JPH045968Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は高周波信号を取扱う電子部品の温度
を所定の温度に維持させる場合に用いて有効な電
子冷却器に関する。

「従来の技術」 光通信用の光変調器として利用されるレーザダ
イオードは、適正動作点を維持して動作するよう
に電子冷却器に搭載されて使用される。

第４図にペルチエ効果を利用した従来の電子冷
却器の構造を示す。図中１は一方の面に配置した
第１電極、２は他方の面に配置した第２電極を示
す。この例では３個の第１電極と、４個の第２電
極を配置した場合を示す。

第１電極１と第２電極２は交互に端部同士が重
なり合うように配置され、その互に対向する端部
間に互に導電型式が異なる二種類の半導体片を電
気的に接続する。つまりＮ型半導体片３と、Ｐ型
半導体片４を交互に配置し、半田層５によつて第
１電極１と半導体片３，４及び第２電極２と半導
体片３，４を電気的及び機械的に結合する。

第１電極１と第２電極２の外側の面には熱伝導
率が高い例えばアルミナセラミツクのような絶縁
板６Ａ，６Ｂがこれも半田層５によつて取付けら
れ、第１電極１と第２電極２を絶縁した状態で支
持する。

このような構造において第１電極１及び第２電
極２と半導体片３及び４の各接合部分に電圧を印
加し、矢印で示す方向に電流Ｉを流すことによつ
て第１電極１側の接合部は吸熱作用を呈し、第２
電極２側の接合部は発熱作用を呈する。つまり絶
縁板６Ａ側が冷却され、絶縁板６Ｂ側が発熱され
る。電流Ｉの向を逆にすると、絶縁板６Ａ側が発
熱され、絶縁板６Ｂ側が冷却される。

尚絶縁板６Ａの上面側には一般に部品実装用の
接地電位を与えるための導電層７が被着形成され
る。

第５図及び第６図に光変調器の実装構造を示
す。

第５図は冷却器と光変調器を金属ケース１１に
収納した構造の場合を示す。つまり金属ケース１
１の内部に電子冷却器１２を設置し、この電子冷
却器１２の上面側に光変調器１３を構成するレー
ザーダイオードを搭載する。

１４は光フアイバを示す。この光フアイバ１４
の先端を光変調器１３の発光部と対向した位置に
支持し、光学的に結合する。

１５，１６は光変調器１３に励振電流を与える
リードを示す。このリードの一方１５はその先端
にボンデイングワイヤ１７を介して光変調器１３
を構成するレーザーダイオードの一方の電極に接
続される。レーザーダイオードの他方の電極つま
り接地側の電極は絶縁板６Ａの上面に被着した導
電層７に接続され、他方のリード１６を通じて金
属ケース１１の外部に導出される。

第６図の場合は段差を持つた放熱器１８の上に
電子冷却器１２を搭載すると共に、電子冷却器１
２の上面にＬ字形放熱器１９を取付け、このＬ字
形放熱器１９の上片側に光変調器１３を支持させ
た構造とした場合を示す。

つまり放熱器１９の下側のＬ字形折曲部分を電
子冷却器１２の上面に取付け、上側に突出したＬ
字形折曲部分に光変調器１３を取付ける。この例
では光変調器１３を筒状のケースに収納し、この
筒状のケースに収納した光変調器１３をＬ字形放
熱器１９に熱的に結合した構造にした場合を示
す。

放熱器１８の上側の段の面にはプリント基板２
１を取付け、このプリント基板２１に光変調器１
３から導出されたリード１５と１６を接続する。

「考案が解決しようとする問題点」 光変調器１３は電子冷却器１２に搭載されるた
め、光変調器１３のボデイは接地点から絶縁され
る。従つて光変調信号の受授はリード１５と１６
だけに頼る構造となつている。

このため特に周波数が高い例えば数百ＭHz、
（またはＭ bit／sec）の高速変調を行なわせる
場合には光変調器１３は第７図に示す等価回路で
動作することになる。ここでl₁，l₂はリード１５
と１６のインダクタンス成分、C₁は光変調器１
３のボデイと接地点との間の浮遊容量を示す。

浮遊容量C₁は主に冷却器１２の部分で発生す
る。浮遊容量C₁の容量値は冷却器１２に用いた
絶縁板６Ａ，６Ｂが熱伝導率が高く、誘電率が低
い材料、例えばアルミナセラミツクを用いている
ため比較的小さい。

このためリード１６のインダクタンス成分l₂と
浮遊容量C₁で構成される並列共振回路の共振周
波数は第８図に示すように比較的高い周波数F₀
で発生し、この光変調器１３で変調して伝送した
信号を復調した場合の信号の振幅特性に深い谷２
２が発生する欠点がある。

因みに共振周波数F₀は500MHz〜2GHz程度の間
で発生し、この共振周波数F₀の部分で信号の振
幅が大きく減衰する欠点がある。特にデイジタル
通信、PCM多重化信号のように高速信号の場合、
誤まり発生の原因となつている。

この欠点を解消するには接地側のリード１６を
太くしたり、導電層７と金属ケース１１の間に複
数本のボンデイングワイヤ或は導電箔を接続する
ことが考えられるが、このようにリード１６を太
くしたり、導電層７と金属ケース１１の間に複数
本のボンデイングワイヤ或は導電箔を接続したり
すると、これらリード、ボンデイングワイヤ或は
導電箔を通じて熱が絶縁板６Ａと６Ｂの間を貫流
してしまい、光変調器１３を効率よく冷却できな
くなる欠点を生じる。

「問題点を解決するための手段」 この考案では電子冷却器に用いる絶縁板に誘電
率が高い絶縁板を用いる。

このように電子冷却器の上面と下面に取付ける
絶縁板に誘電率が高い材料を選定することによつ
てその絶縁板の間で形成される静電容量の値を大
きくすることができる。

この結果リードの部分に存在するインダクタン
ス成分と、冷却器の部分で生じる浮遊容量によつ
て決まる共振周波数は低い周波数に移る。共振周
波数が低い周波数に移ると、周波数が低い信号に
対してはリードの部分のインダクタンスは小さい
値となり無視できる程度になる。

よつてリードの部分に生じるインダクタンスと
冷却器の部分に生じる静電容量とによる並列共振
回路の影響は除去され高い周波数の信号まで誤り
なく送り出すことができる光変調器を提供するこ
とができる。

「実施例」 第１図にこの考案による電子冷却器の構造を示
す。

図中１は第１電極、２は第２電極、３はＮ型半
導体片、４はＰ型半導体片、５は半田層を示す点
は第４図の説明と同じである。

この考案においては第１電極１及び第２電極２
を絶縁して支持する絶縁板６Ａ，６Ｂとして例え
ばチタン酸バリウムのように誘電率が高い強誘電
体の単板を用いる。

この例では強誘電体から成る部品搭載側の絶縁
板６Ａに熱伝導率の低下を、機械的強度の低下を
補うために金属板２３を被着した構造にした場合
を示す。尚絶縁板６Ａの強度が充分大きい場合に
は接地導体２４（ケース又は放熱器等）と対向し
て静電容量を形成するための電極として導電箔等
を被着することが考えられる。

このように絶縁板６Ａ，６Ｂとして誘電率が高
い強誘電体を用いることによつて、金属板２３と
接地導体２４との間の静電容量を大きく得ること
ができる。

因みに従来用いられているアルミナセラミツク
の比誘電率が約10であるのに対し、チタン酸バリ
ウムの比誘電率は常温で約3000以上ある。よつて
金属板２３と接地導体２４との間の静電容量を従
来の約300倍程度にすることができる。

この結果光変調器１３に信号を供給する接地側
のリード１６にインダクタンス成分が存在して
も、このインダクタンス成分と冷却器によつて形
成される静電容量とによつて構成される共振回路
の共振周波数はリードのインダクタンスが無視で
きる程度の低い周波数となり、共振回路の影響を
受けることなく光変調器を励振させることができ
る。

換言すれば冷却器によつて形成される静電容量
の値が大きくなるから、この静電容量を通じて高
周波信号が側路され、光変調器１３の接地効果を
高めることができる。

よつて高周波信号に対する光変調器１３の変調
特性を改善することができる。

第２図はこの考案の他の実施例を示す。この例
では強誘電体の機械的強度が弱い点を考慮してガ
ラス或はポリイミド樹脂材２５に第３図に示すよ
うに部分的に強誘電体２６を埋め込み、この強誘
電体２６の存在によつて静電容量を大きくするよ
うに構成した場合を示す。

またこの例でも絶縁体６Ａ，６Ｂの熱伝導率の
低下を補うために絶縁板６Ａ，６Ｂの外側の面に
金属板２３を被着した場合を示す。

このように構成した場合でも強誘電体２６が点
在するため冷却器の部分で形成される静電容量の
値を大きくすることができる。

「考案の効果」 以上説明したようにこの考案によれば二枚の絶
縁板で挟まれた構造の電子冷却器の静電容量を大
きくすることができる。

この結果この電子冷却器に搭載して動作する例
えば光変調器のような電子部品の交流的な接地を
確実に行なうことができ、高周波信号を扱う電子
部品を所定の温度に保つて正常に動作させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す側面図、第
２図はこの考案の他の実施例を説明するための断
面図、第３図は第２図に示した実施例に用いた絶
縁板の構造を説明するための斜視図、第４図は従
来の電子冷却器の構造を説明するための側面図、
第５図及び第６図は従来の技術を説明するための
断面図、第７図は従来の技術によつて生じる不都
合を説明するための電気的な等価回路図、第８図
は従来の技術によつて生じる不都合を説明するた
めのグラフである。 １……第１電極、２……第２電極、３……Ｎ型
半導体片、４……Ｐ型半導体片、５……半田層、
６Ａ，６Ｂ……絶縁板、１２……電子冷却器、１
３……光変調器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ａ 一つの面に配置した短尺状の第１電極と、 Ｂ この第１電極の配列面と平行する面に第１電
   極の端部間に跨がつて配置された短尺状の第２
   電極と、 Ｃ これら第１電極と第２電極の互に対向する端
   部間に電気的に接続され、互に導電型式が異な
   る二種類の半導体片と、 Ｄ 上記第１電極及び第２電極の外側に配置され
   第１電極及び第２電極を絶縁して支持する強誘
   電体を含む絶縁板と、 から成る電子冷却器。