JP2006310818A - Thermoelectric module, thermoelectric device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】 熱電モジュールと外部から延びてくるリード線との接続を容易にできる熱電装置およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 対向させて上下に下基材21と上基材22を配置して、下基材21の上面に下部電極23を形成するとともに、上基材22の下面に上部電極24を形成し、下部電極23と上部電極24とに熱電素子25の上下の端面をそれぞれ固定して熱電モジュール20構成した。そして、熱電モジュール20をヘッダー12の上面に固定するとともに、ヘッダー12に設けられた貫通孔16を挿通して外部側から延びてくるリード線17a,17bを下基材22の縁部側に設置した。そして、このリード線17a,17bを下部電極23から下基材22の縁部に向って延びる接続用電極23a,23bに接続して熱電装置10を構成した。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric device capable of easily connecting a thermoelectric module and a lead wire extending from the outside, and a manufacturing method thereof.
SOLUTION: A lower base material 21 and an upper base material 22 are arranged vertically so as to face each other, a lower electrode 23 is formed on the upper surface of the lower base material 21, and an upper electrode 24 is formed on the lower surface of the upper base material 22. Then, the upper and lower end faces of the thermoelectric element 25 were fixed to the lower electrode 23 and the upper electrode 24, respectively, and the thermoelectric module 20 was configured. And while fixing the thermoelectric module 20 to the upper surface of the header 12, the lead wires 17a and 17b which penetrate from the through-hole 16 provided in the header 12 and are extended from the exterior side are installed in the edge part side of the lower base material 22 did. Then, the lead wires 17a and 17b were connected to connection electrodes 23a and 23b extending from the lower electrode 23 toward the edge of the lower base material 22 to configure the thermoelectric device 10.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ヘッダーやパッケージに設置された熱電モジュールの電極と外部から延びてくる導電部材とが接続された熱電モジュール、その熱電モジュールを備えた熱電装置およびその熱電装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a thermoelectric module in which an electrode of a thermoelectric module installed in a header or a package and a conductive member extending from the outside are connected, a thermoelectric device including the thermoelectric module, and a method of manufacturing the thermoelectric device.
従来から、例えばペルチェ効果を利用して熱電変換を行う熱電モジュールが赤外線検出装置のパッケージ等の熱電装置の内部に取り付けられて加熱・冷却等の温度調節に用いられている。この熱電モジュールは、一対の絶縁基材における相対向する内側の面の所定箇所に複数の電極を形成し、この相対向する電極にそれぞれ熱電素子の上下の端面をハンダ付けすることにより、一対の絶縁基材間に複数の熱電素子を固定して構成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a thermoelectric module that performs thermoelectric conversion using the Peltier effect is attached to the inside of a thermoelectric device such as a package of an infrared detector and used for temperature adjustment such as heating and cooling. In this thermoelectric module, a plurality of electrodes are formed at predetermined locations on opposite inner surfaces of a pair of insulating base materials, and the upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements are soldered to the opposite electrodes, respectively. A plurality of thermoelectric elements are fixed between insulating substrates.
そして、この熱電モジュールは、例えば、熱電装置の底面部を構成するヘッダーの上面に取り付けられている。このような熱電装置の中に、熱電モジュールから接続用のリード線を延ばし、このリード線をヘッダーを貫通して外部から延びてくる他のリード線に接続することにより、熱電モジュールを両リード線を介して外部の装置と通電可能にしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前述した従来の熱電装置では、熱電モジュールを外部の装置と接続するために、熱電モジュールに接続用のリード線を取り付けるための工程と、熱電モジュールに取り付けられた接続用のリード線と外部から延びてくる他のリード線とを接続するための工程とが必要になるため、製造工程が多くなるという問題があった。 However, in the above-described conventional thermoelectric device, in order to connect the thermoelectric module to an external device, a process for attaching a connecting lead wire to the thermoelectric module, and a connecting lead wire attached to the thermoelectric module and the external device There is a problem in that the number of manufacturing steps is increased because a process for connecting to other lead wires extending from is required.
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、熱電モジュールと外部から延びてくるリード線との接続を容易にできる熱電モジュール、熱電装置およびその製造方法を提供することである。 The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric module, a thermoelectric device, and a method for manufacturing the thermoelectric module that can easily connect a thermoelectric module and a lead wire extending from the outside. That is.
前述した目的を達成するため、本発明に係る熱電モジュールの構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成するとともに、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成され、複数の電極のうちの所定の電極を導電部材に接続するための接続用電極とした熱電モジュールであって、接続用電極の端部を、接続用電極が形成される基材の端部に位置させたことにある。 In order to achieve the above-described object, the structural features of the thermoelectric module according to the present invention are that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of substrates arranged vertically and are opposed to each other. A thermoelectric module that is configured by fixing upper and lower end surfaces of an element and connecting a predetermined electrode of a plurality of electrodes to a conductive member, and connecting an end portion of the connection electrode The electrode is located at the end of the base material on which the electrode is formed.
本発明に係る熱電モジュールでは、接続用電極の端部を基材の端部に位置させているため、基材における接続用電極の端部よりも外部側に位置する部分はなくなる。したがって、基材の小型化が図れるとともに、接続用電極と導電部材との接続が容易になる。 In the thermoelectric module according to the present invention, since the end portion of the connection electrode is positioned at the end portion of the base material, there is no portion located on the outer side of the end portion of the connection electrode in the base material. Therefore, the substrate can be reduced in size, and the connection electrode and the conductive member can be easily connected.
また、本発明に係る熱電モジュールの他の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成するとともに、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成され、複数の電極のうちの所定の電極を導電部材に接続するための接続用電極とした熱電モジュールであって、一対の基材と一対の基材に形成された電極とで一対の基板を構成し、一対の基板のうちの接続用電極が形成された基板における接続用電極が形成された部分またはその近傍に挿通穴または基板の縁部に沿った切欠き凹部を形成したことにある。 Further, another structural feature of the thermoelectric module according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base materials arranged vertically so as to face each other, and the top and bottom of the thermoelectric element are formed on the plurality of electrodes. A thermoelectric module configured with a fixed end face and a connection electrode for connecting a predetermined electrode of a plurality of electrodes to a conductive member, formed on a pair of base materials and a pair of base materials A pair of substrates is formed with the electrodes, and a portion of the pair of substrates on which the connection electrode is formed, or a portion where the connection electrode is formed or in the vicinity thereof, an insertion hole or a notch recess along the edge of the substrate It is in having formed.
これによると、基板に形成された挿通穴や切欠き凹部の内部に導電部材例えば、リード線を通すことができるため、リード線と接続用電極との接続が容易になる。また、挿通穴や切欠き凹部を介して、リード線と接続用電極との接続が行われるためその接続を強固にでき、リード線が接続用電極から外れ難くなる。 According to this, since the conductive member, for example, the lead wire can be passed through the insertion hole or notch recess formed in the substrate, the connection between the lead wire and the connection electrode is facilitated. In addition, since the lead wire and the connection electrode are connected through the insertion hole or the notch recess, the connection can be strengthened, and the lead wire is difficult to come off from the connection electrode.
また、本発明に係る熱電装置の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成し、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成される熱電モジュールを、ヘッダーの取付面に固定するとともに、ヘッダーに設けられた貫通孔を挿通して外部側から延びてくるリード線を熱電モジュールの複数の電極のうちの所定の接続用電極に接続して構成される熱電装置であって、リード線と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合したことにある。 In addition, the constitutional feature of the thermoelectric device according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base materials that are vertically opposed to each other, and upper and lower end surfaces of the thermoelectric element are respectively formed on the plurality of electrodes. The thermoelectric module configured to be fixed is fixed to the mounting surface of the header, and the lead wire extending from the outside through the through hole provided in the header is set to a predetermined one of the plurality of electrodes of the thermoelectric module. It is a thermoelectric device configured to be connected to a connection electrode, in which the lead wire and the connection electrode are directly bonded with a conductive bonding material in a state where the portions connected to each other are brought close to each other.
本発明に係る熱電装置では、従来の熱電装置のように、熱電モジュールに取り付けられた接続用のリード線を介して、熱電モジュールと外部から延びてくるリード線とを接続するのではなく、熱電モジュールの接続用電極と、外部から延びてくるリード線とを直接導電性接合材料で接合している。したがって、熱電モジュールの接合用電極と外部から延びてくるリード線とを接続するための接続用リード線が不要になる。この結果、熱電モジュールに接続用リード線を取り付けるための工程を省略することができ、熱電装置の製造が容易になる。なお、この場合、リード線と接続用電極との互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合することにより、接続用リード線が不要になる。なお、この場合の導電性接合材料としては、ハンダや銀ロウ等がある。 In the thermoelectric device according to the present invention, the thermoelectric module and the lead wire extending from the outside are not connected via the connecting lead wire attached to the thermoelectric module as in the conventional thermoelectric device. The connection electrode of the module and the lead wire extending from the outside are directly bonded with a conductive bonding material. Therefore, the connection lead wire for connecting the joining electrode of the thermoelectric module and the lead wire extending from the outside becomes unnecessary. As a result, the process for attaching the connecting lead wire to the thermoelectric module can be omitted, and the manufacture of the thermoelectric device is facilitated. In this case, the connecting lead wire is not required by directly joining the lead wire and the connecting electrode with the conductive bonding material in a state where the connecting portions are close to each other. In this case, examples of the conductive bonding material include solder and silver solder.
本発明に係る熱電装置の他の構成上の特徴は、接続用電極におけるリード線と接合される部分を、リード線と接合される接続用電極が形成された基材におけるリード線の設置位置側の縁部またはその近傍まで延ばして形成するとともに、リード線を基材の縁部またはその近傍に位置させることにより、リード線と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させたことにある。この場合の接続用電極とリード線とは接触した状態にするか、または、ハンダ等からなる導電性接合材料が溶融されたときに、広がって接続用電極とリード線とを接合できる距離だけ離した状態にする。これによって、接続用電極とリード線とは導電性接合材料を介して電気的に接続された状態で接合される。 Another structural feature of the thermoelectric device according to the present invention is that the portion of the connecting electrode to be joined with the lead wire is located on the side where the lead wire is placed on the base material on which the connecting electrode to be joined with the lead wire is formed. The lead wire and the connection electrode are brought close to each other by positioning the lead wire at or near the edge of the base material. . In this case, the connection electrode and the lead wire are brought into contact with each other, or when the conductive bonding material made of solder or the like is melted, the connection electrode and the lead wire are spread apart by a distance that can be joined. To the state. As a result, the connection electrode and the lead wire are joined in a state of being electrically connected via the conductive joining material.
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、リード線における接続用電極と接合される部分の周面に平面状の接触部を形成し、接触部を基材におけるリード線の設置位置側の縁部に位置決めしたことにある。これによると、リード線を接続用電極にさらに近づけることができるため、双方の接合が容易になる。すなわち、接触部を基材の端面に接触させた状態でリード線を設置すると、リード線における接続用電極と接合される部分は、基材の接続用電極側に向かって突出するようになる。このため、リード線と接続用電極との距離がさらに近くなるか接触した状態になり、導電性接合材料による接合がさらに容易になるとともに、その接合がより確実になる。 Still another structural feature of the thermoelectric device according to the present invention is that a flat contact portion is formed on the peripheral surface of a portion of the lead wire to be joined to the connection electrode, and the contact portion is provided as a lead wire on the base material. It is located at the edge on the position side. According to this, since the lead wire can be brought closer to the connection electrode, it is easy to join them. That is, when the lead wire is installed in a state where the contact portion is in contact with the end face of the base material, the portion of the lead wire that is joined to the connection electrode protrudes toward the connection electrode side of the base material. For this reason, the distance between the lead wire and the connection electrode is closer or in contact with each other, and the joining with the conductive joining material is further facilitated and the joining is further ensured.
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、一対の基材と一対の基材に形成された電極とで一対の基板を構成し、一対の基板のうちの接続用電極が形成された基板における接続用電極が形成された部分またはその近傍に挿通穴またはリード線の設置位置側の縁部に沿った切欠き凹部を形成して、その挿通穴または切欠き凹部にリード線を通すことにより、リード線と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させたことにある。 Still another structural feature of the thermoelectric device according to the present invention is that a pair of substrates and electrodes formed on the pair of substrates constitute a pair of substrates, and a connection electrode of the pair of substrates is formed. A notch recess is formed along the edge on the installation position side of the insertion hole or lead wire in or near the portion where the connection electrode is formed on the formed substrate, and the lead wire is placed in the insertion hole or notch recess This is because the portions of the lead wire and the connection electrode that are connected to each other are brought close to each other.
これによると、基材に挿通穴や切欠き凹部を設けて、その内部にリード線を通すため、接続用電極を基材の縁部側に延ばして形成する必要がなくなる。また、基材や接続用電極の形状や配置に合わせて、挿通穴や切欠き凹部を設けることができるため、リード線を適正な位置に設置できるようになる。 According to this, since the insertion hole or the notch recess is provided in the base material and the lead wire is passed through the inside, it is not necessary to form the connection electrode by extending to the edge side of the base material. Moreover, since the insertion hole and the notch recess can be provided in accordance with the shape and arrangement of the base material and the connection electrode, the lead wire can be installed at an appropriate position.
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成し、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成される熱電モジュールを、パッケージ内の取付面に固定するとともに、パッケージの外部側から延びてくる電気伝導層を熱電モジュールの複数の電極のうちの所定の接続用電極に接続して構成される熱電装置であって、接続用電極における電気伝導層と接続される部分を、接続用電極が形成される基材の縁部またはその近傍まで延ばして形成するとともに、パッケージ内における接続用電極側部分に電気伝導層の端部を設置し、電気伝導層と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合したことにある。 Still another structural feature of the thermoelectric device according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base members arranged vertically, and the upper and lower end surfaces of the thermoelectric element are formed on the plurality of electrodes. The thermoelectric modules that are each fixed are fixed to the mounting surface in the package, and the electrically conductive layer extending from the outside of the package is connected to a predetermined connection electrode among the plurality of electrodes of the thermoelectric module. The connection portion of the connection electrode connected to the electrically conductive layer extends to the edge of the base material on which the connection electrode is formed or the vicinity thereof, and is connected within the package. The end of the electrically conductive layer was installed on the electrode side part, and the parts directly connected to each other in the electrically conductive layer and the connection electrode were brought into close contact with each other with a conductive bonding material. A.
この熱電装置では、熱電モジュールの接続用電極と、パッケージの外部から延びてくる電気伝導層とを直接導電性接合材料で接合している。したがって、熱電モジュールの接合用電極と外部から延びてくる電気伝導層とを接続するための接続用リード線が不要になる。この結果、熱電モジュールに接続用リード線を取り付けるための工程を省略することができ、熱電装置の製造が容易になる。 In this thermoelectric device, the connection electrode of the thermoelectric module and the electrically conductive layer extending from the outside of the package are directly joined by a conductive joining material. Therefore, the connection lead wire for connecting the joining electrode of the thermoelectric module and the electrically conductive layer extending from the outside becomes unnecessary. As a result, the process for attaching the connecting lead wire to the thermoelectric module can be omitted, and the manufacture of the thermoelectric device is facilitated.
なお、この場合の電気伝導層としては、タングステンやモリブデンからなる高融点金属があり、アルミナ等からなるパッケージ焼成時に同時に形成される。また、ブロック状の導電部と接続用電極とをハンダ等からなる導電性接合材料で接続する場合には、パッケージの取付面に段部等を設けてその段部等の上に、電気伝導層の高さがブロック状の導電部の高さと同じになるようにして電気伝導層を設置することができる。これによると、電気伝導層とブロック状の導電部との上面にハンダシートを置いて加熱することにより、簡単な方法で電気伝導層とブロック状の導電部とを接続することができる。 In this case, as the electrically conductive layer, there is a refractory metal made of tungsten or molybdenum, which is formed at the same time when the package made of alumina or the like is fired. In addition, when connecting the block-shaped conductive portion and the connection electrode with a conductive bonding material made of solder or the like, a step portion or the like is provided on the mounting surface of the package, and the electrically conductive layer is formed on the step portion or the like. The electric conductive layer can be installed such that the height of the conductive layer is the same as the height of the block-shaped conductive portion. According to this, the electric conductive layer and the block-like conductive part can be connected by a simple method by placing the solder sheet on the upper surfaces of the electric conductive layer and the block-like conductive part and heating.
本発明に係る熱電装置の製造方法の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成し、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成される熱電モジュールを、ヘッダーの取付面に固定するとともに、ヘッダーに設けられた貫通孔を挿通して外部側から延びてくるリード線を熱電モジュールの電極のうちの所定の接続用電極に接続して構成される熱電装置の製造方法であって、リード線と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合する接合工程を備えたことことにある。 A structural feature of the method for manufacturing a thermoelectric device according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base materials arranged vertically so that the upper and lower end surfaces of the thermoelectric element are formed on the plurality of electrodes. Fix each thermoelectric module fixed to the mounting surface of the header, and connect the lead wire extending from the outside through the through hole provided in the header to the predetermined connection of the electrodes of the thermoelectric module A method of manufacturing a thermoelectric device configured to be connected to an electrode for use, comprising a bonding step of directly bonding with a conductive bonding material in a state in which the connected portions of the lead wire and the connection electrode are brought close to each other That is.
これによると、熱電モジュールに接続用リード線を取り付けるための工程が不要になるため、熱電装置の製造が容易になる。 According to this, since the process for attaching the connecting lead wire to the thermoelectric module is not required, the manufacture of the thermoelectric device is facilitated.
本発明に係る熱電装置のさらに他の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成し、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成される熱電モジュールを、ヘッダー内の取付面に固定するとともに、ヘッダーに設けられた貫通孔を挿通して外部側から延びてくる導電部材を熱電モジュールの複数の電極のうちの所定の接続用電極に接続して構成される熱電装置であって、一対の基材と一対の基材に形成された電極とで一対の基板を構成し、一対の基板のうちの接続用電極が形成された基板における接続用電極が形成された部分またはその近傍に挿通穴または基板の縁部に沿った切欠き凹部を形成するとともに、ヘッダー内における挿通穴または切欠き凹部内に導電部材の端部を設置し、導電部材と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合したことにある。 Still another structural feature of the thermoelectric device according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base members arranged vertically, and the upper and lower end surfaces of the thermoelectric element are formed on the plurality of electrodes. The thermoelectric module configured to be fixed to each other is fixed to the mounting surface in the header, and the conductive member extending from the outside through the through hole provided in the header is connected to the plurality of electrodes of the thermoelectric module. A thermoelectric device configured to be connected to a predetermined connection electrode, wherein a pair of substrates and an electrode formed on the pair of substrates constitute a pair of substrates, and the connection electrodes of the pair of substrates A through hole or a notch recess along the edge of the substrate is formed in or near the portion where the connection electrode is formed on the substrate on which the conductive member is formed, and the conductive member is inserted in the insertion hole or notch recess in the header. end Was placed, in a state of being close to the portion to be connected to each other in the connecting electrode and the conductive member, lies in the direct bonding with a conductive bonding material.
これによると、基材に挿通穴や切欠き凹部を設けて、その内部に導電部材を通すことができるため、接続用電極を基材の縁部側に延ばして形成する必要がなくなる。また、基材や接続用電極の形状や配置に合わせて、挿通穴や切欠き凹部を設けることができるため、導電部材を適正な位置に設置できるようになる。 According to this, since the insertion hole and the notch recess can be provided in the base material and the conductive member can be passed through the base material, it is not necessary to form the connection electrode by extending to the edge side of the base material. Moreover, since the insertion hole and the notch recess can be provided in accordance with the shape and arrangement of the base material and the connection electrode, the conductive member can be installed at an appropriate position.
本発明に係る熱電装置の製造方法の他の構成上の特徴は、対向させて上下に配置した一対の基材における対向する両面に複数の電極を形成し、複数の電極に熱電素子の上下の端面をそれぞれ固定して構成される熱電モジュールを、パッケージ内の取付面に固定するとともに、パッケージの外部側から延びてくる電気伝導層を熱電モジュールの複数の電極のうちの所定の接続用電極に接続して構成される熱電装置の製造方法であって、電気伝導層と接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合する接合工程とを備えたことにある。 Another structural feature of the method for manufacturing a thermoelectric device according to the present invention is that a plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces in a pair of base materials arranged vertically so as to face each other, and the top and bottom of the thermoelectric element are formed on the plurality of electrodes. The thermoelectric module configured by fixing the end faces is fixed to the mounting surface in the package, and the electrically conductive layer extending from the outside of the package is used as a predetermined connection electrode among the plurality of electrodes of the thermoelectric module. A method of manufacturing a thermoelectric device configured to be connected, comprising: a bonding step of directly bonding with a conductive bonding material in a state in which portions to be connected to each other in an electrically conductive layer and a connection electrode are brought close to each other There is.
これによっても、熱電モジュールに接続用リード線を取り付けるための工程が不要になるため、熱電装置の製造が容易になる。 This also eliminates the need for a process for attaching the connecting lead wire to the thermoelectric module, making it easier to manufacture the thermoelectric device.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る熱電装置を図面を用いて説明する。図1は、同実施形態に係る熱電装置10を示している。この熱電装置10は赤外線検出装置であり、装置本体11内に温度調節用の熱電モジュール20を収容して構成されている。装置本体11は、コバールからなる円板状のヘッダー12と下端部が開口された円筒状のコバールからなるキャップ13とで構成されており、キャップ13の天井面中央には、ガラスからなる窓部14が形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a thermoelectric device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a
そして、装置本体11内におけるヘッダー12の上面に熱電モジュール20が設置され、熱電モジュール20の上面には、赤外線センサ15が設置されている。また、ヘッダー12には、図2および図3に示したように、上下面を貫通する貫通孔16が2個1組となって所定間隔を保って4組形成され、それらの貫通孔16にコバールからなるリード線17がそれぞれ取り付けられている。なお、図2および図3以外の図1および後述する図6,7,9,11,13,17においては、各図の中央側に位置するリード線17は省略している。
A
このリード線17は、装置本体11内に設置された装置と、外部の装置とを接続するためのもので、リード線17のうちのリード線17a,17bの上端部は、熱電モジュール20に接続されている。また、リード線17a,17b以外のリード線17は、赤外線センサ15や装置本体11内に設置される他の装置(図示せず)に接続される。そして、各貫通孔16の内周面と各リード線17の周面とがガラス層18によって固定され、このガラス層18によって、装置本体11内は密閉されているとともに、ヘッダー12と各リード線17とは絶縁された状態になっている。また、装置本体11内には窒素ガスが充填されている。さらに、ヘッダー12の上面には、熱電モジュール20の固定をしやすくするために、ニッケルメッキと金メッキとからなる二層のメッキ層(図示せず)が施されている。
The
熱電モジュール20は、図4および図5に示したように、アルミナからなる四角板状の下基材21と上基材22とからなる一対の絶縁基材を備えている。下基材21と上基材22との幅(図4における前後方向の長さ)は、同じ長さに設定され、下基材21の長手方向に沿った長さ(図4における左右方向の長さ)は、上基材22の長手方向に沿った長さよりも長く設定されている。すなわち、下基材21の長手方向に沿った一端(図4および図5の左側端部)は、平面視で上基材22の長手方向に沿った一端よりも水平方向に沿って突出するように形成され、下基材21と上基材22との長手方向に沿った他端は、平面視で同じ位置になるように形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
そして、下基材21の上面には、一定間隔を保って複数の下部電極23が取り付けられ、上基材22の下面には、一定間隔を保って複数の上部電極24が取り付けられている。また、下基材21の一端側の2個所の角部に設けられた下部電極23の先端部は、それぞれ下基材21の一端側縁部まで延びた接続用電極23a,23bに形成されている。そして、直方体に形成されたビスマス・テルル系の合金からなる複数の熱電素子25が、それぞれ下端面を下部電極23にハンダ付けにより固定され、上端面を上部電極24にハンダ付けにより固定されて下基材21と上基材22とを一体的に連結している。
A plurality of
また、上部電極24は、それぞれ下部電極23に対して熱電素子25の略1個分に等しい距離をずらして上基材22に取り付けられている。これらの下部電極23と上部電極24とは、それぞれ厚みが50μmの銅層と、厚みが4μmのニッケル層と、厚みが0.2μmの金層とを順次積層して形成されており、銅層が下基材21および上基材22に接合されている。
Further, the
そして、熱電素子25の下端面および上端面は、各熱電素子25、下部電極23および上部電極24が電気的に接続されるようにして、各下部電極23および上部電極24に2個ずつ接合されている。また、熱電素子25は、P型熱電素子とN型熱電素子とで構成されており、P型熱電素子とN型熱電素子とが交互に配置されている。P型熱電素子とN型熱電素子とはともにBiやTe等で構成されているがその組成は若干異なっている。なお、熱電モジュール20は、長手方向の長さが7.5mm、幅方向の長さが6mm、高さが2mmにそれぞれ設定されている。またヘッダー12の直径は、13.34mmに設定されている。
The lower end surface and the upper end surface of the
そして、下基材21の下面と上基材22の上面とに、それぞれ銅層と、ニッケル層と、金層との3層からなるメタライズ層26,27が形成されている。この熱電モジュール20は、メタライズ層26およびヘッダー12に設けられたメッキ層とを介してハンダによりヘッダー12に固定されている。また、この熱電モジュール20の上面には、メタライズ層27を介して、赤外線センサ15や図示せぬ所定の装置が固定されている。また、リード線17aの上端部は、下基材21の一端縁部に接触するように配置されて、ハンダによる接合部29a(図8参照)により熱電モジュール20の接続用電極23aに接合され、リード線17bの上端部は、下基材21の一端縁部に接触するように配置されて、ハンダによる接合部29bにより接続用電極23bに接合されている。
つぎに、ヘッダー12に熱電モジュール20を取り付けるとともに、熱電モジュール20にリード線17a,17bを接続する製造方法について説明する。この場合、まず、図6に示したように、ヘッダー12の上面における熱電モジュール20の設置位置に、ハンダシート28を置くとともに、接続用電極23a,23bの上面にそれぞれハンダブロック29を置く。ついで、ハンダシート28に、メタライズ層26を合わせるとともに、接続用電極23a,23bおよびハンダブロック29をそれぞれ対向するリード線17a,17bに接触させるようにして、熱電モジュール20をヘッダー12の上面に設置する。この場合、リード線17a,17bの上端部は、接続用電極23a,23bの上面よりもやや高い位置になる。
Next, a manufacturing method for attaching the
そして、その状態の熱電モジュール20をヘッダー12とともに加熱装置を用いて加熱したのちに放冷することにより、ヘッダー12と熱電モジュール20およびリード線17a,17bと接続用電極23a,23bとのそれぞれ対応する部分を固定する。これによって、図7および図8に示したように、ハンダシート28は、溶解、凝固して熱電モジュール20をヘッダー12に強固に固定するハンダ接合部28aになる。また、ハンダブロック29は、溶融して接続用電極23a,23bの上面およびリード線17a,17bの周面や上端面に付着したのちに固化して、リード線17a,17bと接続用電極23a,23bとのそれぞれ対応する部分を強固に固定するとともに電気的に接続する接合部29a,29bになる。
Then, the
なお、この際、ヘッダー12に対する熱電モジュール20のハンダ付けをより良好に行うために、熱電モジュール20の上面に重りを置くこともできる。また、加熱装置内を窒素雰囲気、窒素と水素との混合雰囲気または減圧雰囲気や真空雰囲気とすることもできる。さらに、ハンダシート28やハンダブロック29にハンダの接合性を向上させるためのフラックスを予め塗布しておくこともできる。また、この熱電装置10では、熱電素子25と、下部電極23および上部電極24とを固定するためのハンダとしては、AuSn共晶ハンダが用いられ、ハンダシート28およびハンダブロック29としては、95wt%Sn−5wt%Sbハンダが用いられている。
At this time, in order to better solder the
このように、本実施形態に係る熱電装置10の製造方法では、ヘッダー12への熱電モジュール20の固定と、リード線17a,17bと接続用電極23a,23bとの接続を一つの工程で同時に行える。このため、工程が少なくなり製造が容易になる。また、接続用電極23a,23bを下基材21の一端側縁部まで形成し、この接続用電極23a,23bに接触するようにリード線17a,17bを位置させた状態でリード線17a,17bと接続用電極23a,23bとをハンダで接合するため、従来の熱電装置に備わっていたリード線17a,17bと下部電極23とを接続するための接続用リード線が不要になる。したがって、接続用リード線を熱電モジュール20の下部電極に23に接続するための工程も不要になる。また、接続用電極23a,23bを下基材21の一端側縁部まで形成することにより、下基材21の小型化が可能となる。外部から電力を供給するために接続用電極23a,23bに接続用リード線やブロック状の導電部(ポスト電極)を接合しなければならない場合でも、この下基材21の小型化の効果は発揮される。
Thus, in the manufacturing method of the
(第2実施形態)
図9および図10は、本発明の第2実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置が備える熱電モジュール30では、下基材31の一端側部分が外側に向ってさらに延長されその延長部31aに2個の挿通穴32a,32bが間隔を保って形成されている。そして、この挿通穴32a,32bに、リード線37a,37bがそれぞれ挿通している。また、下部電極33の接続用電極33a,33bは、対向する挿通穴32a,32bの縁部まで延びている。この熱電モジュール30を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電装置10の対応する部分と同一である。
(Second Embodiment)
9 and 10 show the main part of the thermoelectric device according to the second embodiment of the present invention. In the
したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、下基材31に対するリード線37a,37bの取り付け位置を正確な設定位置にすることができ、リード線37a,37bと接続用電極33a,33bとの接合を良好な状態にすることができる。また、ヘッダー12に対する熱電モジュール30の設置位置も設定通りの位置にすることができ、精度のよい熱電装置が得られる。また、この熱電モジュール30を備えた熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した熱電装置10と同様である。
Accordingly, the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. Since it comprised in this way, the attachment position of
(第3実施形態)
図11および図12は、本発明の第3実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置が備える熱電モジュール40では、下部電極43の接続用電極43a,43bの幅が挿通穴42a,42bの直径よりも大きく設定され、その接続用電極43a,43bの一端側の端部が下基材41の延長部41aの一端側縁部の近傍まで延びている。このため挿通穴42a,42bの周囲は接続用電極43a,43bでそれぞれ囲まれた状態になっている。
(Third embodiment)
11 and 12 show the main part of a thermoelectric device according to the third embodiment of the present invention. In the
この熱電モジュール40を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電モジュール30を備えた熱電装置の対応する部分と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、リード線37a,37bと接続用電極43a,43bとの接合をさらに良好な状態にすることができる。この熱電モジュール40を備えた熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した熱電モジュール30を備えた熱電装置と同様である。
About the structure of the other part of the thermoelectric apparatus provided with this
(第4実施形態)
図13および図14は、本発明の第4実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置が備える熱電モジュール50では、下基材51の一端側縁部に2個の切欠き凹部52a,52bが間隔を保って設けられている。そして、この切欠き凹部52a,52b内に、リード線57a,57bがそれぞれ位置決めされている。また、下部電極53の接続用電極53a,53bは、それぞれ対向する切欠き凹部52a,52bの縁部を囲むようにして下基材51の縁部側に延びている。
(Fourth embodiment)
13 and 14 show the main part of a thermoelectric device according to the fourth embodiment of the present invention. In the
この熱電モジュール50を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電装置10の対応する部分と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、リード線57a,57bの一部が下基材51の内部側に食い込んで接続用電極53a,53bにより接近するようになり、リード線57a,57bと接続用電極53a,53bとの接合を良好な状態にすることができる。この熱電モジュール50を備えた熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した熱電装置10と同様である。
About the structure of the other part of the thermoelectric apparatus provided with this
(第5実施形態)
図15は、本発明の第5実施形態に係る熱電装置が備える熱電モジュール60と、リード線67a,67bとを示している。この熱電装置では、熱電モジュール60の接続用電極63a,63bの幅がヘッダー(図示せず)に設けられたガラス層68の直径と同程度の大きさに設定されている。また、リード線67a,67bの周面における下基材61の一端側縁部に対向する部分は、図16に示したように、平面状の接触部62に形成されている。そして、この接触部62を下基材61の一端側縁部における接続用電極63a,63bに対応する部分に位置決めした状態で、リード線67a,67bはハンダからなる接合部(図示せず)によって接続用電極63a,63bに接合されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 15 shows a
この熱電モジュール60を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電装置10の対応する部分と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、リード線67a,67bの接触部62の幅方向の全体が接続用電極63a,63bと接触するようになりリード線67a,67bと接続用電極63a,63bとの接合を接触面積が大きく安定した良好な状態にすることができる。この熱電モジュール60を備えた熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した熱電装置10と同様である。
About the structure of the other part of the thermoelectric apparatus provided with this
(第6実施形態)
図17は、本発明の第6実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置では、熱電モジュール70における下部電極73の接続用電極73aの上面と、リード線77aの上端部との高さが同じ位置になるようにしている。そして、接続用電極73aと、リード線77aとをハンダブロック79で接合する際には、接続用電極73aの上面と、リード線77aの上端面とに掛け渡した状態でハンダブロック79を設置する。このため、接続用電極73aとリード線77aとを接合したときには、ハンダからなる接合部(図示せず)は接続用電極73aの上面と、リード線77aの上端面とを接合した状態で接続用電極73aとリード線77aと電気的に接続する。
(Sixth embodiment)
FIG. 17 shows a main part of a thermoelectric device according to the sixth embodiment of the present invention. In this thermoelectric device, the upper surface of the
この熱電モジュール70を備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成については、前述した熱電装置10の対応する部分と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。このように構成したため、ハンダブロック79の設置がし易くなるとともに、リード線77aと接続用電極73aとの接合を良好な状態で行える。この熱電モジュール70を備えた熱電装置のそれ以外の作用効果については、前述した熱電装置10と同様である。
About the structure of the other part of the thermoelectric apparatus provided with this
つぎに、第1実施形態に係る熱電装置10を実施例1、第5実施形態に係る熱電装置を実施例2、第6実施形態に係る熱電装置を実施例3として、各実施例における接合部29a,29b等の接合状態を比較するテストを行った。すなわち、実施例1では、接続用電極23a,23bとリード線17a,17bとをそれぞれ接近させるとともに、リード線17a,17bの上端部を接続用電極23a,23bの上面よりも高くして接合部29a,29bを形成した熱電モジュール20を用いた。
Next, the
また、実施例2では、接続用電極63a,63bの幅を大きく設定するとともに、リード線67a,67bに平面状の接触部62を設け、リード線67a,67bの上端部を接続用電極63a,63bの上面よりも高くして接合部を形成した熱電モジュール60を用いた。そして、実施例3では、リード線77aの上端部と接続用電極73aの上面との高さを同じにしたこと以外は熱電モジュール20と同じ構成にして接合部を形成した熱電モジュール70を用いた。この場合、各リード線17a等の直径は、0.7mmとし、リード線67a,67bの接触部62の幅は0.5mmとした。また、接続用電極23a,23b,73aの幅は0.5mmとし、接続用電極63a,63bの幅は1.5mmとした。
In the second embodiment, the
そして、リード線17a,17b,67a,67bの上端部の高さは、それぞれ対応する接続用電極23a,23b,63a,63bの上面よりも1mm高くした。また、各実施例においてそれぞれ1000個のサンプルについて試験を行い、接合不良およびショート不良の発生数を比較した。なお、接合不良とは、接続用電極23a等とリード線17a等との接合が適正に行われてなく、電気的な接続が充分でない状態であり、ショート不良とは、ハンダがヘッダー12の上面まで垂れてショートした状態である。この比較テストの結果を、下記の表1に示した。
The heights of the upper ends of the
表1に示したように、実施例1では、接合不良が11個、ショート不良が8個発生した。また、実施例2では、接合不良が0、ショート不良が2個発生し、実施例3では、接合不良が1個、ショート不良が2個発生した。この結果から、リード線に平面状の接触部を設けることにより、接合不良を無くすことができるとともに、ショート不良を大幅に減少させることができることが分かる。また、リード線の上端部と接続用電極の上面との高さを同じにすることによっても、接合不良およびショート不良をともに大幅に減少させることができることが分かる。 As shown in Table 1, in Example 1, 11 joint failures and 8 short failures occurred. In Example 2, there were 0 junction failures and 2 short-circuit failures. In Example 3, 1 junction failure and 2 short failures occurred. From this result, it can be seen that by providing a planar contact portion on the lead wire, it is possible to eliminate bonding defects and to significantly reduce short-circuit defects. It can also be seen that both the bonding failure and the short-circuit failure can be greatly reduced by making the height of the upper end portion of the lead wire and the upper surface of the connection electrode the same.
(第7実施形態)
図18は、本発明の第7実施形態に係る熱電装置の要部を示している。この熱電装置80は、ヘッダーを備えた装置でなく、パッケージ81内に前述した熱電モジュール20を収容した装置で構成されている。パッケージ81は、アルミナなどのセラミクスからなっており、幅方向よりも長さ方向(図18の左右方向)の長さが長くなった四角箱状に形成されている。そして、パッケージ81の底面における長手方向の一端側に幅方向に延びる段部82が形成されている。また、パッケージ81の一端側の壁部83における段部82の上端部に対応する部分には、下端部を段部82の上端部に合わせた状態で、壁部83を貫通する2個の電気伝導層85a,85b(図21参照)が間隔を保って形成されている。なお、図示していないが、熱伝モジュール上に搭載する部品のために電気伝導層は85a,85b以外にも複数存在する。
(Seventh embodiment)
FIG. 18 shows a main part of a thermoelectric device according to the seventh embodiment of the present invention. The
この電気伝導層85a,85bは、段部82の上面に沿ってパッケージ81内に延びており、その先端部は段部82の内部側縁部に位置している。なお、この電気伝導層85a,85bは、モリブデンやタングステンの高融点金属で構成されている。パッケージはセラミクスから成っているが、一部金属部品が使用されていてもよい。通電部分や接合部分、高い熱伝導が要求される部分は金属部品が望ましい。また、パッケージ81の底面における段部82側には、熱電モジュール20が、ハンダ等によって固定されている。なお、図示していないが、パッケージ81の底板にはハンダ付けのためにメタライズ層が存在する。
The electrically
熱電モジュール20は、接続用電極23a,23bの上端部の位置を電気伝導層85a,85bの上端部の位置に合わせる(双方の端面どうしの上端部を合わせる)とともに、下基材21と下部電極23とからなる下基板87の一端面を、段部82の側面および電気伝導層85a,85bの端面に当接させた状態で設置されている。そして、図19に示したように、電気伝導層85a,85bと熱電モジュール20の接続用電極23aとは、ハンダによる接合部88によって接続されている。また、接続用電極23a,23bに接続された電気伝導層85a,85bは、接合部88によって段部82の上面に固定されている。
The
つぎに、パッケージ81の底面に熱電モジュール20を取り付けるとともに、熱電モジュール20に電気伝導層85a,85bを接続する製造方法について説明する。この場合、まず、図20に示したように、パッケージ81内に、ハンダシート89、下面にメタライズ層26が形成された熱電モジュール20およびハンダシート88aを順次設置する。すなわち、パッケージ81の底面における熱電モジュール20の設置位置に、ハンダシート89を置くとともに、ハンダシート89の上面に、メタライズ層26をハンダシート89に合わせ、下基板87の一端面を、段部82の側面および電気伝導層85a,85bの端面に当接させた状態で熱電モジュール20を設置する。
Next, a manufacturing method in which the
つぎに、接続用電極23a,23bと電気伝導層85a,85bとの上面にそれぞれハンダシート88aを置いて、図21の状態にする。そして、その状態の熱電モジュール20をパッケージ81および電気伝導層85a,85bとともに加熱装置を用いて加熱したのちに放冷することにより、パッケージ81に熱電モジュール20を固定するとともに、電気伝導層85a,85bと接続用電極23a,23bとのそれぞれ対応する部分を段部82を介して固定する。
Next, the
これによって、図18に示したように、ハンダシート89は、溶融、凝固し、熱電モジュール20をパッケージ81に強固に固定するハンダ接合部89aになる。また、ハンダシート88は、溶融して接続用電極23a,23bの上面および電気伝導層85a,85bの周面に付着したのちに固化して、電気伝導層85a,85bと接続用電極23a,23bとのそれぞれ対応する部分を段部82を介して強固に固定するとともに電気的に接続する接合部88aになる。これによると、接続用電極23a,23bの上端部と電気伝導層85a,85bの上端部とが同じ高さになるため、ハンダシート88による接続が容易かつ確実になる。
As a result, as shown in FIG. 18, the
また、第7実施形態に係る熱電装置80の変形例として、熱電モジュール20に代えて、図22に示した熱電モジュール90を備えた熱電装置を用いることもできる。図22は、熱電モジュール90における上基材と上部電極とからなる上基板を外した状態を示しており、下部電極91のうちの一端両側(図22の左端部両側)に形成された接続用電極91a,91bが、下基材92の長手方向の一端側でなく幅方向の両端部に向ってそれぞれ延びている。
As a modification of the
このためパッケージ(図示せず)内に延びてくる一対の電気伝導層もそれぞれパッケージの長手方向に沿った両壁部を貫通する挿通穴を通ってパッケージ内に延びてくる。また、パッケージ内に設けられるリード線設置用の段部もパッケージ内における幅方向の対向する両側部分に設けられる。この変形例による熱電モジュールを備えた熱電装置のそれ以外の部分の構成や製造方法については、前述した第7実施形態に係る熱電装置80と同一である。また、この熱電装置が備える作用効果についても、前述した熱電装置80と同様である。
For this reason, the pair of electrically conductive layers extending into the package (not shown) also extend into the package through insertion holes penetrating both wall portions along the longitudinal direction of the package. Further, stepped portions for installing lead wires provided in the package are also provided on opposite side portions in the width direction in the package. About the structure and manufacturing method of the other part of the thermoelectric apparatus provided with the thermoelectric module by this modification, it is the same as the
さらに、第7実施形態に係る熱電装置80の他の変形例の熱電装置が備える熱電モジュールの変形例として、図22に示した熱電モジュール90の接続用電極91a,91bの面積を大きくして、電気伝導層に接続可能な部分を増やすことができる。例えば、熱電モジュール90の接続用電極91a,91bを下基材92の長手方向の一端部まで延ばして、下基材92の幅方向の端部だけでなく長手方向に沿った一端部でも接続用電極91a,91bと電気伝導層とを接続できるようにすることができる。
Furthermore, as a modification of the thermoelectric module provided in the thermoelectric device of another modification of the
さらに、接続用電極91a,91bを下基材92の角部だけでなく、下基材92の周縁部に沿って延ばし、下基材92の角部だけでなく周縁部に沿った任意の部分でも接続用電極91a,91bと電気伝導層とを接続できるようにすることができる。また、下基材92の一端側部分を延長して、下基材92の一端部と接続用電極91a,91bとの間の間隔を大きくして、その部分に熱電モジュール90の接続用電極91a,91bのうちのどちらか一方、例えば、接続用電極91aを、下基材92の端部に沿って接続用電極91b側に延長して下基材92の幅方向の端部に位置するようにすることもできる。
Furthermore, the
これによると、接続用電極91aの先端部が接続用電極91bの先端部に並んで下基材92の幅方向の端部に位置するようになるため、一対の電気伝導層をパッケージの長手方向に沿った同じ壁部を貫通させてパッケージ内に延ばすことができる。なお、このように、接続用電極91a,91b大きくする場合には、上基材よりも下基材92を大きくして、平面視の状態で接続用電極91a,91bの一部が露出するようにすることが好ましい。これによって、接続用電極91a,91bと電気伝導層との接続が容易になる。
According to this, since the tip end portion of the
また、前述した第7実施形態に係る熱電装置80およびその変形例に係る熱電装置においては、接続用電極91a,91bに直接電気伝導層85a,85bを接続するのではなく、接続用電極91a,91bの上面にポスト電極(図示せず)を接合し、そのポスト電極を介して電気伝導層85a,85bを接続用電極91a,91bに接続することもできる。これによると、電気伝導層85a,85bをパッケージの上方からパッケージ内に延ばすことができる。
Further, in the
(第8実施形態)
また、本発明の第8実施形態に係る熱電装置として、図18に示したパッケージ81に代えて、底部にリード線を挿通させるための挿通穴が設けられたパッケージ(図示せず)を用い、このパッケージ内に熱電モジュール20を収容して構成される熱電装置を用いることもできる。この場合、パッケージの底部の挿通穴を介してリード線をパッケージ内に延ばす。そして、前述した第1実施形態と同様にして、接続用電極23a,23bとリード線とをハンダによって接続する。
(Eighth embodiment)
Further, as a thermoelectric device according to the eighth embodiment of the present invention, instead of the
また、第8実施形態に係る熱電装置の変形例として、図9および図10に示した熱電モジュール30、図11および図12に示した熱電モジュール40、図13および図14に示した熱電モジュール50をパッケージ内に取り付けることもできる。また、これらの熱電装置に接続されるリード線に、図16に示した、扁平な接触部62を設けることもできる。さらに、パッケージに挿通穴を設けず、リード線をパッケージの上方からパッケージ内に延ばしてその先端部を熱電モジュールの接続用電極の近傍や挿通穴の内部に設置することもできる。
Moreover, as a modification of the thermoelectric device according to the eighth embodiment, the
また、本発明は、前述した各実施形態に限定するものでなく、適宜変更実施が可能である。例えば、前述した各実施形態では、ヘッダー12やパッケージ81への熱電モジュール20等の接合と、接続用電極23a等とリード線17a等との接合を同時に行っているが、これを別工程で行うこともできる。この場合、まず、ヘッダー12やパッケージ81に熱電モジュール20等を接合し、そののちに、接続用電極23a等とリード線17a等とを接合するための処理を行う。これによると、ヘッダー12やパッケージ81への熱電モジュール20等の接合と、接続用電極23a等とリード線17a等との接合との接合条件が異なる場合に、それぞれの接合を適正な条件に基づいて行うことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate. For example, in each of the embodiments described above, the joining of the
また、前述した第1〜第6実施形態では、接合部29aで、接続用電極23a等とリード線17a等の上端面を含む上端部を接合しているが、接続用電極23a等とリード線17a等の周面とを接合してもよい。これによっても、接続用電極23a等とリード線17a等とを適正な状態で接合することができる。さらに、第1から第6実施形態の各熱電装置10等が備える構成部分を適宜組み替えて熱電装置を構成することができる。
In the first to sixth embodiments described above, the
この場合、第1実施形態〜第5実施形態の熱電装置10等のリード線17a等の上端部と接続用電極23a等の上面との高さを同じにしたり、第1実施形態〜第4実施形態および第6実施形態の熱電装置10等の接続用電極23a等の幅を大きく設定したりすることができる。さらに、前述した各実施形態では、ハンダシート28等を用いて、熱電モジュール20等をヘッダー12やパッケージ81に固定しているが、このハンダシート28等に代えてクリームハンダを用いてもよいし、予め熱電モジュール20等の下面にハンダをコーティングしておいてもよい。
In this case, the heights of the upper ends of the
また、同様に、ハンダブロック29,79に代えてクリームハンダを用いてもよいし、予め接続用電極23a等の上面やリード線17a等の上端部にハンダをコーティングしておいてもよい。さらに、前述した各実施形態では、ハンダシート28等およびハンダブロック29を、SnSbハンダとしているが、これに代えて、Sn−Ag−Cu系ハンダ、Sn−Cu系ハンダ、Sn−Ag系ハンダ、Sn−Zn系ハンダ、Sn−In系ハンダ等を用いることもできる。
Similarly, cream solder may be used in place of the solder blocks 29 and 79, or the upper surface of the
また、熱電素子25と、下部電極23および上部電極24とを固定するためのハンダとして、SnSbハンダや他の鉛を含まないハンダが用いられているときには、ハンダシート28およびハンダブロック29,79としては、それらよりも融点が低いIn系ハンダを用いることが好ましい。すなわち、熱電モジュール20等を組み立てるためのハンダの融点は、ハンダシート28およびハンダブロック29,79の融点よりも高くする方が好ましい。しかしながら、これに限定するものではない。また、その他、熱電装置10等を構成する各部材の材質、形状、サイズ等も使用目的に応じて適宜変更することができる。
Further, when SnSb solder or other lead-free solder is used as the solder for fixing the
さらに、前述した各実施形態の熱電モジュール20等においては、下基材21等は、上基材22に対して、一方向に延長されているが、他方向に延びていてもよい。例えば、図7に示した熱電モジュール20では、左の方向に下基材21が延びているが、左および右の2方向に下基材21が延びていてもよい。その場合、右端の下部電極23も延長して接続用電極を形成し、リード線17,17aに下基材21の接続用電極23a等を接続させてもよい。
Furthermore, in the
10,80…熱電装置、12…ヘッダー、16…貫通孔、17a,17b,37a,37b,57a,57b,67a,67b,77a,85a,85b…電気伝導層、20,30,40,50,60,70,90…熱電モジュール、21,31,41,51,61,92…下基材、22…上基材、23,33,43,53,73,91…下部電極、23a,23b,33a,33b,43a,43b,53a,53b,63a,63b,73a,91a,91b…接続用電極、24…上部電極、25…熱電素子、29…ハンダブロック、29a,29b,88…接合部、31a,41a…延長部、32a,32b,42a,42b…挿通穴、52a,52b…切欠き凹部、62…接触部、79…ハンダブロック、81…パッケージ、87…下基板、88…ハンダシート。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記接続用電極の端部を、前記接続用電極が形成される基材の端部に位置させたことを特徴とする熱電モジュール。 A plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base materials arranged opposite to each other, and upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements are fixed to the plurality of electrodes, respectively. A thermoelectric module as a connection electrode for connecting a predetermined electrode to a conductive member,
A thermoelectric module, wherein an end of the connection electrode is positioned at an end of a base material on which the connection electrode is formed.
前記一対の基材と前記一対の基材に形成された電極とで一対の基板を構成し、前記一対の基板のうちの前記接続用電極が形成された基板における前記接続用電極が形成された部分またはその近傍に挿通穴または前記基板の縁部に沿った切欠き凹部を形成したことを特徴とする熱電モジュール。 A plurality of electrodes are formed on both opposing surfaces of a pair of base materials arranged opposite to each other, and upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements are fixed to the plurality of electrodes, respectively. A thermoelectric module as a connection electrode for connecting a predetermined electrode to a conductive member,
The pair of base materials and the electrodes formed on the pair of base materials constitute a pair of substrates, and the connection electrodes in the substrate on which the connection electrodes of the pair of substrates are formed are formed. A thermoelectric module characterized in that an insertion hole or a notch recess along the edge of the substrate is formed in or near the portion.
前記リード線と前記接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合したことを特徴とする熱電装置。 A thermoelectric module configured by forming a plurality of electrodes on opposite surfaces of a pair of base members arranged vertically and facing each other, and fixing the upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements to the plurality of electrodes, and mounting the header And connecting a lead wire extending from the outside through a through-hole provided in the header to a predetermined connection electrode among a plurality of electrodes of the thermoelectric module Because
A thermoelectric device characterized in that the lead wire and the connection electrode are directly bonded with a conductive bonding material in a state where the portions to be connected to each other are brought close to each other.
前記接続用電極における前記導電部材と接続される部分を、前記接続用電極が形成される基材の縁部またはその近傍まで延ばして形成するとともに、前記パッケージ内における前記接続用電極側部分に前記導電部材の端部を設置し、前記導電部材と前記接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合したことを特徴とする熱電装置。 Mounting a thermoelectric module in a package by forming a plurality of electrodes on opposite surfaces of a pair of substrates arranged vertically and facing each other, and fixing the upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements to the plurality of electrodes, respectively. A thermoelectric device configured to be fixed to a surface and connected to a predetermined connection electrode among a plurality of electrodes of the thermoelectric module, the conductive member extending from the outside of the package,
A portion connected to the conductive member in the connection electrode is formed to extend to an edge portion of the base material on which the connection electrode is formed or the vicinity thereof, and the connection electrode side portion in the package A thermoelectric device characterized in that an end portion of a conductive member is installed, and the conductive member and the connection electrode are directly bonded with a conductive bonding material in a state where the portions to be connected to each other are brought close to each other.
前記リード線と前記接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合する接合工程を備えたことを特徴とする熱電装置の製造方法。 A thermoelectric module configured by forming a plurality of electrodes on opposite surfaces of a pair of base members arranged vertically and facing each other, and fixing the upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements to the plurality of electrodes, and mounting the header And a thermoelectric device that is configured by connecting a lead wire extending from the outside through a through hole provided in the header to a predetermined connection electrode among the electrodes of the thermoelectric module. A method,
A method of manufacturing a thermoelectric device, comprising: a joining step of directly joining with a conductive joining material in a state in which portions of the lead wire and the connection electrode that are connected to each other are brought close to each other.
前記一対の基材と前記一対の基材に形成された電極とで一対の基板を構成し、前記一対の基板のうちの前記接続用電極が形成された基板における前記接続用電極が形成された部分またはその近傍に挿通穴または前記基板の縁部に沿った切欠き凹部を形成する設置部形成工程と、
前記ヘッダー内における前記挿通穴または前記切欠き凹部内に前記リード線を通し、前記リード線と前記接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合する接合工程とを備えたことを特徴とする熱電装置の製造方法。 Mounting a thermoelectric module in a header by forming a plurality of electrodes on opposite surfaces of a pair of upper and lower substrates facing each other and fixing the upper and lower end faces of the thermoelectric elements to the plurality of electrodes, respectively. A method of manufacturing a thermoelectric device that is configured to be fixed to a surface and connected to a predetermined connection electrode among a plurality of electrodes of the thermoelectric module, with a lead wire extending from the outer side of the header,
The pair of base materials and the electrodes formed on the pair of base materials constitute a pair of substrates, and the connection electrodes in the substrate on which the connection electrodes of the pair of substrates are formed are formed. An installation part forming step of forming a notch recess along the edge of the insertion hole or the substrate at or near the part; and
The lead wire is passed through the insertion hole or the notch recess in the header, and the lead wire and the connection electrode are brought into close contact with each other and directly joined with a conductive joining material. A method of manufacturing a thermoelectric device, comprising: a joining step.
前記導電部材と前記接続用電極とにおける互いに接続される部分を接近させた状態で、導電性接合材料で直接接合する接合工程とを備えたことを特徴とする熱電装置の製造方法。
Mounting a thermoelectric module in a package by forming a plurality of electrodes on opposite surfaces of a pair of substrates arranged vertically and facing each other, and fixing the upper and lower end surfaces of the thermoelectric elements to the plurality of electrodes, respectively. A method of manufacturing a thermoelectric device that is configured to be fixed to a surface and connected to a predetermined connection electrode among a plurality of electrodes of the thermoelectric module, and a conductive member extending from the outside of the package,
A method for manufacturing a thermoelectric device, comprising: a bonding step of directly bonding with a conductive bonding material in a state in which portions of the conductive member and the connection electrode that are connected to each other are brought close to each other.
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