JPWO2018151176A1 - 熱電素子内蔵パッケージ - Google Patents

Abstract

本開示の一つの局面における熱電素子内蔵パッケージは、第１、第２主面を有する第１の基板と、第３、第４主面を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板とに挾まれ第２主面と第３主面とに沿って配列された複数の熱電素子と、を有する熱電変換モジュールを備える。更に、第１、第２の基板の間にて複数の熱電素子を取り囲んだ気密空間を形成するように第１、第２の基板に接合された枠体と、第１の基板の第１主面又は第２の基板の第４主面に配置され他のデバイスが接続される配置部と、を備える。第１の基板は、第２主面に配置されて熱電素子と接続された内側導体パターンと、第１主面に配置されて外部に露出して配置された外側導体パターンと、基板の内部に埋設されて外側導体パターンと接続された埋設導体パターンと、内側導体パターンと埋設導体パターンとの間を貫通して内側導体パターンと埋設導体パターンとを電気的に接続する第１ビア導体と、を備える。

Description

関連出願の相互参照

本国際出願は、２０１７年２月１５日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１７−２６４３９号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１７−２６４３９号の全内容を参照により本国際出願に援用する。

本開示は、例えば、熱電素子（即ち熱電変換素子）を用いて、発熱素子の冷却や温度制御を行う装置、例えば半導体レーザ素子（ＬＤ：Laser Diode）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）を搭載したパッケージ（例えば光通信用パッケージや照明用のパッケージ）、ＣＭＯＳパッケージなどに適用できる熱電素子内蔵パッケージに関する。

従来、ペルチェ効果を利用した熱電変換素子を用いた熱電変換モジュールは、構造が簡単で、取り扱いが容易で、しかも、安定な特性を維持することができるため、広範囲にわたる利用が注目されている。

特に、局所冷却ができ、室温付近の精密な温度制御ができるため、半導体レーザや光集積回路等に代表されるように、一定温度に精密制御される装置や小型冷蔵庫等に利用されている。

このような熱電変換モジュールとしては、例えば下記特許文献１に記載の技術が開示されている。
この技術では、図２１に示すように、絶縁基板Ｐ１、Ｐ２の表面に、それぞれ配線導体Ｐ３、Ｐ４が形成され、Ｎ型熱電変換素子Ｐ５とＰ型熱電変換素子Ｐ６とからなる複数の熱電変換素子Ｐ７が、両絶縁基板Ｐ１、Ｐ２に挟持されて、配線導体Ｐ３、Ｐ４に半田で接合されている。

また、これらのＮ型熱電変換素子Ｐ５とＰ型熱電変換素子Ｐ６とは、電気的に直列になるように配線導体Ｐ３、Ｐ４で接続され、さらに外部接続端子Ｐ８に接続されている。この外部接続端子Ｐ８には、半田Ｐ９によって外部配線Ｐ１０が接続されており、外部配線Ｐ１０から熱電変換素子Ｐ７に電力が供給されるようになっている。

特開２００３−３４７６０７号公報

しかしながら、上述した従来の熱電変換モジュールでは、一方の絶縁基板が高温となり他方の絶縁基板が低温となるが、低温側の温度が低くなり過ぎる場合には、熱電変換素子自体に結露が発生することがあった。その結果、電気接続された部分などに短絡が発生し、配線導体などの導電部材に腐食が発生することがあった。また、熱電変換素子そのものが吸湿してしまい、熱電変換素子の特性が十分に発揮できないことがあった。

本開示の一側面においては、結露の発生を抑制できる熱電素子内蔵パッケージを提供することが望ましい。

（１）本開示の一つの局面における熱電素子内蔵パッケージは、第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、を有し、絶縁材料で形成された第１の基板と、第３主面と、前記第３主面の反対側の第４主面と、を有し、絶縁材料で形成された第２の基板であって、前記第２主面と前記第３主面とが対向するように配置された第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板とに挾まれ、前記第２主面と前記第３主面とに沿って配列された複数の熱電素子と、を有する熱電変換モジュールを備えた熱電素子内蔵パッケージに関するものである。

この熱電素子内蔵パッケージは、前記第１の基板と前記第２の基板との間にて前記複数の熱電素子を取り囲んだ気密空間を形成するように、前記第１の基板と前記第２の基板とに接合された枠体と、前記第１の基板の前記第１主面又は前記第２の基板の前記第４主面に配置される配置部であって、他のデバイスが接続される配置部と、を備えている。

つまり、複数の熱電素子は、第１の基板と第２の基板との間にて枠体に囲まれた気密空間（即ち閉塞された空間）内に配置されているので、熱電素子に電力が供給されて第１の基板又は第２の基板が周囲より低温になっても、気密空間内に結露が生じにくいという効果がある。

その結果、電気接続された部分などに短絡が発生しにくく、配線導体などの導電部材に腐食が発生しにくいという利点がある。また、熱電素子が吸湿することが抑制されるので熱電素子の特性が低下しにくいという利点がある。

さらに、この熱電素子内蔵パッケージでは、前記第１の基板は、前記第２主面に配置されて、前記熱電素子と接続された内側導体パターンと、前記第１主面に配置されて、外部に露出して配置された外側導体パターンと、前記第１の基板の内部に埋設されて、前記外側導体パターンと接続された埋設導体パターンと、前記第１の基板における前記内側導体パターンと前記埋設導体パターンとの間を貫通する第１導体ビアであって、前記内側導体パターンと前記埋設導体パターンとを電気的に接続する第１ビア導体と、を備えている。

つまり、この熱電素子内蔵パッケージでは、熱電素子と接続された内側導体パターンは、第１ビア導体を介して、埋設導体パターンと接続されており、この埋設導体パターンと外部に露出した外側導体パターンとが接続されている。

従って、この第１の基板の外側（即ち第１主面側）に露出した外側導体パターンに、半田などよって給電用の外部配線を接続することができるので、外部配線の接続が容易である。そのため、製造コストを低減できる。

また、外側導体パターンは、第１主面に形成されているので、即ち熱電素子が配置されている側（内側）と反対側（外側）の表面に形成されているので、外側の構成（即ち外側導体パターンや外部配線）と、内側の構成（即ち熱電素子や内側導体パターン）との干渉がない。そのため、外側導体パターンや外部配線の配置の制約が少ないという利点がある。

さらに、従来のように、外部配線の接続用の外部接続端子を配置する領域を十分に確保するために、基板（即ちフットプリント）の面積を大きくする必要がないので、第１の基板や第２の基板をコンパクトにできるという利点がある。

また、第１ビア導体は内側導体パターンと埋設導体パターンとに接続するように配置すればよいので、第１ビア導体の配置の自由度が向上するという利点がある。さらに、外側導体パターンは、第１ビア導体の配置に制約されずに、埋設導体パターンに接続するように配置すればよいので、外側導体パターンの配置の自由度が向上するという利点もある。

（２）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、前記第１の基板は、当該第１の基板における前記埋設導体パターンと前記外側導体パターンとの間を貫通する第２ビア導体であって、前記埋設導体パターンと前記外側導体パターンとを電気的に接続する第２ビア導体を備えていてもよい。

このように、第１の基板に埋設された埋設導体パターンは、第２ビア導体を介して、第１の基板の厚み方向の外側（即ち第１主面側）の外側導体パターンに接続されていてもよい。

この場合には、第１の基板の外側に露出した外側導体パターンに、半田などによって給電用の外部配線を接続することができるので、外部配線の接続が容易である。そのため、製造コストを低減できる。

また、埋設導体パターンと外側導体パターンとは、第１の基板の厚み方向に伸びる第２ビア導体によって接続されていればよいので、外側導体パターンを平面方向（即ち厚み方向と垂直な方向）の任意に位置に形成できるという利点がある。

（３）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、前記第１の基板は、前記第１主面の外周部分に、前記複数の熱電素子側に凹んだ引下部を備えていてもよく、前記外側導体パターンは、前記引下部の表面に配置されていてもよい。

つまり、この熱電素子内蔵パッケージでは、第１の基板の第１主面の外周部分に、複数の熱電素子側に凹んだ引下部、即ち複数の熱電素子側に引き下がるように設けられた引下部を備えていてもよい。従って、この引下部の外側（即ち複数の熱電素子側と反対側）の空間は、第１の基板の外側や側方にて開口している。また、引下部の表面（即ち外側の表面）に、外側導体パターンを備えていてもよい。

この場合には、引下部の表面に外側導体パターンが形成されているので、外側導体パターンに外部配線を接続した場合でも、外部配線が第１の基板のうち引き下がっていない表面より外側に突出しにくい。そのため、外部配線が他の部材と干渉しにくいという利点がある。例えば、第１の基板に配置部が設けられ、その配線部にデバイスが配置された場合でも、外部配線は、デバイスやデバイスに接続された導線などと干渉しにくいという利点がある。

また、外側導体パターンに外部配線を半田等の導電性接合材で接続した場合でも、導電性接合材が流れ出して、第１の基板の配置部と接触することを抑制でき、また、異物が付着することによる、外部配線と配置部に搭載されたデバイス等との短絡を抑制できるという利点がある。

（４）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、前記第１の基板に前記配置部が設けられている場合に、前記第１の基板は、前記配置部よりも前記複数の熱電素子から離れた位置に形成された突出部を備えていてもよく、前記外側導体パターンは、前記突出部の表面に配置されていてもよい。

つまり、この熱電素子内蔵パッケージでは、第１の基板の外側（即ち複数の熱電素子側と反対側）に、配置部より外側に突出する突出部を備えるとともに、突出部の表面（即ち外側の表面）に、外側導体パターンを備えていてもよい。

このように、突出部に外側導体パターンが設けられている場合には、外側導体パターンに外部配線を接続した場合でも、外側導体パターンと外部配線との接続箇所が、第１の基板の外側に形成された配置部よりも高い位置（即ち外側）にある。そのため、配置部と外側導体パターンとが、同じ高さにある場合に比べて、配置部と外部配線等との距離を十分に確保することができる。

従って、配置部にデバイスが配置された場合でも、外部配線は、デバイスやデバイスに接続された導線などと干渉しにくいという利点がある。
また、外側導体パターンに外部配線を半田等の導電性接合材で接続した場合でも、導電性接合材が流れ出して配置部と接触することを抑制でき、また、異物が付着することによる、外部配線と配置部に搭載されたデバイス等との短絡を抑制できるという利点がある。

（５）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、第１の基板と第２の基板と枠体とを構成する材料は同じであってもよい。
この場合には、第１の基板と第２の基板と枠体との各部材の熱膨張率（熱膨張係数）は同じである。そのため、温度の変化があっても、熱応力が第１の基板と第２の基板と枠体との接合部にかかりにくく、よって、熱応力による変形や破損を抑制できる。

（６）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、枠体の熱伝導率は、第１の基板の熱伝導率及び第２の基板の熱伝導率より小さくてもよい。
この場合には、枠体は、第１の基板や第２の基板よりも熱が伝わりにくい。そのため、熱電素子への通電により、第１の基板の温度と第２の基板の温度との温度差を大きくした場合でも、その温度差が小さくなることを抑制できる。

（７）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、枠体を構成する材料はコバールであってもよい。
このコバールの熱伝導率は、セラミック材料（例えばアルミナ）の熱伝導率に近い。また、第１の基板及び第２の基板をセラミック材料（例えばアルミナ）で構成し、枠体をコバールで構成した場合には、それらの部材の熱膨張率はほぼ同じである。そのため、温度の変化があっても、熱応力が第１の基板と第２の基板と枠体との接合部にかかりにくく、よって、熱応力による変形や破損を抑制できる。

また、コバールはセラミックに比べて接合が容易であるという利点がある。例えばメタライズ処理を行うこと無く接合が可能であるので、接合工程を簡易化できるという利点がある。

（８）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、前記第２の基板は、前記第３主面と前記第４主面とに隣接する側面とを有し、前記第２の基板の側面は前記枠体により囲まれるとともに、前記第２の基板の側面は前記枠体の内周面に接合されていてもよい。

この場合には、第１の基板と第２の基板との間に枠体が配置されないので、熱電素子は枠体の高さ方向（即ち基板の厚み方向）の寸法に規制されることなく、第１の基板と第２の基板とに確実に接触すること（従って接合すること）ができる。

（９）上述の熱電素子内蔵パッケージでは、前記第２の基板は、前記第３主面に配置されて、前記熱電素子と接続された他の内側導体パターンと、前記第４主面に配置されて、外部に露出して配置された他の外側導体パターンと、前記第２の基板の内部に埋設されて、前記他の外側導体パターンと接続された他の埋設導体パターンと、前記第２の基板における前記他の内側導体パターンと前記他の埋設導体パターンとの間を貫通する第３導体ビアであって、前記他の内側導体パターンと前記他の埋設導体パターンとを電気的に接続する第３ビア導体と、を備えていてもよい。

つまり、第２の基板の構成として、第１の基板と同様な構成を採用できる。従って、第２の基板に、引下部、突出部、第２ビア導体等の構成を設けてもよい。
＜ここで、本開示の各構成について説明する＞
・主面（即ち第１〜第４主面）とは、板状の部材の厚み方向において、厚み方向に対して垂直に広がる面である。

・絶縁材料とは、電気絶縁性を有する材料であり、この絶縁材料で形成された第１の基板及び第２の基板は、電気絶縁性を有する。
・第１の基板及び第２の基板としては、セラミックを主成分（５０体積％を上回る量）とするセラミック基板が挙げられる。このセラミックとしては、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミック、窒化珪素等を採用できる。

・熱電素子は、電力の供給により、素子の一方が吸熱し他方が発熱する熱電変換素子（即ちペルチェ素子）である。
・枠体としては、セラミックを主成分（５０体積％を上回る量）とするセラミック製の枠体や、コバールからなる枠体が挙げられる。このセラミックとしては、アルミナ、ガラスセラミック、窒化珪素等を採用できる。

・内側導体パターン、外側導体パターン、埋設導体パターン、ビア（即ち各ビア導体）は、導電性を有する材料（導電材料）から形成されている。この導電材料としては、例えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などが挙げられる。

・デバイスとは、熱電素子内蔵パッケージによって温度が調節（例えば冷却）される対象の機器や装置（例えば電子部品や電子装置）である。なお、「他のデバイス」とは、熱電素子内蔵パッケージ以外のものであることを示している。

・配置部とは、デバイスが例えば接触するようにして配置される場所（部分）を示している。

第１実施形態の熱電素子内蔵パッケージの斜視図である。 第１実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図であるである。 第１の基板と枠体と第２の基板との平面形状とそれらの部材の配置を示す説明図である。 第１の基板を厚み方向から見た状態（図２の上方から見た平面視）を示し、図４Ａは第１の基板の外側の主面側の形状等を示す平面図、図４Ｂは第２の基板の内側の主面における各パターンの配置を示す説明図、図４Ｃは埋設導体パターンの配置を示す説明図、図４Ｄは埋設導体パターンに配置された各熱電素子の配置を示す説明図である。 第２の基板を厚み方向から見た状態（即ち図２の上方から見た平面視）を示し、図５Ａは第２の基板の内側の主面における各パターンの配置を示す説明図、図５Ｂは第２の基板の外側の主面の表側導体の配置を示す説明図、図５Ｃは埋設導体パターンに配置された各熱電素子の配置を示す説明図である。 熱電素子内蔵パッケージの製造工程のうち第１の基板の製造工程の一部を示す説明図である。 第１の基板の製造工程うち第１の基板の表面に各パターン等を形成する工程を示す説明図である。 第２の基板の製造工程の一部を示す説明図である。 第１の基板、第２の基板、熱電素子、枠体を接合して熱電素子内蔵パッケージを組み付ける工程を示す説明図である。 第２実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 第３実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 第４実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 第５実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 第６実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断し分解して模式的に示す断面図である。 第７実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 図１６Ａは第７実施形態の熱電素子内蔵パッケージの平面図、図１６Ｂは、図１６ＡのＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。 第８実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断して模式的に示す断面図である。 図１８Ａは第８実施形態の熱電素子内蔵パッケージの平面図、図１８Ｂは、図１８ＡのＢ−Ｂ断面を模式的に示す断面図である。 他の実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断し分解して模式的に示す断面図である。 更に他の実施形態の熱電素子内蔵パッケージを厚み方向に、ＸＹ平面沿って破断し分解して模式的に示す断面図である。 従来技術の説明図である。

１、１０１、１１１、１２１、１４１、１６１、１８１、１９１…熱電素子内蔵パッケージ
５、１１３、１２３、１４３、１６３、２０５…第１の基板
７…熱電素子
９、１２９、２２１…第２の基板
１１…熱電変換モジュール
１３ａ…気密空間
１９、１３１…枠体
２３…半導体素子
２５、１１８…裏側導体
２９、１１７、１２７、１４７、１６７、２０３、２２５…外側導体パターン
３１…埋設導体パターン
３３、３７、２２９…内側導体パターン
３５、１０３、１１９、１９５、２０１、２１１、２３１…ビア
１９３…端部セラミック層

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．全体構成］
図１に示すように、本第１実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１は、略直方体形状（即ち板状）であり、外部配線３（３ａ、３ｂ）を介して外部から電力（即ち直流電流）が供給されることにより、いわゆるペルチェ効果によって、例えば、Ｙ方向における一方の主面側（例えば上面側）が吸熱し、他方の主面側（即ち下面側）が発熱する機能を有する。

この熱電素子内蔵パッケージ１は、図２に示すように、電気絶縁性を有する第１の基板（裏面絶縁基板）５と、第１の基板５に表面に沿って配列された複数の熱電素子７と、複数の熱電素子７を挟んで第１の基板５に対向して配置された電気絶縁性を有する第２の基板（表面絶縁基板）９と、を有する熱電変換モジュール１１を備えている。

つまり、この熱電素子内蔵パッケージ１では、第１の基板５と第２の基板９とで挟まれた平板状の空間１３、即ちＸＺ方向に広がる空間１３に、複数の熱電素子７がＸＺ平面である平面方向に沿って複数配置されている。

なお、前記熱電素子７は、直方体形状の熱電変換素子（即ちペルチェ素子）であり、Ｎ型熱電変換素子７ｎとＰ型熱電変換素子７ｐとからなる。
また、第１の基板５の内側（即ち熱電素子７側）の主面（即ち第２主面）１５と第２の基板９の内側（即ち熱電素子７側）の主面（即ち第３主面）１７との間には、Ｙ方向から見た平面視の形状（即ち平面形状）が四角の枠体１９が接合されている。つまり、第１の基板５と第２の基板９と枠体１９とにより、外部から分離された平面視が矩形状の気密空間１３ａ（図３参照）が構成され、その気密空間１３ａ内に全ての熱電素子７が配置されている。

なお、枠体１９は、第１の基板５の外縁と第２の基板９の外縁に沿って接合されているので、この枠体１９により、全ての熱電素子７はＸＺ平面における外周側から囲まれる構成となっている。

なお、第１の基板５の外側（即ち熱電素子７側と反対側）の主面（即ち第１主面）２１には、半導体素子２３等の他のデバイスが接続される配置部として、裏側導体２５が設けられている。

また、第１の基板５は、図２の下方の内側セラミック層５ａと図２の上方の外側セラミック層５ｂとから構成されている。
この第１の基板５の外側の主面２１の一部（即ち外周部分の一部）には、裏側導体２５が形成された表面の一部より内側（図２の下側）に凹んだ（即ち引き下がった）一対の引下部２７（２７ａ、２７ｂ：図３参照）が形成されている。この引下部２７の外側（即ち図２の上方）の空間は、第１の基板５の外側及び側方に開放されている。つまり、第１の基板５の厚みが薄くなるように、外側セラミック層５ｂの外周部分の一部（角部）が切り欠かれて、下側の内側セラミック層５ａの一部が露出するようにして一対の引下部２７が形成されている。

そして、この一対の引下部２７の外側の表面（即ち内側セラミック層５ａの表面の一部）に、外部に露出するように一対の外側導体パターン２９（２９ａ、２９ｂ：図３参照）が形成されている。

さらに、第１の基板５の内部、即ち内側セラミック層５ａと外側セラミック層５ｂとの間には、一対の埋設導体パターン３１（３１ａ、３１ｂ：図４参照）が埋設されている。
そして、一方の埋設導体パターン３１ａと一方の外側導体パターン２９ａとが電気的に接続されるとともに、他方の埋設導体パターン３１ｂと他方の外側導体パターン２９ｂとが電気的に接続されている。つまり、一対の埋設導体パターン３１と一対の外側導体パターン２９とにより、一対の一体導体パターン３０（３０ａ、３０ｂ：図４参照）が構成されている。

また、第１の基板５の内側の主面１５には、各熱電素子７の一方（即ち図２の上方）の端部と接続されるように内側導体パターン３３が配置されている。
さらに、第１の基板５の内側セラミック層５ａを厚み方向（即ち図２の上下方向）に貫通して、内側導体パターン３３と埋設導体パターン３１とを接続するビア（即ち第１導体ビア）３５が形成されている。

そして、熱電素子７の上面（即ち図２の上方の面）は、第１の基板５の内側導体パターン３３に、例えばはんだ材からなる接合材３２により接合されており、枠体１９の上面も同様な接合材３２により、第１の基板５の内側の主面１５の金属層４３（図４Ｂ参照）に接合されている。

一方、第２の基板９の内側の主面１７には、各熱電素子７の他方（即ち図２の下方）の端部と接続されるように内側導体パターン３７が形成されている。また、第２の基板９の外側（即ち熱電素子７側と反対側）の主面（即ち第４主面）３９には、表側導体４１が設けられている。

そして、熱電素子７の下面（即ち図２の下方の面）は、第２の基板９の内側導体パターン３７に、同様な接合材３２により接合されており、枠体１９の下面も同様な接合材３２により、第２の基板９の内側の主面１７の金属層４５（図５Ａ参照）に接合されている。

なお、図３の左端の図に示すように、外側セラミック層５ｂは、平面視で、その一方の側（即ち外部配線３が接続される側：図３の左側）の両端、即ち一対の引下部２７の部分が切り欠かれて、一対の引下部２７の間が凸形状となっている。そして、引下部２７にて露出した内側セラミック層５ａの表面にそれぞれ外側導体パターン２９が形成され、各外側導体パターン２９に、例えば半田（図示せず）により、それぞれ外部配線３が接合される。

ここで、第１、第２の基板５、９は、例えばアルミナ等の絶縁材料からなる電気絶縁性を有するセラミック基板であり、枠体１９も、同様な材料からなるセラミック部材である。また、埋設導体パターン３１、外側導体パターン２９、内側導体パターン３３、３７、ビア３５、裏側導体２５、表側導体４１は、例えばタングステン等の導電材料からなる導電部材である。

［１−２．第１の基板］
次に、第１の基板５について、図４に基づいて説明する。なお、図４Ａ〜図４Ｄにおけるハッチング部分は、前記図２の上方から見た場合（見えない部分は透視した場合）の導体部分の平面形状を示している。

図４Ａに示すように、外側セラミック層５ｂの平面形状は凸形状であり、その外側の主面２１には、平面形状が凸形状の裏側導体２５が形成されている。つまり、外側セラミック層５ｂの外周に沿った帯状部分を除いて、中心側に裏側導体２５が形成されている。

図４Ｂに示すように、第１の基板５の内側（従って内側セラミック層５ａ）の主面１５には、四角枠状に、枠体１９が接合される金属層４３が形成されている。
また、金属層４３に囲まれた中心側には、熱電素子７に接続される内側導体パターン３３が形成されている。この内側導体パターン３３は、それぞれ分離して配置された、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７の内側導体パターン３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ、３３ｇから構成されている。

図４Ｃに示すように、一方の一体導体パターン３０ａのうち、埋設導体パターン３１ａは、外側導体パターン２９ａから同図右側に線状に延びて、その先端の一方のビア３５ａに接続されている。なお、このビア３５ａは、第７の内側導体パターン３３ｇに接続されている。

また、他方の一体導体パターン３０ｂは、他方のビア３５ｂに接続されている。なお、このビア３５ｂは、第１の内側導体パターン３３ａに接続されている。
図４Ｄに示すように、１２個の熱電素子７は、同図の点線に沿って配列されるとともに、内側導体パターン３３、３７によって、電気的に直列に接続されている。

詳しくは、前記点線に沿って、第１の内側導体パターン３３ａにはＮ型熱電変換素子７ｎが配置され、第２の内側導体パターン３３ｂにはＰ型熱電変換素子７ｐ、Ｎ型熱電変換素子７ｎの順番で配置され、以下同様に、第３〜第６の内側導体パターン３３ｃ〜３３ｆにはそれぞれＰ型熱電変換素子７ｐ、Ｎ型熱電変換素子７ｎの順番で配置され、第７の内側導体パターン３３ｇにはＰ型熱電変換素子７ｐが配置されている。

［１−３．第２の基板］
次に、第２の基板９について、図５に基づいて説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｃにおけるハッチング部分は、前記図２の上方から見た場合（詳しくは見えない部分は透視した場合）の導体部分の平面形状を示している。

図５Ａに示すように、第２の基板９の内側の主面１７には、四角枠状に、枠体１９が接合される金属層４５が形成されている。
また、金属層４５に囲まれた中心側には、熱電素子７に接続される内側導体パターン３７が形成されている。この内側導体パターン３７は、それぞれ分離して配置された、第１、第２、第３、第４、第５、第６の内側導体パターン３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆから構成されている。

図５Ｂに示すように、第２の基板９の外側の主面３９には、平面形状が矩形状の表側導体４１が形成されている。つまり、外側の主面３９の外周に沿った帯状部分を除いて中心側に表側導体４１が形成されている。

図５Ｃに示すように、１２個の熱電素子７は、前記図４Ｄに示したような配列で配置されて、それぞれ各内側導体パターン３７ａ〜３７ｆに接続されている。
詳しくは、第１〜第６の内側導体パターン３７ａ〜３７ｆには、それぞれ前記図４Ｄの点線に沿って、Ｎ型熱電変換素子７ｎ、Ｐ型熱電変換素子７ｐの順番で配置されている。

なお、周知のように、印加する電流の向きを逆にすると、吸熱側と発熱側とが逆となるので、第２の基板９の外側（即ち表側導体４１側）を吸熱側とする場合には、表側導体４１側に半導体素子等のデバイスを配置してもよい。

また、デバイスの種類に応じて、第１の基板５の裏側導体２５と第２の基板９の表側導体４１とに、それぞれ別個のデバイス（例えば加熱したいデバイスと冷却したいデバイス）を搭載することも可能である。

［１−４．熱電素子内蔵パッケージの製造方法］
次に、熱電素子内蔵パッケージ１の製造方法について、図６〜図８に基づいて説明する。なお、図６〜図８では、第１、第２の基板５、９を構成する部材等の断面を模式的に示している。

＜第１の基板の製造方法＞
まず、第１の基板５の製造方法について、図６及び図７に基づいて説明する。なお、ここでは、複数の第１の基板５を母材から製造する場合を例に挙げて説明する。

図６に示すように、例えばアルミナ等を材料とするセラミックスラリーを用いて、例えばドクターブレード法によって、内側セラミック層５ａとなる第１のセラミックグリーンシート（以下単にグリーンシートと記す）５１と、外側セラミック層５ｂとなる第２のグリーンシート５３を作製する。

そして、パンチングにより、各グリーンシートに対して、各ビア３５を形成するためのスルーホール５５を作製する。
次に、各グリーンシート５１、５３のスルーホール５５に対して、タングステン等の導電材料のビアインク５７を充填する（即ち穴埋めする）。

次に、各グリーンシート５１、５３の表面（即ち図６上方の外側表面）に、例えばタングステン等の導電材料からなるメタライズペーストを用いて、一体導体パターン３０や裏側導体２５となる未焼成パターン５９を形成する。

次に、両グリーンシート５１、５３を圧着して、積層体６１を形成する。
次に、積層体６１に対して、各第１の基板５を分離する位置に、ブレーク溝（図示せず）を形成する。なお、ブレーク溝は個片化を容易とするためのものであり、例えばダイシングなどで個片化する場合は、ブレーク溝を形成する工程を省略する。

次に、積層体６１を焼成して、母材のセラミック基板（即ち一体導体パターン３０や裏側導体２５を備えたアルミナ基板）６３を作製する。
その後、必要に応じてアルミナ基板６３における下方の面（即ち内側表面）の研磨を行う。

次に、図７に示すように、アルミナ基板６３の一方の面（図７の下方の内側の主面１５）に、チタン（Ｔｉ）とＷとＣｕとのスパッタリングによって、電解メッキのシード層となるＴｉスパッタ層及びＷスパッタ層及びＣｕスパッタ層からなるスパッタ層６５を形成する。なお、電解メッキのシード層となるスパッタ層６５は、ＴｉＷスパッタ層とＣｕスパッタ層とで形成されてもよく、またＴｉスパッタ層とＣｕスパッタ層とで形成されてもよい。

次に、スパッタ層６５の表面を覆うように、感光性樹脂からなるドライフィルム（即ちＤＦ）６７を貼り付ける。
次に、ＤＦ６７に対して露光・現像を行うことにより、特定の箇所（即ち後述するメッキによって内側導体パターン３３を形成する箇所等）だけＤＦ６７を除去して、アルミナ基板６３のスパッタ層６５の一部を露出させる。

次に、スパッタ層６５の露出部分と、一体導体パターン３０の露出部分（即ち外側導体パターン２９となる部分の一部）６０（図６参照）と、裏側導体２５とに対して、ＮｉメッキとＣｕメッキとを順次行い、Ｎｉメッキ層６９とＣｕメッキ層７１とを形成する。裏側導体２５は、メッキ用のビア３５ｃを介してスパッタ層６５と接続されている。したがって、裏側導体２５にＮｉメッキ層６９とＣｕメッキ層７１とが形成される。

次に、Ｃｕメッキ層７１の表面に対して、Ｎｉメッキと金（Ａｕ）メッキとを順次行い、Ｎｉメッキ層７３とＡｕメッキ層７５とを形成する。
次に、ＤＦ６７を剥離して、スパッタ層６５を露出させる。

次に、エッチングにより、露出した部分のスパッタ層６５を除去する。スパッタ層６５は、基板側からＴｉスパッタ層とＷスパッタ層とＣｕスパッタ層とで構成されているため、Ｃｕスパッタ層とＷスパッタ層とＴｉスパッタ層とがこの順で除去される。

次に、ブレーク溝に沿ってブレークして、各第１の基板５を分離して、内側導体パターン３３や一体導体パターン３０や裏側導体２５等を備えた第１の基板５を完成する。ダイシングを用いて個片化する場合は、第１の基板５の所望の外形に合わせたダイシングラインに沿ってダイシングを行い、各第１の基板５を切り離す。

なお、図７には金属層４３は示していないが、金属層４３は、内側導体パターン３３の形成の際に、同様に形成される。
＜第２の基板の製造方法＞
次に、第２の基板９の製造方法について、図８に基づいて説明する。なお、ここでは、複数の第２の基板９を母材から製造する場合を例に挙げて説明する。

図８に示すように、例えばアルミナ等を材料とするセラミック基板（即ちアルミナ基板）８１を用意する。
そして、このアルミナ基板８１の両方の主面に、ＴｉとＷとＣｕとのスパッタリングによって、電解メッキのシード層となるＴｉスパッタ層及びＷスパッタ層及びＣｕスパッタ層からなるスパッタ層８３を形成する。なお、電解メッキのシード層となるスパッタ層８３は、ＴｉＷスパッタ層とＣｕスパッタ層とで形成されてもよく、またＴｉスパッタ層とＣｕスパッタ層とで形成されてもよい。

次に、両スパッタ層８３の表面を覆うように、感光性樹脂からなるドライフィルム（即ちＤＦ）８５を貼り付ける。
次に、両ＤＦ８５に対して露光・現像を行うことにより、特定の箇所（即ち後述するメッキによって内側導体パターン３７を形成する箇所等）だけＤＦ８５を除去して、アルミナ基板８１のスパッタ層８３の一部を露出させる。

次に、スパッタ層８５の露出部分に対して、Ｃｕメッキを行い、Ｃｕメッキ層８７を形成する。
次に、Ｃｕメッキ層８７の表面に対して、ＮｉメッキとＡｕメッキとを順次行い、Ｎｉ、Ａｕメッキ層８９を形成する。

次に、ＤＦ８５を剥離して、スパッタ層８３を露出させる。
次に、エッチングにより、露出した部分のスパッタ層８３を除去する。
次に、ダイシングして、各第２の基板９を分離して、内側導体パターン３７や表側導体４１等を備えた第２の基板９を完成する。第２の基板９を、第１の基板５の作製方法と同様に、事前にブレーク溝を形成しておいて、ブレークによって分離してもよい。

なお、図８には金属層４５は示していないが、金属層４５は、内側導体パターン３７の形成の際に、同様に形成される。
＜第３の全体の構造の形成方法＞
次に、図９の上図に示すように、第１の基板５の内側導体パターン３３の表面と金属層４３の表面とに、接合材３２を塗布する。例えばＳｎＳｂや、ＡｕＳｎからなるはんだ材のペーストを塗布する。

また、第２の基板９の内側導体パターン３７の表面と金属層４５の表面とに、同様な接合材３２を塗布する。
次に、第１の基板５と第２の基板９との間において、所定の位置（図４Ｄ参照）に複数の熱電素子７を配置し、更に、全ての熱電素子７を囲むように枠体１９を配置する。

なお、その他の接合材３２の形成方法として、シート状のはんだ材プリフォームを打ち抜きなどで切り出した小片を用いてもよい。この場合、小片のはんだ材は、まず、第２の基板９の内側導体パターン３７の表面と金属層４５の表面とに載置される。次に、複数の熱電素子７を配置し、更に、すべての熱電素子７を囲むように枠体１９を配置する。次に、複数の熱電素子の第１の基板の表面に対向する端面と、枠体１９の第１の基板の表面に対向する端面とに、小片のはんだ材を載置し、接合材３２を形成する。

なお、枠体１９は、第１の基板５と同様に、四角枠状のアルミナを主成分とするグリーンシートを積層し、焼成してセラミック製の枠体としたものである。この枠体１９の両主面には、例えタングステンからなるメタライズ層が形成されており、更にメタライズ層の表面には、例えばＮｉメッキが施されている。

次に、図９の下図に示すように、熱電素子７と枠体１９とを、接合材３２を介して、第１の基板５と第２の基板９とで挟んだ状態とし、接合温度（例えば２４０〜２８０℃）に加熱し、その後、冷却する（即ちリフローする）。

これによって、熱電素子７と枠体１９とを、第１の基板５と第２の基板９とに接合することにより、熱電素子内蔵パッケージ１を完成する。なお、外側導体パターン２９に接続されるビア３５ａやメッキ用のビア３５ｃ等の記載は省略する。

［１−５．効果］
（１）本第１実施形態では、複数の熱電素子７は、第１の基板５と第２の基板９との間にて枠体１９に外周を囲まれた気密空間１３ａ内に配置されているので、熱電素子７に電力が供給されて第１の基板５又は第２の基板９が周囲より低温になっても、気密空間１３ａ内に結露が生じにくいという効果がある。

その結果、例えば内側導体パターン３３、３７などに短絡が発生しにくく、例えば内側導体パターン３３、３７などに腐食が発生しにくいという利点がある。また、熱電素子７の吸湿が抑制されるので熱電素子７の特性が低下しにくいという利点がある。

（２）本第１実施形態では、熱電素子７と接続された内側導体パターン３３は、ビア３５を介して、外側導体パターン２９に接続されている。
従って、この外側導体パターン２９に、半田などよって給電用の外部配線３を接続することができるので、外部配線３の接続が容易である。そのため、製造コストを低減できる。

また、外側導体パターン２９は、熱電素子７が配置されている側と反対側に形成されているので、外側導体パターン２９及び外部配線３と、熱電素子７及び内側導体パターン３３との干渉がない。そのため、外側導体パターン２９や外部配線３の配置の制約が少ないという利点がある。

さらに、従来のように、外部配線の接続用の外部接続端子を配置する領域を十分に確保するために、基板（即ちフットプリント）の面積を大きくする必要がないので、第１の基板５やそれに対向する第２の基板９をコンパクトにできるという利点がある。

（３）本第１実施形態では、熱電素子７と接続された内側導体パターン３３は、ビア３５を介して、第１の基板５に埋設された埋設導体パターン３１と接続されており、この埋設導体パターン３１と外側導体パターン２９とが接続されている。

つまり、ビア３５は埋設導体パターン３１に接続するように配置すればよいので、ビア３５の配置の自由度が向上するという利点がある。さらに、外側導体パターン２９は、ビア３５の配置に制約されずに、埋設導体パターン３１に接続するように配置すればよいので、外側導体パターン２９の配置の自由度が向上するという利点もある。

（４）本第１実施形態では、引下部２７に外側導体パターン２９が形成されているので、外側導体パターン２９に外部配線３を接続した場合でも、外部配線３が第１の基板５の外側の主面２１より外側に突出しにくい。そのため、裏側導体２５に半導体素子２３等が配置された場合でも、外部配線３は、半導体素子２３や半導体素子２３から延びる導線などと干渉しにくいという利点がある。

（５）本第１実施形態では、第１の基板５と第２の基板９と枠体１９とを構成する材料は同じであるので、それらの部材の熱膨張率は同じである。そのため、温度の変化があっても、熱応力が第１の基板５と第２の基板９と枠体１９との接合部にかかりにくく、よって、熱応力による変形や破損を抑制できるという利点がある。

［１−６．文言の対応関係］
第１実施形態の、第１の基板５、熱電素子７、第２の基板９、熱電変換モジュール１１、熱電素子内蔵パッケージ１、気密空間１３ａ、枠体１９、半導体素子２３、裏側導体２５は、それぞれ、本開示の、第１の基板、熱電素子、第２の基板、熱電変換モジュール、熱電素子内蔵パッケージ、気密空間、枠体、デバイス、配置部の一例に相当する。

［２．第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１０に示すように、本第２実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１０１は、第１実施形態と同様に、第１の基板５と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と全熱電素子７を囲む枠体１９とが配置されている。

本第２実施形態では、引下部２７に形成された外側導体パターン２９と第１の基板５の内側導体パターン３３とが、引下部２７において、ビア１０３により接続されている。
本第２実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。

［３．第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１１に示すように、本第３実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１１１では、第１の基板１１３は、第１実施形態とは異なり、平板形状の一層のセラミック層により構成されているので、引下部がない。

また、第１の基板１１３の外側の主面１１５には、外側導体パターン１１７と裏側導体１１８とが形成されている。なお、外側の主面１１５には、平面視で異なる位置に裏側導体（図示せず）が形成されている。

本第３実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の基板１１３と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と枠体１９とが配置されている。そして、外側導体パターン１１７と第１の基板１１３の内側導体パターン３３とは、ビア１１９により接続されている。

本第３実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、第１の基板１１３の構造を簡易化できるという利点がある。
［４．第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１２に示すように、本第４実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１２１は、第３実施形態のような平板形状の第１の基板１２３を備えており、第１の基板１２３の外側の主面１２５には、第３実施形態のような外側導体パターン１２７が形成されている。

本第４実施形態では、第２の基板１２９の平面形状は、第１の基板１２３より小さく、枠体１３１の開口部分と同様な大きさ設定されている。
つまり、枠体１３１は、第１の基板１２３の内側の主面１３３から第２の基板１２９の外側の主面１３５に達する位置まで延びており、第２の基板１２９の側面１２９ａは枠体１３１により囲まれている。

そして、第２の基板１２９の側面１２９ａと枠体１３１の内周面１３１ａの少なくとも一部には、図示しないメタライズ層が形成されており、第２の基板１２９の側面１２９ａは枠体１３１の内周面１３１ａに、接合材（例えばはんだ材）１３７により接合される。

なお、第１の基板１２３と第２の基板１２９との間に、複数の熱電素子７が配置されている。なお、ビア等は省略してある。
本第４実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。また、第１の基板１２３と第２の基板１２９との間隔は、枠体１３１の高さ（即ち図１２の上下方向の寸法）により規制されないので、第１の基板１２３及び第２の基板１２９と熱電素子７との間に隙間が生じにくく、確実に接合できるという利点がある。

［５．第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１３に示すように、本第５実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１４１は、第３実施形態のような平板形状の第１の基板１４３を備えており、第１の基板１４３の外側の主面１４５には、第３実施形態のような外側導体パターン１４７が形成されている。

また、第１の基板１４３と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と枠体１９とが配置されている。
本第５実施形態では、第１の基板１４３の外側の主面１４５の外周に沿って、平面視で四角枠状の側壁１４９が形成されている。この側壁１４９は、第１の基板１４３と同様なセラミック製（例えばアルミナ製）である。

つまり、第１の基板１４３と側壁１４９とにより、内部に半導体素子２３等のデバイスを収容できるような、上部（即ち図１３の上方の部分）が開口する箱体１５１が構成されている。

なお、第１の基板１４３と側壁１４９とは、対応する形状のグリーンシートを同時焼成することにより形成できる。
本第５実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。さらに、箱体１５１の内部に半導体素子２３等を収容できるという利点がある。また、図示しないが、第２の基板９に引下部２７に相当する引下部を形成し、外側導体パターン２９に相当する外側導体パターンを形成してもよい。

［６．第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１４に示すように、本第６実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１６１は、第３実施形態のような平板形状の第１の基板１６３を備えており、第１の基板１６３の外側の主面１６５には、第３実施形態のような外側導体パターン１６７が形成されている。

本第６実施形態では、外側導体パターン１６７に半導体素子２３等のデバイスが接続（即ち接合）されている。さらに、外側導体パターン１６７と半導体素子２３等を覆うように、金属製の蓋体１６９と平面視で四角枠状のセラミック製や金属製の側壁１７１とが配置されている。

つまり、第１の基板１６３の外側の主面１６５の外周に沿ってメタライズ層１７３が形成されており、そのメタライズ層１７３に側壁１７１が例えばロウ付けなどによって接合されており、さらに、側壁１７１の上面（即ち図１４の上方の面）に蓋体１６９が例えば抵抗溶接によって接合されている。

蓋体１６９と側壁１７１に用いられる金属としては、コバールを採用できる。コバールの表面は、ＮｉやＡｕまたは両方の金属のメッキによって覆われていてもよい。側壁１７１に用いられるセラミックは、アルミナ、窒化アルミニウム、ガラスセラミック、窒化珪素などから採用される。接合時に発生する熱膨張の差に起因して第１の基板１６３や側壁１７１が変形、破損するなどの不良や、また第１の基板１６３と側壁１７１との接合部が変形、破損するなどの接合不良を防止するため、第１の基板１６３や第２の基板９と同じセラミックを採用することがより好ましい。

また、第１の基板１６３と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と枠体１９とが配置されている。
本第６実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１６１を製造する場合を、図１４に示す。

本第６実施形態では、第１の基板１６３は、第１実施形態の工程におけるＮｉメッキ層７３まで形成されたものを使用する。まず、第１の基板１６３と側壁１７１とを接合材（例えばＡｇとＣｕとで構成されるロウ材など）によって一体に接合（例えば７００〜９００℃の温度で加熱）して箱体１７５を作製する。

次に、箱体１７５の導体部分に無電解メッキまたは電解メッキによってＮｉメッキ、Ａｕメッキを順に形成する。次に、箱体１７５の第１の基板１６３と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と枠体１９を配置し、第１実施形態と同様に、接合材１７７で接合する。最後に、半導体素子２３等を箱体１７５の内部に搭載した後、蓋体１６９を抵抗溶接によって接合し、箱体１７５内を密閉する。

本第６実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。さらに、密閉した箱体１７５の内部に半導体素子２３等を収容できるという利点がある。
［７．第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明するが、第１実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第１実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１５に示すように、本第７実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１８１は、第１実施形態と同様に、第１の基板５と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と全熱電素子７を囲む枠体１９とが配置されている。

本第７実施形態では、引下部２７の表面に形成された外側導体パターン２９と第１の基板５内に配置された埋設導体パターン３１とが接続されている。また、埋設導体パターン３１と第１の基板５の内側導体パターン３３とが、第１の基板５の内側セラミック層５ａを貫通するビア３５により接続されている。

また、図１６Ａ、図１６Ｂに示すように、各図の左右方向において、それぞれ引下部２７が設けられており、各引下部２７の表面にそれぞれ外側導体パターン２９が形成されている。

なお、外側導体パターン２９には、例えば半田による接合部１８３（図１５参照）によって、外部配線３が接続される。
本第２実施形態は、第１実施形態と同様な効果を奏する。

［８．第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明するが、第７実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第７実施形態と同様な構成については、同じ番号を使用する。

図１７に示すように、本第８実施形態の熱電素子内蔵パッケージ１９１は、第７実施形態と同様に、第１の基板５と第２の基板９との間に、複数の熱電素子７と全熱電素子７を囲む枠体１９とが配置されている。なお、本第８実施形態では、第７実施形態のような引下部２７を設けておらず、第１の基板５は、同じ厚みの基板となっている。

本第８実施形態では、第１の基板５の内側セラミック層５ａと外側セラミック層５ｂとの間に、埋設導体パターン３１が配置されている。また、埋設導体パターン３１と第１の基板５の内側導体パターン３３とが、第１の基板５の内側セラミック層５ａを貫通するビア３５により接続されている。なお、埋設導体パターン３１は、図１７の左端に達する位置にまで設けられている。

特に本第８実施形態では、図１７、図１８Ａ、図１８Ｂに示すように、第１の基板５の外側の主面２１上には、主面２１の一方（図１７の左側）の端部において、突出部として端部セラミック層１９３が積層されている。また、主面２１上には、端部セラミック層１９３と間隔をあけて、配置部として裏側導体２５が設けられている。

前記端部セラミック層１９３は、外側セラミック層５ｂより外側（図１７の上方）に突出しており、裏側導体２５の表面よりも高くなっている。即ち、第１の基板の主面２１からの高さは、裏側導体２５よりも端部セラミック層１９３の方が高くなっている。また、端部セラミック層１９３の外側の表面には、外側導体パターン２９が形成されている。

そして、図１７に示すように、外側導体パターン２９と埋設導体パターン３１とは、端部セラミック層１９３及び外側セラミック層５ｂを厚み方向に貫通するビア１９５によって接続されている。

なお、外側導体パターン２９には、例えば半田による接合部１８３によって、外部配線３が接続される。
本第８実施形態は、第２実施形態と同様な効果を奏する。

また、本第８実施形態では、突出部である端部セラミック層１９３に外側導体パターン２９が設けられている場合には、外側導体パターン２９に外部配線３を接続した場合でも、外側導体パターン２９と外部配線３との接合部１８３が、第１の基板５の外側に主面２１に形成された裏側導体２５よりも高い位置にある。そのため、裏側導体２５と外側導体パターン２９とが、同じ高さにある場合に比べて、裏側導体２５と外部配線３等との距離を十分に確保することができる。

従って、裏側導体２５に半導体素子２３等のデバイスが配置された場合でも、外部配線３は、デバイスやデバイスに接続された導線（図示せず）などと干渉しにくいという利点がある。

また、端部セラミック層１９３に外側導体パターン２９が設けられ、しかも、端部セラミック層１９３により、裏側導体２５と外側導体パターン２９との高さが異なっている。よって、外側導体パターン２９に外部配線３を半田等の導電性接合材で接続した場合でも、導電性接合材が流れ出して裏側導体２５と接触することを抑制でき、また、異物が付着することによる、外部配線３と裏側導体２５に配置されたデバイス等との短絡を抑制できるという利点がある。

［９．その他の実施形態］
尚、本開示は、前記実施形態等に何ら限定されるものではなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

（１）第１の基板の内側セラミック層や外側セラミック層、第２の基板、枠体、側壁としては、複数のセラミック層から構成されていてもよい。例えば複数のグリーンシートを積層したものを焼成して一体のセラミック層としてもよい。

なお、第１の基板、第２の基板、枠体、側壁の材料としては、同じものを用いることができるが、４種の部材の全て又は一部が異なっていてもよい。
（２）枠体としては、第１の基板の熱伝導率及び第２の基板の熱伝導率より小さいか、または同等の熱伝導率を有するものを採用できる。例えば、第１の基板及び第２の基板がアルミナ基板である場合には、それより熱伝導率が小さな、例えばガラスセラミック、ジルコニア製などの枠体を採用できる。

（３）枠体の材料としては、コバールを採用できる。コバールの表面は、接合材３２の種類に応じて、ＮｉやＡｕまたは両方の金属のメッキによって覆われていてもよい。
（４）第１，第２の基板としては、アルミナ製の基板に限らず、窒化アルミニウム、ガラスセラミック、窒化珪素などからなる基板を採用できる。

（５）第１の基板又は第２の基板に、半導体素子等のデバイスを配置した場合には、例えば図１９に示すように、熱電素子７にビア２０１等介して接続される導電部分（例えば外側導体パターン２０３）とは別に、半導体素子２３と導通する導電部分を設けてもよい。

例えば、第１の基板２０５の外側の主面２０７に半導体素子２３と接続される半田バンプ２０９を設け、第１の基板２０５の内部にビア２１１や内部配線２１３を設け、第１の基板２０５の外側の主面２０７の一部に熱電素子７側に引き下がった引下部２１５を設け、その引下部２１５の表面に外部配線２１７を形成する。つまり、半田バンプ２０９、ビア２１１、内部配線２１３、外部配線２１７によって、導電部分を構成してもよい。

（６）第１の基板又は第２の基板の配置部（例えば裏側導体）に、半導体素子等のデバイスを配置し、そのデバイスを気密封止する場合には、外側導体パターンは、該気密封止の外とする構成としてもよい。

具体的には、第１の基板又は第２の基板の外側（即ち第１主面側又は第４主面側）に、配置部と外側導体パターンとの間であって、配置部と外側導体パターンとを隔てるように側壁を形成し、側壁の上面を蓋体等で覆うことで、配置部に実装されたデバイスを気密封止することとしてもよい。

このような構成によれば、デバイスを気密封止するとともに、物理的に、配置部と外側導体パターンとを隔てることが可能となり、外側導体パターンに外部配線が接続され、且つ、配置部にデバイスが配置された場合でも、外部配線は、デバイスやデバイスに接続された導線などと干渉することが抑制される。

（７）前記第１実施形態等では、第１の基板に、外側導体パターン、埋設導体パターン、内側導体パターン、第１ビア導体等を設けたが、図２０に示すように、第２の基板２２１にも、外側の主面（第４主面）２２３に配置される外側導体パターン２２５、第２の基板２２１に埋設され、外側導体パターン２２５に接続される埋設導体パターン２２７、内側の主面（第３主面）２２７に配置される内側導体パターン２２９、埋設導体パターン２２７と内側導体パターン２２９とを電気的に接続するビア（第３ビア導体）２３１等を設けてもよい。

この場合には、第１の基板５の外側導体パターン２２５に一方の外部配線３を接続し、第２の基板２２１の外側導体パターン２２５に他方の外部配線３を接続し、両外部配線３に電流を流すことにより、ペルチェ効果を発揮することができる。

なお、第１の基板５と第２の基板２２１との間に配置する複数の熱電素子７は、両外部配線３に電流を流すことにより、周知のようにペルチェ効果を発揮するように配列して電気的に接続する（例えば第１実施形態のように配列する）。

また、第２の基板の構成としては、上述した各実施形態における第１の基板の構成を採用できる。つまり、第２の基板に、引下部や突出部を設けてもよく又は設けなくてもよい。

（８）なお、上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

Claims (9)

1. 第１主面と、前記第１主面の反対側の第２主面と、を有し、絶縁材料で形成された第１の基板と、
   第３主面と、前記第３主面の反対側の第４主面と、を有し、絶縁材料で形成された第２の基板であって、前記第２主面と前記第３主面とが対向するように配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板とに挾まれ、前記第２主面と前記第３主面とに沿って配列された複数の熱電素子と、
   を有する熱電変換モジュールを備えた熱電素子内蔵パッケージであって、
   前記第１の基板と前記第２の基板との間にて前記複数の熱電素子を取り囲んだ気密空間を形成するように、前記第１の基板と前記第２の基板とに接合された枠体と、
   前記第１の基板の前記第１主面又は前記第２の基板の前記第４主面に配置される配置部であって、他のデバイスが接続される配置部と、
   を備えており、
   前記第１の基板は、
   前記第２主面に配置されて、前記熱電素子と接続された内側導体パターンと、
   前記第１主面に配置されて、外部に露出して配置された外側導体パターンと、
   前記第１の基板の内部に埋設されて、前記外側導体パターンと接続された埋設導体パターンと、
   前記第１の基板における前記内側導体パターンと前記埋設導体パターンとの間を貫通する第１導体ビアであって、前記内側導体パターンと前記埋設導体パターンとを電気的に接続する第１ビア導体と、
   を備えた、
   熱電素子内蔵パッケージ。
2. 前記第１の基板は、当該第１の基板における前記埋設導体パターンと前記外側導体パターンとの間を貫通する第２ビア導体であって、前記埋設導体パターンと前記外側導体パターンとを電気的に接続する第２ビア導体を備えた、
   請求項１に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
3. 前記第１の基板は、前記第１主面の外周部分に、前記複数の熱電素子側に凹んだ引下部を備えており、
   前記外側導体パターンは、前記引下部の表面に配置されている、
   請求項１又は２に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
4. 前記第１の基板に前記配置部が設けられている場合に、前記第１の基板は、前記配置部よりも前記複数の熱電素子から離れた位置に形成された突出部を備えており、
   前記外側導体パターンは、前記突出部の表面に配置されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
5. 前記第１の基板と前記第２の基板と前記枠体とを構成する材料は同じである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
6. 前記枠体の熱伝導率は、前記第１の基板の熱伝導率及び前記第２の基板の熱伝導率より小さい、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
7. 前記枠体を構成する材料はコバールである、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
8. 前記第２の基板は、前記第３主面と前記第４主面とに隣接する側面とを有し、
   前記第２の基板の側面は前記枠体により囲まれるとともに、前記第２の基板の側面は前記枠体の内周面に接合された、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。
9. 前記第２の基板は、
   前記第３主面に配置されて、前記熱電素子と接続された他の内側導体パターンと、
   前記第４主面に配置されて、外部に露出して配置された他の外側導体パターンと、
   前記第２の基板の内部に埋設されて、前記他の外側導体パターンと接続された他の埋設導体パターンと、
   前記第２の基板における前記他の内側導体パターンと前記他の埋設導体パターンとの間を貫通する第３導体ビアであって、前記他の内側導体パターンと前記他の埋設導体パターンとを電気的に接続する第３ビア導体と、
   を備えた。
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱電素子内蔵パッケージ。

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