(57)【要約】【課題】熱伝導性に優れる銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板を底板として用いても、金属製枠体との接合後に反りが生じないパッケージおよびその製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、複数の熱電素子１７が一対の電極板１４，１５で直列接続された熱電モジュール１０ａと、この熱電モジュール１０ａの一方の電極板１４が絶縁樹脂層１３を介して接合された金属製底板１１と、この金属製底板１１の外周囲部にハンダ１８により接合された金属製枠体１２とからなる。そして、金属製底板１１は銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなり、金属製底板１１と金属製枠体１２とが熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダ１６ａ，１６ｂの融点と同じかあるいはそれよりも融点が低いハンダ１８により接合されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の熱電素子と上電極板と下電極板とからなる熱電モジュールが熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、該金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージであって、
前記金属製底板は銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなり、
前記金属製底板と前記金属製枠体とが前記熱電モジュールを形成する際に用いられたハンダの融点と同じかあるいはそれよりも融点が低いハンダにより接合されていることを特徴とする熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項２】
前記熱電モジュールの前記上電極板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項３】
前記金属製底板の前記金属製枠体との接合部にそれらの嵌合用の溝部あるいは凹部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項４】
前記金属製底板の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項５】
前記金属の被覆層はニッケルめっき層あるいはニッケルめっき層と該ニッケルめっき層の上に形成された金めっき層からなることを特徴とする請求項４に記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項６】
前記金属製枠体は鉄−ニッケル−コバルト合金もしくはステンレス合金のいずれかからなることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項７】
前記熱伝導性が良好な絶縁樹脂層は高熱伝導性を有するフィラーを含有する絶縁樹脂シートあるいは接着剤からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項８】
前記フィラーはアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかから選択されていることを特徴とする請求項７に記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項９】
前記絶縁樹脂シートあるいは接着剤はポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂のいずれかから選択されていることを特徴とする請求項７に記載の熱電モジュールを備えたパッケージ。
【請求項１０】
複数の熱電素子と上電極板と下電極板とからなる熱電モジュールが熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、該金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法であって、
銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して熱電モジュールの下電極板を接合する第１接合工程と、
前記下電極板の上に前記複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に耐熱性樹脂フィルムにより接合された熱電モジュールの上電極板を配置して、これらの下電極板と上電極板との間に前記複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、
前記上電極板に接合された前記耐熱性樹脂フィルムを剥離する剥離工程と、
前記金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、前記第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより前記金属製底板の外周囲部に前記金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えたことを特徴とする熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法。
【請求項１１】
複数の熱電素子と上電極板と下電極板とからなる熱電モジュールが熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、該金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法であって、
銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な第１絶縁樹脂層を介して熱電モジュールの下電極板を接合する第１接合工程と、
熱伝導性が良好な第２絶縁樹脂層の一方面に熱電モジュールの上電極板を接合するとともに同他方面に銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板を接合する第２接合工程と、
前記下電極板の上に前記複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に前記第２絶縁樹脂層により接合された前記上電極板を配置して、これらの前記下電極板と前記上電極板との間に前記複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、
前記金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、前記第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより前記金属製底板の外周囲部に前記金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えたことを特徴とする熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法。
【請求項１２】
複数の熱電素子と上電極板と下電極板とからなる熱電モジュールが熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、該金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法であって、
耐熱性樹脂フィルムに熱電モジュールの下電極板を接合するとともに、耐熱性樹脂フィルムに熱電モジュールの上電極板を接合する第１接合工程と、
前記耐熱性樹脂フィルムに接合された前記下電極板の上に前記複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に耐熱性樹脂フィルムにより接合された上電極板を配置して、これらの前記下電極板と前記上電極板との間に前記複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、
前記上電極板に接合された前記耐熱性樹脂フィルムおよび前記下電極板に接合された前記耐熱性樹脂フィルムをそれぞれ剥離して熱電モジュールを形成する熱電モジュール形成工程と、
銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して前記熱電モジュールを接合する第２接合工程と、
前記金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、前記第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより前記金属製底板の外周囲部に前記金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えたことを特徴とする熱電モジュールを備えたパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザなどの半導体素子を収容するパッケージに係り、特に、当該半導体素子を冷却したり加熱する熱電モジュールが絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、この金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図８に示すように、熱電モジュール２０ａを備えたパッケージ２０においては、鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール：登録商標）に熱膨張係数が近似し、かつ熱伝導性が良好な銅−タングステン（ＣｕＷ）材料からなる金属部材を底板２１として用いる。そして、この底板２１に鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール：登録商標）からなる金属製枠体２２を銀ロウ（融点は７７０℃）２９などのロウ材により高温で接合して形成することが、例えば、特許文献１（特開平７−１２８５５０号公報）や特許文献２（特許第３４２６７１７号公報）などにて提案されている。
【０００３】
この場合、この種の熱電モジュール２０ａを備えたパッケージ２０の底板２１に熱電モジュール２０ａを接合するに際しては、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、インジュウム（Ｉｎ）、ビスマス（Ｂｉ）を含むハンダ（融点は１１８℃〜２８０℃）２３ａを用いて接合することが上述した特許文献１にて開示されている。また、特許文献３（特許第４１０１１８１号公報）においては、Ｓｎ−Ａｇハンダ（融点は２２１℃）、Ｓｎ−Ｚｎハンダ（融点は１９９℃）を用いて接合することが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１２８５５０号公報
【特許文献２】特許第３４２６７１７号公報
【特許文献３】特許第４１０１１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した熱電モジュール２０ａにおいては、通常、図８に示すように、多数の熱電素子２８を直列接続して接合するために、これらの熱電素子２８の両端部に下電極板２４と上電極板２６からなる一対の電極板が接合されて形成されている。そして、これらの一対の電極板２４，２６は、それぞれセラミック基板２３，２５の上に形成されている。このため、この種の熱電モジュール２０ａを備えたパッケージ２０においては、熱電素子２８からの排熱はセラミック基板２３と底板２１となる銅−タングステン（ＣｕＷ）材料（熱伝導率：１６０〜２００Ｗ／ｍＫ）からなる金属部材を介して排熱されるため、十分に排熱が行えないという問題を生じた。また、銅−タングステン（ＣｕＷ）材料は高価なため、この種の熱電モジュールを備えたパッケージが高価になるという問題を生じた。
【０００５】
そこで、銅−タングステン（ＣｕＷ）材料からなる底板２１に代えて、図９に示すように、熱伝導に優れる銅板（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）を用い、この銅板からなる底板３１に鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール：登録商標）からなる金属製枠体３２を銀ロウ（融点は７７０℃）３９などのロウ材により高温で接合して、熱電モジュール３０ａを備えたパッケージ３０を形成する試みが行われた。
ところが、銅板からなる底板３１に鉄−ニッケル−コバルト合金からなる金属製枠体３２を銀ロウ（融点は７７０℃）３９などで接合すると、銅（熱膨張率（線膨張率α）：１６．８×１０-6／Ｋ）と鉄−ニッケル−コバルト合金（熱膨張率（線膨張率α）：５．７〜６．５×１０-6／Ｋ）との熱膨張率の差が大きいことに起因して、接合後に、銅板からなる底板３１に大きな反り（例えば、船底型に１００μｍ程度）が発生するという新たな問題が生じた。
【０００６】
そこで、本発明は上記の如き問題点を解消するためになされたものであり、熱伝導性に優れる銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板を底板として用いても、金属製枠体との接合後に反りが生じない熱電モジュールを備えたパッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の熱電素子と上電極板と下電極板とからなる熱電モジュールが熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して接合された金属製底板と、該金属製底板の外周囲部に接合された金属製枠体とからなる熱電モジュールを備えたパッケージであって、金属製底板は銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなり、金属製底板と金属製枠体とが熱電モジュールを形成する際に用いられたハンダの融点と同じかあるいはそれよりも融点が低いハンダにより接合されていることを特徴とする。
【０００８】
このように、金属製底板を熱伝導性に優れた銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板から選択して用い、かつこの金属製底板に熱電モジュールの一方の電極板が絶縁樹脂層を介して接合されていると、熱電素子で発生した熱は熱伝導性に優れた金属製底板から容易に放散させる（排熱する）ことが可能となる。このため、熱抵抗が小さい熱電モジュールを備えたパッケージを得ることが可能となる。この場合、金属製底板と金属製枠体とが熱電モジュールを形成する際に用いられたハンダの融点と同じかあるいはそれよりも融点が低いハンダにより接合されているので、金属製底板と金属製枠体との接合時に、既に接合された熱電モジュールのハンダ接合部が溶融することがない。
【０００９】
ここで、熱電モジュールの上電極板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板が配設されていると、後に、この熱電モジュールの上に配置される素子などの接合が容易になる。また、金属製底板の金属製枠体との接合部にそれらの嵌合用の溝部あるいは凹部が形成されていると、金属製底板と金属製枠体との位置決めが容易になるとともに、金属製底板と金属製枠体との接合強度が向上することとなるので好ましい。また、金属製底板の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層、好ましくはニッケルめっき層あるいはニッケルめっき層と該ニッケルめっき層の上に形成された金めっき層が形成されていると、金属製底板の耐食性が向上するとともに、この金属製底板に放熱フィンなどを接合することが容易になって望ましい。
【００１０】
また、金属製枠体は鉄−ニッケル−コバルト合金もしくはステンレス合金のいずれかから選択して用いるのが望ましい。この場合、金属製枠体の表面はニッケル金属の表面処理が施されているのが望ましい。また、熱伝導性が良好な絶縁樹脂層は高熱伝導性を有するフィラーを含有する絶縁樹脂シートあるいは接着剤からなると、絶縁樹脂層の熱伝導性が向上して、熱電素子で発生した熱を金属製底板からさらに容易に排熱することが可能となる。この場合、フィラーはアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかから選択して用いるようにすればよい。さらに、絶縁樹脂シートあるいは接着剤はポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂のいずれかから選択して用いるのが望ましい。
【００１１】
そして、上記の如き熱電モジュールを備えたパッケージを作製するには、銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して熱電モジュールの下電極板を接合する第１接合工程と、下電極板の上に複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に耐熱性樹脂フィルムにより接合された熱電モジュールの上電極板を配置して、これらの下電極板と上電極板との間に複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、上電極板に接合された耐熱性樹脂フィルムを剥離する剥離工程と、金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより金属製底板の外周囲部に金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えるようにすればよい。
【００１２】
あるいは、銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な第１絶縁樹脂層を介して熱電モジュールの下電極板を接合する第１接合工程と、熱伝導性が良好な第２絶縁樹脂層の一方面に熱電モジュールの上電極板を接合するとともに同他方面に銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板を接合する第２接合工程と、下電極板の上に複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に第２絶縁樹脂層により接合された上電極板を配置して、これらの下電極板と上電極板との間に複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより金属製底板の外周囲部に金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えるようにしてもよい。
【００１３】
あるいは、耐熱性樹脂フィルムに熱電モジュールの下電極板を接合するとともに、耐熱性樹脂フィルムに熱電モジュールの上電極板を接合する第１接合工程と、耐熱性樹脂フィルムに接合された下電極板の上に複数の熱電素子を配置するとともに、該複数の熱電素子の上に耐熱性樹脂フィルムにより接合された上電極板を配置して、これらの下電極板と上電極板との間に複数の熱電素子を第１ハンダによりハンダ接合する第１ハンダ接合工程と、上電極板に接合された耐熱性樹脂フィルムおよび下電極板に接合された耐熱性樹脂フィルムをそれぞれ剥離して熱電モジュールを形成する熱電モジュール形成工程と、銅、アルミニウム、銀およびこれらの合金のいずれかから選択された金属板からなる金属製底板の上に熱伝導性が良好な絶縁樹脂層を介して熱電モジュールを接合する第２接合工程と、金属製底板の外周囲部に金属製枠体を配置し、第１ハンダと同じ融点を有するかあるいはそれよりも低融点の第２ハンダにより金属製底板の外周囲部に金属製枠体をハンダ接合する第２ハンダ接合工程とを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、熱電素子で発生した熱は熱伝導性に優れた金属製底板から容易に放散させる（排熱する）ことが可能となるため、熱抵抗が小さい熱電モジュールを備えたパッケージを得ることが可能となる。そして、金属製底板と金属製枠体とのハンダ接合は、熱電モジュールを形成する際に用いられたハンダの融点と同じかあるいはそれよりも融点が低いハンダにより接合されている。このため、金属製底板と金属製枠体との接合時に、既に接合された熱電モジュールのハンダ接合部が溶融することがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ついで、本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの一実施の形態を図に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
なお、図１は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージを模式的に示す図であり、図１（ａ）はその上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面の要部を模式的に示す断面図である。図２は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第１変形例の金属製底板を模式的に示す図であり、図２（ａ）はその上面を模式的に示す上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【００１６】
図３は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第２変形例の金属製底板を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその上面を模式的に示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。図４は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージおよび比較例の熱電モジュールを備えたパッケージにおける熱放散性（消費電力に対する吸熱量の関係）を示すグラフである。図５は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第１実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。図６は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第２実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。図７は本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第３実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００１７】
１．熱電モジュールを備えたパッケージ
（１）実施例１
本実施例１の熱電モジュールを備えたパッケージ１０は、図１に示すように、金属製底板１１と、この金属製底板１１の外周囲部にハンダ１８により接合された金属製枠体１２と、金属製底板１１の所定の部位に絶縁樹脂層１３を介して接合された熱電モジュール１０ａとからなるものである。なお、熱電モジュール１０ａは、一対の下電極板（この場合は、放熱側電極とする）１４と上電極板（この場合は、吸熱側電極とする）１５で複数の熱電素子１７がハンダ１６ａ，１６ｂにより接合されて形成されている。
そして、放熱側電極となる下電極板１４が粘着性を有する絶縁樹脂層１３に接合されて、金属製底板１１の所定の部位に熱電モジュール１０ａが一体化されている。この場合、金属製枠体１２の一側壁の上部には、この金属製枠体１２を貫通して複数のリード線が接続されていて、熱電モジュール１０ａに形成された端子部（図示せず）や他の素子（図示せず）に接続されるようになされている。
【００１８】
ここで、金属製底板１１は、厚みが１〜３ｍｍの熱伝導性が良好（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）な銅板を用いており、例えば、基板サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズになるように形成されている。なお、銅板に代えて、安価で、熱伝導性が良好な青銅あるいは真鍮などの銅合金、あるいはアルミニウム、銀およびこれらの合金を用いるようにしてもよい。この場合、金属製底板１１の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層、例えばニッケルめっき層あるいはニッケルめっき層とこのニッケルめっき層の上に形成された金めっき層が形成されているのが望ましい。
【００１９】
なお、金属製底板１１は、図２の第１変形例に示すように、その外周部に金属製枠体１２の端部が嵌合できるような金属製枠体１２の幅とほぼ等しい幅で所定の深さ（例えば、０．２ｍｍ）の溝部１１ａを設けるようにすると、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合強度が向上するとともに、それらの位置合わせも容易になる。また、図３の第２変形例に示すように、その外周部を除く底部の略全面に所定の深さ（例えば、０．２ｍｍ）の凹部１１ｂを設けるようにしても、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合強度が向上するとともに、それらの位置合わせも容易になる。
【００２０】
金属製枠体１２は、鉄−ニッケル−コバルト合金（熱膨張率（線膨張率α）が５．７〜６．５×１０-6／Ｋのコバール（登録商標）が望ましい）を矩形の枠状に成型することにより形成されている。
そして、この金属製底板１１の外周囲部に金属製枠体１２がＩｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１３８℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８７℃）などからなるハンダ１８でハンダ接合されている。
【００２１】
この場合、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合に用いられる上記の如きハンダは、後述する熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）、ＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）、ＳｎＡｇＣｕハンダなど）よりも低融点のハンダが用いられることとなる。これは、金属製底板１１の所定の位置に熱電モジュール１０ａを接合した後に、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合が行われるため、これらの金属製底板１１と金属製枠体１２との接合時に熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダが溶融されないためである。
【００２２】
粘着性を有する絶縁樹脂層１３は、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有する合成樹脂により形成されているとともに、所定の厚み（例えば、１００μｍ）になるようにシート状に形成された樹脂シートである。この場合、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂の熱伝導性を向上させるために、アルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加するのが望ましい。なお、絶縁樹脂層１３としては、樹脂シートに限らず、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有する合成樹脂からなる接着剤を用いるようにしてもよい。この場合も、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂の熱伝導性を向上させるためにアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加するのが望ましい。
【００２３】
下電極板（この場合は、放熱側電極とする）１４および上電極板（この場合は、吸熱側電極とする）１５は、厚みが０．１〜０．２ｍｍ銅板からなり、所定の電極パターンになるように形成されている。この場合、後述するように、上述した樹脂シートあるいは耐熱性樹脂フィルムに下電極板１４あるいは上電極板１５となる銅板を貼り合わせ、これを所定の電極パターンになるようにパターンエッチングすることにより形成されている。なお、これらの下電極板１４あるいは上電極板１５の上にそれぞれニッケルめっき層を設けるようにしてもよい。さらに、このニッケルめっき層の上に金めっき層を設けるようにしてもよい。
【００２４】
熱電素子１７は、例えば、２ｍｍ（長さ）×２ｍｍ（幅さ）×２ｍｍ（高さ）のサイズになるように形成されたＰ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなるものである。この場合、熱電素子１７としては、室温で高い性能が発揮されるＢｉ-Ｔｅ（ビスマスーテルル）系の熱電材料からなる焼結体を用いのが望ましく、Ｐ型半導体化合物素子としては、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅの３元素からなる材料を用い、Ｎ型半導体化合物素子としては、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｓｅの４元素からなる材料を用いるのが好ましい。具体的には、Ｐ型半導体化合物素子としては、Ｂｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3と表される組成のものを使用し、Ｎ型半導体化合物素子としては、Ｂｉ1.9Ｓｂ0.1Ｔｅ2.6Ｓｅ0.4と表される組成のものを使用し、ホットプレス焼結法に形成されたものを用いるようにしている。
【００２５】
そして、熱電素子１７の下電極板１４との接合面および上電極板１５との接合面には、ハンダ付けのためのニッケルめっき層を設けるのが望ましい。そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎ・・・の順に電気的に直列に接続されるように、下電極板１４および上電極板１５とにそれぞれＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）やＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）やＳｎＡｇＣｕハンダよりなるハンダ１６ａ，１６ｂによりハンダ付けされている。
なお、図６（ｇ）に示すように、上電極板１５の上に絶縁樹脂層１３ａを介して厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなる金属板１５ａを設けるようにしてもよい。この場合、金属板１５ａを設けることにより、後に、この熱電モジュール１０ａの上に配置される素子などの接合が容易になる。
【００２６】
（２）比較例１
本比較例１の熱電モジュールを備えたパッケージ２０は、図８に示すように、銅−タングステン（ＣｕＷ）材料からなる金属製底板２１と、この金属製底板２１の外周囲部に銀ロウ（融点：７７０℃）２９により接合された鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール）からなる金属製枠体２２と、金属製底板２１の所定の部位にハンダ接合された熱電モジュール２０ａとからなるものである。この場合、熱電モジュール２０ａは、セラミック製の下基板２３に形成された下電極板（放熱側電極）２４と、セラミック製の上基板２５に形成された上電極板（吸熱側電極）２６とにより複数の熱電素子２８がハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ）２７ａ，２７ｂにより接合されて形成されている。なお、本比較例１においては、金属製底板２１と金属製枠体２２とを接合した後に、金属製底板２１の所定の位置に熱電モジュール２０ａの接合が行われることとなる。
【００２７】
そして、放熱側電極となる下電極板２４が形成されたセラミック製の下基板２３が金属製底板２１の所定の位置にハンダ２３ａにより接合されて、金属製底板２１と熱電モジュール２０ａとが一体化されている。この場合、ハンダ２３ａは熱電素子２８の接合に用いたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ）２７ａ，２７ｂよりも低融点のハンダ（例えば、ＩｎＡｇハンダ，ＳｎＩｎＡｇハンダ，ＩｎＳｎハンダ）を用いている。なお、金属製枠体２２の一側壁の上部には、この金属製枠体２２を貫通して複数のリード線２２ａが接続されていて、熱電モジュール２０ａに形成された端子部（図示せず）や他の素子（図示せず）に接続されるようになされている。
【００２８】
（３）比較例２
本比較例２の熱電モジュールを備えたパッケージ３０は、図９に示すように、厚みが１〜３ｍｍの熱伝導性が良好（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）な銅板からなる金属製底板３１と、この金属製底板３１の外周囲部に銀ロウ（融点：７７０℃）３９により接合された鉄−ニッケル−コバルト合金（コバール）からなる金属製枠体３２と、金属製底板３１の所定の部位にハンダ接合された熱電モジュール３０ａとからなるものである。この場合、熱電モジュール３０ａは、セラミック製の下基板３３に形成された下電極板（放熱側電極）３４と、セラミック製の上基板３５に形成された上電極板（吸熱側電極）３６とにより複数の熱電素子３８がハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ）３７ａ，３７ｂにより接合されて形成されている。なお、本比較例２においても、金属製底板３１と金属製枠体３２とを接合した後に、金属製底板３１の所定の位置に熱電モジュール３０ａの接合が行われることとなる。
【００２９】
そして、放熱側電極となる下電極板３４が形成されたセラミック製の下基板３３が金属製底板３１の所定の位置にハンダ３３ａにより接合されて、金属製底板３１と熱電モジュール３０ａとが一体化されている。この場合、ハンダ３３ａは熱電素子３８の接合に用いたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ）３７ａ，３７ｂよりも低融点のハンダ（例えば、ＩｎＡｇハンダ，ＳｎＩｎＡｇハンダ，ＩｎＳｎハンダ）を用いている。なお、金属製枠体３２の一側壁の上部には、この金属製枠体３２を貫通して複数のリード線３２ａが接続されていて、熱電モジュール３０ａに形成された端子部（図示せず）や他の素子（図示せず）に接続されるようになされている。
【００３０】
（４）評価試験
ついで、上述のような構成となる各熱電モジュールを備えたパッケージ１０，２０，３０の評価試験を行った。そこで、まず、作製後の各パッケージ１０，２０，３０の金属製底板１１，２１，３１の反り量を測定すると、下記の表１に示すような結果となった。
【表１】
2010109132.tif 000003
【００３１】
上記表１の結果から以下のことが明らかになった。即ち、銅板からなる金属製底板３１にコバールからなる金属製枠体３２を銀ロウ３９で接合したパッケージ３０においては、金属製底板３１の反り量が１００μｍであり、経験からの金属製底板の反り量の実用上限値である５０μｍを超えていて実用に適さないことが明らかになった。これは、金属製底板３１の材質である銅（α：１６．８×１０-6）と金属製枠体３２の材質であるコバール（α：５．７〜６．５×１０（３０〜５０００℃））との熱膨張率差がロウ付け温度で大きいためである。
【００３２】
これに対して、銅板からなる金属製底板１１にコバールからなる金属製枠体１２をハンダ１８で接合したパッケージ１０においては、金属製底板１１の反り量が２５μｍであり、ＣｕＷ（α：６．５×１０-6）からなる金属製底板２１にコバールからなる金属製枠体２２を銀ロウ２９で接合したパッケージ２０の金属製底板２１の反り量２０μｍよりは５μｍだけ大きいものの、十分に実用に耐えうる値であることが分かる。これらのことから、銅板からなる金属製底板１１にコバールからなる金属製枠体１２をハンダで接合するのが好ましいことが分かる。
【００３３】
ついで、金属製底板１１，３１の材質として銅板を用いて作製したパッケージ１０，３０において、まず、作製直後の各パッケージ１０，３０の電気抵抗を測定した。この後、各パッケージ１０，３０を−４０℃の雰囲気中に３０分間曝した後、８５℃の雰囲気中に３０分間曝すようにし、このような低温と高温の雰囲気に交互に曝すようにして１００サイクル繰り返すという熱冷試験を行った。そして、熱冷試験後の各パッケージ１０，３０の電気抵抗を測定すると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【表２】
2010109132.tif 000004
【００３４】
上記表２の結果から以下のことが明らかになった。即ち、銅板からなる金属製底板３１にセラミック基板（下基板）を備えた熱電モジュール３０ａが接合されたパッケージ３０においては、その電気抵抗が１０．１２５Ωと増加率が極めて大きいことが分かった。そして、このパッケージ３０に備えられた熱電モジュール３０ａを目視で観察したところ、熱電モジュール３０ａを構成する熱電素子３８の内部に亀裂が生じていることが明らかになり、実用に耐えられないことが分かった。
【００３５】
一方、銅板からなる金属製底板１１にセラミック基板（下基板）を備えないで、熱伝導性が良好な絶縁樹脂層１３を介して熱電モジュール１０ａが接合されたパッケージ１０においては、その電気抵抗が２．００８Ωで、０．４％しか増加しておらず、また、熱電モジュール１０ａを構成する熱電素子１７に亀裂が生じていることも観察されなかった。このことから、銅板からなる金属製底板１１に、熱電モジュール１０ａにセラミック基板（下基板）を備えないで、熱伝導性が良好な絶縁樹脂層１３を介して接合すると、信頼性に優れたパッケージ１０が得られて、好ましいことが分かる。
【００３６】
ついで、上述のように構成される熱電モジュールを備えたパッケージの熱放散性（放熱性）について検討した。この場合、各パッケージ１０，２０を用いて、各熱電モジュール１０ａ，２０ａに電圧を印加し、その消費電力（Ｗ）に対する吸熱量（Ｗ）を求め、横軸を消費電力（Ｗ）とし、縦軸を吸熱量（Ｗ）としてグラフに表すと、図４に示すような結果が得られた。この場合、熱電モジュールの冷却端にヒータを載せて所望の熱量（吸熱量）（Ｗ）を発生させた後、熱電モジュールに通電して冷却端の温度が所定の温度になるまで電流値を上昇させて必要な消費電力（Ｗ）を求めることにより行った。
【００３７】
図４の結果から、銅板からなる金属製底板１１にセラミック基板（下基板）を備えないで、直接、熱電モジュール１０ａが接合されたパッケージ１０の方が、ＣｕＷ板からなる金属製底板２１にセラミック基板（下基板）を備えた熱電モジュール２０ａが接合されたパッケージ２０よりも少ない消費電力（Ｗ）で同じ吸熱量（Ｗ）が得られていることが分かる。このことは、換言すると、銅板からなる金属製底板１１にセラミック基板（下基板）を備えないで、熱伝導性が良好な絶縁樹脂層１３を介して熱電モジュール１０ａを接合した方が、熱電素子１７が発生した熱を金属製底板１１より多く放散（放熱）できることを意味しているということができる。
【００３８】
１．熱電モジュールを備えたパッケージの作製方法
ついで、上述のように構成される熱電モジュールを備えたパッケージ１０の作製方法のについての３つの実施例を以下に説明することとする。
（１）実施例１
まず、金属製底板１１と絶縁樹脂層１３と放熱側電極となる下電極板１４とを用意する。ここで、金属製底板１１は、厚みが１〜３ｍｍの熱伝導性が良好（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）な銅板からなり、基板サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズになるように形成されたものである。また、絶縁樹脂層１３は、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有しかつ粘着性を有する合成樹脂シート（例えば、厚みが１００μｍのもの）により形成されている。さらに、下電極板１４は厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。
【００３９】
この場合、金属製底板１１の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層、例えばニッケルめっき層が形成されているのが望ましい。また、絶縁樹脂層１３の熱伝導性を向上させるために、絶縁樹脂層１３中にアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加させたものを用いるのが望ましい。ここで、絶縁樹脂層１３は熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上のものが望ましい。
【００４０】
ついで、図５（ａ）に示すように、用意した金属製底板１１の上に絶縁樹脂層１３を積層し、例えば、１２０〜１６０℃の温度で１０分間、０．９８ＭＰａの加圧力を付与して金属製底板１１と絶縁樹脂層１３とを仮圧着した。その後、絶縁樹脂層１３の上に下電極板１４を積層した後、例えば、１７０℃の温度で６０分間、２．９４ＭＰａの加圧力を付与して、金属製底板１１と絶縁樹脂層１３と下電極板１４とを接着して積層体とした。この後、得られた積層体に必要なマスキングを施して所定の下電極パターンになるように下電極板１４をパターンエッチングした。これにより、図５（ｂ）に示すように、下電極板１４に所定の下電極パターンが形成されることとなる。
【００４１】
一方、粘着性を有する耐熱性樹脂フィルム（例えば、日東電工製Ｎｏ．３６０ＵＬあるいは寺岡製作所製Ｎｏ．６４６２）１９と吸熱側電極となる上電極板１５とを用意する。なお、上電極板１５は、下電極板１４と同様の厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。そして、図５（ｃ）に示すように、この耐熱性樹脂フィルム１９の片面に上電極板１５を貼り合わせる。この後、得られた貼り合わせ体に必要なマスキングを施して所定の上電極パターンになるように上電極板１５をパターンエッチングした。これにより、図５（ｄ）に示すように、上電極板１５に所定の上電極パターンが形成されることとなる。
【００４２】
ついで、図５（ｅ）に示すように、下電極板１４の上にハンダ１６ａを塗布するとともに、上電極板１５の上にハンダ１６ｂを塗布する。この場合、ハンダ１６ａ，１６ｂは、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）やＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）やＳｎＡｇＣｕハンダから選択して用いるようにすればよい。ついで、Ｐ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなる一対の熱電素子１７の多数組を用意する。なお、これらの熱電素子１７は、例えば、２ｍｍ（長さ）×２ｍｍ（幅さ）×２ｍｍ（高さ）のサイズになるように形成されたものである。この場合、熱電素子１７の下電極板１４との接合面および上電極板１５との接合面には、ハンダ付けのためのニッケルめっき層を設けるのが望ましい。
【００４３】
そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎ・・・の順に電気的に直列に接続されるように、図５（ｆ）に示すように、下電極板１４の上に熱電素子１７を配置した後、これらの熱電素子１７の上に上電極板１５を配置した。この後、ハンダ１６ａ，１６ｂが溶融する温度に加熱して、ハンダ１６ａ，１６ｂを溶融させることにより、下電極板１４と上電極板１５との間に複数の熱電素子１７が接合されることとなる。この後、図５（ｇ）に示すように、上電極板１５に接着された耐熱性樹脂フィルム１９を引き剥がすことにより、金属製底板１１の上に絶縁樹脂層１３を介して熱電モジュール１０ａが形成されることとなる。
【００４４】
ついで、金属製底板１１の外周囲部にＩｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）などからなるハンダ１８を配置した後、このハンダ１８の上に鉄−ニッケル−コバルト合金（熱膨張率（線膨張率α）が５．７〜６．５×１０-6／Ｋのコバール（登録商標）が望ましい）よりなる矩形の枠状に成型された金属製枠体１２を配置した。この後、ハンダ１８を溶融させることにより、図１に示すように、金属製底板１１の外周囲部にハンダ１８により金属製枠体１２が接合された熱電モジュール１０ａを備えたパッケージ１０が形成されることとなる。
【００４５】
この場合、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合に用いられるハンダ１８は、上述した熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）、ＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）、ＳｎＡｇＣｕハンダなど）１６ａ，１６ｂよりも低融点のハンダ（Ｉｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）など）を用いる必要がある。
【００４６】
（２）実施例２
まず、金属製底板１１と第１絶縁樹脂層１３と放熱側電極となる下電極板１４とを用意する。ここで、金属製底板１１は、厚みが１〜３ｍｍの熱伝導性が良好（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）な銅板からなり、基板サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズになるように形成されたものである。また、第１絶縁樹脂層１３は、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有しかつ粘着性を有する合成樹脂シート（例えば、厚みが１００μｍのもの）により形成されている。さらに、下電極板１４は厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。
【００４７】
この場合、金属製底板１１の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層、例えばニッケルめっき層が形成されているのが望ましい。また、第１絶縁樹脂層１３の熱伝導性を向上させるために、第１絶縁樹脂層１３中にアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加させたものを用いるのが望ましい。ここで、第１絶縁樹脂層１３は熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上のものが望ましい。
【００４８】
ついで、図６（ａ）に示すように、用意した金属製底板１１の上に第１絶縁樹脂層１３を積層し、例えば、１２０〜１６０℃の温度で１０分間、０．９８ＭＰａの加圧力を付与して金属製底板１１と第１絶縁樹脂層１３とを仮圧着した。この後、第１絶縁樹脂層１３の上に下電極板１４を積層し、例えば、１７０℃の温度で６０分間、２．９４ＭＰａの加圧力を付与して、金属製底板１１と第１絶縁樹脂層１３と下電極板１４とを接着して積層体とした。この後、得られた積層体に必要なマスキングを施して所定の下電極パターンになるように下電極板１４をパターンエッチングした。これにより、図６（ｂ）に示すように、下電極板１４に所定の下電極パターンが形成されることとなる。
【００４９】
一方、粘着性を有する第２絶縁樹脂層１３ａと吸熱側電極となる上電極板１５と金属板１５ａとを用意する。なお、上電極板１５は、下電極板１４と同様の厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。また、金属板１５ａは厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。そして、図６（ｃ）に示すように、この第２絶縁樹脂層１３ａの一方の片面に金属板１５ａを貼り合わせて、例えば、１２０℃〜１６０℃の温度で１０分間、０．９８ＭＰａの加圧力を付与して仮圧着した後、第２絶縁樹脂層１３ａの他方の片面に上電極板１５を貼り合わせて、第２絶縁樹脂層１３ａと金属板１５ａと上電極板１５とを、例えば、１７０℃の温度で６０分間、２．９４ＭＰａの加圧力を付与して圧着した。この後、得られた貼り合わせ体に必要なマスキングを施して所定の上電極パターンになるように上電極板１５をパターンエッチングした。これにより、図６（ｄ）に示すように、上電極板１５に所定の上電極パターンが形成されることとなる。
【００５０】
ついで、図６（ｅ）に示すように、下電極板１４の上にハンダ１６ａを塗布するとともに、上電極板１５の上にハンダ１６ｂを塗布する。この場合、ハンダ１６ａ，１６ｂは、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）やＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）やＳｎＡｇＣｕハンダから選択して用いるようにすればよい。ついで、Ｐ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなる一対の熱電素子１７の多数組を用意する。なお、これらの熱電素子１７は、例えば、２ｍｍ（長さ）×２ｍｍ（幅さ）×２ｍｍ（高さ）のサイズになるように形成されたものである。この場合、熱電素子１７の下電極板１４との接合面および上電極板１５との接合面には、ハンダ付けのためのニッケルめっき層を設けるのが望ましい。
【００５１】
そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎ・・・の順に電気的に直列に接続されるように、図６（ｆ）に示すように、下電極板１４の上に熱電素子１７を配置した後、これらの熱電素子１７の上に上電極板１５を配置した。この後、ハンダ１６ａ，１６ｂが溶融する温度に加熱して、ハンダ１６ａ，１６ｂを溶融させることにより、図６（ｇ）に示すように、下電極板１４と上電極板１５との間に複数の熱電素子１７が接合されることとなり、金属製底板１１の上に第１絶縁樹脂層１３を介して熱電モジュール１０ａが形成されることとなる。なお、本実施例２においては、上電極板１５の上に第２絶縁樹脂層１３ａを介して厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなる金属板１５ａが配設されることとなる。これにより、後に、この熱電モジュール１０ａの上に配置される素子などの接合が容易になる。
【００５２】
ついで、金属製底板１１の外周囲部にＩｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）などからなるハンダ１８を配置した後、このハンダ１８の上に鉄−ニッケル−コバルト合金（熱膨張率（線膨張率α）が５．７〜６．５×１０-6／Ｋのコバール（登録商標）が望ましい）よりなる矩形の枠状に成型された金属製枠体１２を配置した。この後、ハンダ１８を溶融させることにより、図１に示すように、金属製底板１１の外周囲部にハンダ１８により金属製枠体１２が接合された熱電モジュール１０ａ（この場合は、図示しないが上電極板１５の上に絶縁樹脂層１３ａを介して金属板１５ａが配設されることとなる）を備えたパッケージ１０が形成されることとなる。
【００５３】
この場合も、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合に用いられるハンダ１８は、上述した熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）、ＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）、ＳｎＡｇＣｕハンダなど）１６ａ，１６ｂよりも低融点のハンダ（Ｉｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）など）を用いる必要がある。
【００５４】
（３）実施例３
まず、粘着性を有する耐熱性樹脂フィルム（例えば、日東電工製Ｎｏ．３６０ＵＬあるいは寺岡製作所製Ｎｏ．６４６２）１９ａと放熱側電極となる下電極板１４とを用意する。なお、下電極板１４は厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。そして、図７（ａ１）に示すように、この耐熱性樹脂フィルム１９ａの片面に下電極板１４を貼り合わせる。この後、得られた貼り合わせ体に必要なマスキングを施して所定の下電極パターンになるように下電極板１４をパターンエッチングした。これにより、図７（ｂ１）に示すように、下電極板１４に所定の上電極パターンが形成されることとなる。ついで、図７（ｃ１）に示すように、下電極板１４の上にハンダ１６ａを塗布する。この場合、ハンダ１６ａは、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）やＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）やＳｎＡｇＣｕハンダから選択して用いるようにすればよい。
【００５５】
同様に、粘着性を有する耐熱性樹脂フィルム（例えば、日東電工製Ｎｏ．３６０ＵＬあるいは寺岡製作所製Ｎｏ．６４６２）１９ｂと吸熱側電極となる上電極板１５とを用意する。なお、上電極板１５は、下電極板１４と同様の厚みが０．１〜０．２ｍｍの銅板からなるものである。そして、図７（ａ２）に示すように、この耐熱性樹脂フィルム１９ｂの片面に上電極板１５を貼り合わせる。この後、得られた貼り合わせ体に必要なマスキングを施して所定の上電極パターンになるように上電極板１５をパターンエッチングした。これにより、図７（ｂ２）に示すように、上電極板１５に所定の上電極パターンが形成されることとなる。ついで、図７（ｃ２）に示すように、上電極板１５の上にハンダ１６ｂを塗布する。この場合、ハンダ１６ｂは、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）やＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）やＳｎＡｇＣｕハンダから選択して用いるようにすればよい。
【００５６】
ついで、Ｐ型半導体化合物素子とＮ型半導体化合物素子とからなる一対の熱電素子１７の多数組を用意する。なお、これらの熱電素子１７は、例えば、２ｍｍ（長さ）×２ｍｍ（幅さ）×２ｍｍ（高さ）のサイズになるように形成されたものである。この場合、熱電素子１７の下電極板１４との接合面および上電極板１５との接合面には、ハンダ付けのためのニッケルめっき層を設けるのが望ましい。そして、これらがＰ，Ｎ，Ｐ，Ｎ・・・の順に電気的に直列に接続されるように、図７（ｄ）に示すように、下電極板１４の上に熱電素子１７を配置した後、これらの熱電素子１７の上に上電極板１５を配置した。この後、ハンダ１６ａ，１６ｂが溶融する温度に加熱して、ハンダ１６ａ，１６ｂを溶融させることにより、図７（ｅ）に示すように、下電極板１４と上電極板１５との間に複数の熱電素子１７が接合されることとなる。この後、下電極板１４に接着された耐熱性樹脂フィルム１９ａを引き剥がすとともに、上電極板１５に接着された耐熱性樹脂フィルム１９ｂを引き剥がすことにより熱電モジュール１０ａが形成されることとなる。
【００５７】
一方、図７（ｆ）に示すように、金属製底板１１と絶縁樹脂層１３とを用意する。ここで、金属製底板１１は、厚みが１〜３ｍｍの熱伝導性が良好（熱伝導率：４００Ｗ／ｍＫ）な銅板からなり、基板サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズになるように形成されたものである。また、絶縁樹脂層１３は、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有しかつ粘着性を有する合成樹脂シート（例えば、厚みが１００μｍのもの）により形成されている。
【００５８】
この場合、金属製底板１１の表面は耐食性が良好でかつハンダとの濡れ性が良好な金属の被覆層、例えばニッケルめっき層が形成されているのが望ましい。また、絶縁樹脂層１３の熱伝導性を向上させるために、絶縁樹脂層１３中にアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加させたものを用いるのが望ましい。ここで、絶縁樹脂層１３は熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上のものが望ましい。
【００５９】
ついで、図７（ｇ）に示すように、用意した金属製底板１１の上に絶縁樹脂層１３を積層し、例えば、１２０〜１６０℃の温度で１０分間、０．９８ＭＰａの加圧力を付与して、金属製底板１１と絶縁樹脂層１３とを仮圧着した。この後、絶縁樹脂層１３の上に熱電モジュール１０ａを積層し、例えば、１７０℃の温度で６０分間、２．９４ＭＰａの加圧力を付与して、金属製底板１１と絶縁樹脂層１３と熱電モジュール１０ａとを接着した。なお、絶縁樹脂層１３としては、上述した合成樹脂シートに代えて、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂などの電気絶縁性を有する合成樹脂からなる接着剤を用いるようにしてもよい。この場合も、ポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂の熱伝導性を向上させるためにアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかからなるフィラーを添加するのが望ましい。
【００６０】
ついで、金属製底板１１の外周囲部にＩｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）などからなるハンダ１８を配置した後、このハンダ１８の上に鉄−ニッケル−コバルト合金（熱膨張率（線膨張率α）が５．７〜６．５×１０-6／Ｋのコバール（登録商標）が望ましい）よりなる矩形の枠状に成型された金属製枠体１２を配置した。この後、ハンダ１８を溶融させることにより、図１に示すように、金属製底板１１の外周囲部にハンダ１８により金属製枠体１２が接合された熱電モジュール１０ａを備えたパッケージ１０が形成されることとなる。
【００６１】
この場合、金属製底板１１と金属製枠体１２との接合に用いられるハンダ１８は、上述した熱電モジュール１０ａを形成する際に用いられたハンダ（例えば、ＳｎＳｂハンダ（融点：２３５℃）、ＳｎＡｕハンダ（融点：２８０℃）、ＳｎＡｇＣｕハンダなど）よりも低融点のハンダ（Ｉｎハンダ（融点：１５６℃）、ＢｉＳｎハンダ（融点：１５７℃）、ＳｎＩｎＡｇハンダ（融点：１８０〜１９０℃）など）を用いる必要がある。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
なお、上述した実施の形態においては、合成樹脂材料としてポリイミド樹脂あるいはエポキシ樹脂を用いる例について説明したが、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂以外のアラミド樹脂、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド・トリアジン樹脂）などを用いるようにしても、上述と同様のことがいえる。
また、上述した実施の形態においては、フィラー材料としてアルミナ粉末、窒化アルミニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、炭化ケイ素粉末のいずれかを用いる例について説明したが、フィラー材料としてはこれらに限ることなく、熱伝導性が良好な材料であれば、カーボン粉末、窒化ケイ素粉末などを用いるようにしてもよい。また、フィラー材料は１種類だけでもよいが、これらの２種類以上を混合して用いるようにしてもよい。さらに、フィラーの形状は球状、針状またはこれらの混合でも効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージを模式的に示す図であり、図１（ａ）はその上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面の要部を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第１変形例の金属製底板を模式的に示す図であり、図２（ａ）はその上面を模式的に示す上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第２変形例の金属製底板を模式的に示す図であり、図３（ａ）はその上面を模式的に示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージおよび比較例の熱電モジュールを備えたパッケージにおける熱放散性（消費電力に対する吸熱量の関係）を示すグラフである。
【図５】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第１実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第２実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の熱電モジュールを備えたパッケージの第３実施例の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】従来例（比較例１）の熱電モジュールを備えたパッケージを模式的に示す図であり、図８（ａ）はその上面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ’断面の要部を模式的に示す断面図である。
【図９】他の従来例（比較例２）の熱電モジュールを備えたパッケージを模式的に示す図であり、図９（ａ）はその上面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ’断面の要部を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０…パッケージ、１０ａ…熱電モジュール、１１…金属製底板、１１ａ…溝部、１１ｂ…凹部、１２…金属製枠体、１３，１３ａ…絶縁樹脂層、１４…下電極板、１５…上電極板、１５ａ…金属板、１６ａ，１６ｂ…ハンダ、１７…熱電素子、１８…ハンダ、１９…耐熱性樹脂フィルム、１９ａ，１９ｂ…耐熱性樹脂フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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