JPH09321352A - Thermoelectric module - Google Patents

Thermoelectric module

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JPH09321352A
JPH09321352A JP8133997A JP13399796A JPH09321352A JP H09321352 A JPH09321352 A JP H09321352A JP 8133997 A JP8133997 A JP 8133997A JP 13399796 A JP13399796 A JP 13399796A JP H09321352 A JPH09321352 A JP H09321352A
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JP
Japan
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metal pattern
thermoelectric element
electrode
thermoelectric
bonding
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Application number
JP8133997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuteru Maekawa
展輝 前川
Hiroaki Okada
浩明 岡田
Michimasa Tsuzaki
通正 津崎
Yuri Sakai
優里 坂井
Katsuyoshi Shimoda
勝義 下田
Teruaki Komatsu
照明 小松
Shinya Murase
慎也 村瀬
Hiroyuki Inoue
宏之 井上
Masayuki Sagawa
昌幸 佐川
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易であるとともに良好な性能を得る
ことができる。 【解決手段】 導電性金属板からなるとともに所要のパ
ターンで配列されている接合電極30が隣接する接合電
極にブリッジ31,32によって接続された金属パター
ンプレート3と、熱電素子1とからなる。2枚の金属パ
ターンプレート間にP型熱電素子とN型熱電素子とが接
合電極に接合されて交互に配設される。少なくとも一方
の金属パターンプレートはその接合電極間の空隙に絶縁
性樹脂が充填されるか、セラミック基板上に固定され、
回路構成上不要なブリッジは絶縁性樹脂または基板によ
る接合電極の保持下で切除されている。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: It is easy to manufacture and good performance can be obtained. SOLUTION: The thermoelectric element 1 and a metal pattern plate 3 made of a conductive metal plate and having bonding electrodes 30 arranged in a predetermined pattern connected to adjacent bonding electrodes by bridges 31 and 32. The P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are joined to the joining electrode and alternately arranged between the two metal pattern plates. At least one of the metal pattern plates is filled with an insulating resin in the gap between the bonding electrodes or fixed on a ceramic substrate,
The bridge which is unnecessary in the circuit configuration is cut off while holding the bonding electrode by the insulating resin or the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複数の熱電素子を熱
的に並列に接続した熱電モジュールとその製造方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric module in which a plurality of thermoelectric elements are thermally connected in parallel and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱電モジュールにおいては、一対の電極
プレート間に複数個の熱電素子(ペルチェ素子)を並置
配設するとともに各電極プレートに設けた接合電極に熱
電素子を接合することで各熱電素子を電気的に直列に且
つP型の熱電素子とN型の熱電素子とを交互に接続する
とともに、これら熱電素子が熱的には並列になるように
接続配置して、通電時に一方の電極プレートを吸熱側、
他方の電極プレートを放熱側として作用させる。
2. Description of the Related Art In a thermoelectric module, a plurality of thermoelectric elements (Peltier elements) are arranged side by side between a pair of electrode plates, and the thermoelectric elements are joined to a joining electrode provided on each electrode plate. Are electrically connected in series and P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements are alternately connected, and these thermoelectric elements are connected and arranged so as to be thermally parallel, and one of the electrode plates is energized when energized. The endothermic side,
The other electrode plate acts as the heat radiation side.

【0003】このために電極プレートには上記電気的接
続のための回路を構成することができるパターンで接続
された接合電極を設けておかなくてはならないのである
が、ここにおけるパターンでの接合電極の配置は細かく
分断されたものとなっている。この時、電極プレートを
基板上に接合電極プリントパターンとして形成してもよ
ければ問題はないのであるが、これでは熱電モジュール
としての性能を発揮することができず、実際には銅板な
どから製作した小さな接合電極を所定の位置に間隔をお
いて多数配置して基板に接合することによって電極プレ
ートを形成していた。
For this reason, it is necessary to provide the electrode plate with bonding electrodes connected in a pattern capable of forming a circuit for the above-described electrical connection. The bonding electrodes in the pattern here are required. The arrangement of is divided into pieces. At this time, there is no problem if the electrode plate can be formed as a bonding electrode print pattern on the substrate, but this cannot exhibit the performance as a thermoelectric module, and it is actually manufactured from a copper plate or the like. An electrode plate is formed by arranging a large number of small bonding electrodes at predetermined positions with a gap and bonding them to a substrate.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従って、各接合電極を
所定の位置に配置するのに手間がかかり、接合電極を備
えた電極プレートの製作に要するコストがかかる上に、
接合電極の位置決め精度の点から実装密度を向上させる
ことが困難であった。本発明はこのような点に鑑み為さ
れたものであり、その目的とするところは製造が容易で
あるとともに良好な性能を得ることができる熱電モジュ
ールを提供するにある。
Therefore, it takes a lot of time to dispose each bonding electrode at a predetermined position, and the cost required for manufacturing the electrode plate having the bonding electrode is high.
It was difficult to improve the mounting density in terms of the positioning accuracy of the bonding electrodes. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a thermoelectric module that can be easily manufactured and can obtain good performance.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る熱
電モジュールは、熱電素子が接合される接合電極を多数
備えた導電性金属板からなるとともに所要のパターンで
配列されている接合電極が隣接する接合電極にブリッジ
によって接続された金属パターンプレートと、熱電素子
とからなり、2枚の金属パターンプレート間にP型熱電
素子とN型熱電素子とが接合電極に接合されて交互に配
設され、少なくとも一方の金属パターンプレートはその
接合電極間の空隙に絶縁性樹脂が充填されており、回路
構成上不要なブリッジは絶縁性樹脂による接合電極の保
持下で切除されていることに特徴を有している。
The thermoelectric module according to the present invention is composed of a conductive metal plate provided with a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, and the bonding electrodes arranged in a required pattern are adjacent to each other. And a thermoelectric element, the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are joined to the joining electrode and are alternately arranged between the two metal pattern plates. At least one of the metal pattern plates is characterized in that the gap between the bonding electrodes is filled with an insulating resin, and the bridges unnecessary for the circuit configuration are cut off while the bonding electrodes are held by the insulating resin. are doing.

【0006】また本発明にかかる熱電モジュールは、熱
電素子が接合される接合電極を多数備えた導電性金属板
からなるとともに所要のパターンで配列されている接合
電極が隣接する接合電極によって接続された金属パター
ンプレートと、熱電素子とからなり、2枚の金属パター
ンプレート間にP型熱電素子とN型熱電素子とが接合電
極に接合されて交互に配設され、少なくとも一方の金属
パターンプレートがセラミック基板上に固定されてお
り、回路構成上不要なブリッジはセラミック基板による
接合電極の保持下で切除されていることに特徴を有して
いる。
The thermoelectric module according to the present invention is made of a conductive metal plate having a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, and the bonding electrodes arranged in a required pattern are connected by adjacent bonding electrodes. A metal pattern plate and a thermoelectric element, and the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are joined to the joining electrodes alternately between the two metal pattern plates, and at least one of the metal pattern plates is a ceramic. The bridge fixed on the substrate and unnecessary for the circuit configuration is characterized by being cut off while holding the bonding electrode by the ceramic substrate.

【0007】さらに本発明にかかる熱電モジュールは、
熱電素子が接合される接合電極を多数備えた導電性金属
板からなるとともに所要のパターンで配列されている接
合電極が隣接する接合電極にブリッジによって接続され
た金属パターンプレートと、熱電素子とからなり、2枚
の金属パターンプレート間にP型熱電素子とN型熱電素
子とが接合電極に接合されて交互に配設され、一方の金
属パターンプレートはその接合電極間の空隙に絶縁性樹
脂が充填されており、他方の金属パターンプレートがセ
ラミック基板上に固定されていて、回路構成上不要なブ
リッジは絶縁性樹脂やセラミック基板による接合電極の
保持下で切除されていることに特徴を有している。
Further, the thermoelectric module according to the present invention is
The thermoelectric element is composed of a conductive metal plate having a large number of bonding electrodes to which the thermoelectric element is bonded, and a metal pattern plate in which the bonding electrodes arranged in a required pattern are connected to adjacent bonding electrodes by a bridge. The P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are joined to the joining electrode and alternately arranged between the two metal pattern plates, and one metal pattern plate is filled with an insulating resin in the space between the joining electrodes. The other metal pattern plate is fixed on the ceramic substrate, and the bridge unnecessary for the circuit configuration is cut off while holding the bonding electrode by the insulating resin or the ceramic substrate. There is.

【0008】いずれの熱電モジュールにおいても、P型
熱電素子及びN型熱電素子は相互の金属パターンプレー
トの接合電極による電気的接続方向と交叉する方向に夫
々列をなしているとともに、これらの列はP型熱電素子
の列とN型熱電素子の列とが交互に並んでいることが好
ましい。そして各列上の熱電素子は夫々棒状の熱電素子
材から切り出されたものであることが好ましい。
In any of the thermoelectric modules, the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are arranged in a row in a direction intersecting with the electrical connection direction of the mutual bonding electrodes of the metal pattern plates. It is preferable that rows of P-type thermoelectric elements and rows of N-type thermoelectric elements are alternately arranged. The thermoelectric elements on each row are preferably cut out from a rod-shaped thermoelectric element material.

【0009】P型熱電素子及びN型熱電素子の列の総数
が奇数となっているのも好ましく、特にP型熱電素子の
列が総数が奇数である交互列の両端に位置しているとコ
スト的に有利となる。そして交互列の両端の列の熱電素
子は他の列の倍の間隔で設けられた接合電極に接合する
とよい。
It is also preferable that the total number of rows of the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element is odd, and in particular, if the rows of the P-type thermoelectric element are located at both ends of the alternating row having the odd total number, the cost is increased. Will be advantageous. Then, the thermoelectric elements in both rows of the alternate row may be joined to the joining electrodes provided at double the intervals of the other rows.

【0010】金属パターンプレートにおけるブリッジを
電気的接続用ブリッジと切除対象である機械的接続専用
ブリッジとで構成し、金属パターンプレートにおける複
数の機械的接続専用ブリッジが直線状に並んだブリッジ
列が複数平行に並ぶとともに、複数の電気的接続用ブリ
ッジが上記ブリッジと交叉する配列で並んでいるのも好
ましい。
The bridge in the metal pattern plate is composed of an electrical connection bridge and a mechanical connection dedicated bridge to be cut, and a plurality of bridge rows in which a plurality of mechanical connection dedicated bridges in the metal pattern plate are linearly arranged. It is also preferable that the plurality of bridges for electrical connection are arranged parallel to each other and arranged in an array crossing the bridges.

【0011】一方の金属パターンプレートと他方の金属
パターンプレートとが鏡像関係にあることも好ましい。
複数の電気的接続用ブリッジのブリッジ列の端部に位置
する接合電極に接合されたP型またはN型熱電素子は、
上記ブリッジ列中の電気的接続用ブリッジとは異なる方
向に伸びるとともに長さの異なる電気的接続用ブリッジ
にてN型またはP型熱電素子に接続されているとよい。
It is also preferable that one metal pattern plate and the other metal pattern plate have a mirror image relationship.
The P-type or N-type thermoelectric element joined to the joining electrode located at the end of the bridge row of the plurality of electrical connection bridges,
The N-type or P-type thermoelectric element is preferably connected to the N-type or P-type thermoelectric element by an electrical connection bridge that extends in a different direction from the electrical connection bridge in the bridge array and has a different length.

【0012】熱電素子にはBi−Te−Sb−Seから
なる素子本体と、接合電極に接合される接合面に設けら
れたNi層及びMo層とからなるものを好適に用いるこ
とができ、この場合、Ni層はその厚みが1μm以上で
あり、Mo層はその厚みが1μm以下であることが好ま
しい。Sn,Bi,Ag,Auの中から選択された材料
からなる層を接合面にさらに積層しておいてもよい。熱
電素子の接合電極に接合される接合面に銅層を設けたも
のとするのもよい。
As the thermoelectric element, an element body made of Bi-Te-Sb-Se and an Ni layer and a Mo layer provided on the joint surface to be joined to the joint electrode can be preferably used. In this case, it is preferable that the Ni layer has a thickness of 1 μm or more and the Mo layer has a thickness of 1 μm or less. A layer made of a material selected from Sn, Bi, Ag, and Au may be further laminated on the bonding surface. A copper layer may be provided on the bonding surface to be bonded to the bonding electrode of the thermoelectric element.

【0013】両金属パターンプレート間の熱電素子配置
部を密閉するシール枠を備えたものとするのも好まし
い。この場合、各金属パターンプレートに接合電極の配
列パターン部を囲む外周電極を一体に設けて、筒状のシ
ール枠の両端を外周電極に接合するとよく、またシール
枠の外周電極に接合される両端面にめっき層を設けてお
くとよい。
It is also preferable to provide a seal frame for sealing the thermoelectric element arrangement portion between both metal pattern plates. In this case, it is advisable to integrally provide each metal pattern plate with an outer peripheral electrode that surrounds the arrangement pattern portion of the bonding electrodes, and to join both ends of the cylindrical sealing frame to the outer peripheral electrode. It is advisable to provide a plating layer on the surface.

【0014】両金属パターンプレート間の熱電素子配置
部を密閉するシール枠は金属パターンプレートに設けた
樹脂部が備えたものとしてもよい。金属パターンプレー
トに設けた端子部はシール枠の外周側に位置させておく
ことが望ましい。セラミック基板の両面に夫々金属パタ
ーンプレートを固定して、これら両金属パターンプレー
トとこれらに夫々対向する金属パターンプレートとの間
に熱電素子を夫々配置することもできる。この場合、セ
ラミック基板上の金属パターンプレートと対向する金属
パターンプレートはその接合電極間の空隙に絶縁性樹脂
が充填されたものを用いてもよく、この時、樹脂部がシ
ール枠を備えて、樹脂部でセラミック基板を挟持してい
る構成とすることもできる。
The seal frame for sealing the thermoelectric element arrangement portion between the two metal pattern plates may be provided in the resin portion provided on the metal pattern plates. The terminal portion provided on the metal pattern plate is preferably located on the outer peripheral side of the seal frame. It is also possible to fix the metal pattern plates on both sides of the ceramic substrate and arrange the thermoelectric elements between the both metal pattern plates and the metal pattern plates facing each other. In this case, the metal pattern plate facing the metal pattern plate on the ceramic substrate may be one in which the gap between the bonding electrodes is filled with an insulating resin, and at this time, the resin portion is provided with a seal frame, It is also possible to adopt a configuration in which the resin substrate holds the ceramic substrate.

【0015】充填された樹脂による樹脂部で放熱部材も
しくは吸熱部材が一体に形成されていたり、セラミック
基板が放熱部材もしくは吸熱部材であったりしてもよ
い。
The heat radiating member or the heat absorbing member may be integrally formed with the resin portion made of the filled resin, or the ceramic substrate may be the heat radiating member or the heat absorbing member.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、図1〜図4に示す熱電モジュールMは、
ペルチェ素子である熱電素子1を一対の電極プレート
2,2間に多数配置するとともに、P型の熱電素子1と
N型の熱電素子1とを電極プレート2,2の対向面に夫
々設けた接合電極30によって交互に接続することで、
全熱電素子1を電気的に直列に且つ熱的に並列に接続し
たもので、電極プレート2における接合電極30と熱電
素子1とで構成される上記直列回路の両端は、各電極プ
レート2の対向面に形成されているとともに外部接続用
の端子部36,36を介してリード線38,38に接続
されている。また上記両電極プレート2,2間には筒状
のシール枠4も配されており、両端が電極プレート2,
2に接合されるとともに上記の全熱電素子1の配置部を
囲んでいるシール枠4と電極プレート2,2とによっ
て、熱電素子1の配置空間が密閉されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described. The thermoelectric module M shown in FIGS.
A large number of thermoelectric elements 1 which are Peltier elements are arranged between a pair of electrode plates 2 and 2, and a P-type thermoelectric element 1 and an N-type thermoelectric element 1 are provided on opposing surfaces of the electrode plates 2 and 2, respectively. By alternately connecting the electrodes 30,
All the thermoelectric elements 1 are electrically connected in series and thermally in parallel, and both ends of the series circuit composed of the bonding electrode 30 in the electrode plate 2 and the thermoelectric element 1 face each other. It is formed on the surface and is connected to the lead wires 38, 38 through the terminal portions 36, 36 for external connection. A cylindrical seal frame 4 is also arranged between the two electrode plates 2 and 2, and both ends of the electrode plate 2 are
The arrangement space of the thermoelectric elements 1 is sealed by the seal frame 4 and the electrode plates 2 and 2 which are joined to the above-mentioned 2 and surround the arrangement portion of all the thermoelectric elements 1.

【0017】ここにおいて、上記熱電素子1は、図1か
ら明らかなように、格子状に整列配置されているのであ
るが、図1における列(縦方向)においては、図2に示
すようにP型の熱電素子1とN型の熱電素子1とが交互
に並び、図1における行(横方向)においては図3に示
すように、N型の熱電素子1のみが、あるいはP型の熱
電素子1のみが並ぶようにその配置が定められている。
Here, the thermoelectric elements 1 are arranged in a grid pattern as is clear from FIG. 1, but in the row (vertical direction) in FIG. 1, as shown in FIG. Type thermoelectric elements 1 and N type thermoelectric elements 1 are alternately arranged, and in the row (horizontal direction) in FIG. 1, as shown in FIG. 3, only N type thermoelectric elements 1 or P type thermoelectric elements are provided. The arrangement is determined so that only 1 is lined up.

【0018】P型熱電素子1及びN型熱電素子1の配置
をこのようにしているのは、次に述べるように、各熱電
素子1の接合電極30への接合を個々に行うのではな
く、棒状のP型熱電素子材及びN型熱電素子材を夫々複
数の接合電極30に跨がるものとして取り付けた後、棒
状の熱電素子材を切断して各接合電極30上の熱電素子
1に切り離しているからである。
The arrangement of the P-type thermoelectric element 1 and the N-type thermoelectric element 1 is made in this way, as described below, rather than individually joining each thermoelectric element 1 to the joining electrode 30. After the rod-shaped P-type thermoelectric element material and the N-type thermoelectric element material are attached so as to straddle the plurality of bonding electrodes 30, respectively, the rod-shaped thermoelectric element material is cut and separated into the thermoelectric elements 1 on each bonding electrode 30. Because it is.

【0019】上記熱電モジュールMをその製造手順に従
って説明する。まず電極プレート2から説明すると、こ
こで用いている電極プレート2には、接合電極30を有
する金属パターンプレート3をセラミック系の基板20
の表面に接合したものを用いている。図4〜図7にセラ
ミック系基板20への接合前の金属パターンプレート3
を示す。接合電極30は各行(横方向)において機械的
接続専用ブリッジ32によって相互に接続されており、
各列(縦方向)において一つおきに電気的接続用ブリッ
ジ31によって接続されるとともに隣接する行において
は電気的接続用ブリッジ31の位置がずらされて略格子
状のパターンを有するものとなっており、これらブリッ
ジ31,32によって全接合電極30は一体につながっ
たものとなっている。なお、熱電素子1の電気的な接続
パターンの関係で、図中上下両端の行では接合電極30
が間引かれている上に、電気的接続用ブリッジ31が横
方向にも延びるものとなっている。
The thermoelectric module M will be described according to its manufacturing procedure. First, the electrode plate 2 will be described. In the electrode plate 2 used here, the metal pattern plate 3 having the bonding electrode 30 is provided on the ceramic substrate 20.
What is bonded to the surface of. 4 to 7 show the metal pattern plate 3 before being joined to the ceramic substrate 20.
Is shown. The bonding electrodes 30 are connected to each other by a bridge 32 dedicated to mechanical connection in each row (lateral direction),
Every other column (vertical direction) is connected by the electrical connection bridges 31, and in adjacent rows, the positions of the electrical connection bridges 31 are shifted to have a substantially lattice-like pattern. All the junction electrodes 30 are integrally connected by these bridges 31 and 32. Note that, due to the electrical connection pattern of the thermoelectric element 1, the bonding electrodes
Are thinned out, and an electrical connection bridge 31 extends in the lateral direction.

【0020】ここで上記両ブリッジ31,32は、図8
に示すようにその厚みが接合電極30部分の厚みの半分
以下とされており、しかも機械的接続専用ブリッジ32
は接合電極30における熱電素子1が接合される表面側
に、電気的接続用ブリッジ31は背面側に設けられてお
り、また接合電極30表面と機械的接続専用ブリッジ3
2表面とが面一に、接合電極30裏面と電気的接続用ブ
リッジ31裏面とが面一に形成されている。さらに機械
的接続専用ブリッジ32は上述のように厚みが薄くなっ
ていることに加えて、孔33または溝が設けられること
でその断面積が小さくされている。
Here, the above-mentioned both bridges 31 and 32 are shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the thickness is less than half of the thickness of the bonding electrode 30 portion, and the bridge 32 dedicated for mechanical connection is used.
Is provided on the surface side of the bonding electrode 30 to which the thermoelectric element 1 is bonded, the electrical connection bridge 31 is provided on the back surface side, and the surface of the bonding electrode 30 and the bridge 3 dedicated to mechanical connection are provided.
The two surfaces are flush with each other, and the back surface of the bonding electrode 30 and the back surface of the electrical connection bridge 31 are flush with each other. Further, the bridge 32 dedicated to mechanical connection has a small thickness as described above, and in addition to having a hole 33 or a groove, its cross-sectional area is reduced.

【0021】上記電気的接続用ブリッジ31は、P型の
熱電素子1とN型の熱電素子1とを交互に接続するため
のものであるのに対して、機械的接続専用ブリッジ32
は、基板20への接合前の状態での各接合電極30の位
置を保つためのものであって熱電素子1間の電気的接続
には関与しておらず、基板20に接合されることで各接
合電極30の位置が基板20によって保たれるようにな
った後は不要な存在であり、従って機械的接続専用ブリ
ッジ32は金属パターンプレート3の基板20への接合
後には切除してしまうものである。
The electrical connection bridge 31 is for alternately connecting the P-type thermoelectric element 1 and the N-type thermoelectric element 1, while the mechanical connection dedicated bridge 32 is provided.
Is for maintaining the position of each bonding electrode 30 in a state before being bonded to the substrate 20 and is not involved in the electrical connection between the thermoelectric elements 1, and is bonded to the substrate 20. It is unnecessary after the positions of the respective bonding electrodes 30 are kept by the substrate 20, and therefore the bridge 32 dedicated to mechanical connection is cut off after the metal pattern plate 3 is bonded to the substrate 20. Is.

【0022】さらに金属パターンプレート3は、電気的
接続用ブリッジ31及び機械的接続専用ブリッジ32に
よって一体につながっている全接合電極30を囲む外周
電極35を一体に備えるとともに、この外周電極35の
外側に前記外部接続用の端子部36と、センサー接続用
端子部37とを一体に備えたものとなっている。そして
一つおきの行の左右両端に位置する接合電極30,30
と外周電極35との間が細幅の機械的接続専用ブリッジ
32によって接続され、また一角にある接合電極30が
電気的接続用ブリッジ31と外周電極35とを介して端
子部36に接続されている。
Further, the metal pattern plate 3 is integrally provided with an outer peripheral electrode 35 surrounding all the junction electrodes 30 integrally connected by the electrical connection bridge 31 and the mechanical connection dedicated bridge 32, and the outside of the outer peripheral electrode 35. Further, the external connection terminal portion 36 and the sensor connection terminal portion 37 are integrally provided. And the bonding electrodes 30, 30 located at the left and right ends of every other row.
The outer peripheral electrode 35 and the outer peripheral electrode 35 are connected by a narrow mechanical connection dedicated bridge 32, and the joint electrode 30 at one corner is connected to the terminal portion 36 via the electrical connecting bridge 31 and the outer peripheral electrode 35. There is.

【0023】なお、機械的接続専用ブリッジ32で接合
電極30同士が前述のように横方向に連結されているの
であるが、上下両端の行を除く他の行においては、左右
方向中央部において機械的接続専用ブリッジ32による
接続は行わず、複数のブロックに区画している。これは
機械的接続専用ブリッジ32に孔33を設けて断面積を
小さくしているのと同様に、基板20への接合時におけ
る熱応力吸収をして反りを防ぐためである。また銅ある
いは銅合金のような導電性金属板からなる金属パターン
プレート3は、全接合電極30の高さを揃えて熱電素子
1の接合を隙間なく行うことができるようにするために
一枚の金属板に対するエッチング処理で図に示す形態の
ものにされており、両ブリッジ31,32も金属板に対
する表裏からのハーフエッチングで形成しているが、他
の加工法、たとえば加熱による軟化状態でのプレス加工
や打ち抜き、表裏の打ち抜きパターンを脱酸素状態で加
熱加圧して一体化するなどによって形成されたものであ
ってもよい。いずれにしても酸化防止のためのNiめっ
きや、半田ぬれ性向上のためのSn,Auめっきを設け
ておくとよい。
The joining electrodes 30 are laterally connected to each other by the bridge 32 exclusively for mechanical connection as described above. It is divided into a plurality of blocks without being connected by the special connection dedicated bridge 32. This is to prevent the warp by absorbing the thermal stress at the time of joining to the substrate 20, similarly to the case where the hole 33 is provided in the mechanical connection bridge 32 to reduce the cross-sectional area. In addition, the metal pattern plate 3 made of a conductive metal plate such as copper or a copper alloy is formed of one sheet in order to make the heights of all the bonding electrodes 30 uniform so that the thermoelectric elements 1 can be bonded without a gap. The metal plate is etched as shown in the figure, and both bridges 31 and 32 are also formed by half etching from the front and back of the metal plate, but other processing methods, for example, in a softened state by heating. It may be formed by press working, punching, or heating and pressurizing the front and back punching patterns in a deoxidized state to integrate them. In any case, Ni plating for preventing oxidation and Sn, Au plating for improving solder wettability are preferably provided.

【0024】そして上記金属パターンプレート3は図9
に示すようにアルミナやベリリアなどの絶縁性を有する
とともに熱伝導性能の良いセラミック系の基板20の表
面に接合固定されて電極プレート2が構成される。この
時、各接合電極30の裏面や電気的接続用ブリッジ31
の裏面、外周電極35の裏面、端子部36,37の裏面
が基板20に接触接合され、機械的接続専用ブリッジ3
2は基板20の表面から浮いた状態となる。
The metal pattern plate 3 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the electrode plate 2 is formed by being bonded and fixed to the surface of a ceramic substrate 20 having an insulating property such as alumina and beryllia and having a good thermal conductivity. At this time, the back surface of each bonding electrode 30 and the bridge 31 for electrical connection
Of the outer peripheral electrode 35, the rear surfaces of the outer peripheral electrodes 35, and the rear surfaces of the terminal portions 36 and 37 are contact-bonded to the substrate 20, and
2 is in a state of floating from the surface of the substrate 20.

【0025】上記接合には基板20がアルミナであり且
つ金属パターンプレート3が銅板である場合、DBC法
と称されている共晶を形成することによる接合方法を好
適に用いることができる。接合時に金属パターンプレー
ト3が1000℃以上の高温になることから硬度が低下
し、熱電素子1を柔らかく支持することになるために熱
電素子1への応力緩和の効果を期待することができるか
らである。ちなみに通常1%程度の歪みで使用されるの
で、この時の銅の応力は焼純前の1/2近くに低減して
おり、これは実用上ヤング率が1/2の材料で指示する
ことにほぼ等しい。なお、上記のような温度となるため
に金属パターンプレート3と基板20との熱膨張率の差
が接合後に基板20に反りを生じさせてしまうことにな
るが、前述の応力緩和部の存在がこの反りを低減させて
いる。金属パターンプレート3と基板20との接合はD
BC法に限定するものではなく、ろう付けなどによって
接合してもよい。
When the substrate 20 is alumina and the metal pattern plate 3 is a copper plate, a joining method by forming a eutectic crystal called a DBC method can be preferably used for the above joining. Since the metal pattern plate 3 has a high temperature of 1000 ° C. or higher at the time of joining, the hardness is lowered and the thermoelectric element 1 is softly supported, so that an effect of stress relaxation on the thermoelectric element 1 can be expected. is there. By the way, since it is usually used with a strain of about 1%, the stress of copper at this time has been reduced to nearly 1/2 of that before refining. This is practically indicated by a material with a Young's modulus of 1/2. Is almost equal to. Since the temperature is as described above, the difference in the coefficient of thermal expansion between the metal pattern plate 3 and the substrate 20 causes the substrate 20 to warp after the joining. This warp is reduced. The connection between the metal pattern plate 3 and the substrate 20 is D
The method is not limited to the BC method and may be joined by brazing or the like.

【0026】次いで一方の電極プレート2の接合電極3
0に棒状のP型熱電素子材1aと棒状のN型熱電素子材
1bとを接合する。この時、接合電極30の各行に図1
0に示すように両熱電素子材1a,1bを交互に接合す
る。接合には半田付けが好適であり、このために熱電素
子材1a,1bにおける接合面にはめっきや蒸着によっ
て電極を形成しておくことが好ましい。
Next, the bonding electrode 3 of one electrode plate 2
At 0, the rod-shaped P-type thermoelectric element material 1a and the rod-shaped N-type thermoelectric element material 1b are joined. At this time, each row of the bonding electrodes 30 is shown in FIG.
As shown in 0, both thermoelectric element materials 1a and 1b are alternately joined. Soldering is suitable for joining, and for this reason, it is preferable to form electrodes on the joining surfaces of the thermoelectric element materials 1a and 1b by plating or vapor deposition.

【0027】また熱電素子材1a,1bには、図11に
も示すように、その幅Xが接合電極30の幅Yと同じか
やや小さいものを用いる。熱電素子1で発生する熱量を
接合電極30を通じて基板20側に確実に逃がすことが
できるようにすることで性能低下を避けるためであり、
もし熱電素子1の幅Xの方が接合電極Yの幅よりも大き
い場合には、熱電素子1における接合電極30に接して
いない部分で熱疲労が生じて素子破壊が生じてしまうか
らである。
As shown in FIG. 11, the thermoelectric element materials 1a and 1b have a width X which is the same as or slightly smaller than the width Y of the bonding electrode 30. This is for avoiding performance deterioration by ensuring that the amount of heat generated in the thermoelectric element 1 can be released to the substrate 20 side through the bonding electrode 30,
This is because if the width X of the thermoelectric element 1 is larger than the width of the bonding electrode Y, thermal fatigue occurs in the portion of the thermoelectric element 1 that is not in contact with the bonding electrode 30 and element destruction occurs.

【0028】なお、熱電素子材1aと熱電素子材1bと
は同じ幅でなくともよい。P型の熱電素子1とN型の熱
電素子1の材料特性を完全に合わせることはできないの
で、両熱電素子材1a,1bの幅を変えることが最も効
率のよい状態を得ることについての有効な方策となるか
らである。両熱電素子材1a,1bの高さが異なってい
てもよい。この場合は接合電極30の高さを行によって
変えることで応じることができる。
The thermoelectric element material 1a and the thermoelectric element material 1b do not have to have the same width. Since the material characteristics of the P-type thermoelectric element 1 and the N-type thermoelectric element 1 cannot be perfectly matched, changing the widths of both thermoelectric element materials 1a and 1b is effective for obtaining the most efficient state. It is a policy. The heights of both thermoelectric element materials 1a and 1b may be different. In this case, the height can be changed by changing the height of the bonding electrode 30 depending on the row.

【0029】一方の基板20への熱電素子材1a,1b
の接合装着が完了すれば、次いで棒状の熱電素子材1
a,1bの切断を行う。この切断はたとえば図12及び
図13に示すように、砥石(ダイシング・ソウ)15を
用いて行う。ここで示した実施の形態のものにおいて
は、熱電素子材1a,1bの各切断部が直線状に並ぶよ
うに接合電極30の配置パターンを決めており、全熱電
素子材1a,1bをまとめて直線状に切断すれば、各接
合電極30上に熱電素子1を個々に分離された状態で残
るようにしていることから、切断も容易であり、また図
示例のように、複数の砥石15で必要箇所をまとめて切
断することで切断作業に要する時間の短縮も図ることが
できる。棒状の熱電素子材1a,1bを接合した後に切
断することは、各熱電素子1の劈開面を揃えることがで
きることにもなり、耐久性のばらつきを少なくすること
ができる。
Thermoelectric element materials 1a and 1b on one substrate 20
When the joint mounting is completed, then the rod-shaped thermoelectric element material 1
Cut a and 1b. This cutting is performed using a grindstone (dicing saw) 15 as shown in FIGS. 12 and 13, for example. In the embodiment shown here, the arrangement pattern of the bonding electrodes 30 is determined so that the cut portions of the thermoelectric element materials 1a and 1b are arranged in a straight line, and all the thermoelectric element materials 1a and 1b are collected together. Since the thermoelectric elements 1 are left individually separated on each of the bonding electrodes 30 by cutting in a straight line, the cutting is easy, and as shown in the drawing, a plurality of grindstones 15 are used. The time required for the cutting work can be shortened by collectively cutting the necessary portions. Cutting the rod-shaped thermoelectric element materials 1a and 1b after joining them also makes it possible to align the cleavage planes of the thermoelectric elements 1 and reduce variations in durability.

【0030】また、ここでは熱電素子材1a,1bの切
断にあたり、図13からも明らかなように、機械的接続
専用ブリッジ32の切断も同時に行うようにしている。
つまり熱電素子材1a,1bの切断をその切断箇所の下
方に位置している機械的接続専用ブリッジ32ごと切断
することで行うのである。機械的接続専用ブリッジ32
は基板20から浮いた状態にあるために、また外周電極
35や電気的接続用ブリッジ31はその厚みが薄くて基
板20側に寄っているために、砥石15が基板20に接
してしまう状態を招いたり外周電極35や両端の行の電
気的接続用ブリッジ31まで切断したりしてしまう状態
を招くことなく上記の切断を行うことができる。
Further, here, when cutting the thermoelectric element materials 1a and 1b, as is apparent from FIG. 13, the mechanical connection bridge 32 is also cut at the same time.
That is, the thermoelectric element materials 1a and 1b are cut by cutting the bridge 32 for mechanical connection located below the cutting point. Mechanical connection dedicated bridge 32
Is in a state of being floated from the substrate 20, and the peripheral electrode 35 and the electrical connection bridge 31 are so thin that they are closer to the substrate 20 side. The above cutting can be performed without inviting the peripheral electrodes 35 or cutting the electric connection bridges 31 on both ends of the row.

【0031】なお、両端の行では、前述のように接合電
極30が間引かれている上に、他の行では接合電極30
が位置する部分が厚みの薄い電気的接続用ブリッジ31
の存在部分となっているために、上記切断によって接合
電極30上にのみ熱電素子1が残り、熱電素子材1aの
電気的接続用ブリッジ31の上方にあった部分は取り除
かれることになる。
In the rows at both ends, the bonding electrodes 30 are thinned out as described above, and in the other rows, the bonding electrodes 30 are thinned.
The bridge 31 for electrical connection in which the portion where is located is thin
The thermoelectric element 1 remains only on the bonding electrode 30 and the portion above the electrical connection bridge 31 of the thermoelectric element material 1a is removed by the above cutting.

【0032】図14にこうして切断作業を行った後の状
態を、図15に切除部分をハッチングで示したものを示
す。接合電極30の図中左右方向は、一端の行の中央部
の接合電極30,30間が電気的接続用ブリッジ31で
つながっているだけで、完全に分離されており、また外
周電極35との接続も端子部36との接続のための電気
的接続用ブリッジ31でつながっただけとなる。なお上
記切断に際しては、端子部36と端子部37との間の切
り離しや外周電極35と端子部37との切り離しもなさ
れる。また、端子部36,37に設けた電気的接続用ブ
リッジ31、つまり金属パターンプレート3の裏面側に
寄った厚みの薄い部分は、接合電極30部分とほぼ同じ
厚みに形成された端子部36,37に砥石15の通過部
を形成するために設けたものであり、このために接合電
極30を接続している機械的接続専用ブリッジ32と同
じ並びで設けてある。したがって切断線の目安ともなっ
ている。
FIG. 14 shows a state after the cutting work is performed in this manner, and FIG. 15 shows a cutout portion hatched. In the left-right direction of the bonding electrode 30 in the drawing, it is completely separated only by connecting the bonding electrodes 30 in the central portion of the row at one end with the bridge 31 for electrical connection, and is also separated from the outer peripheral electrode 35. The connection is made only by the electrical connection bridge 31 for connection with the terminal portion 36. At the time of the above cutting, the terminal portion 36 and the terminal portion 37 are separated from each other and the outer peripheral electrode 35 and the terminal portion 37 are separated from each other. Further, the electrical connection bridge 31 provided in the terminal portions 36, 37, that is, the thin portion close to the back surface side of the metal pattern plate 3, has the terminal portion 36, which is formed to have substantially the same thickness as the bonding electrode 30 portion. It is provided to form a passage portion of the grindstone 15 in 37, and for this purpose, it is provided in the same arrangement as the mechanical connection dedicated bridge 32 connecting the bonding electrode 30. Therefore, it also serves as a guideline for cutting lines.

【0033】熱電素子材1a,1bの接合の後、まず熱
電素子材1a,1bのみを切断し、次いで機械的接続専
用ブリッジ32の切断を行うようにしてもよい。この場
合、熱電素子材1a,1bの切断と機械的接続専用ブリ
ッジ32の切断に夫々適した切断部材を用いることがで
き、また幅の異なる切断部材を用いることで熱電素子1
の幅と接合電極1の幅とを夫々好ましい値に設定するこ
とができる。
After joining the thermoelectric element materials 1a and 1b, only the thermoelectric element materials 1a and 1b may be cut first, and then the mechanical connection bridge 32 may be cut. In this case, it is possible to use cutting members suitable for cutting the thermoelectric element materials 1a and 1b and the bridge 32 for mechanical connection, respectively, and by using cutting members having different widths.
And the width of the bonding electrode 1 can be set to preferable values.

【0034】電極プレート2の金属パターンプレート3
における機械的接続専用ブリッジ32の切断を予め行っ
ておき、その後に熱電素子材1a,1bの接合とその切
断を行ってもよい。この場合も熱電素子材1a,1bの
切断を機械的接続専用ブリッジ32の切断負荷が加わら
ない状態で行うことができて、熱電素子材1a,1bの
切断を的確に行うことができる。もちろん切断作業の手
間の点においては、熱電素子材1a,1bの切断時に機
械的接続専用ブリッジ32も同時に切断することが最も
好ましい。
Metal pattern plate 3 of electrode plate 2
It is also possible to cut the bridge 32 dedicated to mechanical connection in advance in advance, and then to join and cut the thermoelectric element materials 1a and 1b. Also in this case, the thermoelectric element materials 1a and 1b can be cut without applying the cutting load of the mechanical connection bridge 32, and the thermoelectric element materials 1a and 1b can be cut accurately. Of course, from the standpoint of cutting work, it is most preferable to simultaneously cut the mechanical connection bridge 32 when cutting the thermoelectric element materials 1a and 1b.

【0035】切断線が直線となるように接合電極30の
配置と電気的接続用ブリッジ31による電気的接続のパ
ターンを決定しているものを示したが、回路パターンは
後述のように各種設定が可能である上に切断線が直線と
なるようにしなくてはならないものではない。しかし切
断線が直線となるようにしておくことが切断作業性の点
で最も優れたものとなる上に、複数の切断線を同時に切
断して切断に要する時間の削減を図ることにも容易に応
ずることができることになる。砥石15に代えてレーザ
ーや高圧水ジェット等を用いて切断を行ってもよい。
The arrangement of the bonding electrodes 30 and the electrical connection pattern by the electrical connection bridge 31 are determined so that the cutting line becomes a straight line, but the circuit pattern has various settings as described later. It is not necessary that the cutting line be straight, as well as possible. However, making the cutting lines straight is the best in terms of cutting workability, and it is also easy to cut multiple cutting lines at the same time to reduce the time required for cutting. You will be able to respond. Instead of the grindstone 15, a laser or a high-pressure water jet may be used for cutting.

【0036】他方の電極プレート2については、上記電
極プレート2の金属パターンプレート3と同一のものを
基板20に接合して、その機械的接続専用ブリッジ32
の切断を行っておく。図16にこの切断を行った後の電
極プレート2を示す。切断箇所は上記一方の電極プレー
ト3で切断したところと同じである。切断が完了すれ
ば、図17に示すように、矩形筒状のシール枠4の接合
取付を一方の電極プレート2に対して行った後、上記他
方の電極プレート2を被せて他方の電極プレート2側の
接合電極30と熱電素子1との接合及びシール枠4と他
方の電極プレート2との接合を行う。シール枠4は前述
のように熱電素子1の配置部分を密封するためのもの
で、両端開口縁が各電極プレート2,2の金属パターン
プレート3,3における閉ループとなった外周電極35
部分に機械的及び電気的に接合されることで、電極プレ
ート2,2と併せて全熱電素子1の配置空間を密閉す
る。閉ループとなった外周電極35部分に接合すること
と、端子部36を外周電極35を介して引き出している
ことから、熱電素子1までの電源路を上記密封状態を維
持しつつ確保することができるものである。外周電極3
5の内側に配する場合、外周電極35から内側に伸びた
機械的接続専用ブリッジ32の切断残りの部分について
はシール枠4の該等部分に溝を設けてこれを避ける。
Regarding the other electrode plate 2, the same metal pattern plate 3 of the electrode plate 2 is bonded to the substrate 20, and the bridge 32 dedicated for mechanical connection is used.
Disconnect. FIG. 16 shows the electrode plate 2 after this cutting. The cut location is the same as the location where the one electrode plate 3 was cut. When the cutting is completed, as shown in FIG. 17, the rectangular tubular seal frame 4 is joined and attached to one electrode plate 2, and then the other electrode plate 2 is covered to cover the other electrode plate 2. The joining electrode 30 on the side and the thermoelectric element 1 and the seal frame 4 and the other electrode plate 2 are joined. The seal frame 4 is for sealing the arrangement portion of the thermoelectric element 1 as described above, and the outer peripheral electrodes 35 whose both open edges are closed loops in the metal pattern plates 3 and 3 of the electrode plates 2 and 2, respectively.
By mechanically and electrically joining the parts, the arrangement space of all the thermoelectric elements 1 is sealed together with the electrode plates 2 and 2. Since the outer peripheral electrode 35 that is a closed loop is joined and the terminal portion 36 is pulled out through the outer peripheral electrode 35, the power supply path to the thermoelectric element 1 can be secured while maintaining the sealed state. It is a thing. Peripheral electrode 3
In the case of arranging the inner side of the outer peripheral electrode 5, a groove is provided in the same portion of the seal frame 4 for the remaining portion of the mechanical connection bridge 32 extending inward from the outer peripheral electrode 35 to avoid this.

【0037】ここでシール枠4と外周電極35との接合
は、図19に示すように非金属製シール枠4における外
周電極35との接合に供する両端開口縁の部分に予め
銅、ニッケル、錫等の金属膜44をメッキや溶射などに
より形成しておき、そして外周電極35に半田付け48
やろう付けで接合している。これは長期的に見れば水分
の侵入を許しやすい接着剤の使用を避けて防湿性を高め
るためである。なお、各外周電極35が端子部36に接
続されている関係上、上記金属膜44は両端開口縁に個
々に設けて電気的に接続されないようにしておく。また
シール枠4は外周電極35の内側で電極プレート2に直
接接する部分を有する図18及び図19に示すような断
面形状のものとしておくことで、電極プレート2,2間
の間隔を規制することができるものとしておくことが好
ましい。この場合、半田付けやろう付け部分を見ること
ができるためにその良否の判別が容易である。金属膜4
4を設けていない部分や半田疲労時のクラックからの湿
気侵入防止については接着剤49の塗布の併用が好まし
い。なお、ここにおけるシール枠4は電極プレート2,
2の対向方向における荷重を担うものともなっている。
Here, the seal frame 4 and the outer peripheral electrode 35 are joined to each other in advance by using copper, nickel, tin at the opening edge portions at both ends to be joined to the outer peripheral electrode 35 in the non-metallic seal frame 4 as shown in FIG. A metal film 44 such as is formed by plating or thermal spraying, and then soldered to the outer peripheral electrode 48.
It is joined by brazing. This is for avoiding the use of an adhesive that easily allows the entry of moisture in the long term and improving the moisture resistance. Since each outer peripheral electrode 35 is connected to the terminal portion 36, the metal films 44 are individually provided on the opening edges at both ends so as not to be electrically connected. In addition, the seal frame 4 has a cross-sectional shape as shown in FIGS. 18 and 19 having a portion that directly contacts the electrode plate 2 inside the outer peripheral electrode 35, thereby regulating the distance between the electrode plates 2 and 2. Is preferable. In this case, since it is possible to see the soldered or brazed portion, it is easy to determine the quality. Metal film 4
It is preferable to use the adhesive agent 49 in combination for preventing moisture invasion from a portion where 4 is not provided or from cracks during solder fatigue. The seal frame 4 here is the electrode plate 2,
It also bears the load in the opposite direction of 2.

【0038】他方の電極プレート2側の接合電極30と
熱電素子1との接合は、シール枠4と他方の電極プレー
ト2との接合と同時に行うことになるが、これは次の点
においても好ましいものとなる。すなわちシール枠4に
よって両電極プレート2,2間の間隔を規制すると熱電
素子1の高さのばらつきは半田付けの半田の厚さで調節
されることになるとともに、電極プレート2にかかる荷
重はシール枠4の剛性と熱電素子1の剛性とにより分担
されることになり、熱電素子1にかかる荷重を低減する
ことができるからである。
The joining electrode 30 on the other electrode plate 2 side and the thermoelectric element 1 are joined at the same time as the joining of the seal frame 4 and the other electrode plate 2, which is also preferable in the following point. Will be things. That is, when the distance between the electrode plates 2 and 2 is regulated by the seal frame 4, the height variation of the thermoelectric element 1 is adjusted by the thickness of the solder for soldering, and the load applied to the electrode plate 2 is sealed. This is because the rigidity of the frame 4 and the rigidity of the thermoelectric element 1 are shared, and the load applied to the thermoelectric element 1 can be reduced.

【0039】さて、このように構成された熱電モジュー
ルは、全熱電素子1が両電極プレート2,2の金属パタ
ーンプレート3における接合電極30と電気的接続用ブ
リッジ31とによって電気的に直列に接続されるもので
あり、またP型熱電素子1とN型熱電素子1との組が熱
的に並列に接続され、一方の電極プレート2側の端子部
36と他方の電極プレート2側の端子部36とを通じて
電源に接続される。
In the thermoelectric module thus constructed, all the thermoelectric elements 1 are electrically connected in series by the joining electrodes 30 on the metal pattern plates 3 of both electrode plates 2 and 2 and the electrical connection bridge 31. Further, a set of the P-type thermoelectric element 1 and the N-type thermoelectric element 1 is thermally connected in parallel, and the terminal portion 36 on one electrode plate 2 side and the terminal portion on the other electrode plate 2 side are connected. 36 to the power source.

【0040】ここで上端の行と下端の行とで熱電素子1
を間引いた状態としているのは、両電極プレート2,2
で同一の金属パターンプレート3を用いることができる
ようにすると同時に、P型熱電素子1同士あるいはN型
熱電素子1同士が連続して接続されることを避けるため
である。もっとも一端の行の中央部においては、2つの
P型熱電素子1,1を連続して接続している。このよう
な同型熱電素子1の連続は若干の効率低下を招くのであ
るが、敢えてこのようにしているのは接合電極30及び
熱電素子1の行数を奇数としたものにおいて、上記のよ
うに同一の金属パターンプレート3を両電極プレート
2,2で用いることができるようにするためと、前述の
熱応力緩和のために金属パターンプレート3を左右二つ
のブロックに分けることをできるようにするためであ
る。衝撃荷重の点からは全く間引かないようにしてもよ
い。
Here, the thermoelectric element 1 is composed of the top row and the bottom row.
The thinned state is that both electrode plates 2, 2
This is to allow the same metal pattern plate 3 to be used in the same manner, and at the same time to avoid continuous connection between the P-type thermoelectric elements 1 or between the N-type thermoelectric elements 1. At the center of the row at one end, however, the two P-type thermoelectric elements 1 and 1 are continuously connected. Continuation of such thermoelectric elements 1 of the same type causes a slight decrease in efficiency. However, the reason for doing so is that the bonding electrodes 30 and the thermoelectric elements 1 have the same number of rows as described above. In order to enable the metal pattern plate 3 of FIG. 2 to be used for both electrode plates 2 and 2 and to allow the metal pattern plate 3 to be divided into two blocks on the left and right sides for the above-mentioned thermal stress relaxation. is there. From the point of impact load, it may be possible not to perform thinning at all.

【0041】接合電極30及び熱電素子1の行数を奇数
としているのは、両端の行にP型の熱電素子1を配置す
るためである。P型の熱電素子1とN型の熱電素子1と
を比較した場合、P型のものの方が特性が良くて管理し
やすく、コストも安い。従ってN型熱電素子材1bをP
型熱電素子材1aよりも1本少なくできることと、上述
のように両端の行においては棒状の熱電素子材1aを使
用するにもかかわらず、熱電素子1を間引いて配置する
ために切除部分が多くなることに鑑み、両端の行にP型
のものを配置している。
The number of rows of the bonding electrodes 30 and the thermoelectric elements 1 is odd because the P-type thermoelectric elements 1 are arranged in the rows at both ends. When the P-type thermoelectric element 1 and the N-type thermoelectric element 1 are compared, the P-type thermoelectric element 1 has better characteristics and is easier to manage, and the cost is lower. Therefore, the N-type thermoelectric element material 1b is
It can be reduced by one less than the die thermoelectric element material 1a, and even though the rod-shaped thermoelectric element material 1a is used in the rows at both ends as described above, there are many cutout portions because the thermoelectric element 1 is thinned out and arranged. In view of this, the P-type ones are arranged in the rows at both ends.

【0042】電極プレート2としては、セラミック系の
基板20を有するもののほか、接合電極30間の空隙を
熱特性が良好である絶縁性樹脂25で埋めた図20及び
図21に示すものを電極プレート2として用いることが
できる。射出成形あるいは注型によって得ることができ
るこのタイプの電極プレート2は、その裏面を接合電極
30の裏面と面一とするか凹面としておくことで、接合
電極30の裏面を直接放熱部材や吸熱部材に接触させる
ことができるためにセラミック系のものに比して放熱特
性が良好であり、このために放熱側に用いると好適な結
果を得ることができる。金属パターンプレート3の表側
については、接合電極30の表面より絶縁性樹脂25が
少し高くなるようにしてもよい。半田付け時の異電極と
のショートを防ぐことができる。なお、図20及び図2
1に示した電極プレート2を用いる場合、棒状熱電素子
材1a,1b及び金属パターンプレート3の機械的接続
専用ブリッジ32の切断は、絶縁性樹脂25も同時に切
削することで行う。
As the electrode plate 2, in addition to the one having the ceramic-based substrate 20, the one shown in FIGS. 20 and 21 in which the gap between the bonding electrodes 30 is filled with the insulating resin 25 having good thermal characteristics is shown in FIG. It can be used as 2. The electrode plate 2 of this type, which can be obtained by injection molding or casting, has a back surface which is flush with the back surface of the bonding electrode 30 or has a concave surface so that the back surface of the bonding electrode 30 can directly radiate or absorb heat. Since it can be brought into contact with the heat-dissipating material, the heat-dissipating property is better than that of a ceramic material. On the front side of the metal pattern plate 3, the insulating resin 25 may be slightly higher than the surface of the bonding electrode 30. It is possible to prevent a short circuit with another electrode during soldering. 20 and 2
When using the electrode plate 2 shown in FIG. 1, the bridge 32 for mechanical connection between the rod-shaped thermoelectric element materials 1a and 1b and the metal pattern plate 3 is cut by cutting the insulating resin 25 at the same time.

【0043】また上記タイプの金属パターンプレート3
では、その表裏において絶縁性樹脂25の金属パターン
プレート3に対する比率がほぼ同じとなるようにしてお
くことが反りの防止の点で好ましく、また金属パターン
プレート3との化学結合性を有するとともに熱膨張係数
が金属パターンプレート3に近似した材質のものが好ま
しい。水蒸気の透過を防ぐことができるとともに隙間が
生じにくくなるからである。さらには金属パターンプレ
ート3よりも十分に低いヤング率の材質であることが好
ましい。これらの条件を満足するものとしては、金属パ
ターンプレート3が銅または銅合金であるならば、エポ
キシ樹脂、特にSiO2 を添加したものが好適である。
そして、図20及び図21に示す電極プレート2を2枚
用いた熱電モジュールMとしてもよいのはもちろんであ
る。
The metal pattern plate 3 of the above type
Then, it is preferable that the ratio of the insulating resin 25 to the metal pattern plate 3 is substantially the same on the front and back sides from the viewpoint of preventing warpage, and it has a chemical bonding property with the metal pattern plate 3 and thermal expansion. A material having a coefficient similar to that of the metal pattern plate 3 is preferable. This is because the permeation of water vapor can be prevented and a gap is less likely to occur. Further, it is preferable that the material has a Young's modulus sufficiently lower than that of the metal pattern plate 3. To satisfy these conditions, if the metal pattern plate 3 is copper or a copper alloy, it is preferable to add an epoxy resin, especially SiO 2 .
And it goes without saying that a thermoelectric module M using two electrode plates 2 shown in FIGS. 20 and 21 may be used.

【0044】2枚の電極プレート2,2の接合電極3
0,30による熱電素子1,1の接続の回路パターン例
を図22及び図23に示す。図22(a)は上記の金属パ
ターンプレート3を用いた場合の回路パターンを示して
いる。図から明らかなように、端子部36の配置も含め
て各種のパターンを構成することができる。図24に示
すようなパターンも可能である。なお図24中の2本線
による接続は一方の電極プレート2による接続を、1本
線による接続は他方の電極プレート2による接続を示し
ている。
Bonding electrode 3 of two electrode plates 2 and 2
22 and 23 show examples of circuit patterns for connecting the thermoelectric elements 1 and 1 by 0 and 30. FIG. 22A shows a circuit pattern when the above metal pattern plate 3 is used. As is apparent from the drawing, various patterns can be configured including the arrangement of the terminal portion 36. A pattern as shown in FIG. 24 is also possible. The connection by the two lines in FIG. 24 shows the connection by one electrode plate 2, and the connection by the one line shows the connection by the other electrode plate 2.

【0045】Bi−Te−Sb−Seを主成分とする熱
電素子1の接合電極30への接合は前述のように半田付
けで行っているが、熱電素子1側の接合面に図25に示
すようにMo層17及びNi層18をバリア層として設
けて電極11とすることが拡散防止の点で好ましい。ま
た図25に示すものでは、Ni層18の上に更にSn,
Bi,Ag,Auの中から選択した材料からなる層、た
とえばSn+Bi層19を設けている。この層19はN
i層18の酸化防止と半田付け性を良くするためであ
る。なおNi層18は1μ以上の厚みとし、Mo層17
はこれより薄くしておくことが望ましい。たとえばMo
層17を0.2μm、Ni層18を2μm、Sn+Bi
層19を2μmとする。Sn+Bi層19に代えて、あ
るいはSn+Bi層19の上に銅層を設けてもよい。
The bonding of the thermoelectric element 1 containing Bi-Te-Sb-Se as the main component to the bonding electrode 30 is performed by soldering as described above. The bonding surface on the thermoelectric element 1 side is shown in FIG. It is preferable to provide the Mo layer 17 and the Ni layer 18 as barrier layers to form the electrode 11 in terms of preventing diffusion. Further, in the structure shown in FIG. 25, Sn,
A layer made of a material selected from Bi, Ag, and Au, for example, a Sn + Bi layer 19 is provided. This layer 19 is N
This is to prevent oxidation of the i layer 18 and improve solderability. The Ni layer 18 has a thickness of 1 μm or more, and the Mo layer 17
Is preferably thinner than this. For example Mo
Layer 17 is 0.2 μm, Ni layer 18 is 2 μm, Sn + Bi
The layer 19 has a thickness of 2 μm. Instead of the Sn + Bi layer 19, a copper layer may be provided on the Sn + Bi layer 19.

【0046】熱電素子材1a,1bとして接合電極30
の行の並びの全長にわたるものを用いていたが、図33
に示すように、1行について複数本の熱電素子材1a,
1bを用いるようにしてもよい。熱電素子材1a,1b
として長さの短いものを用いることができるために熱電
素子材1a,1bの材料利用効率が高くなる上に、接合
電極30への接合後の電極プレート2の反りによる熱電
素子材1a,1bへのストレスを低減させることができ
る。
The bonding electrodes 30 are used as the thermoelectric element materials 1a and 1b.
I used the entire length of the row of
As shown in, a plurality of thermoelectric element materials 1a,
1b may be used. Thermoelectric element materials 1a, 1b
Since the material having a short length can be used as the material, the material utilization efficiency of the thermoelectric element materials 1a and 1b is increased, and the thermoelectric element materials 1a and 1b due to the warp of the electrode plate 2 after being bonded to the bonding electrode 30 Can reduce the stress.

【0047】金属パターンプレート3における接合電極
30と外周電極35とを接続する電気的接続用ブリッジ
31は、複数設けておいてもよい。異なる接合電極30
が外周電極35に電気的接続用ブリッジ31によって接
続されているようにしておくのである。もちろん最終的
にはいずれかの電気的接続用ブリッジ31によっていず
れかの接合電極31のみが外周電極35に接続されるよ
うに、他の電気的接続用ブリッジ31は切除してしまう
のであるが、どの電気的接続用ブリッジ31を残すかに
よって、同じ金属パターンプレート3を用いても、熱電
素子1の実装数の異なるもの、つまり熱電モジュールの
性能の異なるものを選択して得ることができる。
A plurality of electrical connection bridges 31 for connecting the bonding electrodes 30 and the outer peripheral electrodes 35 on the metal pattern plate 3 may be provided. Different bonding electrodes 30
Are connected to the outer peripheral electrode 35 by the bridge 31 for electrical connection. Of course, in the end, the other electrical connection bridges 31 are cut off so that only one of the junction electrodes 31 is connected to the outer peripheral electrode 35 by any one of the electrical connection bridges 31, Depending on which electrical connection bridge 31 is left, even if the same metal pattern plate 3 is used, one having a different number of mounted thermoelectric elements 1, that is, one having a different performance of the thermoelectric module can be selected and obtained.

【0048】もっとも、電気的接続用ブリッジ35によ
る接合電極30と外周電極35との接続箇所が増える
と、基板20への接合の際に反りを生じさせやすくなる
ことから、図4〜図7に示した金属パターンプレート3
においては、いくつかの接合電極30から外周電極35
に向けて延長片を延出しており、どの延長片を外周電極
35に接続するかによって外周電極35を通じて端子部
36に接続する接合電極30(回路パターンの一端とな
る接合電極30)を選択することができるようにしてあ
る。
However, if the number of connection points between the bonding electrode 30 and the outer peripheral electrode 35 by the electrical connection bridge 35 increases, a warp is likely to occur at the time of bonding to the substrate 20, so that FIGS. Shown metal pattern plate 3
In some cases, some bonding electrodes 30 to outer peripheral electrodes 35
The extension piece is extended toward, and depending on which extension piece is connected to the outer peripheral electrode 35, the joint electrode 30 (the joint electrode 30 that is one end of the circuit pattern) connected to the terminal portion 36 through the outer peripheral electrode 35 is selected. I am able to do it.

【0049】上記のような熱電モジュールMは、図27
あるいは図28に示すように、片側の電極プレート2の
外面に吸熱部材5、他側の電極プレート2の外面に放熱
部材6が取り付けられて実用に供される。この時、電極
プレート2と吸熱部材5または放熱部材6との間の熱的
結合のために、吸熱部材5と放熱部材6とで熱電モジュ
ールMを挟持して熱的結合面に所要の荷重を加えるので
あるが、図に示すようなコイルばねや皿ばねのようなば
ね7によって上記荷重を加えることが好ましい。図中7
0は吸熱部材5と放熱部材6とを連結するビスであり、
ばね7はビス70の頭部とこのビス70が挿通される部
材5との間に配されている。ビス70,71には熱伝導
率の低い材質のものが用いられる。
The thermoelectric module M as described above is shown in FIG.
Alternatively, as shown in FIG. 28, the heat absorbing member 5 is attached to the outer surface of the electrode plate 2 on one side, and the heat radiating member 6 is attached to the outer surface of the electrode plate 2 on the other side for practical use. At this time, for thermal coupling between the electrode plate 2 and the heat absorbing member 5 or the heat radiating member 6, the thermoelectric module M is sandwiched between the heat absorbing member 5 and the heat radiating member 6 to apply a required load to the heat coupling surface. Although it is added, it is preferable to apply the load by a spring 7 such as a coil spring or a disc spring as shown in the figure. 7 in the figure
0 is a screw connecting the heat absorbing member 5 and the heat radiating member 6,
The spring 7 is arranged between the head of the screw 70 and the member 5 into which the screw 70 is inserted. The screws 70 and 71 are made of a material having a low thermal conductivity.

【0050】図29により具体的な吸熱部材5及び放熱
部材6を示す。放熱部材6は多数の放熱フィン60を有
している。図中71は両部材5,6間の連結用であり且
つこのブロックの取付用を兼ねたビスである。吸熱部材
5及び放熱部材6の熱電モジュールMとの接触面の面積
を熱電モジュールMの表面積より小さくしているが、こ
れは熱漏れを低減するためである。
FIG. 29 shows a specific heat absorbing member 5 and heat radiating member 6. The heat dissipation member 6 has a large number of heat dissipation fins 60. In the figure, 71 is a screw for connecting both members 5 and 6 and also for mounting this block. The area of the contact surfaces of the heat absorbing member 5 and the heat radiating member 6 with the thermoelectric module M is made smaller than the surface area of the thermoelectric module M, but this is to reduce heat leakage.

【0051】吸熱部材5及び放熱部材6には熱伝導率が
高くて加工が容易であるアルミニウムやその合金を用い
ており、その表面には腐食防止や絶縁のためにアルマイ
ト層が設けられている。アルミニウムに炭素繊維を入れ
たものや銅合金などで形成してもよい。吸熱部材5の表
面は冷却対象となる部材への取付面とするためにビス7
0,71の頭部はこの面より突出しないようにしてあ
る。
The heat absorbing member 5 and the heat radiating member 6 are made of aluminum or its alloy, which has a high thermal conductivity and is easy to process, and its surface is provided with an alumite layer for corrosion prevention and insulation. . It may be formed of aluminum containing carbon fiber or a copper alloy. The surface of the heat absorbing member 5 is a screw 7 to serve as a mounting surface for a member to be cooled.
The heads of 0 and 71 do not protrude from this surface.

【0052】上記2種の電極プレート2のうち、基板2
0表面に金属パターンプレート3を接合したものでは、
熱電モジュールMを多段に構成することにも容易に対応
することができる。図30に示すものは、基板20の上
下両面に金属パターンプレート3を接合したものを中央
の電極プレート2として用いるとともに、この電極プレ
ート2の上下面に熱電素子材1a,1bの接合して切断
を行い、他の2枚の電極プレート2,2を中央の電極プ
レート2の上下に重ねるのである。熱電素子材1a,1
bの接合は、上下の電極プレート2の金属パターンプレ
ート3の接合電極30に対して行い、熱電素子材1a,
1bの切断の後、上下両面に金属パターンプレート3,
3が接合された中央の電極プレート2を間にして接合す
るようにしてもよいのはもちろんである。なお、吸熱側
となる方は、熱電素子1の数を少なくすることから、こ
こでも中央の基板20下面と下方の基板20の上面とに
接合する図4〜図7に示したものと同じ金属パターンプ
レート3のほぼ半分の大きさの金属パターンプレート3
を上方の基板20の下面と中央の基板20の上面とに接
合している。図31に示すものは多段に構成するにあた
り、上下の電極プレート2を金属パターンプレート3と
絶縁性樹脂25とからなるものを用いるとともに、絶縁
性樹脂25でシール枠4を一体に形成したものを示して
いる。別途のシール枠4が不要となるために部品点数を
削減することができる。もちろん、この構成は多段でな
いものにも応用することができ、2枚の電極プレート
2,2のうちの一方が絶縁性樹脂25と金属パターンプ
レート3とでなるものであれば可能である。
Of the above two types of electrode plates 2, the substrate 2
In the case where the metal pattern plate 3 is joined to the 0 surface,
It is possible to easily deal with the thermoelectric module M being configured in multiple stages. In the one shown in FIG. 30, the metal pattern plates 3 bonded to the upper and lower surfaces of the substrate 20 are used as the central electrode plate 2, and the upper and lower surfaces of the electrode plate 2 are bonded and cut with the thermoelectric element materials 1a and 1b. Then, the other two electrode plates 2 and 2 are stacked above and below the central electrode plate 2. Thermoelectric element materials 1a, 1
The bonding of b is performed on the bonding electrodes 30 of the metal pattern plates 3 of the upper and lower electrode plates 2, and the thermoelectric element materials 1a,
After cutting 1b, metal pattern plates 3,
It goes without saying that the central electrode plate 2 to which 3 is bonded may be interposed between them. Since the number of thermoelectric elements 1 on the heat absorption side is reduced, the same metal as that shown in FIGS. 4 to 7 which is bonded to the lower surface of the central substrate 20 and the upper surface of the lower substrate 20 is used here as well. Metal pattern plate 3 that is about half the size of pattern plate 3
Are bonded to the lower surface of the upper substrate 20 and the upper surface of the central substrate 20. In the multi-stage structure shown in FIG. 31, the upper and lower electrode plates 2 are composed of the metal pattern plate 3 and the insulating resin 25, and the sealing frame 4 is integrally formed of the insulating resin 25. Shows. Since the separate seal frame 4 is unnecessary, the number of parts can be reduced. Of course, this structure can be applied to a non-multistage structure as long as one of the two electrode plates 2 and 2 includes the insulating resin 25 and the metal pattern plate 3.

【0053】また図32に示すように、多段構成のもの
において、上下の電極プレート2,2に各々一体に設け
たシール枠4,4で中央の電極プレート2を挟持しても
よい。接合電極30を備えた金属パターンプレート3を
基板20に接合したものと、金属パターンプレート3の
隙間に絶縁性樹脂25を充填したものとのいずれを電極
プレート2とする場合にも、基板20または絶縁性樹脂
25と吸熱・放熱部材5,6とを一体として電極プレー
ト2が吸熱・放熱部材5,6を兼ねるようにしてもよ
い。つまりは吸熱部材5や放熱部材6に金属パターンプ
レート3が接合されたものとするのである。部品点数の
削減を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 32, in a multi-stage structure, the central electrode plate 2 may be sandwiched between the upper and lower electrode plates 2 and 2 which are integrally provided with seal frames 4 and 4, respectively. Whether the metal pattern plate 3 provided with the bonding electrodes 30 is bonded to the substrate 20 or the gap between the metal pattern plates 3 is filled with the insulating resin 25 is used as the electrode plate 2, the substrate 20 or The insulating resin 25 and the heat absorbing / radiating members 5, 6 may be integrated so that the electrode plate 2 also serves as the heat absorbing / radiating members 5, 6. That is, the metal pattern plate 3 is bonded to the heat absorbing member 5 and the heat radiating member 6. The number of parts can be reduced.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように本発明における熱電モジュ
ールは、熱電素子が接合される接合電極を多数備えた導
電性金属板からなるとともに所要のパターンで配列され
ている接合電極が隣接する接合電極にブリッジによって
接続された金属パターンプレートと、熱電素子とからな
り、2枚の金属パターンプレート間にP型熱電素子とN
型熱電素子とが接合電極に接合されて交互に配設された
ものであるとともに、少なくとも一方の金属パターンプ
レートはその接合電極間の空隙に絶縁性樹脂が充填され
ており、回路構成上不要なブリッジは絶縁性樹脂による
接合電極の保持下で切除されていること、あるいは少な
くとも一方の金属パターンプレートがセラミック基板上
に固定されており、回路構成上不要なブリッジはセラミ
ック基板による接合電極の保持下で切除されているこ
と、もしくは一方の金属パターンプレートはその接合電
極間の空隙に絶縁性樹脂が充填されており、他方の金属
パターンプレートがセラミック基板上に固定されてい
て、回路構成上不要なブリッジは絶縁性樹脂やセラミッ
ク基板による接合電極の保持下で切除されていることか
ら、各接合電極はブリッジでつながった状態で基板ある
いは絶縁性樹脂で保持させることができ、保持した後は
不要ブリッジの切除で必要とする回路が構成されるため
に、各接合電極の位置精度を高くとることができるとと
もに基板との固定や絶縁性樹脂の充填にあたって位置決
めの手間を必要とせず、実装密度の向上を得ることがで
きる上に、接合電極の厚み(高さ)を十分に確保するこ
とができると同時に各接合電極の高さを均一にすること
ができることから、高性能なものを得ることができる。
As described above, the thermoelectric module according to the present invention is composed of a conductive metal plate having a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, and the bonding electrodes adjacent to each other are arranged in a predetermined pattern. A metal pattern plate connected by a bridge to the thermoelectric element and a P-type thermoelectric element and an N element between the two metal pattern plates.
Type thermoelectric elements are joined to the joining electrodes and arranged alternately, and at least one of the metal pattern plates is filled with an insulating resin in the space between the joining electrodes, which is unnecessary in the circuit configuration. The bridge is cut while holding the bonding electrode with an insulating resin, or at least one of the metal pattern plates is fixed on the ceramic substrate. Or the metal pattern plate on one side is filled with insulating resin in the space between the bonding electrodes, and the metal pattern plate on the other side is fixed on the ceramic substrate, which is unnecessary for the circuit configuration. Since the bridge is cut while holding the bonding electrodes with insulating resin or ceramic substrate, each bonding electrode is Since it can be held by a substrate or an insulating resin in a state of being connected by a wire, and after holding it, the circuit required for cutting off unnecessary bridges is configured, so that the positioning accuracy of each bonding electrode can be made high. At the same time, it does not require positioning work for fixing to the board or filling the insulating resin, and the mounting density can be improved, and the thickness (height) of the bonding electrode can be secured at the same time. Since the height of each bonding electrode can be made uniform, a high-performance one can be obtained.

【0055】そして、P型熱電素子及びN型熱電素子は
相互の金属パターンプレートの接合電極による電気的接
続方向と交叉する方向に夫々列をなしているとともに、
これらの列はP型熱電素子の列とN型熱電素子の列とが
交互に並んでいると、P型熱電素子及びN型熱電素子の
配列が単純となるために、両熱電素子の配置位置を間違
う虞を少なくすることができるものであり、各列上の熱
電素子が夫々棒状の熱電素子材から切り出されたもので
あれば、さらに配置位置を間違う虞をなくすことができ
る。
The P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are arranged in a row in a direction intersecting with the electrical connection direction of the mutual bonding electrodes of the metal pattern plates.
If the rows of the P-type thermoelectric elements and the rows of the N-type thermoelectric elements are alternately arranged in these rows, the arrangement of the P-type thermoelectric elements and the N-type thermoelectric elements becomes simple. If the thermoelectric elements on each row are each cut out from a rod-shaped thermoelectric element material, the risk of erroneous placement can be further eliminated.

【0056】そしてP型熱電素子及びN型熱電素子の列
の総数が奇数となっていると、特にP型熱電素子の列が
総数が奇数である交互列の両端に位置しているとN型熱
電素子よりもP型熱電素子の方がコストが安いためにコ
スト的に有利となる。そして交互列の両端の列の熱電素
子は他の列の倍の間隔で設けられた接合電極に接合する
とよい。P型同士、あるいはN型同士の接続を避けるこ
とが容易となる。
When the total number of rows of P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements is odd, especially when the rows of P-type thermoelectric elements are located at both ends of an alternating row having an odd total number, N-type Since the P-type thermoelectric element is lower in cost than the thermoelectric element, it is advantageous in cost. Then, the thermoelectric elements in both rows of the alternate row may be joined to the joining electrodes provided at double the intervals of the other rows. It becomes easy to avoid connection between P-types or between N-types.

【0057】金属パターンプレートにおけるブリッジを
電気的接続用ブリッジと切除対象である機械的接続専用
ブリッジとで構成して、金属パターンプレートにおける
複数の機械的接続専用ブリッジが直線状に並んだブリッ
ジ列が複数平行に並ぶとともに、複数の電気的接続用ブ
リッジが上記ブリッジと交叉する配列で並んでいると、
切除すべき機械的接続専用ブリッジが明らかとなるため
に切除による回路の構成を確実に行うことができる。
The bridge in the metal pattern plate is constituted by the bridge for electrical connection and the bridge for exclusive use of mechanical connection to be cut off, and a bridge row in which a plurality of bridges for exclusive use of mechanical connection in the metal pattern plate are linearly arranged. When a plurality of bridges for electrical connection are lined up in an array that intersects with the bridges,
Since the bridge dedicated to the mechanical connection to be excised is clarified, it is possible to surely configure the circuit by excision.

【0058】一方の金属パターンプレートと他方の金属
パターンプレートとが鏡像関係にあることも、同じ金属
パターンプレートを用いることが可能となるためにコス
トの低減を図ることができる。複数の電気的接続用ブリ
ッジのブリッジ列の端部に位置する接合電極に接合され
たP型またはN型熱電素子は、上記ブリッジ列中の電気
的接続用ブリッジとは異なる方向に伸びるとともに長さ
の異なる電気的接続用ブリッジにてN型またはP型熱電
素子に接続されているとよい。P型同士あるいはN型同
士の熱電素子の接続を避けることが容易となる。
The fact that one metal pattern plate and the other metal pattern plate are in a mirror image relationship makes it possible to use the same metal pattern plate, so that the cost can be reduced. The P-type or N-type thermoelectric element joined to the joining electrode located at the end of the bridge row of the plurality of electrical connection bridges extends in a direction different from that of the electrical connection bridge in the bridge row and has a length. It is preferable to connect to the N-type or P-type thermoelectric element by different electrical connection bridges. It is easy to avoid connecting P-type or N-type thermoelectric elements.

【0059】熱電素子にはBi−Te−Sb−Seから
なる素子本体と、接合電極に接合される接合面に設けら
れたNi層及びMo層とからなるものを用いると、特に
Ni層はその厚みが1μm以上であり、Mo層はその厚
みが1μm以下であると、拡散防止の点で好ましい結果
を得ることができる。Sn,Bi,Ag,Auの中から
選択された材料からなる層を接合面にさらに積層した
り、熱電素子の接合電極に接合される接合面に銅層を設
けたものとすると、接合電極との接合を確実に且つ容易
に行うことができるものとなる。
As the thermoelectric element, an element body made of Bi-Te-Sb-Se and a Ni layer and a Mo layer provided on the joint surface to be joined to the joint electrode are used. When the thickness is 1 μm or more and the Mo layer has a thickness of 1 μm or less, favorable results can be obtained in terms of preventing diffusion. If a layer made of a material selected from Sn, Bi, Ag, and Au is further laminated on the bonding surface, or if a copper layer is provided on the bonding surface bonded to the bonding electrode of the thermoelectric element, the bonding electrode The joining can be performed reliably and easily.

【0060】両金属パターンプレート間の熱電素子配置
部を密閉するシール枠を備えたものとするのも耐久性の
向上の点で好ましい。この場合、各金属パターンプレー
トに接合電極の配列パターン部を囲む外周電極を一体に
設けて、筒状のシール枠の両端を外周電極に接合する
と、好ましいシールを行うことができ、またシール枠の
外周電極に接合される両端面にめっき層を設けておく
と、半田付けなどによる接合でシール枠の固定を行うこ
とができるものとなる。
It is also preferable to provide a seal frame for sealing the thermoelectric element arrangement portion between both metal pattern plates from the viewpoint of improving durability. In this case, if each metal pattern plate is integrally provided with an outer peripheral electrode that surrounds the arrayed pattern portion of the bonding electrodes, and both ends of the cylindrical seal frame are bonded to the outer peripheral electrodes, a preferable seal can be obtained, and the seal frame If the plating layers are provided on both end faces to be joined to the outer peripheral electrode, the seal frame can be fixed by joining by soldering or the like.

【0061】両金属パターンプレート間の熱電素子配置
部を密閉するシール枠は金属パターンプレートに設けた
樹脂部が備えたものとしてもよい。別途シール枠を設け
なくてもすむために部品点数の削減を図ることができ
る。金属パターンプレートに設けた端子部はシール枠の
外周側に位置させておくことで、電源との接続が容易と
なる。
The seal frame for sealing the thermoelectric element arrangement portion between both metal pattern plates may be provided in the resin portion provided on the metal pattern plates. Since it is not necessary to provide a separate seal frame, the number of parts can be reduced. By locating the terminal portion provided on the metal pattern plate on the outer peripheral side of the seal frame, the connection with the power source becomes easy.

【0062】さらにセラミック基板の両面に夫々金属パ
ターンプレートを固定して、これら両金属パターンプレ
ートとこれらに夫々対向する金属パターンプレートとの
間に熱電素子を夫々配置することもできるために、多段
モジュールも容易に得ることができる。この場合、セラ
ミック基板上の金属パターンプレートと対向する金属パ
ターンプレートはその接合電極間の空隙に絶縁性樹脂が
充填されたものを用いてもよく、この時、樹脂部がシー
ル枠を備えて、樹脂部でセラミック基板を挟持している
構成とすることもできる。
Further, since it is possible to fix the metal pattern plates on both sides of the ceramic substrate and to dispose the thermoelectric elements between the metal pattern plates and the metal pattern plates respectively facing them, the multi-stage module can be arranged. Can also be easily obtained. In this case, the metal pattern plate facing the metal pattern plate on the ceramic substrate may be one in which the gap between the bonding electrodes is filled with an insulating resin, and at this time, the resin portion is provided with a seal frame, It is also possible to adopt a configuration in which the resin substrate holds the ceramic substrate.

【0063】充填された樹脂による樹脂部で放熱部材も
しくは吸熱部材が一体に形成されていたり、セラミック
基板が放熱部材もしくは吸熱部材であったりしてもよ
い。
A heat dissipation member or a heat absorbing member may be integrally formed of a resin portion made of filled resin, or the ceramic substrate may be a heat dissipation member or a heat absorbing member.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例を示す破断平面図で
ある。
FIG. 1 is a cutaway plan view showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】同上の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of the above.

【図3】同上の横断面図である。FIG. 3 is a transverse sectional view of the above.

【図4】同上に用いる金属パターンプレートの平面図で
ある。
FIG. 4 is a plan view of a metal pattern plate used in the above.

【図5】同上に用いる金属パターンプレートの斜視図で
ある。
FIG. 5 is a perspective view of a metal pattern plate used in the above.

【図6】同上に用いる金属パターンプレートの背面図で
ある。
FIG. 6 is a rear view of the metal pattern plate used in the above.

【図7】同上に用いる金属パターンプレートの背面側を
示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the back side of the metal pattern plate used in the above.

【図8】同上に用いる金属パターンプレートの断面を示
しており、(a)は横断面図、(b)は縦断面図である。
FIG. 8 shows a cross section of a metal pattern plate used in the above, wherein (a) is a horizontal cross-sectional view and (b) is a vertical cross-sectional view.

【図9】同上に用いる電極プレートの加工前状態を示す
斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a state before processing of the electrode plate used in the above.

【図10】同上に用いる電極プレートの熱電素子材の接
合後の斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view after joining the thermoelectric element materials of the electrode plate used in the above.

【図11】同上の接合電極と熱電素子材との断面図であ
る。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the above-mentioned bonding electrode and a thermoelectric element material.

【図12】同上の熱電素子材の切断を示す斜視図であ
る。
FIG. 12 is a perspective view showing cutting of the above thermoelectric element material.

【図13】同上の熱電素子材の切断を示す断面図であ
る。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing cutting of the thermoelectric element material of the above.

【図14】同上の熱電素子材の切断後の状態を示す斜視
図である。
FIG. 14 is a perspective view showing a state after cutting the thermoelectric element material of the same.

【図15】同上の熱電素子材の切断部分を示す平面図で
ある。
FIG. 15 is a plan view showing a cut portion of the thermoelectric element material of the above.

【図16】他方の電極プレートの斜視図である。FIG. 16 is a perspective view of the other electrode plate.

【図17】同上のシール枠の取付状態を示す斜視図であ
る。
FIG. 17 is a perspective view showing a mounting state of the above seal frame.

【図18】同上のシール枠を示すもので、(a)は斜視
図、(b)は断面図である。
FIG. 18 is a perspective view showing the same seal frame as above, and FIG. 18 (b) is a sectional view.

【図19】同上のシール枠の固定部分を示す拡大断面図
である。
FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view showing a fixed portion of the above seal frame.

【図20】他の電極プレートの斜視図である。FIG. 20 is a perspective view of another electrode plate.

【図21】同上の電極プレートの背面側を示す斜視図で
ある。
FIG. 21 is a perspective view showing the back side of the above electrode plate.

【図22】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。22A to 22F are explanatory diagrams of examples of circuit patterns.

【図23】(a)〜(f)は回路パターン例の説明図である。23A to 23F are explanatory diagrams of circuit pattern examples.

【図24】別の回路パターンの説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram of another circuit pattern.

【図25】同上の熱電素子材の断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view of the above thermoelectric element material.

【図26】電極プレートへの熱電素子材の接合の他例を
示す斜視図である。
FIG. 26 is a perspective view showing another example of joining the thermoelectric element material to the electrode plate.

【図27】吸熱部材及び放熱部材の装着例を示す断面図
である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a mounting example of a heat absorbing member and a heat radiating member.

【図28】吸熱部材及び放熱部材の他の装着例を示す断
面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing another mounting example of the heat absorbing member and the heat radiating member.

【図29】吸熱部材及び放熱部材の別の装着例を示す断
面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing another mounting example of the heat absorbing member and the heat radiating member.

【図30】多段モジュールとする場合の分解斜視図であ
る。
FIG. 30 is an exploded perspective view of a multi-stage module.

【図31】同上の他例の断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view of another example of the above.

【図32】同上の別の例の断面図である。FIG. 32 is a cross-sectional view of another example of the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M 熱電モジュール 1 熱電素子 2 電極プレート 3 金属パターンプレート 20 基板 30 接合電極 31 電気的接続用ブリッジ 32 機械的接続専用ブリッジ M Thermoelectric Module 1 Thermoelectric Element 2 Electrode Plate 3 Metal Pattern Plate 20 Substrate 30 Bonding Electrode 31 Bridge for Electrical Connection 32 Bridge for Mechanical Connection

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年6月3日[Submission date] June 3, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項14[Correction target item name] Claim 14

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例につい
て説明すると、図1〜図3に示す熱電モジュールMは、
ペルチェ素子である熱電素子1を一対の電極プレート
2,2間に多数配置するとともに、P型の熱電素子1と
N型の熱電素子1とを電極プレート2,2の対向面に夫
々設けた接合電極30によって交互に接続することで、
全熱電素子1を電気的に直列に且つ熱的に並列に接続し
たもので、電極プレート2における接合電極30と熱電
素子1とで構成される上記直列回路の両端は、各電極プ
レート2の対向面に形成されているとともに外部接続用
の端子部36,36を介してリード線38,38に接続
されている。また上記両電極プレート2,2間には筒状
のシール枠4も配されており、両端が電極プレート2,
2に接合されるとともに上記の全熱電素子1の配置部を
囲んでいるシール枠4と電極プレート2,2とによっ
て、熱電素子1の配置空間が密閉されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described . The thermoelectric module M shown in FIGS .
A large number of thermoelectric elements 1 which are Peltier elements are arranged between a pair of electrode plates 2 and 2, and a P-type thermoelectric element 1 and an N-type thermoelectric element 1 are provided on opposing surfaces of the electrode plates 2 and 2, respectively. By alternately connecting the electrodes 30,
All the thermoelectric elements 1 are electrically connected in series and thermally in parallel, and both ends of the series circuit composed of the bonding electrode 30 in the electrode plate 2 and the thermoelectric element 1 face each other. It is formed on the surface and is connected to the lead wires 38, 38 through the terminal portions 36, 36 for external connection. A cylindrical seal frame 4 is also arranged between the two electrode plates 2 and 2, and both ends of the electrode plate 2 are
The arrangement space of the thermoelectric elements 1 is sealed by the seal frame 4 and the electrode plates 2 and 2 which are joined to the above-mentioned 2 and surround the arrangement portion of all the thermoelectric elements 1.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】他方の電極プレート2については、上記電
極プレート2の金属パターンプレート3と同一のものを
基板20に接合して、その機械的接続専用ブリッジ32
の切断を行っておく。図16にこの切断を行った後の電
極プレート2を示す。切断箇所は上記一方の電極プレー
で切断したところと同じである。切断が完了すれ
ば、図17に示すように、矩形筒状のシール枠4の接合
取付を一方の電極プレート2に対して行った後、上記他
方の電極プレート2を被せて他方の電極プレート2側の
接合電極30と熱電素子1との接合及びシール枠4と他
方の電極プレート2との接合を行う。シール枠4は前述
のように熱電素子1の配置部分を密封するためのもの
で、両端開口縁が各電極プレート2,2の金属パターン
プレート3,3における閉ループとなった外周電極35
部分に機械的及び電気的に接合されることで、電極プレ
ート2,2と併せて全熱電素子1の配置空間を密閉す
る。閉ループとなった外周電極35部分に接合すること
と、端子部36を外周電極35を介して引き出している
ことから、熱電素子1までの電源路を上記密封状態を維
持しつつ確保することができるものである。外周電極3
5の内側に配する場合、外周電極35から内側に伸びた
機械的接続専用ブリッジ32の切断残りの部分について
はシール枠4の該等部分に溝を設けてこれを避ける。
Regarding the other electrode plate 2, the same metal pattern plate 3 of the electrode plate 2 is bonded to the substrate 20, and the bridge 32 dedicated for mechanical connection is used.
Disconnect. FIG. 16 shows the electrode plate 2 after this cutting. The cut location is the same as the location where the one electrode plate 2 was cut. When the cutting is completed, as shown in FIG. 17, the rectangular tubular seal frame 4 is joined and attached to one electrode plate 2, and then the other electrode plate 2 is covered to cover the other electrode plate 2. The joining electrode 30 on the side and the thermoelectric element 1 and the seal frame 4 and the other electrode plate 2 are joined. The seal frame 4 is for sealing the arrangement portion of the thermoelectric element 1 as described above, and the outer peripheral electrodes 35 whose both open edges are closed loops in the metal pattern plates 3 and 3 of the electrode plates 2 and 2, respectively.
By mechanically and electrically joining the parts, the arrangement space of all the thermoelectric elements 1 is sealed together with the electrode plates 2 and 2. Since the outer peripheral electrode 35 that is a closed loop is joined and the terminal portion 36 is pulled out through the outer peripheral electrode 35, the power supply path to the thermoelectric element 1 can be secured while maintaining the sealed state. It is a thing. Peripheral electrode 3
In the case of arranging the inner side of the outer peripheral electrode 5, a groove is provided in the same portion of the seal frame 4 for the remaining portion of the mechanical connection bridge 32 extending inward from the outer peripheral electrode 35 to avoid this.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0052[Correction target item name] 0052

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0052】上記2種の電極プレート2のうち、基板2
0表面に金属パターンプレート3を接合したものでは、
熱電モジュールMを多段に構成することにも容易に対応
することができる。図30に示すものは、基板20の上
下両面に金属パターンプレート3を接合したものを中央
の電極プレート2として用いるとともに、この電極プレ
ート2の上下面に熱電素子材1a,1b接合して切断
を行い、他の2枚の電極プレート2,2を中央の電極プ
レート2の上下に重ねるのである。熱電素子材1a,1
bの接合は、上下の電極プレート2の金属パターンプレ
ート3の接合電極30に対して行い、熱電素子材1a,
1bの切断の後、上下両面に金属パターンプレート3,
3が接合された中央の電極プレート2を間にして接合す
るようにしてもよいのはもちろんである。なお、吸熱側
となる方は、熱電素子1の数を少なくすることから、こ
こでも中央の基板20下面と下方の基板20の上面とに
接合する図4〜図7に示したものと同じ金属パターンプ
レート3のほぼ半分の大きさの金属パターンプレート3
を上方の基板20の下面と中央の基板20の上面とに接
合している。図31に示すものは多段に構成するにあた
り、上下の電極プレート2を金属パターンプレート3と
絶縁性樹脂25とからなるものを用いるとともに、絶縁
性樹脂25でシール枠4を一体に形成したものを示して
いる。別途のシール枠4が不要となるために部品点数を
削減することができる。もちろん、この構成は多段でな
いものにも応用することができ、2枚の電極プレート
2,2のうちの一方が絶縁性樹脂25と金属パターンプ
レート3とでなるものであれば可能である。 ─────────────────────────────────────────────────────
Of the above two types of electrode plates 2, the substrate 2
In the case where the metal pattern plate 3 is joined to the 0 surface,
It is possible to easily deal with the thermoelectric module M being configured in multiple stages. In the structure shown in FIG. 30, the metal pattern plates 3 bonded to the upper and lower surfaces of the substrate 20 are used as the central electrode plate 2, and the thermoelectric element materials 1a and 1b are bonded to the upper and lower surfaces of the electrode plate 2 and cut. Then, the other two electrode plates 2 and 2 are stacked above and below the central electrode plate 2. Thermoelectric element materials 1a, 1
The bonding of b is performed on the bonding electrodes 30 of the metal pattern plates 3 of the upper and lower electrode plates 2, and the thermoelectric element materials 1a,
After cutting 1b, metal pattern plates 3,
It goes without saying that the central electrode plate 2 to which 3 is bonded may be interposed between them. Since the number of thermoelectric elements 1 on the heat absorption side is reduced, the same metal as that shown in FIGS. 4 to 7 which is bonded to the lower surface of the central substrate 20 and the upper surface of the lower substrate 20 is used here as well. Metal pattern plate 3 that is about half the size of pattern plate 3
Are bonded to the lower surface of the upper substrate 20 and the upper surface of the central substrate 20. In the multi-stage structure shown in FIG. 31, the upper and lower electrode plates 2 are composed of the metal pattern plate 3 and the insulating resin 25, and the sealing frame 4 is integrally formed of the insulating resin 25. Shows. Since the separate seal frame 4 is unnecessary, the number of parts can be reduced. Of course, this structure can be applied to a non-multistage structure as long as one of the two electrode plates 2 and 2 includes the insulating resin 25 and the metal pattern plate 3. ─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成8年8月5日[Submission date] August 5, 1996

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項12[Name of item to be corrected] Claim 12

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】熱電素子にはBi−Te−Sb−Seを主
成分とする素子本体と、接合電極に接合される接合面に
設けられたNi層及びMo層とからなるものを好適に用
いることができ、この場合、Ni層はその厚みが1μm
以上であり、Mo層はその厚みが1μm以下であること
が好ましい。Sn,Bi,Ag,Auの中から選択され
た材料からなる層を接合面にさらに積層しておいてもよ
い。熱電素子の接合電極に接合される接合面に銅層を設
けたものとするのもよい。
Bi-Te-Sb-Se is the main thermoelectric element.
It is possible to preferably use the element main body as a component, and the Ni layer and the Mo layer provided on the bonding surface to be bonded to the bonding electrode. In this case, the Ni layer has a thickness of 1 μm.
As described above, the Mo layer preferably has a thickness of 1 μm or less. A layer made of a material selected from Sn, Bi, Ag, and Au may be further laminated on the bonding surface. A copper layer may be provided on the bonding surface to be bonded to the bonding electrode of the thermoelectric element.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0059[Correction target item name] 0059

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0059】熱電素子にはBi−Te−Sb−Seを主
成分とする素子本体と、接合電極に接合される接合面に
設けられたNi層及びMo層とからなるものを用いる
と、特にNi層はその厚みが1μm以上であり、Mo層
はその厚みが1μm以下であると、拡散防止の点で好ま
しい結果を得ることができる。Sn,Bi,Ag,Au
の中から選択された材料からなる層を接合面にさらに積
層したり、熱電素子の接合電極に接合される接合面に銅
層を設けたものとすると、接合電極との接合を確実に且
つ容易に行うことができるものとなる。
Bi-Te-Sb-Se is the main thermoelectric element.
When an element body as a component and a Ni layer and a Mo layer provided on the bonding surface to be bonded to the bonding electrode are used, the Ni layer has a thickness of 1 μm or more, and the Mo layer has a thickness of 1 μm or more. When it is 1 μm or less, preferable results can be obtained in terms of preventing diffusion. Sn, Bi, Ag, Au
If a layer made of a material selected from the above is further laminated on the bonding surface, or if a copper layer is provided on the bonding surface to be bonded to the bonding electrode of the thermoelectric element, bonding with the bonding electrode can be performed reliably and easily. It will be something that can be done.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 優里 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 下田 勝義 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 小松 照明 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 村瀬 慎也 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 井上 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 佐川 昌幸 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuri Sakai, 1048, Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor, Katsuyoshi Shimoda, 1048, Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture, Matsuda Electric Co., Ltd. 72) Inventor Komatsu Lighting, 1048, Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture, Matsushita Electric Works Co., Ltd. (72) Inventor, Shinya Murase, 1048, Kadoma City, Kadoma City, Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor, Hiroyuki Inoue Osaka Prefecture Matsuda Electric Works Co., Ltd. 1048 Kadoma, Kadoma-shi (72) Inventor Masayuki Sagawa Matsuda Electric Works Co., Ltd. 1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Prefecture

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱電素子が接合される接合電極を多数備
えた導電性金属板からなるとともに所要のパターンで配
列されている接合電極が隣接する接合電極にブリッジに
よって接続された金属パターンプレートと、熱電素子と
からなり、2枚の金属パターンプレート間にP型熱電素
子とN型熱電素子とが接合電極に接合されて交互に配設
され、少なくとも一方の金属パターンプレートはその接
合電極間の空隙に絶縁性樹脂が充填されており、回路構
成上不要なブリッジは絶縁性樹脂による接合電極の保持
下で切除されていることを特徴とする熱電モジュール。
1. A metal pattern plate comprising a conductive metal plate provided with a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, and bonding electrodes arranged in a required pattern are connected to adjacent bonding electrodes by a bridge. A thermoelectric element, and a P-type thermoelectric element and an N-type thermoelectric element are joined to a joining electrode alternately between two metal pattern plates, and at least one of the metal pattern plates has a space between the joining electrodes. The thermoelectric module is characterized in that the insulating resin is filled in, and unnecessary bridges in the circuit configuration are cut off while holding the bonding electrode by the insulating resin.
【請求項2】 熱電素子が接合される接合電極を多数備
えた導電性金属板からなるとともに所要のパターンで配
列されている接合電極が隣接する接合電極によって接続
された金属パターンプレートと、熱電素子とからなり、
2枚の金属パターンプレート間にP型熱電素子とN型熱
電素子とが接合電極に接合されて交互に配設され、少な
くとも一方の金属パターンプレートがセラミック基板上
に固定されており、回路構成上不要なブリッジはセラミ
ック基板による接合電極の保持下で切除されていること
を特徴とする熱電モジュール。
2. A metal pattern plate comprising a conductive metal plate provided with a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, wherein the bonding electrodes arranged in a required pattern are connected by adjacent bonding electrodes, and a thermoelectric element. Consists of
The P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are joined to the joining electrode and alternately arranged between the two metal pattern plates, and at least one of the metal pattern plates is fixed on the ceramic substrate. The thermoelectric module characterized in that unnecessary bridges are cut off while holding the bonding electrodes by the ceramic substrate.
【請求項3】 熱電素子が接合される接合電極を多数備
えた導電性金属板からなるとともに所要のパターンで配
列されている接合電極が隣接する接合電極にブリッジに
よって接続された金属パターンプレートと、熱電素子と
からなり、2枚の金属パターンプレート間にP型熱電素
子とN型熱電素子とが接合電極に接合されて交互に配設
され、一方の金属パターンプレートはその接合電極間の
空隙に絶縁性樹脂が充填されており、他方の金属パター
ンプレートがセラミック基板上に固定されていて、回路
構成上不要なブリッジは絶縁性樹脂やセラミック基板に
よる接合電極の保持下で切除されていることを特徴とす
る熱電モジュール。
3. A metal pattern plate comprising a conductive metal plate provided with a large number of bonding electrodes to which thermoelectric elements are bonded, and bonding electrodes arranged in a required pattern are connected to adjacent bonding electrodes by a bridge. The thermoelectric element and the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element are bonded alternately to the bonding electrodes between the two metal pattern plates, and one metal pattern plate is provided in the space between the bonding electrodes. It is filled with insulating resin, the other metal pattern plate is fixed on the ceramic substrate, and the bridge unnecessary for the circuit configuration is cut off while holding the bonding electrode by the insulating resin or the ceramic substrate. Characteristic thermoelectric module.
【請求項4】 P型熱電素子及びN型熱電素子は相互の
金属パターンプレートの接合電極による電気的接続方向
と交叉する方向に夫々列をなしているとともに、これら
の列はP型熱電素子の列とN型熱電素子の列とが交互に
並んでいることを特徴とする請求項1または2または3
記載の熱電モジュール。
4. The P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element each form a row in a direction intersecting with an electrical connection direction of a bonding electrode of a metal pattern plate of each other, and these rows are of the P-type thermoelectric element. The rows and the rows of N-type thermoelectric elements are alternately arranged.
The thermoelectric module described.
【請求項5】 各列上の熱電素子は夫々棒状の熱電素子
材から切り出されたものであることを特徴とする請求項
4記載の熱電モジュール。
5. The thermoelectric module according to claim 4, wherein the thermoelectric elements on each row are each cut out from a rod-shaped thermoelectric element material.
【請求項6】 P型熱電素子及びN型熱電素子の列の総
数が奇数とされていることを特徴とする請求項4または
5記載の熱電モジュール。
6. The thermoelectric module according to claim 4, wherein the total number of rows of P-type thermoelectric elements and N-type thermoelectric elements is an odd number.
【請求項7】 P型熱電素子の列が総数が奇数である交
互列の両端に位置していることを特徴とする請求項4ま
たは5または6記載の熱電モジュール。
7. The thermoelectric module according to claim 4, 5 or 6, wherein the rows of P-type thermoelectric elements are located at opposite ends of an alternating row having an odd total number.
【請求項8】 交互列の両端の列の熱電素子は他の列の
倍の間隔で設けられた接合電極に接合されていることを
特徴とする請求項4または5または6または7記載の熱
電モジュール。
8. The thermoelectric element according to claim 4, 5 or 6 or 7, characterized in that the thermoelectric elements on both ends of the alternate row are joined to the joining electrodes provided at double the intervals of the other rows. module.
【請求項9】 金属パターンプレートにおけるブリッジ
は電気的接続用ブリッジと切除対象である機械的接続専
用ブリッジで構成されており、複数の機械的接続専用ブ
リッジが直線状に並んだブリッジ列が複数平行に並ぶと
ともに、複数の電気的接続用ブリッジが上記ブリッジと
交叉する配列で並んでいることを特徴とする請求項1ま
たは2または3記載の熱電モジュール。
9. The bridge in the metal pattern plate is composed of an electrical connection bridge and a mechanical connection dedicated bridge to be cut off, and a plurality of bridges in which a plurality of mechanical connection dedicated bridges are arranged in a straight line are parallel to each other. The thermoelectric module according to claim 1, 2 or 3, wherein a plurality of bridges for electrical connection are lined up in an array that intersects with the bridges.
【請求項10】 一方の金属パターンプレートと他方の
金属パターンプレートとが鏡像関係にあることを特徴と
する請求項1または2または3記載の熱電モジュール。
10. The thermoelectric module according to claim 1, wherein one metal pattern plate and the other metal pattern plate are in a mirror image relationship.
【請求項11】 複数の電気的接続用ブリッジのブリッ
ジ列の端部に位置する接合電極に接合されたP型または
N型熱電素子は、上記ブリッジ列中の電気的接続用ブリ
ッジとは異なる方向に伸びるとともに長さの異なる電気
的接続用ブリッジにてN型またはP型熱電素子に接続さ
れていることを特徴とする請求項9記載の熱電モジュー
ル。
11. A P-type or N-type thermoelectric element joined to a joining electrode located at an end of a bridge row of a plurality of electrical connection bridges has a direction different from that of the electrical connection bridges in the bridge row. 10. The thermoelectric module according to claim 9, wherein the thermoelectric module is connected to the N-type or P-type thermoelectric element by a bridge for electrical connection that extends in the same direction and has a different length.
【請求項12】 熱電素子はBi−Te−Sb−Seか
らなる素子本体と、接合電極に接合される接合面に設け
られたNi層及びMo層とからなることを特徴とする請
求項1〜11のいずれかに記載の熱電モジュール。
12. The thermoelectric element comprises an element body made of Bi-Te-Sb-Se, and a Ni layer and a Mo layer provided on a joint surface to be joined to a joint electrode. The thermoelectric module according to any one of 11.
【請求項13】 Ni層はその厚みが1μm以上であ
り、Mo層はその厚みが1μm以下であることを特徴と
する請求項12に記載の熱電モジュール。
13. The thermoelectric module according to claim 12, wherein the Ni layer has a thickness of 1 μm or more, and the Mo layer has a thickness of 1 μm or less.
【請求項14】 Sn,Bi,Ag,Auの中から選択
された材料からなる層が接合面に積層されていることを
特徴とする請求項13または14記載の熱電モジュー
ル。
14. The thermoelectric module according to claim 13, wherein a layer made of a material selected from Sn, Bi, Ag, and Au is laminated on the joint surface.
【請求項15】 熱電素子は接合電極に接合される接合
面に銅層を備えていることを特徴とする請求項1〜12
のいずれかに記載の熱電モジュール。
15. The thermoelectric element is provided with a copper layer on a joint surface to be joined to the joint electrode.
The thermoelectric module according to any one of 1.
【請求項16】 両金属パターンプレート間の熱電素子
配置部を密閉するシール枠を備えていることを特徴とす
る請求項1または2または3記載の熱電モジュール。
16. The thermoelectric module according to claim 1, further comprising a seal frame that seals a thermoelectric element arrangement portion between both metal pattern plates.
【請求項17】 各金属パターンプレートは接合電極の
配列パターン部を囲む外周電極を一体に備えており、筒
状のシール枠はその両端が外周電極に接合されているこ
とを特徴とする請求項16記載の熱電モジュール。
17. The metal pattern plate is integrally provided with an outer peripheral electrode surrounding an array pattern portion of the joint electrodes, and both ends of the cylindrical seal frame are joined to the outer peripheral electrodes. 16. The thermoelectric module according to item 16.
【請求項18】 シール枠は外周電極に接合される両端
面にめっき層を有していることを特徴とする請求項17
記載の熱電モジュール。
18. The sealing frame has a plating layer on both end faces joined to the outer peripheral electrode.
The thermoelectric module described.
【請求項19】 両金属パターンプレート間の熱電素子
配置部を密閉するシール枠を金属パターンプレートに設
けた樹脂部が備えていることを特徴とする請求項1また
は3記載の熱電モジュール。
19. The thermoelectric module according to claim 1, wherein the resin portion provided on the metal pattern plate has a seal frame for sealing the thermoelectric element arrangement portion between both metal pattern plates.
【請求項20】 金属パターンプレートに設けられた端
子部がシール枠の外周側に位置していることを特徴とす
る請求項16記載の熱電モジュール。
20. The thermoelectric module according to claim 16, wherein the terminal portion provided on the metal pattern plate is located on the outer peripheral side of the seal frame.
【請求項21】 セラミック基板の両面に夫々金属パタ
ーンプレートが固定されており、これら両金属パターン
プレートとこれらに夫々対向する金属パターンプレート
と間に熱電素子を夫々配置していることを特徴とする請
求項2または3記載の熱電モジュール。
21. Metal pattern plates are fixed to both surfaces of a ceramic substrate, and thermoelectric elements are respectively arranged between these metal pattern plates and the metal pattern plates facing each other. The thermoelectric module according to claim 2 or 3.
【請求項22】 セラミック基板上の金属パターンプレ
ートと対向する金属パターンプレートはその接合電極間
の空隙に絶縁性樹脂が充填されたものであることを特徴
とする請求項21記載の熱電モジュール。
22. The thermoelectric module according to claim 21, wherein the metal pattern plate facing the metal pattern plate on the ceramic substrate is one in which a gap between the bonding electrodes is filled with an insulating resin.
【請求項23】 樹脂部がシール枠を備えており、樹脂
部でセラミック基板を挟持していることを特徴とする請
求項22記載の熱電モジュール。
23. The thermoelectric module according to claim 22, wherein the resin portion is provided with a seal frame, and the ceramic substrate is sandwiched between the resin portions.
【請求項24】 充填された樹脂による樹脂部で放熱部
材もしくは吸熱部材が一体に形成されていることを特徴
とする請求項1または3記載の熱電モジュール。
24. The thermoelectric module according to claim 1, wherein the heat radiation member or the heat absorption member is integrally formed of a resin portion made of filled resin.
【請求項25】 セラミック基板が放熱部材もしくは吸
熱部材であることを特徴とする請求項2または3記載の
熱電モジュール。
25. The thermoelectric module according to claim 2, wherein the ceramic substrate is a heat radiating member or a heat absorbing member.
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