(57)【要約】  【課題】  半導体素子等の発熱体の熱を外部に効率良く伝達させ得る熱電交換モジュール用セラミック基板を提供すること。  【解決手段】  本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に平面視で枠状の凸部１ａが形成されたセラミック基板１と、凸部１ａの内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層２ａとを具備している。【選択図】  図１
2005340565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面に平面視で枠状の凸部が形成されたセラミック基板と、前記凸部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることを特徴とする熱電交換モジュール用セラミック基板。
【請求項２】
上側主面に凹部が形成されたセラミック基板と、前記凹部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることを特徴とする熱電交換モジュール用セラミック基板。
【請求項３】
前記メタライズ層は、前記凸部の内側から前記凸部の上面の開口縁までを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱電交換モジュール用セラミック基板。
【請求項４】
前記メタライズ層は、前記凹部の内側から前記セラミック基板の上側主面の前記凹部の開口縁までを覆うように形成されていることを特徴とする請求項２記載の熱電交換モジュール用セラミック基板。
【請求項５】
前記メタライズ層は、上面の中央部が窪んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱電交換モジュール用セラミック基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の発熱体を作動時に冷却するための熱電交換モジュール用セラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光通信分野等に使用されるＬＤ，ＰＤ等の光半導体素子やＩＣなどの半導体素子を作動時に冷却するための熱電交換モジュールは、半導体素子が作動時に発する熱を外部へ伝えることにより、半導体素子を常に一定の温度に保持する熱電冷却装置として機能していた。この熱電交換モジュール、即ち熱電冷却装置は、セラミック基板の主面においてｐ型とｎ型の熱電素子を電気的に直列または並列に接続して一体構造とした状態で、ペルチェ効果を利用して熱電素子の高温側の端部の電極および低温側の端部の電極に印加した電圧に依存して熱電素子に温度差を生じさせることにより低温側に搭載された半導体素子等の発熱体を冷却するものである。
【０００３】
そして、従来の熱電交換モジュール用セラミック基板は、図５に電極周辺部の断面図を示すように、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックスや窒化アルミニウム（ＡｌＮ）セラミックス等のセラミック基板101の一方の主面に、モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），タングステン（Ｗ）等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペーストをスクリーン印刷法により熱電素子103が直列または並列に接続される複数の電極となるように所定の形状に印刷塗布し焼結することによりメタライズ層102ａを形成し、このメタライズ層102ａに銅（Ｃｕ）層102ｂを被着させ、メタライズ層102ａとＣｕ層102ｂとで複数の電極102を形成している。この構成により、メタライズ層102ａをセラミック基板101とＣｕ層102ｂとの強固な接合媒体として機能させることができる。
【０００４】
さらに、Ｃｕ層102ｂの上面の平坦部にニッケル（Ｎｉ）メッキ層と金（Ａｕ）メッキ層を順に被着させ、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）系，Ｓｎ−アンチモン（Ｓｂ）系，Ｓｎ−ビスマス（Ｂｉ）系，Ｓｎ−鉛（Ｐｂ）系等の半田を介して、ｐ型，ｎ型の熱電素子103を固着することにより、製品としての熱電交換モジュールが作製される。
【０００５】
上記の熱電交換モジュールにより、半導体素子等の発熱体が作動時に発する熱は、熱電素子103からＣｕ層102ｂ、メタライズ層102ａ、セラミック基板101を介して外部へ効率良く伝えられる。
【特許文献１】特開2003−163384号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、メタライズ層102ａの側面の形状は、その厚さ，印刷塗布条件，焼結等の製造条件によって、セラミック基板101と電極102との熱膨張差による熱応力を、メタライズ層102ａの側面が十分に吸収し緩和させることが困難な形状となっている。即ち、従来、メタライズ層102ａの側面は高さ方向の中央部が外側に向かって凸となった曲面、またはセラミック基板101に対してほぼ垂直な面となっており、熱応力が発生した際にその応力を吸収し緩和させ難い。そして、セラミック基板101と電極102との熱膨張差によって発生したセラミック基板101の主面の面方向の熱応力によって、メタライズ層102ａの外周端が剥離することがあった。そのため、半導体素子等の発熱体の熱が熱電素子103からセラミック基板101に効率良く伝わらず、その結果、発熱体の熱が外部に効率良く伝達し難くなり発熱体の作動性が劣化するという問題点があった。
【０００７】
また、この従来の熱電交換モジュール用セラミック基板においては、電極102を構成するメタライズ層102ａの厚さを十分に厚くすることができず、電極102において電気抵抗が大きくなって発熱し、熱電交換モジュールの冷却能力を低下させるという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、セラミック基板と電極との熱膨張差により発生する熱応力、および電極と熱電素子との熱膨張差により発生する熱応力を、電極とセラミック基板との接合部に集中させないことにより、また、電極における発熱を防止し、半導体素子等の発熱体の熱を外部に効率良く伝達させ得る熱電交換モジュール用セラミック基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に平面視で枠状の凸部が形成されたセラミック基板と、前記凸部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に凹部が形成されたセラミック基板と、前記凹部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板において、好ましくは、前記メタライズ層は、前記凸部の内側から前記凸部の上面の開口縁まで覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板において、好ましくは、前記メタライズ層は、前記凹部の内側から前記セラミック基板の上側主面の前記凹部の開口縁までを覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板において、好ましくは、前記メタライズ層は、上面の中央部が窪んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に平面視で枠状の凸部が形成されたセラミック基板と、凸部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることから、セラミック基板とメタライズ層との間で熱膨張差が発生したとしても凸部によってメタライズ層を拘束することができ、メタライズ層がセラミック基板から剥がれるのを有効に防止することができる。
【００１５】
さらに、凸部で囲まれた部位にメタライズ層となる金属ペーストが充填されるように形成されるので、メタライズ層が拡がったり厚みばらつきが生じたりすることなく、メタライズ層の厚さを厚くすることができるとともに厚みばらつきを小さくすることができ、電気抵抗が小さく、接続信頼性に優れたメタライズ層とすることができる。よって、セラミック基板上のメタライズ層での発熱を抑えることができ、吸熱能力が劣化するのを有効に防止することができる。
【００１６】
従って、熱電素子の動作を長期にわたって安定なものとさせることができ、半導体素子等の発熱体の熱を外部に効率良く伝達させ得る熱電交換モジュール用セラミック基板となる。
【００１７】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に凹部が形成されたセラミック基板と、凹部の内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層とを具備していることから、セラミック基板とメタライズ層との間で熱膨張差が発生したとしても凹部の側面によってメタライズ層を拘束することができ、メタライズ層がセラミック基板から剥がれるのを有効に防止することができる。
【００１８】
さらに、凹部内にメタライズ層となる金属ペーストが充填されるように形成されるので、メタライズ層が拡がったり厚みばらつきが生じたりすることなく、メタライズ層の厚さを厚くすることができるとともに厚みばらつきを小さくすることができ、電気抵抗が小さく、接続信頼性に優れたメタライズ層とすることができる。よって、セラミック基板上のメタライズ層での発熱を抑えることができ、吸熱能力が劣化するのを有効に防止することができる。
【００１９】
従って、熱電素子の動作を長期にわたって安定なものとさせることができ、半導体素子等の発熱体の熱を外部に効率良く伝達させ得る熱電交換モジュール用セラミック基板となる。
【００２０】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、好ましくは、メタライズ層は、凸部の内側から凸部の上面の開口縁までを覆うように形成されていることから、メタライズ層とセラミック基板との接触面積をより大きくすることができ、メタライズ層をより強固にセラミック基板に接合させることができる。
【００２１】
また、メタライズ層の上面の面積を大きくすることができ、熱電素子を半田を介して接合する際にメタライズ層の外周部と熱電素子の側面との間に半田の大きなメニスカスを形成することができ、熱電素子の接続信頼性を高くすることができる。
【００２２】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、好ましくは、メタライズ層は、凹部の内側からセラミック基板の上側主面の凹部の開口縁までを覆うように形成されていることから、メタライズ層とセラミック基板との接触面積をより大きくすることができ、メタライズ層をより強固にセラミック基板に接合させることができる。
【００２３】
また、メタライズ層の上面の面積を大きくすることができ、熱電素子を半田を介して接合する際にメタライズ層の外周部と熱電素子の側面との間に半田の大きなメニスカスを形成することができ、熱電素子の接続信頼性を高くすることができる。
【００２４】
本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、好ましくは、メタライズ層は、上面の中央部が窪んでいることから、この窪みに熱電素子を接合するための半田を溜めることができ、半田の体積を大きくして熱電素子と電極との間に生じる応力を半田で有効に緩和することができる。
【００２５】
また、メタライズ層の上面に例えば銅等の他の金属層を形成して電極とする場合に、メタライズ層と他の金属との密着面積を大きくしてこれらの密着強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
第１の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板を以下に詳細に説明する。図１は、第１の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板における電極周辺部について実施の形態の一例を示す断面図である。
【００２７】
図１において、１はセラミック基板、２はメタライズ層２ａと銅層２ｂとから成る電極、３は熱電素子であり、これらセラミック基板１，電極２，熱電素子３とで、半導体素子等の発熱体が作動時に発する熱を外部に効率良く伝える熱電交換モジュールが構成される。また、本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、セラミック基板１と電極２とにより構成される。
【００２８】
図１に示す本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に平面視で枠状の凸部１ａが形成されたセラミック基板１と、凸部１ａの内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層２ａとを具備している構成である。
【００２９】
セラミック基板１は、Ａｌ２Ｏ３セラミックスやＡｌＮセラミックス等のセラミックスから成り、その作製方法は、原料粉末に適当な有機バインダや溶剤等を添加混合しペースト状と成し、このペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを約1600℃の高温で焼結するものである。
【００３０】
また、セラミック基板１は、上側主面に平面視で枠状の凸部１ａが形成されており、凸部１ａの内側にメタライズ層２ａが充填されるように形成されている。このような凸部１ａは、セラミック基板１と同じ材質、または異なる材質で形成され、例えば、セラミックスやガラス、樹脂等からなる。
【００３１】
凸部１ａの内側に形成されたメタライズ層２ａは、ペルチェ効果を利用した熱電素子３に、セラミック基板１を高温側または低温側にするための電圧印加用の複数の電極２として、または電極２の一部として機能する。これらの電極２はそれぞれの熱電素子３が直列または並列に接続されるように、例えば、交互に隣接する電極２のメタライズ層２ａ同士が電気的に接続されている。
【００３２】
電極２は、凸部１ａの内側に形成されたメタライズ層２ａで構成されてもよく、またはメタライズ層２ａと、その上面に積層されたＣｕ層２ｂとから構成されてもよい。熱をより効率よく伝導させるという観点からはメタライズ層２ａとＣｕ層２ｂとから成るのがよい。
【００３３】
電極２がメタライズ層２ａとＣｕ層２ｂとから成る場合、メタライズ層２ａは厚さが10〜60μｍ、Ｃｕ層２ｂは厚さ40〜200μｍであり、Ｃｕ層２ｂは熱電素子３が載置固定される上面の中央部が窪んでいるのがよい。この構成により、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とを接合するための半田をＣｕ層２ｂ上に溜めて、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とをさらに強固に接合させることができるとともに、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３との接合部における電気抵抗値を下げて、熱電冷却素子での発熱を抑え、吸熱能力が劣化するのを防止することができる。
【００３４】
このような電極２は、例えば以下のようにして作製される。まず、セラミック基板１となるセラミックグリーンシートの一方の主面の凸部１ａを形成する部位に、基体１を形成する材料と同じセラミック粉末に適当な有機バインダや溶剤を添加混合してペースト状となしたものを従来周知のスクリーン印刷法を採用して印刷塗布し、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施し、これを約1600℃の高温で焼結させ、一方の主面に凸部１ａが形成されたセラミック基板１を得る。なお、凸部１ａは10〜60μｍになるようにして設けるのがよい。または凸部１ａは、セラミック基板１となるセラミックグリーンシートの一方の主面の凸部１ａを形成する部位に、セラミックグリーンシートに予め打ち抜き加工を施したものを積層し、これを約1600℃の高温で焼結させることによって形成する。
【００３５】
そして、凸部１ａの内側にＷ，Ｍｏ，Ｍｎ等の粉末に有機溶剤，溶媒を添加混合して得たメタライズ層２ａと成る金属ペーストを、従来周知のスクリーン印刷法により印刷塗布、またはディスペンサーを用いて凸部１ａの内側にメタライズ層２ａと成る金属ペーストを流し込むことでメタライズ層２ａとなる金属ペーストを所定のパターン状に形成させ、そして約1300℃の高温で焼結させる。このようにして、メタライズ層２ａが10〜60μｍの厚みで形成される。
【００３６】
スクリーン印刷法では１回の印刷で形成できる凸部１ａ，メタライズ層２ａの厚みは20μｍ程度が限界であるため、スクリーン印刷法によって凸部１ａ，メタライズ層２ａを20μｍを超えて厚く形成する場合は、１回目の印刷をして高温で焼結させた後に、さらに２回目の印刷を行ない焼結させることによって形成する。２回の印刷だけで所望の厚さに形成できない場合は、さらに印刷と焼結の工程を繰り返すことによって形成する。このようなスクリーン印刷法によって、凸部１ａ，メタライズ層２ａを所望の厚さに形成させることができる。
【００３７】
メタライズ層２ａの厚さを10〜60μｍとすることにより、メタライズ層２ａの電気抵抗の値を下げることができるとともに、メタライズ層２ａをセラミック基板１に強固に焼き付けることができる。その結果、熱電素子の動作を長期にわたって安定なものとさせることができ、半導体素子等の発熱体の熱を外部に効率良く伝達させ得る熱電交換モジュール用セラミック基板となる。
【００３８】
メタライズ層２ａの厚さが10μｍ未満であると、メタライズ層２ａが薄くなり、メタライズ層２ａの電気抵抗の値が大きくなる傾向にある。メタライズ層２ａの厚さが60μｍよりも大きくなると、メタライズ層２ａが厚くなり過ぎ、メタライズ層２ａの焼結時にメタライズ層２ａの上部をセラミック基板１に強固に焼き付けるのが困難となり、熱電素子３をセラミック基板１に強固に接合させるのが困難となる。
【００３９】
また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは凸部１ａの内側から凸部１ａの上面の開口縁までを覆うように形成されているのがよい。これにより、メタライズ層２ａとセラミック基板１との接触面積をより大きくすることができ、メタライズ層２ａをより強固にセラミック基板１に接合させることができる。また、メタライズ層２ａの上面の面積を大きくすることができ、熱電素子３を半田を介して接合する際にメタライズ層２ａの外周部と熱電素子３の側面との間に半田の大きなメニスカスを形成することができ、熱電素子３の接続信頼性を高くすることができる。
【００４０】
またこの構成により、凸部１ａの高さを低くさせてもよくなり、凸部１ａの形成の工程を簡略化でき、凸部１ａの生産性を向上させることができる。例えばメタライズ層２ａを厚さ60μｍで形成する場合、凸部１ａの厚さは40μｍ程度とすることができる。またこの場合、メタライズ層２ａとなる金属ペーストは、表面張力によって凸部１ａの外周より外側に流れ出るのが抑制され、隣り合うメタライズ層２ａのパターン同士が短絡するのを有効に防止できる。
【００４１】
図２（ａ），（ｂ）に示すような凸部１ａの上面の開口縁を覆うメタライズ層２ａの形成方法の具体例として、複数回のスクリーン印刷によってメタライズ層２ａを形成する場合、１回目の印刷で凸部１ａの内側にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布し、２回目の印刷で凸部１ａの内側および上面にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布する。また、ディスペンサー法によってメタライズ層２ａを形成する場合、凸部１ａの外周より外側に流れ出ない程度の所定量だけメタライズ層２ａとなる金属ペーストを吐出させて、凸部１ａの内側および上面にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布する。
【００４２】
また好ましくは、図２（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは上面の中央部が窪んでいるのがよい。これにより、この窪みに熱電素子３を接合するための半田を溜めることができ、半田の体積を大きくして熱電素子３と電極２との間に生じる応力を半田で有効に緩和することができる。また、メタライズ層２ａの上面に例えばＣｕ層２ｂ等の他の金属層を形成して電極２とする場合に、メタライズ層２ａとＣｕ層２ｂとの密着面積を大きくしてこれらの密着強度を高めることができる。
【００４３】
さらに好ましくは、図２（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは上面の中央部が窪んでいるとともにＣｕ層２ｂの上面の中央部も窪んでいるのがよい。この構成により、熱伝導率の高いＣｕにより電極２の熱伝導性をより高めることができるとともに、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とを接合するための半田をＣｕ層２ｂ上に溜めて、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とをさらに強固に接合させることができるとともに、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３との接合部における電気抵抗値を下げて、熱電冷却素子での発熱を抑え、吸熱能力が劣化するのを防止することができる。
【００４４】
このようなＣｕ層２ｂは、凸部１ａやセラミック基板１のＣｕ層２ｂを形成しない部位にメッキレジストを約300μｍ程度の厚さで施した後、電解Ｃｕメッキを焼結した金属ペーストから成るメタライズ層２ａの上面にメッキレジストの高さ（厚さ）よりも低い位置まで被着させ、その後メッキレジストを剥離する。この工程により、メタライズ層２ａから成る上面にＣｕ層２ｂが40〜200μｍの厚さで形成されることとなる。
【００４５】
また、電極２間の間隔は0.1〜２ｍｍがよい。0.1ｍｍ未満では間隔が狭すぎるため、メタライズ層２ａ同士が接触し電気的に接続される場合がある。一方、２ｍｍを超えると、熱電交換モジュールが大型化しやすくなる。
【００４６】
このようなメタライズ層２ａ，Ｃｕ層２ｂから成る電極２の上面には、酸化防止および半田接合性を向上させるためにＮｉメッキ層，Ａｕメッキ層が順次被着されているのがよい。そして、電極２の上面にＳｎ−Ａｇ系，Ｓｎ−Ｓｂ系，Ｓｎ−Ｂｉ系，Ｓｎ−Ｐｂ系等の半田を介して、ｐ型，ｎ型の熱電素子３が固着される。
【００４７】
熱電素子３としては、Ｂｉ２Ｔｅ３，ＰｂＴｅ等の金属間化合物や、Ｓｉ−Ｇｅ系合金等を用いる。また、熱電素子３と電極２との接合を強固なものとするために、熱電素子３の表面にＮｉメッキ層，Ｓｎメッキ層，半田メッキ層等を被着させておいても良い。
【００４８】
さらに、熱電素子３の下面側のセラミック基板１が半導体素子等の発熱体が接続された熱電素子３の低温端側の場合、熱電素子３の上面側に電極２の形成された別のセラミック基板１を熱電素子３の高温端側として接合することにより、発熱体の熱を低温端側のセラミック基板１から熱電素子３を介して高温端側のセラミック基板１、そして外部へと効率良く伝えることのできる熱電交換モジュールが作製できる。
【００４９】
次に、第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板について説明する。図３は、第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板における電極周辺部の実施の形態の一例を示す断面図である。
【００５０】
図３において、図１，図２（ａ），（ｂ）と同様、１はセラミック基板、２はメタライズ層２ａと銅層２ｂとから成る電極、３は熱電素子であり、これらセラミック基板１，電極２，熱電素子３とで、半導体素子等の発熱体が作動時に発する熱を外部に効率良く伝える熱電交換モジュールが構成される。また、第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、セラミック基板１と電極２とにより構成される。
【００５１】
図３に示す第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、上側主面に凹部１ｂが形成されたセラミック基板１と、凹部１ｂの内側に充填されるように形成された、熱電交換モジュールが電気的に接続されるメタライズ層２ａとを具備している構成である。
【００５２】
なお、第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板は、セラミック基板１の構成以外は第１の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
セラミック基板１は、上側主面に凹部１ｂが形成されており、凹部１ｂの内側にメタライズ層２ａが充填されるように形成されている。このような凹部１ｂを有するセラミック基体１は、例えば、セラミック基板１となるセラミックグリーンシートに凹部１ｂとなる貫通孔を打ち抜き加工等により施し、他のセラミック基体１と成るセラミックグリーンシートと積層した後、これを約1600℃の高温で焼結させることにより、一方の主面に凹部１ｂが形成されたセラミック基板１を得る。
【００５４】
また、図４（ａ），（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは凹部１ｂの内側からセラミック基板１の上側主面の凹部１ｂの開口縁までを覆うように形成されているのがよい。これにより、メタライズ層２ａとセラミック基板１との接触面積をより大きくすることができ、メタライズ層２ａをより強固にセラミック基板１に接合させることができる。また、メタライズ層２ａの上面の面積を大きくすることができ、熱電素子３を半田を介して接合する際にメタライズ層２ａの外周部と熱電素子３の側面との間に半田の大きなメニスカスを形成することができ、熱電素子３の接続信頼性を高くすることができる。
【００５５】
図４（ａ），（ｂ）に示すような凹部１ｂの開口縁を覆うメタライズ層２ａの形成方法の具体例として、複数回のスクリーン印刷によってメタライズ層２ａを形成する場合、１回目の印刷で凹部１ｂ内側にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布し、２回目の印刷で凹部１ｂ内側および凹部１ｂの開口縁にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布する。また、ディスペンサー法によってメタライズ層２ａを形成する場合、隣り合うメタライズ層２ａのパターン同士が短絡しない程度の所定量だけメタライズ層２ａとなる金属ペーストを吐出させて、凸部１ａ内側および上側の部位にメタライズ層２ａとなる金属ペーストを塗布する。
【００５６】
また好ましくは、図４（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは上面の中央部が窪んでいるのがよい。これにより、この窪みに熱電素子３を接合するための半田を溜めることができ、半田の体積を大きくして熱電素子３と電極２との間に生じる応力を半田で有効に緩和することができる。また、メタライズ層２ａの上面に例えばＣｕ層２ｂ等の他の金属層を形成して電極２とする場合に、メタライズ層２ａとＣｕ層２ｂとの密着面積を大きくしてこれらの密着強度を高めることができる。
【００５７】
さらに好ましくは、図４（ｂ）に示すように、メタライズ層２ａは上面の中央部が窪んでいるとともにＣｕ層２ｂの上面の中央部も窪んでいるのがよい。この構成により、熱伝導率の高いＣｕにより電極２の熱伝導性をより高めることができるとともに、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とを接合するための半田をＣｕ層２ｂ上に溜めて、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３とをさらに強固に接合させることができるとともに、Ｃｕ層２ｂと熱電素子３との接合部における電気抵抗値を下げて、熱電冷却素子での発熱を抑え、吸熱能力が劣化するのを防止することができる。
【００５８】
そして、上記第１または第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板を用いて、熱電素子３の上面側が半導体素子等の発熱体が搭載される低温端の場合、熱電素子３の上面側に上記本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板を上下反対にした、セラミック基板１の下側主面にメタライズ層２ａを具備している同様の電極２が形成された別の熱電交換モジュール用セラミック基板を接合することにより、発熱体の熱を低温端のセラミック基板１から熱電素子３を介して熱電素子３の下面側の高温端のセラミック基板１、そして外部へと効率よく伝えることのできる熱電交換モジュールが作製できる。
【００５９】
また、このような熱電交換モジュールを、例えば図６に示すように、電子部品収納用パッケージ内に設置することにより、高出力半導体素子等用の冷却効果に優れた電子部品収納用パッケージとすることができる。
【００６０】
ここで、図６は、誘電体から成り上側主面に電子部品５が熱電冷却素子３を介して載置される載置部１ｃを有する基体１と、基体１の上側主面に載置部１ｃを囲繞するように積層された誘電体からなる側壁６と、載置部１ｃに平面視で枠状の凸部１ａが形成され、凸部１ａの内側に充填されるように形成された、熱電冷却素子３が電気的に接続されるメタライズ層２ａと、基体１の内部に設けられメタライズ層２ａを外部に導出させるための内部導体10とを具備している電子部品収納用パッケージの断面図を示す。
【００６１】
このような電子部品収納用パッケージによれば、セラミック基板１を電子部品収納用パッケージのセラミック基体と共用して機能させればよく、これにより電子部品収納用パッケージのセラミック基体と熱電交換モジュール用のセラミック基板１とを一体化でき、電子部品収納用パッケージの基体に熱電交換モジュール用のセラミック基板１を搭載する必要がなくなる。その結果、電子部品収納用パッケージを低背化し近時の小型化に適するものとできるとともに、熱電交換モジュールから放散される熱を効率良く外部に放散させることができ、熱電交換モジュールの放熱性能をさらに向上させることが可能となる。
【００６２】
かくして、第１および第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板を用いた小型軽量の熱電交換モジュールは、その上面に非常に発熱量の大きい発熱体を載置固定し作動させた場合でも、本発明の電極を有する熱電交換モジュール用セラミック基板により、発熱体の熱を外部に効率良く放散し得る信頼性の非常に高いものとなる。
【００６３】
なお、本発明は上記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内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ第１の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図３】第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ第２の本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板について実施の形態の他の例を示す断面図である。
【図５】従来の熱電交換モジュール用セラミック基板の断面図である。
【図６】本発明の熱電交換モジュール用セラミック基板を応用した例を示す電子部品収納用パッケージの断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：セラミック基板
１ａ：凸部
１ｂ：凹部
２ａ：メタライズ層
３：熱電素子
【図１】
2005340565.tif 000003
【図２】
2005340565.tif 000004
【図３】
2005340565.tif 000005
【図４】
2005340565.tif 000006
【図５】
2005340565.tif 000007
【図６】
2005340565.tif 000008