の上部にアレイ
状に配された複数のＶ溝６０２が形成されており，各Ｖ
溝６０２の溝方向沿って，それぞれに対応する複数の電
極６０４が形成されている。また，各Ｖ溝６０２と各電
極６０４との間には，Ｖ溝６０２の溝方向に対して垂直
方向に形成される短形溝６０６が設けられている。さら
に，図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように，各Ｖ溝６
０２には，それぞれに対応して複数の先球ＳＭＦ（単一
モードファイバ）６０８がアレイ状に嵌装されている。
また，各電極６０４上には，それぞれに対応して複数の
レーザダイオード６１０がアレイ状に配されていると共
に，各レーザダイオード光素子６１０と各先球ＳＭＦ６
０８は，光学的に接続されている。デバイス部６００
は，上記デバイス部４０６を同一の材料から成り，略同
一の厚みを有している。

【００６１】本実施の形態にかかる電子冷却装置４００
は，以上のように構成されており，デバイス部４０６，
５００，６００すなわち，冷却側基板４０２に，フォト
ダイオード４１６，５１０や，レーザダイオード５１
２，６１０や，平面光回路５０８などの各種光素子や，
Ｖ溝４１４，６０２や，電極４２２，６０４などを直接
形成することができるため，各種光素子と電子冷却素子
１３６との間の熱抵抗を減少させることができ，各種光
素子に対する冷却能力を向上させることができる。その
結果，各種光素子の温度安定性を向上し，各種光素子を
所定温度に維持することができるため，それら各種光素
子の動作を安定させることができる。

【００６２】また，シリコンから形成される光素子であ
れば，光素子の構成材料とデバイス部４０６，５００，
６００の構成材料を共有することができるため，光素子
をデバイス部４０６，５００，６００に直接形成するこ
とができる。その結果，電子冷却装置４００と各種光素
子を別体に形成するよりも生産コストを低下させること
ができる。さらに，電子冷却装置４００と各光素子との
固定部分が減少するため，信頼性が向上すると共に，装
置全体の大きさを小型化することができる。

【００６３】（第５の実施の形態）次に，図９及び図１
０を参照しながら本発明の第５の実施の形態の電子冷却
装置について説明する。なお，上述した電子冷却装置１
０４，３０２，４００と略同一の機能及び構成を有する
構成要素については，同一の符号を付することにより重
複説明を省略する。ただし，上記第４の実施の形態は，
シリコンから成る冷却側基板４０２に光素子を形成した
が，これに対して本実施の形態にかかる電子冷却装置７
００は，化合物半導体から成る冷却側基板７０２に光素
子を形成することを特徴としている。

【００６４】すなわち，本実施の形態にかかる電子冷却
装置７００の冷却側基板７０２は，ガリウム−ヒ素（Ｇ
ａＡｓ）やインジウム−リン（ＩｎＰ）などの半絶縁性
化合物半導体から成り，上述した冷却側基板４０２と同
様に，電子冷却素子１３６側に配される基板部７０４
と，基板部７０４の上部に配されるデバイス部７０６か
ら構成されている。また，基板部７０４の電子冷却素子
１３６側面には，上述した導電性のシリコンから成る冷
却側基板１３０，３０４，４０２とは異なり，電極１３
４が直接形成されている。また，冷却側基板７０２の全
体の厚み，すなわち基板部７０４の厚みとデバイス部７
０６の厚みの和は，本実施の形態では１ｍｍ程度に設定
されており，さらにデバイス部７０６の厚みは，１０μ
ｍ〜１００μｍ程度に設定されている。さらに，デバイ
ス部７０６は，上記所定厚みの冷却側基板７０２をエッ
チングすることにより形成される。なお，電子冷却装置
７００は，冷却側基板７０２を上述のように構成した以
外，上記電子冷却装置１０４と略同一に構成されてい
る。

【００６５】次に，図１０を参照しながら，デバイス部
７０６に形成される光素子について説明すると，図１０
（ａ）に示すように，デバイス部７０６上には，上述し
た光変調器１１０が直接形成されている。すなわち，当
該光変調器１１０は，ガリウム−ヒ素（ＧａＡｓ）やイ
ンジウム−リン（ＩｎＰ）などの化合物半導体から形成
されているため，該化合物半導体から成るデバイス部７
０６から直接形成することができる。また，デバイス部
７０６の上部には，図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示
すように，光変調器１１０を挟んでリセスを構成する一
対のＶ溝７１０が形成されている。さらに，各Ｖ溝７１
０には，同図に示すように，それぞれに対応して光ファ
イバ７０８が嵌装されており，各光ファイバ７０８は，
光変調器１１０を挟んで対向配置されている。

【００６６】本実施の形態にかかる電子冷却装置７００
は以上のように構成されており，冷却側基板７０２を化
合物半導体から形成したため，該化合物半導体から形成
される光変調器１１０やレーザダイオードやフォトダイ
オードなどの光素子を，デバイス部７０６，すなわち冷
却側基板７０２に直接形成することができる。その結
果，光変調器１１０と電子冷却素子１３６との間の熱抵
抗を減少させることができるため，光変調器１１０に対
する冷却効果を高めることができ，光変調器１１０を所
望の状態で作動させることができる。

【００６７】また，光変調器１１０と冷却側基板７０２
を一体形成すれば，上述した第４の実施の形態と同様
に，電子冷却装置７００と光変調器１１０を別体に形成
するよりも，生産コストを低下させることができる。さ
らに，電子冷却装置７００と各光素子との固定部分が減
少するため，信頼性が向上すると共に，装置全体の大き
さを小型化することができる。また，冷却側基板７０２
は，半絶縁性化合物半導体から形成されているため，冷
却側基板７０２の表面に電極１３４を直接形成すること
ができる。その結果，冷却側基板７０２の表面に絶縁膜
（絶縁部材）を形成する工程を省略することができるた
め，生産工程を簡素化することができると共に，歩留り
も向上させることができる。

【００６８】以上，本発明の好適な実施の形態につい
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，
各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり，それ
ら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属
するものと了解される。

【００６９】例えば，上記第１及び第２の実施の形態に
おいて，チップキャリア上に光変調器を固定した構成を
例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定され
るものではなく，複数の部材から成る支持部材上に光素
子や半導体装置などの温度調整対象を形成しても本発明
を実施することができる。

【００７０】また，上記第１〜第３の実施の形態におい
て，冷却側基板上に光変調器を配置した構成を例に挙げ
て説明したが，本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく，例えば上記冷却側基板を構成するシリコン基板
上に，レーザダイオードやフォトダイオードなどの光素
子や，石英などの誘電性材料から成る光素子などの温度
調整対象を配置しても本発明を実施することができる。

【００７１】さらに，上記第４の実施の形態において，
デバイス部上にＶ溝や，平面光回路や，電極などを配置
した構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成
に限定されるものではなく，シリコン基板上に，シリコ
ンから形成されるトランジスタや集積回路等の各種半導
体装置などの温度調整対象を形成しても本発明を実施す
ることができる。

【００７２】さらにまた，上記第５の実施の形態におい
て，デバイス部上に光変調器やＶ溝を配置した構成を例
に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定される
ものではなく，化合物半導体基板上に，化合物半導体か
ら形成されるトランジスタや集積回路等の各種半導体装
置などの温度調整対象を形成しても本発明を実施するこ
とができる。

【００７３】また，上記第１〜第５の実施の形態におい
て，冷却側基板のみに光変調器やレーザダイオードやフ
ォトダイオードなどの光素子を形成した構成を例に挙げ
て説明したが，本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく，温度調整対象を熱電半導体の放熱側に配される
半導体基板に形成すれば，温度調整対象を加熱すること
もできる。この場合には，熱電半導体の放熱側に配され
る半導体基板を，例えば上述した第１〜第５の実施の形
態で説明した冷却側基板の如く構成することにより，温
度調整対象を所望の状態で加熱することができる。

【００７４】さらに，上記第１〜第４の実施の形態で
は，熱電半導体を一対のシリコン基板で挟持し，上記第
５の実施の形態では，熱電半導体をシリコン基板と化合
物半導体基板で挟持する構成を例に挙げて説明したが，
本発明はかかる構成に限定されるものではなく，熱電半
導体を一対の化合物半導体基板で挟持しても本発明を実
施することができる。

【００７５】さらにまた，上記第１〜第５の実施の形態
において，一段のみの電子冷却装置を例に挙げて説明し
たが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，
電子温度調整装置を積層し，多段式の電子温度調整装置
とした場合でも本発明を実施することができる。この場
合には，一の電子温度調整装置の冷却側に配される半導
体基板と，他の電子温度調整装置の放熱側に配される半
導体基板が接するように，２以上の電子温度調整装置が
順次積層すればよい。

【００７６】また，本発明は，冷却あるいは加熱が必要
な，いかなる温度調整対象にも適用することができると
共に，例えば上述した第１〜第５の実施の形態で説明し
た各種光素子や，半導体装置を，一の電子温度調整装置
に集積して形成しても本発明を実施することができる。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば，熱電半導体を挟持する
基板として，従来のセラミックス板よりも熱抵抗の小さ
い半導体基板，例えばシリコン基板や化合物半導体基板
を採用したため，熱電半導体を備えた電子温度調整素子
で生じる吸熱および放熱作用を最大限に発揮させること
ができ，半導体基板に直接あるいは間接的に接触する温
度調整対象の温度を効率よく調整することができる。そ
の結果，光変調器やレーザダイオードなどの温度調整対
象を，常時所定温度に維持することができるため，温度
調整対象を均一かつ安定して作動させることができる。
また，シリコン基板や化合物半導体基板を採用すれば，
シリコンや化合物半導体から成る温度調整対象，例えば
光素子や半導体装置を半導体基板上に直接形成すること
ができるため，温度調整対象と半導体基板との間に介装
される支持部材や固定手段が不要となり，温度調整対象
と半導体基板との間の熱抵抗をさらに減少させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は，本発明を適用可能な光モジュールを
示す概略的な平面図であり，（ｂ）は，該（ａ）に示す
光変調器を表す概略的な拡大平面図である。

【図２】（ａ）は，図１（ａ）に示す光モジュールを表
す概略的な断面図であり，（ｂ）は，該（ａ）に示す電
子冷却装置を表す概略的な断面図である。

【図３】本発明を適用可能な他の実施の形態の光モジュ
ールを示す概略的な断面図である。

【図４】（ａ）は，本発明を適用可能な他の実施の形態
の光モジュールを示す概略的な断面図であり，（ｂ）
は，該（ａ）に示す電子冷却装置を表す概略的な断面図
である。

【図５】本発明を適用可能な他の実施の形態の電子冷却
装置を示す概略的な断面図である。

【図６】図５に示す電子冷却装置に形成される光素子を
表す概略的な斜視図である。

【図７】図５に示す電子冷却装置に形成される他の光素
子を表す概略的な斜視図である。

【図８】（ａ）は，図５に示す電子冷却装置に形成され
る他の光素子を表す概略的な斜視図であり，（ｂ）は，
該（ａ）に示す光素子を同図中のＸ−Ｘ線に沿う平面に
おいて切断した概略的な断面図である。

【図９】本発明を適用可能な他の実施の形態の電子冷却
装置を示す概略的な断面図である。

【図１０】（ａ）は，図９に示す電子冷却装置に形成さ
れる他の光素子を表す概略的な斜視図であり，（ｂ）
は，該（ａ）に示す光素子を同図中のＹ−Ｙ線に沿う平
面において切断した概略的な断面図である。

【図１１】従来の光モジュールを示す概略的な断面図で
ある。

【図１２】（ａ）は，図１１に示す電子冷却装置の構成
を説明するための概略的な説明図であり，（ｂ）は，該
（ａ）に示す電子冷却装置の作用を説明するための概略
的な説明図である。

【符号の説明】

１００光モジュール１０４電子冷却装置１０６ベース１０８チップキャリア１１０光変調器１２２レンズキャリア１２４レンズホルダ１２６レンズ１２８光ファイバ１３０冷却側基板１３０ａ，１３２ａシリコン酸化膜１３２放熱側基板１３４電極１３６電子冷却素子１３６ａＰ型熱電半導体１３６ｂＮ型熱電半導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の半導体基板と，前記各半導体基板
の対向面に各々形成される電極と，前記各電極を介して
前記各半導体基板により挟持される熱電半導体とを備え
ることを特徴とする，電子温度調整装置。
【請求項２】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，温度調整対象が形成されること
を特徴とする，請求項１に記載の電子温度調整装置。
【請求項３】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，温度調整対象が固定されること
を特徴とする，請求項１又は２に記載の電子温度調整装
置。
【請求項４】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，前記各半導体基板と一体形成さ
れた凸部が設けられることを特徴とする，請求項１，２
又は３のいずれかに記載の電子温度調整装置。
【請求項５】前記凸部上には，温度調整対象が形成さ
れることを特徴とする，請求項４に記載の電子温度調整
装置。
【請求項６】前記凸部上には，温度調整対象が固定さ
れることを特徴とする，請求項４又は５のいずれかに記
載の電子温度調整装置。
【請求項７】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，リセスが形成されることを特徴
とする，請求項１，２，３，４，５又は６のいずれかに
記載の電子温度調整装置。
【請求項８】前記リセスには，温度調整対象が嵌装さ
れることを特徴とする，請求項７に記載の電子温度調整
装置。
【請求項９】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，第１の支持部材を介して温度調
整対象が固定されることを特徴とする，請求項１，２，
３，４，５，６，７又は８のいずれかに記載の電子温度
調整装置。
【請求項１０】前記各半導体基板の少なくともいずれか
一方の温度調整面には，各半導体基板よりも低い熱伝導
率を有し，他の部材を支持する第２の支持部材が配置さ
れ，前記第２の支持部材の幅は，前記他の部材を支持で
きる最小の大きさに設定されることを特徴とする，請求
項１，２，３，４，５，６，７，８又は９のいずれかに
記載の電子温度調整装置。
【請求項１１】前記各半導体基板の少なくともいずれ
か一方は，シリコン基板であり，少なくとも前記シリコ
ン基板の前記電極との接触面には，シリコン酸化膜が形
成されることを特徴とする，請求項１，２，３，４，
５，６，７，８，９又は１０のいずれかに記載の電子温
度調整装置。
【請求項１２】前記各半導体基板の少なくともいずれ
か一方は，化合物半導体基板であることを特徴とする，
請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９又は１０の
いずれかに記載の電子温度調整装置。
【請求項１３】前記各半導体基板の一方は，化合物半
導体であり，前記各半導体基板の他方は，シリコン基板
であると共に，少なくとも前記シリコン基板の前記電極
との接触面には，シリコン酸化膜が形成されることを特
徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９
又は１０のいずれかに記載の電子温度調整装置。