(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層が設けられた素子搭載基板と、
前記素子搭載基板上に設けられるとともに、前記導電層と電気的に接続される光電変換素子と、
前記素子搭載基板上で前記光電変換素子を取り囲むとともに、一端が前記素子搭載基板に接続され、内周部に前記光電変換素子側に向かって折れ曲がって内方に傾斜する傾斜面を有する枠体と、
前記枠体と接合されるとともに、前記光電変換素子に光を集光する集光部材と、
を備えたことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光電変換装置であって、
前記集光部材は、前記枠体の傾斜面で接合されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光電変換装置であって、
前記枠体は、平面視したときに、前記光電変換素子を視認しうる開口部を有することを特徴とする光電変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記枠体は、放熱フィンが形成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記光電変換素子は、前記集光部材からの光を受光する受光面を有するとともに、
平面視して、前記光電変換素子の前記受光面と前記枠体の前記開口部とが一致することを特徴とする光電変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光電変換装置であって、
前記枠体は、前記素子搭載基板上に設けられ、絶縁材料からなる第１の枠体と、
前記第１の枠体と接合されるとともに、金属材料からなる第２の枠体とを含んで構成されていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置上に設けられ、前記集光部材に光を集める受光部材と、
を備えたことを特徴とする光電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及びその光電変換装置を用いる光電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電変換素子を有する光電変換装置の開発が進められている。例示的な光電変換装置としては、太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池装置がある。特に、発電効率の向上を目的として、集光型の太陽電池装置の開発が進められている。この太陽電池装置の場合、光電変換素子は、太陽エネルギーを電力に変換する太陽電池素子である。集光された太陽光を効率良く太陽電池素子に照射する構造が、例えば、特許文献１に、開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４７１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、太陽電池装置の構造では、太陽電池セルが実装された基板の熱を効率良く放熱する技術が開発されている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放熱性に優れた光電変換装置及び光電変換モジュール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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る光電変換装置は、素子搭載基板と、光電変換素子と、枠体と、集光部材と、を備えたことを特徴とする。前記素子搭載基板は、導電層が設けられている。前記光電変換素子は、前記素子搭載基板上に設けられ、導電層と電気的に接続されている。前記枠体は、前記光電変換素子を取り囲み、一端が前記素子搭載基板に接続され、内周部に前記光電変換素子側に向かって折れ曲がって内方に傾斜する傾斜面を有している。前記集光部材は、前記枠体と接合され、前記光電変換素子に光を集光している。
【０００７】
また、本発明に係る光電変換モジュールは、前記光電変換装置と、前記光電変換装置上に設けられ、前記集光部材に光を集める受光部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、放熱性に優れた光電変換装置及び光電変換モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る光電変換モジュールの概観を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係る光電変換装置の概観斜視図である。
【図３】本実施形態に係る光電変換装置の枠体の接合状態を解いた状態を示す概観斜視図である。
【図４】本実施形態に係る光電変換装置の枠体の概観斜視図である。
【図５】図２に示す光電変換装置をＡ−Ａ線で切断したときの断面図である。
【図６】本実施形態の変形例１に係る光電変換装置の断面図である。
【図７】本実施形態の変形例２に係る光電変換装置の断面図である。
【図８】本実施形態の変形例３に係る光電変換装置の断面図である。
【図９】本実施形態の変形例４に係る光電変換装置の断面図である。
【図１０】本実施形態の変形例５に係る光電変換装置の断面図である。
【図１１】本実施形態の変形例６に係る光電変換装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る光電変換装置及び光電変換モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
＜実施形態＞
＜光電変換モジュール及び光電変換装置の構成＞
本実施形態に係る光電変換モジュール１は、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光発電モジュールである。また、本実施形態に係る光電変換装置２は、光エネルギーを電力に変換する光電変換素子８を含んでいる。かかる光電変換素子８は、例えば、太陽光エネルギーを電力に変換する機能を備えている太陽電池素子である。
【００１２】
光電変換モジュール１は、複数の光電変換装置２と、複数の光電変換装置２の上方に設けられた受光部材３と外部基板４を含んで構成される。受光部材３は、外部からの光を受光するとともに、受光した光を集光部材９に集める機能を備えている。また、受光部材３は、複数個のレンズ部材３ｂが矩形のフレーム部材３ａに固定されることにより構成されている。受光部材３のレンズ部材３ｂは、例えば、ドーム状のフレネルレンズであり、例えば、アクリル樹脂等の光学的特性に優れた樹脂材料からなる。複数の光電変換装置２は、外部基板４に固定されている。そして、受光部材３は、外部基板４に固定された複数の光電変換装置２を覆っている。
【００１３】
また、外部基板４は、光電変換装置２から発せられる熱を放散させる機能を備えている。外部基板４は、例えば、アルミニウム、銅、炭素−金属複合材等の金属材料からなる。なお、外部基板４の熱伝導率は、例えば、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００１４】
受光部材３に入射された光は、光電変換装置２の集光部材９の上端部に集められる。すなわち、集光部材９は、受光部材３によって集められた光を光電変換素子８に導く機能を備えている。集光部材９に入射された光は、集光部材９の下端部から光電変換素子８の上面の受光面Ｓ１に入射される。そして、光電変換素子８は、光エネルギーを電力に変換する。
【００１５】
光電変換装置２は、図５に示すように、導電層７が設けられた素子搭載基板５と、素子搭載基板５上に設けられるとともに、導電層７と電気的に接続される光電変換素子８と、素子搭載基板５上で光電変換素子８を取り囲むとともに、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面を有する枠体６と、枠体６と接合されるとともに、光電変換素子８に光を集光する集光部材９と、を備えている。
【００１６】
素子搭載基板５は、平面視したとき、矩形状に形成された部材である。素子搭載基板５は、絶縁性の材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体又はガラスセラミック等のセラミックス材料からなる。または、素子搭載基板５は、これらの材料のうちの複数の材料を混合した複合系からなる。
【００１７】
また、素子搭載基板５の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上２５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。枠体６への熱伝導を抑制するために、素子搭載基板５は、熱伝導率の高い材料の酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等で構成されることが好ましい。なお、平面視したときの素子搭載基板５の形状は、矩形状に限らず、円形状等の形状にすることができる。
【００１８】
また、素子搭載基板５上には、導電層８が、枠体６の内外の領域にまで延在されて設けられている。導電層８は、例えば、銅、銀、金、鉄、アルミニウム、ニッケル、コバルト、クロム、タングステン、モリブデン又はマンガン等の金属材料、或いはそれらの合金からなり、例えば、スクリーン印刷法によるメタライズ形成技術を用いて形成される。
【００１９】
枠体６は、平面視したときに円形状に形成された部材である。枠体６は、素子搭載基板５上で前記光電変換素子８を取り囲むとともに、枠体６の内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有している。すなわち、枠体６は、光電変換素子８側に向かって折れ曲がり部Ｂ１で折れ曲がって傾斜し、傾斜面Ｂ２を有するとともに、平面視したときに、光電変換素子８の上方に開口部Ａ１を有している。また、枠体６の開口部Ａ１は、平面視したときに、光電変換素子８を視認することができる。枠体６は、素子搭載基板６上に設けられる第１の枠体６ａと、第１の枠体６ａと接合されるとともに、傾斜面Ｂ１を有する第２の枠体６ｂを含んで構成されている。すなわち、第１の枠体６ａは、集光部材９を支持する機能を備えている第２の枠体６ｂと接合されている。
【００２０】
第１の枠体６ａは、絶縁機能を有し、絶縁性の材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体又はガラスセラミック等のセラミックス材料からなる。または、第１の枠体６ａは、これらの材料のうちの複数の材料を混合した複合系からなる。または、第１の枠体６ａは、ガラス、又はエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂からなる。
【００２１】
また、第１の枠体６ａの熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、素子搭載基板５の熱伝導率は、枠体６の熱伝導率よりも大きく設定されることによって、第１の枠体６ａへの熱伝導を抑制することができ、第１の枠体６ａと接合される第２の枠体６ｂが熱の影響を受けにくくなり、集光部材９への熱の影響を抑制することができる。
【００２２】
また、第１の枠体６ａの熱膨張係数は、例えば、３．０（ｐｐｍ／℃）以上１０．０（ｐｐｍ／℃）以下に設定されている。第１の枠体６ａは、平面視したときに円形状に形成された部材であるが、円形状に限らず、矩形状等の形状にすることができる。
【００２３】
また、第１の枠体６ａは、第２の枠体６ｂとの接合のために、第２の枠体６ｂと対向する上面に、メタライズ層が設けられている。メタライズ層としては、例えば、タングステン、モリブデン又はマンガン等の金属材料が、例えば、スクリーン印刷法によるメタライズ形成技術を用いて形成される。
【００２４】
第２の枠体６ｂは、平面視したときに円形状に形成された部材である。また、第２の枠体６ｂは、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有している。すなわち、枠体６ｂが、光電変換素子８側に向かって折れ曲がり部Ｂ１で折れ曲がって傾斜し、平面視したときに、傾斜面Ｂ２を有するとともに、光電変換素子８の上方に開口部Ａ１を有している。また、枠体６の開口部Ａ１は、平面視したときに、光電変換素子８を視認することができる。
【００２５】
また、第２の枠体６ｂの一方は、第１の枠体６ａと接合され、他方は光電変換素子９の上方に配置されている。また、第２の枠体６ｂは、集光部材９を支持する機能を備えている。第２の枠体６ｂの傾斜面Ｂ２に、集光部材９が接合される。第２の枠体６ｂは、平面視したときに円形状に形成された部材であるが、第１の枠体６ａの形状に合わせて、円形状に限らず、矩形状等の形状にすることができる。
【００２６】
また、光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する第２の枠体６ｂの傾斜面Ｂ２の傾斜角度αは、１０°から６０°に設定することが好ましい。このような傾斜角度αに設定することで、集光部材９からの集光光を効果的に光電変換素子８に導くことができる。
【００２７】
また、第２の枠体６ｂは、例えば、アルミニウム、銅、銀等の金属材料からなる。また、第２の枠体６ｂ熱伝導率は、例えば、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。これにより、光電変換素子８の周辺で発生した熱が、第２の枠体６ｂに熱伝導して効果的に外部に放熱される。
【００２８】
また、枠体６は、光電変換素子８側に向かって枠体６の内方に傾斜する傾斜面Ｂ２が鏡面加工されている。結果として、枠体６は、光の反射効率を向上することができる。また、枠体６は、温度上昇を抑制することができる。鏡面加工は、研削することにより平滑に仕上げるように加工しても、メッキを施して加工してもよい。また、枠体６は、光電変換素子８で反射した光の外部への光漏れを抑制するために、枠体６の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に設定されている。
【００２９】
ここで、光電変換素子収納用パッケージについて説明する。光電変換素子収納用パッケージとは、素子搭載基板５、第１の枠体６ａ及び第２の枠体６ａで構成され、光電変換素子８及び集光部材９が未搭載の状態である。すなわち、光電変換素子収納用パッケージは、光電変換素子８が搭載される搭載部を有した素子搭載基板５と、素子搭載基板５上の搭載部を取り囲むように設けられる第１の枠体６ａと、第１の枠体６ａと接合される第２の枠体６ｂと、を備えている。なお、枠体６には、光電変換素子９の搭載予定位置より上方位置に設けられる予定の集光部材９が接合される。
【００３０】
光電変換素子９は、例えば、III−Ｖ族化合物半導体を含んでいる太陽電池素子である。光電変換素子９は、光起電力効果により、受けた光エネルギーを即時に電力に変換して出力することができる。例えば、太陽電池素子は、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ／Ｇｅ３接合型セルの構造を有している。インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）トップセルは、６６０ｎｍ以下の波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）ミドルセルは、６６０ｎｍから８９０ｎｍまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。ゲルマニウム（Ｇｅ）ボトムセルは、８９０ｎｍから２０００ｎｍまでの波長領域に含まれる光をエネルギー変換する。３つのセルは、トンネル接合を介して直列に接続されている。開放電圧は、３つのセルの起電圧の和である。また、光電変換素子８の上面には、集光部材９から集光された光を受光する受光面Ｓ１が形成されている。
【００３１】
また、光電変換素子８の下面には下面電極が形成されている。光電変換素子８の下面電極は、例えば、銀、アルミニウム等により形成され、低融点半田、導電性エポキシ樹脂等の接合材を介して、素子搭載基板５に設けられる導電層７上に搭載され、導電層７と電気的に接続されている。
【００３２】
また、光電変換素子８の上面には上面電極が設けられている。光電変換素子８の上面電極は、例えば、銀、アルミニウム等により形成され、導電性ワイヤで導電層７と電気的に接続されている。なお、光電変換素子８の上面電極と導電層７との接続箇所は、複数箇所以上にすることにより、導電性ワイヤの１本あたりの電流が低減し、導電性ワイヤの熱の発生を抑制することができる。結果として、導電性ワイヤの信頼性を向上することができる。
【００３３】
また、導電性ワイヤの接続箇所を複数とすることにより、複数の個所で、電気的な接続が維持されるため、光電変換装置２が不良となることを防ぐことができる。また、光電変換装置２の電気的な接続を確保する点においても、光電変換素子８と導電層７との接続箇所は、複数個所とすることが好ましい。
【００３４】
更に、導電層７は、接合材を介して第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂに電気的に接続されている。第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂは、例えば、鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金等からなる。また、接合材は、例えば、銀−銅ロウ、低融点半田又は導電性エポキシ樹脂等からなる。
【００３５】
ここで、例えば、第１の出力端子１０ａは、正極として機能する。また、第２の出力端子１０ｂは、負極として機能する。そして、光電変換素子８は、第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂに電気的に接続されており、第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂを介して外部に電気を取り出すことができる。
【００３６】
集光部材９は、平面視したときに円形状に形成された部材である。集光部材９は、光電変換素子８に光を集光する機能を備えている。また、集光部材９は、透光性を有しており、受光部材３から届いた光を光電変換素子８に導く機能を備えている。集光部材９の透光性とは、光電変換素子８が、太陽電池素子である場合は、太陽光の少なくとも一部の波長領域に含まれる光が透過できることをいう。なお、集光部材９は、例えば、ホウ珪酸ガラス、プラスチック又は透光性樹脂等からなる。
【００３７】
また、集光部材９の側面は、枠体６との接合のために、全周にわたって金属層が形成される。また、金属層は、蒸着法やスパッタ法等の薄膜形成技術によって形成される。金属層は、例えば、チタン、白金、金、クロム、ニッケル、金、銀、銅、或いはそれらの合金等の金属材料からなる。集光部材９の側面の金属層が、例えば、ロウ材、半田、低融点ガラス又はエポキシ樹脂等からなる接合部材を介して、枠体６の全周にわたって、枠体６の内方に傾斜する傾斜面Ｂ２の折れ曲がり部Ｂ１の位置で接合される。接合方法は、例えば、ロウ接合、半田接合又は樹脂接合等の方法からなる。
【００３８】
ロウ材は、例えば、銀−銅ロウ等からなる。半田は、金−錫系、金−ゲルマニウム系、錫−鉛系等からなる。また、低融点ガラスとは、ガラス転移点が６００℃以下のガラスのことをいう。また、集光部材９と枠体６が、枠体６の光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２の折れ曲がり部Ｂ１で、集光部材９と枠体６が接合されているが、集光部材９と枠体６との接合は、枠体６の傾斜面Ｂ２の位置で、集光部材９が光電変換素子８に集光することができる位置で有れば、枠体６の傾斜面Ｂ２のどの位置で接合してもよい。
【００３９】
また、集光部材９が、枠体６と集光部材９の側面のみで接合されることによって、枠体６と集光部材９の接合面積を小さくすることできる。結果として、枠体６から集光部材９への圧縮応力が低減でき、集光部材９の屈折率の変化による光電変換素子８の受光面Ｓ１への照射光の位置ずれを抑制することができ、集光性を向上することができる。
【００４０】
集光部材９は、枠体６の全周にわたって接合されるとともに、光電変換素子８の上方に空間ＳＰを介して設けられる。結果として、光電変換素子８は、素子搭載基体５、枠体６及び集光部材９で囲まれる空間ＳＰ内に設けられ、気密封止される。光電変換素子８が、内部の空間ＳＰに設けられることによって、光電変換素子８を気密封止することができるため、光電変換素子８の耐湿性が向上し、光電変換素子８を長期にわたって信頼性良く作動させることができる。
【００４１】
また、集光部材９は、光の反射によって断面積内の光エネルギーの強度分布を均等化する機能を有していればよい。
【００４２】
また、枠体６を平面視したときに、光電変換素子８の上方に配置されている開口部Ａ１の領域と光電変換素子８の受光面Ｓ１の領域は、一致させることが好ましい。すなわち、枠体６の開口部Ａ１の形状が、光電変換素子８の受光面Ｓ１の形状に一致させて形成されることによって、集光部材９から枠体６の開口部Ａ１を通過して、光電変換素子８の受光面Ｓ１へ照射される照射光の集光性を向上させることができる。例えば、光電変換素子８の受光面Ｓ１が円状で有れば、枠体６の開口部Ａ１の形状は、円形状として一致させることが好ましく、また、光電変換素子８の受光面Ｓ１が矩形状で有れば、枠体６の開口部Ａ１の形状は、矩形状として一致させることが好ましい。
【００４３】
本実施例によれば、枠体６が、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、枠体６の開口部Ａ１が、光電変換素子９の上方に配置されるように構成されている。結果として、光電変換素子８で発生する熱が、光電変換素子８の上方に配置された枠体６に伝導し、枠体６が熱を効果的に外部に放散することができる。
【００４４】
また、集光部材９で集光された光が、光電変換素子８に正確に照射されなかった場合でも、正確に照射されなかった光が、光電変換素子８の上方に配置され、光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２で反射されることにより、光電変換素子８に反射光を入射させることができる。結果として、光電変換素子８の変換効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、枠体６が、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、光電変換素子８の上方に配置されて構成されているので、集光部材９からの入射光が、光電変換素子８又は光電変換素子の周辺で反射した場合に、反射光が光電変換装置２の外部へ漏れることを抑制することができる。
【００４６】
また、枠体６は、枠体６の一方が素子搭載基板５に接合され、他方が開口部Ａ１で開放端であるため、枠体６は、枠体６と集光部材９との熱膨張係数の差による接合応力を緩和することができる。
【００４７】
また、集光部材９が、枠体６の折れ曲がり部Ｂ１の位置で接合されているため、集光部材９の面積を広くでき、受光部材３から多くの光を受光することができる。結果として、光電変換素子８の変換効率を向上することができる。
【００４８】
また、枠体６が、絶縁材料からなる第１の枠体６ａと金属材料からなる第２の枠体６ｂを含んで構成されているので、絶縁材料からなる第１の枠体６ａによって、導電層７との電気的なショートを効果的に防止することができる。
【００４９】
また、枠体６が、光電変換素子８で発生した熱を、第１の枠体６ａ、さらには、金属材料で構成されている第２の枠体６ｂに伝導して、枠体６が外部に効果的に放熱することができる。
【００５０】
また、第１の枠体６ａが絶縁材料で構成されているので、第２の枠体６ｂが熱の影響を受けにくくなり、第２の枠体６ｂに接合されている集光部材９への熱の影響を抑制することができる。
【００５１】
＜光電変換装置及び光電変換モジュールの製造方法＞
ここで、図１に示す光電変換モジュール１及び図２に示す光電変換装置２の製造方法を説明する。
【００５２】
まず、素子搭載基板５及び第１の枠体６ａをそれぞれ準備する。
素子搭載基板５及び第１の枠体６ａを準備する。素子搭載基板５及び第１の枠体６ａが、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム及び酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤又は溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、素子搭載基板５及び第１の枠体６ａの型枠内に、混合物を充填して乾燥させた後、焼結前の素子搭載基板５及び第１の枠体６ａを取り出すことで作製することができる。
【００５３】
また、タングステン又はモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤又は溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。
【００５４】
そして、取り出した焼成前の未硬化の素子搭載基板５上に、例えば、スクリーン印刷法を用いて、金属ペーストを塗って、光電変換素子８、第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂと接続するための導電層７を形成する。また、取り出した焼成前の未硬化の第１の枠体６ａの上面に、例えばスクリーン印刷法を用い、金属ペーストを塗って、第２の枠体６ｂと接合するためのメタライズ層を形成する。
【００５５】
さらに、導電層７が形成された焼成前の未硬化の素子搭載基板５上に、焼成前の未硬化の第１の枠体６ａを載せて圧着して、両者を密着させる。そして、両者を約１６００℃の温度で同時に焼成することにより、焼成後に、素子搭載基板５及び第１の枠体６ａを一体化した成型体を作製することができる。
【００５６】
次に、第１の枠体６ａで取り囲まれる領域であって、素子搭載基板５の導電層７上に、例えば、導電性エポキシ樹脂で光電変換素子８を搭載し、光電変換素子８の下面電極と導電層７とを電気的に接続する。また、第１の枠体６ａで囲まれる導電層７上から、光電変換素子８の上面電極に対して、導電性ワイヤを介して、光電変換素子８の上面電極と導電層７とを電気的に接続する。
【００５７】
次に、第２の枠体６ｂは、アルミニウムからなる金属板を光電変換素子８上に配置されるように光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有するように折り曲げ成型することで作製することができる。また、光電変換素子８の上方に配置されるように光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有する金型にアルミニウムからなる金属材料を入れて金型成型することで作製してもよい。
そして、素子搭載基板５及び第１の枠体６ａを一体化した成型体に、第２の枠体６ｂを、第１の枠体６ａの上面に形成されたメタライズ層にロウ材を介して接合する。
【００５８】
集光部材９は、モールド成形技術によって作製することができる。具体的には、集光部材９の金型内に、ホウ珪酸ガラスを投入し、加熱、プレスして成形する。さらに、当該成形品を冷却して金型から成形品を取り出すことで、集光部材９を作製することができる。そして、集光部材９の側面の全周にわたって、例えば、蒸着法によって、クロムの金属層を形成する。
【００５９】
そして、半田等を介して、第２の枠体６ｂと集光部材９の側面とを接合する。なお、第２の枠体６ｂに集光部材９を接合した後、素子搭載基板５及び第１の枠体６ａを一体化した成型体と接合してもよい。
【００６０】
更に、導電層７に、例えば、鉄−ニッケル−コバルト（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ）合金からなる第１の出力端子１０ａ及び第２の出力端子１０ｂを半田等で電気的に接続する。このようにして、光電変換装置２を作製することができる。
【００６１】
光電変換モジュール１の作製方法について説明する。複数個の光電変換装置２と、外部基板４を準備する。ここで、二つの光電変換装置２の接続方法について説明する。
【００６２】
まず、一方の光電変換素子２の第１の出力端子１０ａと他方の光電変換装置２の第２の出力端子１０ｂとが隣り合うように、例えば、樹脂等によって両者を外部基板４上に固定する。そして、配置した二つの光電変換装置２を、例えば、導電性ワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続する。このようにして、二つの光電変換装置が外部基板４に固定され、接続される。同様にして、複数の光電変換装置２を外部基板４に配置して固定する。そして、外部基板４に配置した複数の光電変換装置２上に受光部材３を設けることで、光電変換モジュール１を作製することができる。
【００６３】
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、本実施形態の変形例に係る光電変換装置のうち、本実施形態に係る光電変換装置２と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００６４】
＜変形例１＞
上記実施例に係る光電変換装置２は、枠体６が、枠体６の光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、折れ曲がり部Ｂ１を有する構成とされているが、これに限らない。図６に示すように、枠体６の一部が、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、突出する構成としてもよい。枠体６の一部が上方に延在してので、枠体６が熱を外部に放熱することができる領域の面積を広くすることができ、光電変換素子８で発生した熱を効果的に外部に放熱することができる。結果として、光電変換素子８で発生した熱による素子搭載基板５の温度上昇を抑制することができる。また、光電変換素子８の変換効率の低下を抑制することができる。
【００６５】
＜変形例２＞
また、図７のように、枠体６が、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、突出する構成としてもよい。枠体６が熱を外部に放熱することができる領域の容量を大きくすることができ、光電変換素子８で発生した熱を効果的に外部に放熱することができる。結果として、光電変換素子８で発生した熱による素子搭載基板５の温度上昇を抑制することができる。また、光電変換素子８の変換効率の低下を抑制することができる。
【００６６】
＜変形例３＞
上記実施例に係る光電変換装置２は、枠体６が、素子搭載基板５上に設けられる第１の枠体６ａと、第１の枠体６ａと接合されるとともに、傾斜面Ｂ２を有する第２の枠体６ｂとで構成されているが、これに限らない。図８に示すように、枠体６が、第１の枠体６ａと第２の枠体６ｂとが一体化された構成としてもよい。すなわち、枠体６が、一つの部材で構成され、枠体６が、内周部に光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ１を有するとともに、平面視したとき、光電変換素子８の上方に配置されている開口部Ａ１を有する構成としてもよい。これにより、枠体６を一つの部材で構成することができるので、製造プロセスを削減することができる。
【００６７】
また、枠体６は、絶縁性の材料からなり、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結体又はガラスセラミック等のセラミックス材料からなる。または、これらの材料のうちの複数の材料を混合した複合系からなる。または、ガラス、又はエポキシ樹脂、アクリル樹脂等の樹脂からなる。
【００６８】
また、枠体６の熱伝導率は、例えば、１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、素子搭載基板５の熱伝導率を枠体６の熱伝導率よりも大きくすることによって、枠体６への熱伝導を抑制することができ、枠体６が熱の影響を受けにくくなり、集光部材９への熱の影響を抑制することができる。
【００６９】
また、枠体６は、例えば、アルミニウム、銅、銀等の金属材料からなる材料であってもよく、枠体６は、枠体６と導電層７の間に絶縁層を介して配置される。熱伝導率は、例えば、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。枠体６が、金属材料からなるため、枠体６が熱を外部に放熱することができる領域の面積を広くすることができる。結果として、光電変換素子８で発生した熱による素子搭載基板５の温度上昇を抑制することができる。また、光電変換素子８の変換効率の低下を抑制することができる。
【００７０】
＜変形例４＞
上記実施例に係る光電変換装置２は、枠体６と集光部材９が、枠体６の光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２を有し、折れ曲がり部Ｂ１で接合される構成とされているが、これに限らない。図９に示すように、枠体６が、光電変換素子８側に向かって内方に傾斜され、光電変換素子９の上方に配置されている傾斜面Ｂ２の開口部Ａ１の位置で、集光部材９と接合する構成としてもよい。これにより、枠体６が熱を外部に放熱することができる領域の面積を広くすることができ、光電変換素子８で発生した熱を効果的に外部に放熱することができる。結果として、光電変換素子８で発生した熱による素子搭載基板５の温度上昇を抑制することができる。また、光電変換素子８の変換効率の低下を抑制することができる。
【００７１】
また、受光部材３からの光が、集光部材９に対して位置ずれして照射された場合でも、枠体６が、光電変換素子８側に向かって内方に傾斜する傾斜面Ｂ２で光を反射することにより、位置ずれして照射された光による熱が光電変換素子８及びその周辺に影響を及ぼしにくくなる。結果として、素子搭載基板５の温度上昇を抑制することができる。
【００７２】
＜変形例５＞
上記実施例に係る光電変換装置２は、枠体６の側面を曲面で構成しているが、これに限らない。図１０に示すように、枠体６の側面を山形の断面を有する放熱フィン１１の形状とする構成としてもよい。枠体６を放熱フィン１１の形状とすることにより、枠体６の側面から効果的に外部に放熱することができる。また、枠体６を放熱フィン１１の形状とすることにより、枠体６の剛性が向上し、光電変換装置２を安定化することができる。放熱フィン１１の形状は、例えば、波型、櫛歯型等の外部への放熱効果を有する形状であればよい。また、枠体６の側面に放熱フィン１１の形状を有する部材を取り付ける構成としてもよい。
【００７３】
＜変形例６＞
上記実施例に係る光電変換装置２は、１個の光電変換素子８を素子搭載基板５上に搭載する構成としているが、これに限らない。図１１に示すように、４個の光電変換素子８を素子搭載基板１５上に搭載する構成としてもよい。これにより、１個の素子搭載基板１５上に、複数の光電変換素子８を効率的に接続することができる。また、光電変換装置２２が複数の光電変換素子８で構成されているため、少ない数の光電変換装置２２で光電変換モジュール１を構成することができるので、光電変換装置２２同士を接続する箇所を低減することができる。結果として、光電変換装置２２同士の接続の信頼性を向上させることができる。また、光電変換装置２２を小型にすることができ、結果として、光電変換モジュールの小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  光電変換モジュール
２、２２  光電変換装置
３  受光部材
３ａ  フレーム部材
３ｂ  レンズ部材
４  外部基板
５、１５  素子搭載基板
６  枠体
６ａ  第１の枠体
６ｂ  第２の枠体
７  導電層
８  光電変換素子
９  集光部材
１０ａ  第１の出力端子
１０ｂ  第２の出力端子
１１  放熱フィン
ＳＰ  空間
Ａ１  開口部
Ｂ１  折れ曲がり部
Ｂ２  傾斜面
Ｓ１  受光面
【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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【図１０】
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【図１１】
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