(57)【要約】【課題】半田にボイドが発生するのを防ぎ、かつ電極の外側に半田が出るのを防ぐことができる電子装置を得る。【解決手段】電極２ａの主面に凹部３ａが設けられている。熱電素子４ａ，４ｂ（電子部品）が、電極２ａの主面に半田５ａ，５ｂにより接合されている。凹部３ａは、電極２ａと熱電素子４ａ，４ｂの接合部の内側から接合部の外側まで延びている。さらに、本発明においては、この凹部３ａが電極２ａの外周に達しないようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が設けられた主面を有する電極と、
前記電極の前記主面に半田により接合された電子部品とを備え、
前記凹部は、前記電極と前記電子部品の接合部の内側から前記接合部の外側まで延び、かつ前記電極の外周に達しないことを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記電子部品は、互いに離間した第１の電子部品と第２の電子部品を有し、
前記凹部は、前記電極と前記第１の電子部品の接合部の内側から前記電極と前記第２の電子部品の接合部の方向に延びることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記接合部の外側において、前記接合部の内側における前記凹部の幅よりも大きい幅を持つ部分を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記凹部は、ひし形、紡錘形、又はこれに類する形状であることを特徴とする請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記電子部品と前記凹部の重ね合わせ部分の面積は、前記接合部の面積の５％以上、５０％以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記電子部品は熱電素子であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペルチェ素子などの電子部品を電極に半田により接合する電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペルチェ冷却装置では、ペルチェ素子が電極に半田により接合される（例えば、特許文献１参照）。しかし、接合部の半田にボイド（空隙）が発生すると熱伝導の妨げとなり、ペルチェ素子の冷却能力の低下を招く。
【０００３】
一方、ＢＧＡ（Ball Grid Array）など半導体パッケージの電極において、電極と電子部品の接合部の内側から電極の外周に達する凹部を設けることが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。この電極構造を適用すれば、半田溶融時に発生するガスを積極的に接合部の外側に排出して、ボイドを低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５０７９６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８３５３１号公報
【特許文献３】特開平１０−３３５７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ガスの流れと同時に半田が凹部から電極の外側に流れ出る場合がある。また、ガスが弾ける時に半田が凹部からツノのように飛び出る場合がある。これにより他の電子部品とショートするという問題があった。特に、ペルチェ冷却装置では、隣り合う電極間の距離が半導体パッケージの電極に比べて小さいため、隣り合う電極間のショートの問題が顕著であった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は半田にボイドが発生するのを防ぎ、かつ電極の外側に半田が出るのを防ぐことができる電子装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電子装置は、凹部が設けられた主面を有する電極と、前記電極の前記主面に半田により接合された電子部品とを備え、前記凹部は、前記電極と前記電子部品の接合部の内側から前記接合部の外側まで延び、かつ前記電極の外周に達しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、半田にボイドが発生するのを防ぎ、かつ電極の外側に半田が出るのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子装置を示す垂直断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電子装置を示す水平断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子装置の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電子装置の変形例を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置を示す垂直断面図である。図２は当該装置を示す水平断面図であり、図３は当該装置の一部を示す斜視図である。ここでは、電子装置の一例としてペルチェ冷却装置について説明する。
【００１１】
セラミック基板１ａ，１ｂ上にそれぞれＣｕ製の電極２ａ，２ｂが部分エッチングにより設けられている。電極２ａ，２ｂの厚さは２０μｍ、寸法は０．４ｍｍ×１．０ｍｍである。
【００１２】
電極２ａの主面に凹部３ａが設けられ、電極２ｂの主面に凹部３ｂが設けられている。凹部３ａ，３ｂの深さは１０μｍ、寸法は０．１ｍｍ×０．６ｍｍである。凹部３ａ，３ｂ内を含む電極２ａ，２ｂの表面には、表面メタライズとして、厚さ３μｍのＮｉ膜と、その上に厚さ１μｍのＡｕ膜が施されている。
【００１３】
互いに離間した熱電素子４ａ，４ｂの下面が電極２ａの主面にそれぞれ半田５ａ，５ｂにより接合されている。互いに離間した熱電素子４ｂ，４ｃの上面が電極２ｂの主面にそれぞれ半田５ｃ，５ｄにより接合されている。熱電素子４ａ，４ｂ，４ｃは例えばペルチェ素子であり、高さは０．６ｍｍ、寸法は０．３ｍｍ×０．３ｍｍである。半田５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは例えばＡｕＳｎ半田である。熱電素子４ａ，４ｂ，４ｃの半田付け面には、ＮｉやＡｕなどの表面メタライズが施されている。電極２ａ，２ｂは、二枚のセラミック基板１ａ，１ｂを対向させると全ての熱電素子４ａ，４ｂ，４ｃが直列に繋がるように設計されている。
【００１４】
本実施の形態では、凹部３ａは電極２ａと熱電素子４ａ，４ｂの接合部の内側から接合部の外側まで延び、凹部３ｂは電極２ｂと熱電素子４ｂ，４ｃの接合部の内側から接合部の外側まで延びる。これにより、半田溶融時に発生するガスを接合部の外側に排出できるため、半田５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにボイドが発生するのを防ぐことができる。
【００１５】
また、凹部３ａ，３ｂがそれぞれ電極２ａ，２ｂの外周に達しないようにする。これにより、電極２ａ，２ｂの外側に半田５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが出るのを防ぐことができる。この結果、他の電子部品とショートするのを防ぐことができる。
【００１６】
また、凹部３ａは、電極２ａと熱電素子４ａの接合部の内側から電極２ａと熱電素子４ｂの接合部の内側まで延びる。凹部３ｂは、電極２ｂと熱電素子４ｂの接合部の内側から電極２ｂと熱電素子４ｃの接合部の内側まで延びる。このように凹部３ａ，３ｂは、ある熱電素子の接合部の内側からそれに隣接した熱電素子の方向に延びる。隣接する熱電素子は同じ電極に接続され同電位であるため、凹部３ａ，３ｂを通って接合部の外側に半田が流れてもショートの問題は生じない。
【００１７】
また、熱電素子４ａと凹部３ａの重ね合わせ部分の面積は、例えば接合部の面積の２０％である。ただし、接合部の面積に対する重ね合わせ部分の面積の比率が５％以上であれば、ガスを逃がすのに十分な効果がある。一方、重ね合わせ部分が大きくなると半田が厚くなって熱抵抗が増大するため、この比率を５０％以下にする必要がある。熱電素子４ｂと凹部３ａの重ね合わせ部分、熱電素子４ｂと凹部３ｂの重ね合わせ部分、及び熱電素子４ｃと凹部３ｂの重ね合わせ部分も同様である。
【００１８】
図４は、本発明の実施の形態に係る電子装置の変形例を示す水平断面図である。凹部３ａ，３ｂはひし形、紡錘形、又はこれに類する形状である。これにより半田溶融時に発生するガスを接合部の外側に更に効果的に排出できる。また、凹部３ａ，３ｂは、接合部の外側において、接合部の内側における凹部３ａ，３ｂの幅よりも大きい幅を持つ部分を有する。このため、接合部から流れ出した半田が、凹部３ａ，３ｂの大きい幅を持つ部分に溜まるため、電極２ａ，２ｂの外側に半田５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが出るのを更に確実に防ぐことができる。
【００１９】
なお、熱電素子の代わりに他の電子部品を用いたペルチェ冷却装置以外の電子装置でも、本実施の形態の効果を得ることができる。ただし、熱電素子を用いたペルチェ冷却装置では、隣り合う電極間の距離が小さいため、本実施の形態の構成が特に有効である。
【００２０】
また、凹部３ａ，３ｂの形成には、部分エッチングが用いられるが、機械切削やレーザ照射などによる部分的除去や、２段めっきや金属ペースト焼結による積み上げを用いてもよい。
【００２１】
また、凹部３ａ，３ｂ内にＣｕ導体が全く無く、メタライズのみ存在する場合や、セラミック基板１ａ，１ｂが露出している場合でも、本実施の形態の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２２】
２ａ，２ｂ  電極
３ａ，３ｂ  凹部
４ａ  第１の熱電素子（電子部品、第１の電子部品）
４ｂ  第２の熱電素子（電子部品、第２の電子部品）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  半田
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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