(57)【要約】【課題】  曲げ伸ばすことによる破断耐性に優れたリード線及びこれを備えた熱電モジュールを提供すること。【解決手段】  熱電モジュール１１のリード線１６を錫または銀が添加された銅線より形成し、熱処理を施す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール本体と、該モジュール本体に電力を供給するために接合されたリード線とを備えた熱電モジュールにおいて、
前記リード線は、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを特徴とする熱電モジュール。
【請求項２】
前記錫または銀の添加量は、０．１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項３】
前記リード線の表面には、ニッケル、銀、金、錫から選択される少なくとも１種のめっきが施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。
【請求項４】
前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、金めっきが施されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電モジュール。
【請求項５】
前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、銀めっきが施されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電モジュール。
【請求項６】
前記リード線の表面には銀めっきが施されていることを特徴とする請求項３に記載の熱電モジュール。
【請求項７】
熱電モジュールに電力を供給するために接合されるリード線であって、
錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを特徴とするリード線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リード線及びこれを備えた熱電モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電モジュールに電力を供給するために接合されるリード線には軟銅線が用いられている（例えば、特許文献１参照）。そして、光通信分野でこのような熱電モジュールを使用する場合の多くは、熱電モジュールを非常に小さい半導体パッケージ内に組み付けて使用される。
【特許文献１】特開２００３−２４３７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の熱電モジュールを、前記半導体パッケージ内に実装する際、あるいは半導体パッケージのターミナルへ結線する際には、該半導体パッケージ内は非常に狭いため、リード線の曲げ伸ばしを繰り返し行う場合がある。このため、軟銅線は柔らかく、曲げ伸ばしによる疲労破壊が起こりやすいので、リード線が破断してしまうおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。その目的は、曲げ伸ばすことによる破断耐性に優れたリード線及びこれを備えた熱電モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モジュール本体と、該モジュール本体に電力を供給するために接合されたリード線とを備えた熱電モジュールにおいて、前記リード線は、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを要旨とする。
【０００６】
従って、錫または銀が添加された銅線に熱処理を施すことで、リード線の展性が向上され、該リード線の曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性が向上される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記錫または銀の添加量は、０．１〜１０質量％であることを要旨とする。
【０００７】
従って、請求項１と同様の作用効果が確実に得られる。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リード線の表面には、ニッケル、銀、金、錫から選択される少なくとも１種のめっきが施されていることを要旨とする。
【０００８】
従って、上記のようなめっきを施すことで耐腐食性が向上され、さらに鉛を含まない融点の高い半田を用いて半田付けを行っても半田付け時の耐熱性が確保されるとともに、半田に対するぬれ性が向上される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、金めっきが施されていることを要旨とする。
【００１０】
従って、請求項３と同様の作用効果が得られる。
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記リード線の表面にはニッケルめっきが施されており、さらにこのニッケルめっきの表面には、銀めっきが施されていることを要旨とする。
【００１１】
従って、請求項３と同様の作用効果が得られる。
請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記リード線の表面には銀めっきが施されていることを要旨とする。
【００１２】
従って、リード線の表面に銀めっきを施すことで、耐腐食性が向上されるとともに半田に対するぬれ性が向上される。
請求項７に記載の発明は、熱電モジュールに電力を供給するために接合されるリード線であって、錫または銀が添加された銅線よりなるとともに、熱処理が施されていることを要旨とする。
【００１３】
従って、錫または銀が添加された銅線に熱処理を施すことで、展性が向上されるとともに、曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性が向上される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、曲げ伸ばすことによる破断耐性に優れたリード線及びこれを備えた熱電モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視で長方形をなす半導体パッケージ１２内には、同じく平面視で長方形をなす熱電モジュール１１が実装されている。半導体パッケージ１２内において熱電モジュール１１は、通電されることで該熱電モジュール１１上に配置される図示しないレーザダイオード等の他の部品を冷却するようになっている。
【００１６】
半導体パッケージ１２の短手方向の両側壁１２ａには、複数本（この実施形態では７対）のターミナル１３が、それぞれ長手方向に沿って並設されている。前記ターミナル１３は、絶縁材１４を介して前記両側壁１２ａの内外を貫通して設けられている。前記複数のターミナル１３のうち一対は、熱電モジュール１１へ給電するための一対の給電ターミナル１３ａとして用いられる。
【００１７】
熱電モジュール１１は、給電用の一対の給電端子１５と一対のリード線１６とを備えている。これら一対の給電端子１５上には、被覆されていない単芯の銅線よりなる前記一対のリード線１６の一端が半田１７によってそれぞれ接合されている。これらリード線１６の他端は、半田１７により一対の給電ターミナル１３ａとそれぞれ接合されており、半導体パッケージ１２の外部からこれら給電ターミナル１３ａを介して熱電モジュール１１に電力が供給されるようになっている。
【００１８】
前記リード線１６を構成する銅線は線径が０．３ｍｍであり、該銅線には０．３質量％の錫（又は銀）が添加されているとともに、６００℃で２秒間の熱処理が施されている。この場合、錫（又は銀）の添加量は０．１〜１０質量％の範囲内であることが好ましく、熱処理温度は３００〜９００℃の範囲内であることが好ましく、熱処理時間は、熱処理を行う温度により適宜変更される。
【００１９】
前記銅線の表面には電解ニッケルめっきが施されており、さらにこの電解ニッケルめっきの表面には電解金めっきが施されている。すなわち、この銅線の表面には、ニッケルと金との２層めっきが施されている。また、前記半田１７には、金−錫合金、錫−アンチモン合金、錫−亜鉛合金、錫−銀合金及び錫−銀−銅合金などの鉛を含まない合金を用いることが好ましい。
【００２０】
熱電モジュール１１は、モジュール本体２６を備えている。モジュール本体２６は、四角平板状のセラミックよりなる下基板１８と、該下基板１８に対向する四角平板状のセラミックよりなる上基板１９とを備えている。上基板１９の長手方向の長さは、下基板１８の長手方向の長さよりも短く形成されており、短手方向の長さは、下基板１８の短手方向の長さと同じになっている。上基板１９及び下基板１８は、これらの長手方向において互いに一端部同士が揃えられているとともに、下基板１８の他端部は、上基板１９の他端部よりも長手方向に突出している。すなわち、下基板１８の他端部には、その上方に上基板１９が存在しない部分である突出部１８ａが形成されている。前記下基板１８及び上基板１９の各対向面には、それぞれ複数の下電極２０及び上電極２１が形成されている。前記下電極２０と上電極２１との間には、複数の柱状の熱電半導体チップ２２が橋設されており、複数の下電極２０及び上電極２１により該複数の熱電半導体チップ２２が互いに直列に接続されている。
【００２１】
前記直列に接続された複数の熱電半導体チップ２２のうち両端部に位置する熱電半導体チップ２２には、前記一対の給電端子１５がそれぞれ接続されている。このとき、前記一対の給電端子１５は、下基板１８の突出部１８ａ上に配置されている。また、下基板１８の下面には、熱電モジュール１１を前記半導体パッケージ１２の内底面上に半田付けするための下金属板２４が取着されており、上基板１９の上面には、熱電モジュール１１上にレーザダイオード等の部品を半田付けするための上金属板２５が取着されている。
【００２２】
さて、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、前記熱電モジュール１１を前記半導体パッケージ１２内に実装する場合、まず前記熱電モジュール１１の一対の給電端子１５に一対のリード線１６の一端をそれぞれ半田１７によって接合する。この状態で熱電モジュール１１を半導体パッケージ１２の内底面上に半田付けするとともに、一対のリード線１６の他端を一対の給電ターミナル１３ａにそれぞれ半田１７により接合する。このとき、半導体パッケージ１２内は非常に狭いため、リード線１６が２〜３回程度曲げ伸ばしされる。しかしながら、リード線１６を構成する銅線には、錫または銀が添加されているとともに、熱処理が施されているため、リード線１６は展性に富んでいる。このため、曲げ伸ばしによってリード線１６が破断され難い。
【００２３】
ここで、前記リード線１６の曲げ伸ばしを繰り返し行うことにより破断試験を行った。試験方法は、図２に示すように、リード線１６の一端を一対のブロック３０で挟んで固定し、他端を該リード線１６が弛まない程度にその延伸方向に水平に引張りながら上方へ９０度折り曲げて、元の位置に戻し、下方へ９０度折り曲げて、元の位置に戻すことを繰り返し行い、リード線１６が破断するまでの回数を調べた。この方法で１０本のリード線１６の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は６．８回であった。
【００２４】
上記と同様の方法により熱処理を行わなかった場合のリード線１６の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は２．４回であった。
上記と同様の方法により前記リード線１６と線径が同じである従来の軟銅線の破断試験を行ったところ、その平均破断回数は３．９回であった。
【００２５】
以上の破断試験の結果を図３に示す。この図３に示されたグラフから明らかなように、実施形態のリード線１６は、破断するまでの曲げ伸ばし回数が、従来の軟銅線に比べて約２倍に向上していることが分かる。
【００２６】
以上詳述した実施形態によれば次のような効果が発揮される。
（１）リード線１６を形成する銅線には、錫または銀が添加されているとともに熱処理が施されているため、該リード線１６の展性が向上され、曲げ伸ばしを繰り返し行った場合の破断耐性を従来の軟銅線よりも格段に向上させることができる。
【００２７】
（２）リード線１６の表面には、ニッケルめっきと金めっきとの２層のめっきが施されているため、該リード線１６の耐腐食性が向上され、さらに鉛を含まない融点の高い半田１７を用いて半田付けを行っても該めっきの半田付け時の耐熱性を確保することができるとともに、該リード線１６の半田に対するぬれ性を向上させることができる。
【００２８】
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記リード線１６の表面に施すめっきは、ニッケル、銀、金、錫から選択される少なくとも１種のめっきでもよい。
【００２９】
・前記リード線１６の表面に施すめっきは、ニッケルめっきと銀めっきとの２層めっきでもよい。
・前記リード線１６の表面に施すめっきは、銀めっきのみでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）実施形態の半導体パッケージ内に実装された状態の熱電モジュールを示す平面図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図２】各線材の破断耐久試験方法を示す模式図。
【図３】破断試験の結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１１…熱電モジュール、１２…半導体パッケージ、１５…給電端子、１６…リード線、１７…半田、２６…モジュール本体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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