(57)【要約】【課題】消費電力の増大や温調精度の低下を抑制することができる熱電変換モジュールを提供する。【解決手段】本発明の熱電変換モジュールは、負極接続部７が、負極配線９１の他端に電気的に接続された第一Ｐ型半導体部材７１と、他方側電極部４に電気的に接続された第一Ｎ型半導体部材７２と、導電性をもつとともに一方側基板１と第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２とに接合する第一接合部７３と、を有し、正極接続部８が、正極配線９２の他端に電気的に接続された第二Ｎ型半導体部材８１と、他方側電極部４に電気的に接続された第二Ｐ型半導体部材８２と、導電性をもつとともに一方側基板１と第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２とに接合する第二接合部８３と、を有する熱電変換モジュールである。【選択図】図１
2016032000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側基板と、
他方側基板と、
前記一方側基板に形成された一方側電極部と、
前記他方側基板に形成された他方側電極部と、
前記一方側電極部と前記他方側電極部の間に配置され、電力が印加されると前記一方側基板から前記他方側基板に熱を移動させる複数の熱電変換素子と、
前記一方側基板、前記他方側基板、前記一方側電極部、前記他方側電極部、及び前記複数の熱電変換素子を収容するパッケージと、
前記パッケージに収容され、一端が前記パッケージの負極端子に接続された負極配線と、
前記パッケージに収容され、一端が前記パッケージの正極端子に接続された正極配線と、
前記パッケージに収容され、前記負極配線の他端と前記他方側電極部とを電気的に接続する負極接続部と、
前記パッケージに収容され、前記正極配線の他端と前記他方側電極部とを電気的に接続する正極接続部と、
を備え、
前記負極接続部は、前記負極配線の他端に電気的に接続された第一Ｐ型半導体部材と、前記他方側電極部に電気的に接続された第一Ｎ型半導体部材と、導電性をもつとともに前記一方側基板と前記第一Ｐ型半導体部材と前記第一Ｎ型半導体部材とに接合する第一接合部と、を有し、
前記正極接続部は、前記正極配線の他端に電気的に接続された第二Ｎ型半導体部材と、前記他方側電極部に電気的に接続された第二Ｐ型半導体部材と、導電性をもつとともに前記一方側基板と前記第二Ｎ型半導体部材と前記第二Ｐ型半導体部材とに接合する第二接合部と、を有する熱電変換モジュール。
【請求項２】
前記第一Ｎ型半導体部材及び前記第二Ｐ型半導体部材は、前記熱電変換素子と同部材である請求項１に記載の熱電変換モジュール。
【請求項３】
前記一方側基板には第一スルーホール及び第二スルーホールが形成され、
前記負極接続部は、前記第一スルーホールを通って配置され、
前記正極接続部は、前記第二スルーホールを通って配置されている請求項１又は２に記載の熱電変換モジュール。
【請求項４】
前記第一接合部は、第一電極と、前記第一電極と前記第一Ｐ型半導体部材を接合し前記第一電極と前記第一Ｎ型半導体部材を接合する第一導電性接合材と、を有し、
前記第二接合部は、第二電極と、前記第二電極と前記第二Ｎ型半導体部材を接合し前記第二電極と前記第二Ｐ型半導体部材を接合する第二導電性接合材と、を有し、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記一方側電極部に並列して前記一方側基板に形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
前記第一スルーホールの内側面には第一導体層が形成され、
前記第二スルーホールの内側面には第二導体層が形成され、
前記第一接合部は、前記第一導体層と前記第一Ｐ型半導体部材と前記第一Ｎ型半導体部材とを接合する導電性接合材であり
前記第二接合部は、前記第二導体層と前記第二Ｎ型半導体部材と前記第二Ｐ型半導体部材とを接合する導電性接合材である請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージを有する熱電変換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電変換モジュールは、熱電変換素子のペルチェ効果を利用して、光素子（例えばレーザダイオード）などの対象物の温調（温度調整）を行う装置である。熱電変換モジュールは、ペルチェ素子と、ペルチェ素子を収容するパッケージと、を備えている。ペルチェ素子は、主に、一方側基板と、他方側基板と、両基板の間に配置された複数の熱電変換素子と、を備えている。パッケージに形成された端子を介して外部からペルチェ素子に電力が印加されると、一方側基板から他方側基板に熱が移動する。つまり、一方側基板において吸熱が行われ、他方側基板において放熱が行われる。
【０００３】
パッケージの端子とペルチェ素子の電極は、配線により電気的に接続されている。このような熱電変換モジュールの構成については、例えば特開２００４−２９６５４６号公報に記載されている。この熱電変換モジュールでは、ペルチェ素子の電極が一方側基板（吸熱側）に配置されている。これにより、ワイヤボンディングの作業性の向上や配線の短縮による省電力化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２９６５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記熱電変換モジュールでは、配線（ワイヤ）を電流が流れることで発生するジュール熱が一方側基板に伝熱される上、さらに他方側基板からの放熱がパッケージ及び配線を介して再度一方側基板に伝熱される。つまり、ペルチェ素子の一方側基板は、対象物の熱の他に上記の熱を吸熱することになる。このように従来の熱電変換モジュールでは、ペルチェ素子の消費電力の増大やペルチェ素子の温調精度の低下という問題が発生する。本発明の発明者は、熱の流れに着目することで、このような新たな課題を発見した。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、消費電力の増大や温調精度の低下を抑制することができる熱電変換モジュールを提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱電変換モジュールは、一方側基板と、他方側基板と、前記一方側基板に形成された一方側電極部と、前記他方側基板に形成された他方側電極部と、前記一方側電極部と前記他方側電極部の間に配置され、電力が印加されると前記一方側基板から前記他方側基板に熱を移動させる複数の熱電変換素子と、前記一方側基板、前記他方側基板、前記一方側電極部、前記他方側電極部、及び前記複数の熱電変換素子を収容するパッケージと、前記パッケージに収容され、一端が前記パッケージの負極端子に接続された負極配線と、前記パッケージに収容され、一端が前記パッケージの正極端子に接続された正極配線と、前記パッケージに収容され、前記負極配線の他端と前記他方側電極部とを電気的に接続する負極接続部と、前記パッケージに収容され、前記正極配線の他端と前記他方側電極部とを電気的に接続する正極接続部と、を備え、前記負極接続部は、前記負極配線の他端に電気的に接続された第一Ｐ型半導体部材と、前記他方側電極部に電気的に接続された第一Ｎ型半導体部材と、導電性をもつとともに前記一方側基板と前記第一Ｐ型半導体部材と前記第一Ｎ型半導体部材とに接合する第一接合部と、を有し、前記正極接続部は、前記正極配線の他端に電気的に接続された第二Ｎ型半導体部材と、前記他方側電極部に電気的に接続された第二Ｐ型半導体部材と、導電性をもつとともに前記一方側基板と前記第二Ｎ型半導体部材と前記第二Ｐ型半導体部材とに接合する第二接合部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
Ｐ型半導体は電流が流れる方向に熱を移動させ、Ｎ型半導体は電流が流れる方向と反対方向に熱を移動させる。本発明の熱電変換モジュールによれば、第一接合部及び第二接合部が一方側基板に接合されているため、一方側基板で吸熱された熱の一部が、第一Ｐ型半導体部材及び第二Ｎ型半導体部材により配線側に伝熱される。これにより、配線を介して一方側基板に流入しようとする熱が、キャンセルされ、一方側基板への伝熱が抑制される。また、一方側基板で吸熱された熱の別の一部が、第一Ｎ型半導体部材及び第二Ｐ型半導体部材により他方側基板に伝熱されるため、熱電変換モジュールの冷却性能は維持される。つまり、本発明の熱電変換モジュールによれば、消費電力の増大や温調精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態の熱電変換モジュールの構成を示す構成図である。
【図２】第一実施形態の熱電変換モジュールの構成を示す構成図である。
【図３】第一実施形態の熱電変換モジュールの負極接続部及び正極接続部を説明するための説明図である。
【図４】第一実施形態の熱電変換モジュールの負極接続部の作用を説明するための説明図である。
【図５】第一実施形態の熱電変換モジュールの正極接続部の作用を説明するための説明図である。
【図６】第二実施形態の熱電変換モジュールの構成を説明するための説明図である。
【図７】本実施形態の熱電変換モジュールの変形態様を説明するための説明図である。
【図８】本実施形態の熱電変換モジュールの変形態様を説明するための説明図である。
【図９】本実施形態の熱電変換モジュールの変形態様を説明するための説明図である。
【図１０】本実施形態の熱電変換モジュールの変形態様を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。また、本実施形態では、「一方」を「上方」とし、「他方」を「下方」とした具体例について説明する。また、電極、配線、及び回路等において「接続」とは、特に説明がない場合でも「電気的な接続」を意味する。
【００１１】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の熱電変換モジュールは、図１〜図３に示すように、上部絶縁基板（「一方側基板」に相当する）１と、下部絶縁基板（「他方側基板」に相当する）２と、上方側電極部（「一方側電極部」に相当する）３と、下方側電極部（「他方側電極部」に相当する）４と、複数の熱電変換素子５と、パッケージ６と、負極接続部７と、負極電極部８と、配線９１、９２と、を備えている。上部絶縁基板１、下部絶縁基板２、上方側電極部３、下方側電極部４、複数の熱電変換素子５、負極接続部７、及び負極電極部８は、ペルチェ素子Ａを構成している。なお、図１が熱電変換モジュール内部を正面から見た図とすると、図２は平面から見た図であり、図３は右側面から見た図である。
【００１２】
上部絶縁基板１は、セラミックなどの絶縁部材で構成された平板状の基板である。上部絶縁基板１には、上下に貫通した第一スルーホール１ａ及び第二スルーホール１ｂが形成されている。第一スルーホール１ａ及び第二スルーホール１ｂは、それぞれ角柱状の孔を構成し、角筒状の部位ともいえる。第一スルーホール１ａ及び第二スルーホール１ｂは、上部絶縁基板１の角部に形成されている。下部絶縁基板２は、上部絶縁基板１同様、セラミックなどの絶縁部材で構成された平板状の基板である。下部絶縁基板２は、上部絶縁基板１に対向している。
【００１３】
上方側電極部３は、上部絶縁基板１の下面に形成され、複数の平板状の電極で構成されている。上方側電極部３は、金属ペースト（例えば銅又は銀）であり、例えばスクリーン印刷等により上部絶縁基板１の下面に形成されている。上方側電極部３の各電極には、２つの熱電変換素子５が配置され、その両者が電極により接続されている。下方側電極部４は、下部絶縁基板２の上面に形成され、複数の平板状の電極で構成されている。下方側電極部４の各電極には、２つの熱電変換素子５が配置され、その両者が電極により接続されている。下方側電極部４は、金属ペースト（例えば銅又は銀）であり、例えばスクリーン印刷等により下部絶縁基板２の上面に形成されている。
【００１４】
熱電変換素子５は、熱と電力とを変換する素子である。熱電変換素子５は、上方側電極部３と下方側電極部４の間に配置されている。熱電変換素子５は、上方側電極部３の電極及び下方側電極部４の電極に２つ配置可能な角柱状に形成されている。複数の熱電変換素子５は、Ｐ型半導体とＮ型半導体が交互に配列されて構成されている。上方側電極部３と下方側電極部４と複数の熱電変換素子５は、１つの回路を形成している。
【００１５】
ペルチェ素子の回路に電力が供給されると、回路中の熱電変換素子５により、上部絶縁基板１から下部絶縁基板２に熱が移動する。つまり、上部絶縁基板１が吸熱側であり、下部絶縁基板２が放熱側である。Ｐ型半導体は、自身に流れる電流の方向（ホールの移動方向）に熱を移動させる。一方、Ｎ型半導体は、自身に流れる電流の方向と反対方向（電子の移動方向）に熱を移動させる。複数の熱電変換素子５は、これらの性質が利用され、一方側基板１が吸熱側となり、他方側基板２が放熱側となるように配置されている。なお、一方側電極部３と熱電変換素子５、及び他方側電極部４と熱電変換素子５は、図３に示すように、例えばはんだ、ろう材、又は接着剤等の導電性接合材Ｆで接合されている。
【００１６】
パッケージ６は、ペルチェ素子Ａを収容する容器である。パッケージ６の底面には、下部絶縁基板１２が例えばはんだ等の接合材Ｂにより固定されている。パッケージ４の側面には、ペルチェ素子Ａと外部機器とを電気的に接続するための負極端子６１及び正極端子６２が設けられている。これらの端子６１、６２は、ペルチェ素子Ａよりも上方に位置している。なお、パッケージ６は、ペルチェ素子Ａ上に接合材Ｃにより配置されるキャリアＤ、及びキャリアＤ上に配置される温調対象物（光素子等）Ｅを含む全部品を収容後で、且つワイヤボンディングで配線９１、９２が形成された後に閉鎖される。パッケージ６は、窒素パージされて密閉される。
【００１７】
（負極接続部）
負極接続部７は、負極端子６１と下方側電極部４とを電気的に接続するための部材である。負極接続部７は、全体形状としては上下に延伸した角柱状であり、第一スルーホール１ａを通って下方側電極部４上に配置されている。具体的に、負極接続部７は、第一Ｐ型半導体部材７１と、第一Ｎ型半導体部材７２と、第一接合部７３と、を備えている。
【００１８】
第一Ｐ型半導体部材７１は、上面が配線９１を介して負極端子６１に接続されているＰ型半導体である。つまり、第一Ｐ型半導体７１は、配線９１に接続されている。第一Ｐ型半導体部材７１は、角柱状（ここでは四角柱状）であり、表面に金属メッキ（例えばニッケルメッキ）が施されている。第一Ｐ型半導体部材７１は、後述する板状電極７３１上に配置されている。第一Ｐ型半導体部材７１は、熱電変換素子５のＰ型半導体と同部材である。
【００１９】
第一Ｎ型半導体部材７２は、下面が下方側電極部４に接合されているＮ型半導体である。第一Ｎ型半導体部材７２は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第一Ｎ型半導体部材７２は、熱電変換素子５のＮ型半導体と同部材である。したがって、第一Ｎ型半導体部材７２の上面の位置（高さ）は、熱電変換素子５の上面の位置と揃っている。
【００２０】
第一接合部７３は、導電性をもつとともに上部絶縁基板１と第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２とに接合する導電部材である。具体的に、第一接合部７３は、第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２とを電気的に接続し且つ上部絶縁基板１と第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２とを接合する導電部材である。さらに具体的に、第一接合部７３は、板状電極７３１と、接合材７３２と、を備えている。
【００２１】
板状電極（「第一電極」に相当する）７３１は、板状の導体部材であって、第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２の間に配置されている。板状電極７３１は、第一スルーホール１ａ形成後、上方側電極部３形成の際に、上方側電極部３の電極と同様に形成されている。つまり、板状電極７３１は、上方側電極部３の電極と同構成の電極であって、上方側電極部３に並列して配置されている。板状電極７３１は、上方側電極部３の一部ともいえる。板状電極７３１は、上方側電極部３の電極同様、金属ペースト（例えば銅又は銀）であり、スクリーン印刷等により上部絶縁基板１の下面に形成される。
【００２２】
接合材（「第一導電性接合材」に相当する）７３２は、例えば、はんだ、ろう材、又は接着剤等の導電性接合材であり、本実施形態でははんだである。接合材７３２は、板状電極７３１の上面と第一Ｐ型半導体部材７１の下面を接合し、且つ板状電極７３１の下面と第一Ｎ型半導体部材７２の上面を接合している。このように、第一接合部７３により、第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２が電気的に接続されるとともに、第一Ｐ型半導体部材７１と第一Ｎ型半導体部材７２と上部絶縁基板１とが接合される。第一接合部７３は、金属で構成されており、高い熱伝導性を有する。
【００２３】
（正極接続部）
正極接続部８は、正極端子６２と下方側電極部４とを電気的に接続するための部材である。正極接続部８は、全体形状としては上下に延伸した角柱状であり、第二スルーホール１ｂを通って下方側電極部４上に配置されている。正極接続部８は、第二Ｎ型半導体部材８１と、第二Ｐ型半導体部材８２と、第二接合部８３と、を備えている。
【００２４】
第二Ｎ型半導体部材８１は、上面が後述する配線９２を介して正極端子６２に接続されているＮ型半導体である。つまり、第二Ｎ型半導体部材８１は、配線９２に接続されている。第二Ｎ型半導体部材８１は、角柱状であり、表面に金属メッキ（例えばニッケルメッキ）が施されている。第二Ｎ型半導体部材８１は、後述する板状電極８３１上に配置されている。第二Ｎ型半導体部材８１は、熱電変換素子５のＮ型半導体と同部材である。
【００２５】
第二Ｐ型半導体部材８２は、下面が下方側電極部４に接合されているＰ型半導体である。第二Ｐ型半導体部材８２は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第二Ｐ型半導体部材８２は、熱電変換素子５のＰ型半導体と同部材である。したがって、第二Ｎ型半導体部材８２の上面の位置（高さ）は、熱電変換素子５の上面の位置と揃っている。
【００２６】
第二接合部８３は、導電性をもつとともに上部絶縁基板１と第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２とに接合する導電部材である。具体的に、第二接合部８３は、第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２とを電気的に接続し且つ上部絶縁基板１と第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２とを接合する導電部材である。さらに具体的に、第二接合部８３は、板状電極８３１と、接合材８３２と、を備えている。
【００２７】
板状電極（「第二電極」に相当する）８３１は、板状の導体部材であって、第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２の間に配置されている。板状電極８３１は、第二スルーホール１ｂ形成後、上方側電極部３形成の際に、上方側電極部３の電極と同様に形成されている。つまり、板状電極８３１は、上方側電極部３の電極と同構成の電極であって、上方側電極部３に並列して配置されている。板状電極８３１は、上方側電極部３の一部ともいえる。板状電極８３１は、上方側電極部３の電極同様、金属ペースト（例えば銅又は銀）であり、スクリーン印刷等により上部絶縁基板１の下面に形成される。
【００２８】
接合材８３２（「第二導電性接合材」に相当する）は、例えば、はんだ、ろう材、又は接着剤等の導電性接合材であり、本実施形態でははんだである。接合材８３２は、板状電極８３１の上面と第二Ｎ型半導体部材８１の下面を接合し、板状電極８３１の下面と第二Ｐ型半導体部材８２の上面を接合している。このように、第二接合部８３により、第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２が電気的に接続されるとともに、第二Ｎ型半導体部材８１と第二Ｐ型半導体部材８２と上部絶縁基板１とが接合される。第二接合部８３は、金属で構成されており、高い熱伝導性を有する。
【００２９】
配線（「負極配線」に相当する）９１は、一端が負極端子６１に接続され、他端が負極接続部７に接続された電気配線である。具体的に、配線９１は、負極端子６１と第一Ｐ型半導体部材７１とを接続する金属ワイヤである。配線（「正極配線」に相当する）９２は、一端が正極端子６２に接続され、他端が正極接続部８に接続された電気配線である。具体的に、配線９２は、正極端子６２と第二Ｎ型半導体部材８１とを接続する金属ワイヤである。配線９１、９２は、ワイヤボンディングにより形成され、パッケージ６に収容されている。
【００３０】
（作用効果）
第一実施形態の熱電変換モジュールによれば、第一接合部７３及び第二接合部８３が上部絶縁基板１に接合されているため、図４及び図５に示すように、上部絶縁基板１で吸熱された熱の一部が、第一Ｐ型半導体部材７１及び第二Ｎ型半導体部材８１により配線９１、９２側に伝熱される。これにより、配線９１、９２を介して上部絶縁基板１に流入しようとする熱が、キャンセルされ、上部絶縁基板１への伝熱が抑制される。第一実施形態では、第一Ｐ型半導体部材７１の上端部及び第二Ｎ型半導体部材８１の上端部が配線９１、９２に対して高温側となるため、配線９１、９２（低温側）から第一Ｐ型半導体部材７１及び第二Ｎ型半導体部材８１（高温側）への熱の移動は発生しない。
【００３１】
また、上部絶縁基板１で吸熱された熱の別の一部が、第一Ｎ型半導体部材７２及び第二Ｐ型半導体部材８２により下部絶縁基板２に伝熱されるため、熱電変換モジュールの冷却性能は維持される。つまり、第一実施形態の熱電変換モジュールによれば、ペルチェ素子Ａの消費電力の増大やペルチェ素子Ａの温調精度の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、第一Ｎ型半導体部材７２及び第二Ｐ型半導体部材８２が熱電変換素子５と同部材であるため、下方側電極部４の電極形状（形、大きさ）を統一することができ、製造コストの増大が抑制される。さらに、この構成によれば、下方側電極部４上に熱電変換素子５を配置する際に、第一Ｎ型半導体部材７２及び第二Ｐ型半導体部材８２も一緒に且つ熱電変換素子５同様に配置することができ、作業効率が向上する。また、この構成により、熱電変換素子５の上面の位置、第一Ｎ型半導体部材７２の上面の位置、及び第二Ｐ型半導体部材８２の上面の位置が揃いやすくなる。
【００３３】
また、板状電極７３１、８３１が上方側電極部３の電極と同構成であるため、板状電極７３２、８３２を上方側電極部３の形成工程と同じ工程で形成することができ、あるいは上方側電極部３の一部（電極）を板状電極７３１、８３１として利用でき、作業効率が向上する。各部材５、７２、８２の上面が揃っているため、上記作業はさらに容易になる。また、板状電極７３１、８３１下面の接合材７３２、８３２の塗布は、接合材Ｆと同様にできるため容易となる。
【００３４】
さらに、第一実施形態では、第一Ｐ型半導体部材７１及び第二Ｎ型半導体部材８１も熱電変換素子５と同部材であるため、専用部品の製造が不要となり、部品点数の増加及び製造コストの増大が抑制される。また、スルーホール１ａ、１ｂを利用して負極接続部７及び正極接続部８が配置されているため、上部絶縁基板１の形状や配置の自由度が増す上、上部絶縁基板１の電極実装面積の低下が抑制される。
【００３５】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の熱電変換モジュールは、主に正極接続部及び負極接続部の詳細構成の点で第一実施形態と異なっている。したがって、異なっている部分について説明し、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明は省略する。また、正極接続部と負極接続部は対象構造であるため、正極接続部の符号は図６のカッコ内に記載されている。
【００３６】
まず、図６に示すように、第二実施形態の第一スルーホール１ａの内側面には、導体からなる第一導体層Ｙが全体的に形成されている。また、第二スルーホール１ｂの内側面には、導体からなる第二導体層Ｚが全体的に形成されている。なお、各導体層Ｙ、Ｚは、スルーホール１ａ、１ｂにより露出した上部絶縁基板１の内側面に形成されているともいえる。
【００３７】
第二実施形態の負極接続部７０は、負極端子６１と下方側電極部４とを電気的に接続するための部材である。負極接続部７０は、上下に延伸した角柱状であり、第一スルーホール１ａを通って下方側電極部４上に配置されている。負極接続部７０は、第一Ｐ型半導体部材７１０と、第一Ｎ型半導体部材７２０と、第一接合部７３０と、を備えている。
【００３８】
第一Ｐ型半導体部材７１０は、上面が配線９１を介して負極端子６１に接続されているＰ型半導体である。第一Ｐ型半導体部材７１０は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第一Ｐ型半導体部材７１０の下面は、第一スルーホール１ａ内に位置している。第一Ｐ型半導体部材７１０は、熱電変換素子５のＰ型半導体と同部材である。
【００３９】
第一Ｎ型半導体部材７２０は、下面が下方側電極部４に接合されているＮ型半導体である。第一Ｎ型半導体部材７２０は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第一Ｎ型半導体部材７２０の上面は、第一スルーホール１ａ内に位置している。
【００４０】
第一接合部７３０は、第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０とを電気的に接続し且つ上部絶縁基板１と第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０とを接合する導電部材である。第二実施形態の第一接合部７３０は、導電性接合材（ここでははんだ）であって、第一スルーホール１ａ内の第一導体層Ｙと第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０とを接合している。第一接合部７３０、すなわち第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０の境界部分は、第一スルーホール１ａ内に配置されている。
【００４１】
第二実施形態の正極接続部８０は、正極端子６２と下方側電極部４とを電気的に接続するための部材である。正極接続部８０は、上下に延伸した角柱状であり、第二スルーホール１ｂを通って下方側電極部４上に配置されている。正極接続部８０は、第二Ｎ型半導体部材８１０と、第二Ｐ型半導体部材８２０と、第二接合部８３０と、を備えている。
【００４２】
第二Ｎ型半導体部材８１０は、上面が配線９２を介して正極端子６２に接続されているＮ型半導体である。第二Ｎ型半導体部材８１０は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第二Ｎ型半導体部材８１０の下面は、第二スルーホール１ｂ内に位置している。第二Ｎ型半導体部材８１０は、熱電変換素子５のＮ型半導体と同部材である。
【００４３】
第二Ｐ型半導体部材８２０は、下面が下方側電極部４に接合されているＰ型半導体である。第二Ｐ型半導体部材８２０は、角柱状であり、表面に金属メッキが施されている。第二Ｐ型半導体部材８２０の上面は、第二スルーホール１ｂ内に位置している。
【００４４】
第二接合部８３０は、第二Ｎ型半導体部材８１０と第二Ｐ型半導体部材８２０とを電気的に接続し且つ上部絶縁基板１と第二Ｎ型半導体部材８１０と第二Ｐ型半導体部材８２０とを接合する導電部材である。第二実施形態の第二接合部８３０は、導電性接合材（ここでははんだ）であって、第二スルーホール１ｂ内の第二導体層Ｚと第二Ｎ型半導体部材８１０と第二Ｐ型半導体部材８２０とを接合している。第二接合部８３０、すなわち第二Ｎ型半導体部材８１０と第二Ｐ型半導体部材８２０の境界部分は、第二スルーホール１ｂ内に配置されている。各接合部７３０、８３０は、金属であり、高い熱伝導性を有する。
【００４５】
第二実施形態の熱電変換モジュールによっても、上部絶縁基板１の熱の一部が、第一接合部７３０を介して負極接続部７０の上端側と下端側に移動し、第二接合部８３０を介して正極接続部８０の上端側と下端側に移動する。これにより、第一実施形態と同様の効果が発揮される。また、各接合部７３０、８３０が、導電性接合材で構成されているため、製造が容易となる。
【００４６】
また、上部絶縁基板１と負極接続部７０及び正極接続部８０が、スルーホール１ａ、１ｂを利用して直接的に接合されているため、上部絶縁基板１の熱が負極接続部７０及び正極接続部８０側に移動しやすい。第二実施形態によれば、熱伝導性の高い構成の実現が容易となる。また、接続部７０、８０において、Ｐ型半導体部材７１０、８２０とＮ型半導体部材７２０、８１０との境界部分がスルーホール１ａ、１ｂ内（上部絶縁基板１の側面幅内）に配置されているため、より確実に熱が上下に分配される。
【００４７】
＜その他変形態様＞
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図７に示すように、各半導体部材７１、７１０、８１、８１０は、円柱状であっても良い。また、負極接続部７、７０及び正極接続部８、８０において、Ｐ型半導体の形状とＮ型半導体の形状が異なっていても良い。スルーホール１ａ、１ｂは、負極接続部７、７０及び正極接続部８、８０の形状に合わせて形成されることが好ましい。
【００４８】
また、図８に示すように、負極接続部７０は、第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０とが予め一体に形成された一体部材７Ａと、第一接合部７Ｂと、で構成されていても良い。この場合、第一接合部７Ｂは、一体部材７Ａの側面のうち第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０の境界を含む領域に配置されて、上方絶縁基板１（例えば第一導体層Ｙ）と一体部材７Ａとを接合している。つまり、第一接合部７Ｂは、上部絶縁基板１と第一Ｐ型半導体部材７１０と第一Ｎ型半導体部材７２０とに接合している。正極接続部８０についても、同様に、一体部材８Ａと、第二接合材８Ｂと、で構成されても良い。正極接続部８０の符号は図８のカッコ内に記載されている。
【００４９】
また、図９に示すように、上部絶縁基板１の角部に形成されたスルーホール１ａ、１ｂの間（図９における上下方向の間）に、熱電変換素子５が配置されても良い。下部絶縁基板２は、上部絶縁基板１と同サイズ以上のサイズであり、上部絶縁基板１に対向配置されている。この構成により、ペルチェ素子Ａの温調性能は向上する。図９では、接続部７、７０、８、８０が円柱状であるが、角柱状であっても良い。
【００５０】
また、負極接続部７、７０は、第一スルーホール１ａを通って配置されていなくても良い。例えば図１０に示すように、上部絶縁基板１の一辺が凸状に形成され、当該一辺の凹んだ端部に負極接続部７０が配置されても良い。この場合、第一スルーホール１ａは不要となる。
【００５１】
また、スルーホール１ａ、１ｂは、対応する半導体部材の形状に合ってなくても良い。例えば、第一スルーホール１ａは、第一Ｐ型半導体部材７１、７１０が通れない大きさであっても良い。この場合、第一スルーホール１ａ内に導体（例えば導体層Ｙ）が配置され、当該導体（第一接合部７３、７３０の少なくとも一部）が、上部絶縁基板１上の第一Ｐ型半導体部材７１、７１０と上部絶縁基板１の下面側の第一Ｎ型半導体部材７２、７２０とを接続する。正極接続部８、８０と第二スルーホール１ｂの構成についても同様である。
【００５２】
また、負極接続部７、７０及び正極接続部８、８０は、それぞれ上部絶縁基板１の側面、下面、及び上面の少なくとも１面で接合されていれば良い。また、板状電極７３１、８３１は、上部絶縁基板１の上面に又は上面と下面の両面に配置されても良い。また、板状電極７３１、８３１は、平板状の導電性部材（例えば金属板）であっても良く、この場合、接合材７３２、８３２が板状電極７３１、８３１と上部絶縁基板１とを接合する。
【００５３】
また、Ｐ型半導体部材７１、８２とＮ型半導体部材７２、８１とは、直線状に配置されていなくても良い。例えば、第一Ｐ型半導体部材７１が板状電極７３１の平面方向一端部に接合され、第一Ｎ型半導体部材７２が板状電極７３１の平面方向他端部に接合されていても良い。また、第一実施形態において、スルーホール１ａ、１ｂに導体層Ｙ、Ｚが形成され、導体層Ｙ、Ｚが接合材７３２、８３２により接合されていても良い。
【００５４】
なお、上記実施形態で用いられるはんだは、一般的なもので良く、例えばＡｕ／Ｓｎ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｚｎ、又はＳｎ／Ｐｂであっても良い。また、電極工法としては、電界めっき、無電解めっき、ＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂｏｎｄ）、又は金属ペーストの焼成品を用いることが可能である。また、金でワイヤボンディングが行われる場合、各接合部７、７０、８、８０のワイヤボンディング対象部分（例えば上面）は金メッキであることが好ましい。
【００５５】
本実施形態の熱電変換モジュールは、一方側基板１と、他方側基板２と、前記一方側基板１に形成された一方側電極部３と、前記他方側基板２に形成された他方側電極部４と、前記一方側電極部３と前記他方側電極部４の間に配置され、電力が印加されると前記一方側基板１から前記他方側基板２に熱を移動させる複数の熱電変換素子５と、前記一方側基板１、前記他方側基板２、前記一方側電極部３、前記他方側電極部４、及び前記複数の熱電変換素子５を収容するパッケージ６と、前記パッケージ６に収容され、一端が前記パッケージ６の負極端子６１に接続された負極配線９１と、前記パッケージ６に収容され、一端が前記パッケージ６の正極端子６２に接続された正極配線９２と、前記パッケージ６に収容され、前記負極配線９１の他端と前記他方側電極部４とを電気的に接続する負極接続部７、７０と、前記パッケージ６に収容され、前記正極配線９２の他端と前記他方側電極部４とを電気的に接続する正極接続部８、８０と、を備え、前記負極接続部７、７０は、前記負極配線９１の他端に電気的に接続された第一Ｐ型半導体部材７１、７１０と、前記他方側電極部４に電気的に接続された第一Ｎ型半導体部材７２、７２０と、導電性をもつとともに前記一方側基板１と前記第一Ｐ型半導体部材７１、７１０と前記第一Ｎ型半導体部材７２、７２０とに接合する第一接合部７３、７３０、７Ｂと、を有し、前記正極接続部８、８０は、前記正極配線９２の他端に電気的に接続された第二Ｎ型半導体部材８１、８１０と、前記他方側電極部４に電気的に接続された第二Ｐ型半導体部材８２、８２０と、導電性をもつとともに前記一方側基板１と前記第二Ｎ型半導体部材８１、８１０と前記第二Ｐ型半導体部材８２、８２０とに接合する第二接合部８３、８３０、８Ｂと、を有する。
【００５６】
また、前記第一Ｎ型半導体部材７２、７２０及び前記第二Ｐ型半導体部材８２、８２０は、前記熱電変換素子５と同部材である。また、前記一方側基板１には第一スルーホール１ａ及び第二スルーホール１ｂが形成され、前記負極接続部７、７０は、前記第一スルーホール１ａを通って配置され、前記正極接続部８、８０は、前記第二スルーホール１ｂを通って配置されている。
【００５７】
また、前記第一接合部７３は、第一電極７３１と、前記第一電極７３１と前記第一Ｐ型半導体部材７１を接合し前記第一電極７３１と前記第一Ｎ型半導体部材７２を接合する第一導電性接合材７３２と、を有し、前記第二接合部８３は、第二電極８３１と、前記第二電極８３１と前記第二Ｎ型半導体部材８１を接合し前記第二電極８３１と前記第二Ｐ型半導体部材８２を接合する第二導電性接合材８３２と、を有し、前記第一電極７３１及び前記第二電極８３１は、前記一方側電極部３に並列して前記一方側基板１に形成されている。
【００５８】
また、前記第一スルーホール１ａの内側面には第一導体層Ｙが形成され、前記第二スルーホール１ｂの内側面には第二導体層Ｚが形成され、前記第一接合部７３０は、前記第一導体層Ｙと前記第一Ｐ型半導体部材７１０と前記第一Ｎ型半導体部材７２０とを接合する導電性接合材であり、前記第二接合部８３０は、前記第二導体層Ｚと前記第二Ｎ型半導体部材８１０と前記第二Ｐ型半導体部材８２０とを接合する導電性接合材である。
【符号の説明】
【００５９】
１：上部絶縁基板、  １ａ：第一スルーホール、  １ｂ：第二スルーホール、
２：下部絶縁基板、  ３：上方側電極部、  ４：下方側電極部、  ５：熱電変換素子、
６：パッケージ、  ６１：負極端子、  ６２：正極端子、
７、７０：負極接続部、  ７１、７１０：第一Ｐ型半導体部材、
７２、７２０：第一Ｎ型半導体部材、  ７３、７３０、７Ｂ：第一接合部、
７３１：板状電極（第一電極）、  ７３２：接合材（第一導電性接合材）、
８、８０：正極接続部、  ８１、８１０：第二Ｎ型半導体部材、
８２、８２０：第二Ｐ型半導体部材、  ８３、８３０、８Ｂ：第二接合部、
８３１：板状電極（第二電極）、  ８３２：接合材（第二導電性接合材）、
９１：配線（負極配線）、  ９２：配線（正極配線）、  Ａ：ペルチェ素子、
Ｂ、Ｃ、Ｆ：接合材、  Ｄ：キャリア、  Ｅ：温調対象物
【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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