JP7849979B2 - Peltier module - Google Patents
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Description
本開示は、ペルチェモジュールに関する。 This disclosure relates to a Peltier module.
向かい合って配置された一対の基板と、一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、熱電素子を接続する電極とを備えた、ペルチェモジュールに関する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 A technology relating to a Peltier module is known, comprising a pair of substrates arranged opposite each other, a plurality of thermoelectric elements placed between the pair of substrates, and electrodes connecting the thermoelectric elements (see, for example, Patent Document 1).
光通信装置の温調用としてペルチェモジュールが用いられている。光通信の大容量化に伴って、光通信装置の小型化が強く要求されている。光通信装置を小型化するには、ケースも小型化する必要がある。上下の基板が同一形状で各辺の長さがそろったペルチェモジュールを組み立てる場合、一方の基板と端面が合うように他方の基板を貼り合わせる。ところが、貼り合わせに用いる装置の精度や作業者の技量に依存して位置がずれて上下の基板が貼り合わされるおそれがある。この場合、位置がずれた分だけペルチェモジュールの外形が大きくなる。このため、ペルチェモジュールを格納する容器のペルチェモジュールを搭載する空間は、上下の基板の位置のずれを考慮して大きく設計される必要があり、容器が大きくなってしまう。 Peltier modules are used for temperature control in optical communication equipment. With the increasing capacity of optical communication, there is a strong demand for miniaturization of optical communication equipment. Miniaturizing optical communication equipment requires miniaturizing the case as well. When assembling a Peltier module with upper and lower circuit boards of the same shape and side lengths, one board is bonded to the other so that its end face aligns with the other. However, depending on the precision of the bonding equipment and the skill of the worker, the upper and lower circuit boards may be misaligned when bonded. In this case, the outer dimensions of the Peltier module will increase by the amount of the misalignment. Therefore, the space for mounting the Peltier module in the container needs to be designed to accommodate the misalignment of the upper and lower circuit boards, resulting in a larger container.
また、上下の基板のずれを低減するためには、位置決め治具等により基板を固定しながら基板を貼り合わせる方法等が考えられるが、装置や手順が煩雑になり、生産性が低下するおそれがある。 Furthermore, to reduce misalignment between the upper and lower substrates, methods such as fixing the substrates with positioning jigs while bonding them together could be considered. However, this would complicate the equipment and procedures, potentially reducing productivity.
本開示は、生産性を向上することを目的とする。 This disclosure aims to improve productivity.
本開示に従えば、向かい合って配置された一対の基板と、前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、前記熱電素子を接続する電極と、を備え、前記一対の基板のうちの一方の基板は、他方の基板に対して少なくとも一方向において長さの差分を有する、ペルチェモジュールが提供される。 According to this disclosure, a Peltier module is provided comprising a pair of substrates arranged opposite each other, a plurality of thermoelectric elements disposed between the pair of substrates, and electrodes connecting the thermoelectric elements, wherein one of the substrates has a length difference from the other substrate in at least one direction.
本開示によれば、生産性を向上することができる。 According to this disclosure, productivity can be improved.
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する複数の実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 The embodiments described below will be explained with reference to the drawings, but this disclosure is not limited to these embodiments. The components of the multiple embodiments described below can be combined as appropriate. Furthermore, some components may be omitted.
実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、光通信装置1の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。左右方向と前後方向と上下方向とは直交する。 In this embodiment, the positional relationships of each part will be described using the terms "left," "right," "front," "rear," "up," and "down." These terms indicate relative positions or directions with respect to the center of the optical communication device 1. The left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction are orthogonal.
(第1実施形態)
[光通信装置]
図1は、第1実施形態に係る光通信装置を模式的に示す平面図である。図2は、第1実施形態に係る光通信装置を模式的に示す断面図である。
(First Embodiment)
[Optical communication equipment]
Figure 1 is a schematic plan view showing an optical communication device according to the first embodiment. Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing an optical communication device according to the first embodiment.
図1、図2に示すように、光通信装置1は、ケース2と、ケース2の内部空間に配置されるペルチェモジュール10とを備える。 As shown in Figures 1 and 2, the optical communication device 1 comprises a case 2 and a Peltier module 10 arranged in the internal space of the case 2.
ケース2は、金属製である。ケース2は、蓋部2Aと、蓋部2Aと向かい合って配置された底部2Bと、蓋部2Aと底部2Bとの間に配置された側壁部2Cとを有する。蓋部2Aは、ケース2の上部の開口を覆うように配置される。ケース2の内部空間は、ペルチェモジュール10の外形に応じて設計される。実施形態では、ケース2の内部空間は、ペルチェモジュール10の第1基板11及び第2基板12のうち面積が大きい基板の外形に応じて設計される。ケース2の内部空間は、密閉される。ケース2の内部空間は、乾燥空気または不活性ガスで満たされる。不活性ガスは、例えば、アルゴンガス、窒素ガス、及びヘリウムガスである。ケース2の内部空間は、真空でもよい。ケース2の低部の下面は放熱面である。 Case 2 is made of metal. Case 2 has a lid 2A, a bottom 2B positioned opposite the lid 2A, and a side wall 2C positioned between the lid 2A and the bottom 2B. The lid 2A is positioned to cover the opening at the top of Case 2. The internal space of Case 2 is designed according to the external shape of the Peltier module 10. In this embodiment, the internal space of Case 2 is designed according to the external shape of the larger of the first substrate 11 and second substrate 12 of the Peltier module 10. The internal space of Case 2 is sealed. The internal space of Case 2 is filled with dry air or an inert gas. Examples of inert gases include argon, nitrogen, and helium. The internal space of Case 2 may be a vacuum. The lower surface of the bottom of Case 2 is a heat dissipation surface.
[ペルチェモジュール]
図2に示すように、ペルチェモジュール10は、一対の基板である第1基板11及び第2基板12と、第1基板11及び第2基板12の間に配置される熱電変換素子21とを備える。以下の説明に用いる各図における熱電変換素子21、第1電極22及び第2電極23の配置は模式的に示すものである。
[Peltier module]
As shown in Figure 2, the Peltier module 10 comprises a pair of substrates, a first substrate 11 and a second substrate 12, and a thermoelectric conversion element 21 positioned between the first substrate 11 and the second substrate 12. The arrangement of the thermoelectric conversion element 21, the first electrode 22, and the second electrode 23 in the figures used in the following description is schematic.
ペルチェモジュール10は、第1基板11及び第2基板12は、面積が異なる。ペルチェモジュール10は、幅方向または全周について、第1基板11が第2基板12より小さい。または、ペルチェモジュール10は、幅方向または全周について、第2基板12が第1基板11より小さい。実施形態では、全周について、第1基板11が第2基板12より小さいペルチェモジュール10について説明する。 In the Peltier module 10, the first substrate 11 and the second substrate 12 have different areas. In the Peltier module 10, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 in the width direction or around the entire circumference. Alternatively, in the Peltier module 10, the second substrate 12 is smaller than the first substrate 11 in the width direction or around the entire circumference. In this embodiment, a Peltier module 10 in which the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 around the entire circumference will be described.
図3は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第1基板を模式的に示す平面図であり、上方から見た図である。図4は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第2基板を模式的に示す平面図であり、下方から見た図である。第1基板11及び第2基板12は、電気絶縁材料によって形成される。図3、図4に示すように、第1基板11及び第2基板12は、熱電変換素子21を挟んで向かい合って配置されている。実施形態において、第2基板12は、第1基板11よりも上方に配置される。第1基板11及び第2基板12は、板状に形成されている。実施形態において、第1基板11及び第2基板12は、矩形状に形成されている。 Figure 3 is a schematic plan view of the first substrate of the Peltier module according to the first embodiment, viewed from above. Figure 4 is a schematic plan view of the second substrate of the Peltier module according to the first embodiment, viewed from below. The first substrate 11 and the second substrate 12 are formed of an electrically insulating material. As shown in Figures 3 and 4, the first substrate 11 and the second substrate 12 are arranged facing each other with the thermoelectric conversion element 21 in between. In this embodiment, the second substrate 12 is positioned above the first substrate 11. The first substrate 11 and the second substrate 12 are formed in a plate shape. In this embodiment, the first substrate 11 and the second substrate 12 are formed in a rectangular shape.
図5は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。実施形態では、第1基板11が、一対の基板のうちの一方の基板であり、第2基板12が、他方の基板である。第1基板11は、第2基板12に対して少なくとも一方向において長さの差分を有する。 Figure 5 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to the first embodiment. In this embodiment, the first substrate 11 is one of a pair of substrates, and the second substrate 12 is the other substrate. The first substrate 11 has a length difference from the second substrate 12 in at least one direction.
少なくとも一方向とは、第1基板11及び第2基板12の外形を規定する方向のうちのいずれかの1つの方向を含むことをいう。 "At least one direction" means including one of the directions that define the outer shapes of the first substrate 11 and the second substrate 12.
実施形態では、第1基板11は、第2基板12に比べて4辺の長さが短い。第2基板12は、左右方向の辺の長さ及び前後方向の辺の長さが第1基板11より短い。上下方向視における第2基板12の面積は、第1基板11の面積より広い。実施形態では、上下方向視において、第1基板11は、全周において、第2基板12より小さい。実施形態では、上下方向視において、第1基板11の外縁部は、第2基板12の外縁部より内側に位置する。第2基板12と第1基板11との左方における端部の差はd1である。第2基板12と第1基板11との右方における端部の差はd2である。第2基板12と第1基板11との後方における端部の差はd3である。第2基板12と第1基板11との前方における端部の差はd4である。第2基板12及び第1基板11の左右方向の辺の長さの差は、d1+d2である。第2基板12及び第1基板11の前後方向の辺の長さの差は、d3+d4である。 In this embodiment, the first substrate 11 has shorter sides than the second substrate 12. The second substrate 12 has shorter sides in the left-right direction and in the front-back direction than the first substrate 11. The area of the second substrate 12 in the vertical direction is larger than the area of the first substrate 11. In this embodiment, in the vertical direction, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 around its entire circumference. In this embodiment, in the vertical direction, the outer edge of the first substrate 11 is located inward from the outer edge of the second substrate 12. The difference between the left edges of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d1. The difference between the right edges of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d2. The difference between the rear edges of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d3. The difference between the front edges of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d4. The difference in the left-right side lengths of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d1 + d2. The difference in the lengths of the front-to-back sides of the second substrate 12 and the first substrate 11 is d3 + d4.
第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分が大きいほど、吸収できる位置のずれは大きくなるため望ましい。第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分は、50μmより大きいことがより好ましく、100μmより大きい。第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分の上限は、規定されない。 A larger difference in the side lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12 is desirable because it allows for greater absorption of positional displacement. The difference in side lengths between the first substrate 11 and the second substrate 12 is more preferably greater than 50 μm, and more preferably greater than 100 μm. There is no upper limit specified for the difference in side lengths between the first substrate 11 and the second substrate 12.
第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分は、隣接する第1電極22の間隔、及び、隣接する第2電極23の間隔の2倍より小さい。 The difference in the side lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12 is less than twice the distance between adjacent first electrodes 22 and the distance between adjacent second electrodes 23.
第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差を大きくとる場合、熱電変換素子21を搭載することが可能な面積(「素子搭載部面積」という。)が小さくなる。素子搭載面積は、は第1基板11及び第2基板12で挟まれた空間の断面積である。ペルチェモジュール10の最大吸熱量は、ペルチェモジュール10内の熱電変換素子21の総断面積に比例するため、素子搭載部面積に対して近似的には比例する。したがって、辺の長さの差分を大きくした場合、ペルチェモジュール10の最大吸熱量が低下するおそれがある。そのため、素子搭載部の面積は、辺の長さが大きい基板の面積の0.8倍以上、より好ましくは0.9倍以上、より好ましくは0.95以上有することが望ましい。これにより、実施形態によれば、ペルチェモジュール10の最大吸熱量の低下を抑えた上で外形精度の高いペルチェモジュール10を提供することができる。 When the difference in side lengths between the first substrate 11 and the second substrate 12 is large, the area on which the thermoelectric conversion element 21 can be mounted (referred to as the "element mounting area") becomes smaller. The element mounting area is the cross-sectional area of the space sandwiched between the first substrate 11 and the second substrate 12. Since the maximum heat absorption of the Peltier module 10 is proportional to the total cross-sectional area of the thermoelectric conversion element 21 within the Peltier module 10, it is approximately proportional to the element mounting area. Therefore, if the difference in side lengths is large, the maximum heat absorption of the Peltier module 10 may decrease. For this reason, it is desirable that the area of the element mounting area be at least 0.8 times, more preferably 0.9 times, and more preferably 0.95 times, the area of the substrate with the larger side length. As a result, according to this embodiment, it is possible to provide a Peltier module 10 with high external shape accuracy while suppressing a decrease in the maximum heat absorption of the Peltier module 10.
図2に示すように、熱電変換素子21は、第1基板11の上面11a側と第2基板12の下面12a側との間に1つ以上配置される。複数の熱電変換素子21は、複数の第1電極22及び第2電極23によって接続される。 As shown in Figure 2, one or more thermoelectric elements 21 are arranged between the upper surface 11a of the first substrate 11 and the lower surface 12a of the second substrate 12. Multiple thermoelectric elements 21 are connected by multiple first electrodes 22 and second electrodes 23.
熱電変換素子21は、熱電材料によって形成される。熱電変換素子21を形成する熱電材料として、マンガンケイ化物系化合物(Mn-Si)、マグネシウムケイ化物系化合物(Mg-Si-Sn)、スクッテルダイト系化合物(Co-Sb)、ハーフホイスラ系化合物(Zr-Ni-Sn)、及びビスマステルル系化合物(Bi-Te)が例示される。熱電変換素子21は、マンガンケイ化物系化合物、マグネシウムケイ化物系化合物、スクッテルダイト系化合物、ハーフホイスラ系化合物、又はビスマステルル系化合物から選択される1つの化合物により構成されてもよいし、少なくとも2つの化合物の組み合わせにより構成されてもよい。 The thermoelectric conversion element 21 is formed from a thermoelectric material. Examples of thermoelectric materials for forming the thermoelectric conversion element 21 include manganese silicide compounds (Mn-Si), magnesium silicide compounds (Mg-Si-Sn), skutterudite compounds (Co-Sb), half-heusla compounds (Zr-Ni-Sn), and bismuth telluride compounds (Bi-Te). The thermoelectric conversion element 21 may be composed of one compound selected from manganese silicide compounds, magnesium silicide compounds, skutterudite compounds, half-heusla compounds, or bismuth telluride compounds, or it may be composed of a combination of at least two compounds.
熱電変換素子21は、p型素子21Pと、n型素子21Nとを含む。p型素子21P及びn型素子21Nは、所定面内に複数配置される。前後方向において、p型素子21Pとn型素子21Nとは交互に配置される。左右方向において、p型素子21Pとn型素子21Nとは交互に配置される。 The thermoelectric conversion element 21 includes a p-type element 21P and an n-type element 21N. Multiple p-type elements 21P and n-type elements 21N are arranged within a predetermined plane. In the front-to-back direction, the p-type elements 21P and n-type elements 21N are arranged alternately. In the left-to-right direction, the p-type elements 21P and n-type elements 21N are arranged alternately.
第1電極22及び第2電極23は、導電性を有する金属により形成される。第1電極22は、第1基板11と熱電変換素子21との間に配置されている。第1電極22及び第2電極23は、熱電変換素子21を接続する。第1電極22は、第1基板11の上面11aに設けられる。第1電極22は、第1基板11の上面11aと平行な所定面内において複数設けられる。第2電極23は、第2基板12と熱電変換素子21との間に配置されている。第2電極23は、第2基板12の下面12aに設けられる。第2電極23は、第2基板12の下面12aと平行な所定面内において複数設けられる。 The first electrode 22 and the second electrode 23 are formed of a conductive metal. The first electrode 22 is positioned between the first substrate 11 and the thermoelectric conversion element 21. The first electrode 22 and the second electrode 23 connect the thermoelectric conversion element 21. The first electrode 22 is provided on the upper surface 11a of the first substrate 11. Multiple first electrodes 22 are provided within a predetermined plane parallel to the upper surface 11a of the first substrate 11. The second electrode 23 is positioned between the second substrate 12 and the thermoelectric conversion element 21. The second electrode 23 is provided on the lower surface 12a of the second substrate 12. Multiple second electrodes 23 are provided within a predetermined plane parallel to the lower surface 12a of the second substrate 12.
第1電極22及び第2電極23は、隣接する一対のp型素子21P及びn型素子21Nのそれぞれに接続される。第1電極22及び第2電極23は、複数の熱電変換素子21を直列に接続する。第1電極22及び第2電極23により複数の熱電変換素子21が直列に接続された直列回路が形成される。p型素子21P及びn型素子21Nが第1電極22及び第2電極23を介して電気的に接続されることにより、pn素子対が構成される。複数のpn素子対が第1電極22及び第2電極23を介して直列に接続されることにより、複数の熱電変換素子21を含む直列回路が構成される。 The first electrode 22 and the second electrode 23 are connected to adjacent pairs of p-type elements 21P and n-type elements 21N, respectively. The first electrode 22 and the second electrode 23 connect multiple thermoelectric elements 21 in series. The first electrode 22 and the second electrode 23 form a series circuit in which multiple thermoelectric elements 21 are connected in series. By electrically connecting the p-type element 21P and n-type element 21N via the first electrode 22 and the second electrode 23, a pn element pair is formed. By connecting multiple pn element pairs in series via the first electrode 22 and the second electrode 23, a series circuit containing multiple thermoelectric elements 21 is formed.
熱電変換素子21に電流が供給されることにより、ペルチェモジュール10がペルチェ効果により吸熱又は発熱する。この効果を利用してペルチェモジュール10上部に配置した光学部品100を温調する。 When current is supplied to the thermoelectric conversion element 21, the Peltier module 10 absorbs or generates heat due to the Peltier effect. This effect is used to regulate the temperature of the optical component 100 placed on top of the Peltier module 10.
第1基板11の下面は、ペルチェモジュール10の放熱面である。第2基板12の上面12bは、ペルチェモジュール10の温調面である。 The lower surface of the first substrate 11 is the heat dissipation surface of the Peltier module 10. The upper surface 12b of the second substrate 12 is the temperature control surface of the Peltier module 10.
[光通信装置]
光通信装置は、ペルチェモジュール10を用いて構成される。光通信装置は、ペルチェモジュール10の第2基板12の上面12bに直接光学部品100を実装する。図1、図2に示すように、光学部品100は(なお、図面では光学部品は省略されている)、第2基板12の上面12bに配置されている。電極パターン101は、光学部品用の配線パターンである。貫通孔102は、スルーホールである。
[Optical communication equipment]
The optical communication device is constructed using a Peltier module 10. The optical communication device mounts optical components 100 directly onto the upper surface 12b of the second substrate 12 of the Peltier module 10. As shown in Figures 1 and 2, the optical components 100 (although they are omitted in the drawings) are arranged on the upper surface 12b of the second substrate 12. The electrode pattern 101 is a wiring pattern for the optical components. The through-hole 102 is a through-hole.
このように構成されたペルチェモジュール10は、全周において、第1基板11が第2基板12より小さい。上下方向視において、第1基板11の外縁部は、第2基板12の外縁部より内側に位置する。 In the Peltier module 10 configured in this way, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 around its entire circumference. In a vertical view, the outer edge of the first substrate 11 is located inward from the outer edge of the second substrate 12.
[組み立て方法及び作用]
図6は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す断面図である。ここでは、ペルチェモジュール10の組み立て方法のうち、第1基板11及び第2基板12の組み付け方法について説明する。第1基板11には、第1電極22及第2電極23が設けられている。第1基板11の上面11aには、第1電極22が設けられている。第1電極22の上面には、熱電変換素子21が接続されている。第2基板12の下面12aには、第2電極23が設けられている。図6に示すように、第1基板11が第2基板12に対し上下方向視で内側に配置されるように位置合わせを行って、第1基板11及び第2基板12を貼り合わせる。
[Assembly method and operation]
Figure 6 is a schematic cross-sectional view showing the first and second substrates of a Peltier module according to the first embodiment. Here, we will describe the assembly method of the first substrate 11 and the second substrate 12 of the Peltier module 10. The first substrate 11 is provided with a first electrode 22 and a second electrode 23. The first electrode 22 is provided on the upper surface 11a of the first substrate 11. A thermoelectric conversion element 21 is connected to the upper surface of the first electrode 22. The second electrode 23 is provided on the lower surface 12a of the second substrate 12. As shown in Figure 6, the first substrate 11 and the second substrate 12 are bonded together after being aligned so that the first substrate 11 is positioned inward relative to the second substrate 12 in a vertical view.
より詳しくは、第1基板11の上面11aを上方に向けて、第2基板12の下面12aを下方に向けた状態で、第2基板12を第1基板11の上方から近づける。上下方向視において、第1基板11の外縁部が、第2基板12の外縁部からはみ出さないように、第1基板11及び第2基板12の位置を合わせる。位置合わせの際に、左右方向及び奥行き方向において所定範囲のずれが許容される。そして、第2基板12に設けられた第2電極23と、第1基板11に第1電極22を介して設けられた熱電変換素子21とを接続する。 More specifically, with the upper surface 11a of the first substrate 11 facing upwards and the lower surface 12a of the second substrate 12 facing downwards, the second substrate 12 is brought closer to the first substrate 11 from above. The positions of the first substrate 11 and the second substrate 12 are aligned so that, in a vertical view, the outer edge of the first substrate 11 does not extend beyond the outer edge of the second substrate 12. During alignment, a predetermined range of misalignment is permitted in the left-right and depth directions. Then, the second electrode 23 provided on the second substrate 12 is connected to the thermoelectric conversion element 21 provided on the first substrate 11 via the first electrode 22.
図7は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図8は、第1実施形態に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す断面図である。図7、図8に示す例では、第2基板12が第1基板11に対して右方にずれている。第2基板12の第1基板11に対する位置のずれは、Lで示している。 Figure 7 is a schematic plan view showing the first and second substrates of the Peltier module according to the first embodiment. Figure 8 is a schematic cross-sectional view showing the first and second substrates of the Peltier module according to the first embodiment. In the examples shown in Figures 7 and 8, the second substrate 12 is shifted to the right relative to the first substrate 11. The positional shift of the second substrate 12 relative to the first substrate 11 is indicated by L.
図7、図8に示すように、第2基板12が第1基板11に対してずれたとしても、位置のずれは、第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分により吸収される。これにより、上下方向視において、第1基板11が第2基板12からはみ出にくくなる。また、外形精度の向上したペルチェモジュール10が提供される。 As shown in Figures 7 and 8, even if the second substrate 12 is misaligned relative to the first substrate 11, the misalignment is absorbed by the difference in the side lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12. This makes it less likely for the first substrate 11 to protrude beyond the second substrate 12 when viewed from above. Furthermore, a Peltier module 10 with improved external shape accuracy is provided.
第2基板12が第1基板11に対してずれたとしても、熱電変換素子21は、接続されるべき適切な第2電極23に接続され、意図しない第2電極23には接触しない。 Even if the second substrate 12 shifts relative to the first substrate 11, the thermoelectric conversion element 21 will connect to the appropriate second electrode 23 to which it should be connected, and will not come into contact with any unintended second electrode 23.
[効果]
実施形態では、全周において、第1基板11の各辺の長さが第2基板12の各辺の長さより小さい。実施形態では、第1基板11が第2基板12に対し上下方向視で内側に配置されるように位置合わせを行い、第1基板11及び第2基板12を貼り合わせる。実施形態によれば、第1基板11及び第2基板12の差分だけ、第1基板11及び第2基板12の位置のずれを吸収することができる。このようにして、実施形態は、外形精度を向上したペルチェモジュール10を提供することができる。
[effect]
In this embodiment, the length of each side of the first substrate 11 is smaller than the length of each side of the second substrate 12 around its entire circumference. In this embodiment, the first substrate 11 is aligned so that it is positioned inward relative to the second substrate 12 when viewed in the vertical direction, and the first substrate 11 and the second substrate 12 are bonded together. According to this embodiment, the difference in the lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12 can absorb any positional misalignment between them. In this way, the embodiment can provide a Peltier module 10 with improved external shape accuracy.
さらに、実施形態によれば、外形精度の向上分だけペルチェモジュール10を搭載する空間を小さくして光通信装置を設計することができる。実施形態によれば、ペルチェモジュール10を搭載する光通信装置をより小型化することができる。このようにして、実施形態は、限られた空間に配設できる外形精度の向上したペルチェモジュール10および限られた空間に配設できる光通信装置を提供することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the space required for mounting the Peltier module 10 can be reduced by the amount of improvement in external shape accuracy, allowing for the design of the optical communication device. According to this embodiment, the optical communication device incorporating the Peltier module 10 can be further miniaturized. In this way, this embodiment provides a Peltier module 10 with improved external shape accuracy that can be installed in a limited space, and an optical communication device that can be installed in a limited space.
これに対して、第1基板11及び第2基板12の各辺の長さが同じである場合について説明する。ペルチェモジュール10を組み立てる際に、第1基板11及び第2基板12のすべての端面が合うように位置合わせを行いながら、一方の基板を他方の基板に近づけて貼り合わせる。これにより、貼り合わせに用いる装置の精度、または、作業者の技量に依存して、位置がずれた状態で第1基板11及び第2基板12が貼り合わされる。この場合、位置がずれた分だけペルチェモジュール10の外形が大きくなる。 Next, we will explain the case where the lengths of each side of the first substrate 11 and the second substrate 12 are the same. When assembling the Peltier module 10, the first substrate 11 and the second substrate 12 are aligned so that all their end faces meet, and one substrate is brought close to the other and bonded together. As a result, depending on the precision of the bonding equipment or the skill of the worker, the first substrate 11 and the second substrate 12 are bonded together with a misalignment. In this case, the outer shape of the Peltier module 10 becomes larger by the amount of the misalignment.
実施形態に示すように、第2基板12の上面12bに電極パターンを有するペルチェモジュール10を使用し、後工程において第2基板12の上面12bに直接光学部品100を実装する光通信装置について説明する。実施形態によれば、第1基板11を小さくすることにより、電極パターン101の位置が第1基板11及び第2基板12の位置のずれの影響を受けないようにできる。 This section describes an optical communication device that uses a Peltier module 10 having an electrode pattern on the upper surface 12b of a second substrate 12, as shown in the embodiment, and in which optical components 100 are directly mounted on the upper surface 12b of the second substrate 12 in a later process. According to this embodiment, by making the first substrate 11 smaller, the position of the electrode pattern 101 can be made unaffected by the misalignment of the first substrate 11 and the second substrate 12.
実施形態では、第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分が大きいほど吸収できるずれは大きくなるため望ましい。実施形態では、辺の差分は、50μmより大きいことがより好ましく、100μmより大きいことがさらに好ましい。また、実施形態では、辺の長さの差分を大きくした場合、ペルチェモジュール10の最大吸熱量が低下するおそれがある。そのため、実施形態では、素子搭載部の面積は、辺の長さが大きい基板の面積の0.8倍以上、より好ましくは0.9倍以上、より好ましくは0.95以上有することが望ましい。これらにより、実施形態によれば、ペルチェモジュール10の最大吸熱量の低下を抑えた上で外形精度の高いペルチェモジュール10を提供することができる。 In this embodiment, a larger difference in the side lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12 is desirable because it allows for greater absorption of misalignment. In this embodiment, the difference in side lengths is more preferably greater than 50 μm, and even more preferably greater than 100 μm. Furthermore, in this embodiment, increasing the difference in side lengths may reduce the maximum heat absorption capacity of the Peltier module 10. Therefore, in this embodiment, it is desirable that the area of the element mounting portion be at least 0.8 times, more preferably 0.9 times, and more preferably 0.95 times, the area of the substrate with the larger side length. As a result, according to this embodiment, it is possible to provide a Peltier module 10 with high external shape accuracy while suppressing a decrease in the maximum heat absorption capacity of the Peltier module 10.
実施形態では、第1基板11及び第2基板12の辺の長さの差分は、隣接する第1電極22の間隔、及び、隣接する第2電極23の間隔より小さい。実施形態によれば、第1基板11及び第2基板12の位置がずれた場合でも、熱電変換素子21が適切な第2電極23に接続される位置にすることができる。 In this embodiment, the difference in the side lengths of the first substrate 11 and the second substrate 12 is smaller than the distance between adjacent first electrodes 22 and the distance between adjacent second electrodes 23. According to this embodiment, even if the positions of the first substrate 11 and the second substrate 12 are misaligned, the thermoelectric conversion element 21 can be positioned to connect to the appropriate second electrode 23.
特に、上側の基板である第2基板12の上面12bに電極パターン101を有するペルチェモジュール10を使用し、後工程にて第2基板12上に直接光学部品100を実装する光通信装置については、下側の基板である第1基板11を小さくすることでペルチェモジュール10の外形に対する電極パターン101の位置が基板の貼り合わせのずれの影響を受けなくなる。これにより、電極パターン101はより正確に配置されることになるため、光学部品100を精度よく配置することができ有用である。 In particular, for optical communication devices that use a Peltier module 10 having an electrode pattern 101 on the upper surface 12b of the upper substrate, the second substrate 12, and in which optical components 100 are directly mounted on the second substrate 12 in a later process, reducing the size of the lower substrate, the first substrate 11, eliminates the influence of misalignment during substrate bonding on the position of the electrode pattern 101 relative to the outer shape of the Peltier module 10. This allows for more precise placement of the electrode pattern 101, which is useful for accurately positioning the optical components 100.
(変形例1)
図9は、変形例1に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図9に示すペルチェモジュール10は、前後方向において、第1基板11が第2基板12より小さい。第2基板12は、左右方向の辺の長さが第1基板11と同じである。第2基板12は、前後方向の辺の長さが第1基板11より短い。第1基板11及び第2基板12は、左右方向の幅は同一である。第1基板11及び第2基板12は、前後方向の奥行が異なる。変形例1では、第1基板11の奥行きが、第2基板12の奥行より短い。変形例1では、第1基板11及び第2基板12の位置を合わせる際に、左右方向は端部の位置がずれないように位置を合わせる。第1基板11及び第2基板12の位置を合わせる際に、第2基板12から第1基板11が露出しない範囲において、奥行き方向に位置のずれを許容する。
(Variation 1)
Figure 9 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to Modification 1. In the Peltier module 10 shown in Figure 9, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 in the front-to-back direction. The length of the sides of the second substrate 12 in the left-to-right direction is the same as that of the first substrate 11. The length of the sides of the second substrate 12 in the front-to-back direction is shorter than that of the first substrate 11. The width of the first substrate 11 and the second substrate 12 is the same in the left-to-right direction. The depth of the first substrate 11 and the second substrate 12 is different in the front-to-back direction. In Modification 1, the depth of the first substrate 11 is shorter than the depth of the second substrate 12. In Modification 1, when aligning the positions of the first substrate 11 and the second substrate 12, the positions are aligned so that the ends do not shift in the left-to-right direction. When aligning the positions of the first substrate 11 and the second substrate 12, a shift in position in the depth direction is permitted in the range in which the first substrate 11 is not exposed from the second substrate 12.
(変形例2)
図10は、変形例2に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図10に示すペルチェモジュール10は、全周において、第1基板11が第2基板12より小さい。上下方向視において、第1基板11の外縁部は、第2基板12の外縁部より内側に位置する。第1基板11及び第2基板12は、切り欠き部111及び切り欠き部112を有する。第1基板11は、右後方に切り欠き部111を有する。第2基板12は、右後方に切り欠き部112を有する。第1基板11及び第2基板12の位置合わせの際に、第2基板12から第1基板11が露出しない範囲において、左右方向及び奥行き方向において位置のずれを許容する。
(Variation 2)
Figure 10 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to Modification 2. In the Peltier module 10 shown in Figure 10, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 around its entire circumference. In a vertical view, the outer edge of the first substrate 11 is located inward from the outer edge of the second substrate 12. The first substrate 11 and the second substrate 12 have notches 111 and 112. The first substrate 11 has a notch 111 on its right rear side. The second substrate 12 has a notch 112 on its right rear side. When aligning the first substrate 11 and the second substrate 12, positional misalignment is permitted in the left-right and depth directions within the range in which the first substrate 11 is not exposed from the second substrate 12.
(変形例3)
図11は、変形例3に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図11に示すペルチェモジュール10は、前後方向において、第1基板11が第2基板12より小さい。第1基板11及び第2基板12は、左右方向の幅及び前後方向の奥行が異なる。変形例11では、第1基板11の左右方向の幅は、第2基板12の左右方向の幅より長い。変形例11では、第1基板11の奥行きが、第2基板12の奥行より短い。図11に示す例では、第1基板11は、右側において第2基板12より右側に張り出している。第1基板11の上面11aにおいて第2基板12より右側に張り出した張出部に、端部電極31及び端部電極32が配置される。
(Variation 3)
Figure 11 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to Modification 3. In the Peltier module 10 shown in Figure 11, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 in the front-to-back direction. The first substrate 11 and the second substrate 12 have different widths in the left-to-right direction and different depths in the front-to-back direction. In Modification 11, the left-to-right width of the first substrate 11 is longer than the left-to-right width of the second substrate 12. In Modification 11, the depth of the first substrate 11 is shorter than the depth of the second substrate 12. In the example shown in Figure 11, the first substrate 11 protrudes to the right of the second substrate 12 on the right side. End electrodes 31 and 32 are arranged on the protruding portion on the upper surface 11a of the first substrate 11 that extends to the right of the second substrate 12.
張出部は、右方向に300μm以上外側に張り出している。張出部は、少なくとも一方向において300μm以上外側に張り出していれば、他の位置に配置されていてもよい。 The protruding portion extends outward by 300 μm or more in the rightward direction. The protruding portion may be located in other positions as long as it extends outward by 300 μm or more in at least one direction.
端部電極31及び端部電極32は、電力供給用の電極引き出し部である。端部電極31及び端部電極32は、回路の電力を外部に取り出すための電極である。端部電極31及び端部電極32は、導電性を有する金属により形成される。端部電極31及び端部電極32は、第1基板11の上面11aの張出部に設けられる。端部電極31は、回路の一方の端部の熱電変換素子21に接続されている。端部電極32は、回路の他方の端部の熱電変換素子21に接続されている。 The end electrodes 31 and 32 are electrode leads for power supply. They are electrodes for extracting power from the circuit to the outside. The end electrodes 31 and 32 are made of a conductive metal. The end electrodes 31 and 32 are provided on the protruding portion of the upper surface 11a of the first substrate 11. End electrode 31 is connected to the thermoelectric conversion element 21 at one end of the circuit. End electrode 32 is connected to the thermoelectric conversion element 21 at the other end of the circuit.
(変形例4)
図12は、変形例4に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図12に示すペルチェモジュール10は、左右方向及び前後方向において、第1基板11が第2基板12より小さい。第1基板11は、矩形状である。第2基板12は、切り欠き部121を有する。第2基板12は、右後方に切り欠き部121を有する。第1基板11及び第2基板12は、左右方向の幅及び前後方向の奥行が異なる。第1基板11の左右方向の幅は、第2基板12の左右方向の幅より短い。第1基板11の奥行きが、第2基板12の奥行より短い。図12に示す例では、第1基板11の右後方部は、第2基板12の切り欠き部121から露出している。第1基板11の露出した部分に、端部電極31及び端部電極32が配置される。
(Variation 4)
Figure 12 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to Modification 4. In the Peltier module 10 shown in Figure 12, the first substrate 11 is smaller than the second substrate 12 in the left-right and front-back directions. The first substrate 11 is rectangular in shape. The second substrate 12 has a notch 121. The second substrate 12 has a notch 121 on its right rear side. The first substrate 11 and the second substrate 12 have different widths in the left-right direction and depths in the front-back direction. The left-right width of the first substrate 11 is shorter than the left-right width of the second substrate 12. The depth of the first substrate 11 is shorter than the depth of the second substrate 12. In the example shown in Figure 12, the right rear portion of the first substrate 11 is exposed through the notch 121 of the second substrate 12. End electrodes 31 and 32 are arranged on the exposed portion of the first substrate 11.
(変形例5)
図13は、変形例5に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図13に示すペルチェモジュール10は、左右方向及び前後方向において、第2基板12が第1基板11より小さい。第1基板11は、矩形状である。第2基板12は、切り欠き部112を有する。第2基板12は、右後方に切り欠き部112を有する。第1基板11及び第2基板12は、左右方向の幅及び前後方向の奥行が異なる。第1基板11の左右方向の幅は、第2基板12の左右方向の幅より長い。第1基板11の奥行きが、第2基板12の奥行より長い。図13に示す例では、第1基板11の右後方部は、第2基板12の切り欠き部121から露出している。第1基板11の露出した部分に、端部電極31及び端部電極32が配置される。
(Variation 5)
Figure 13 is a schematic plan view showing the first and second substrates of a Peltier module according to Modification 5. In the Peltier module 10 shown in Figure 13, the second substrate 12 is smaller than the first substrate 11 in the left-right and front-back directions. The first substrate 11 is rectangular in shape. The second substrate 12 has a notch 112. The second substrate 12 has a notch 112 on its right rear side. The first substrate 11 and the second substrate 12 have different widths in the left-right direction and different depths in the front-back direction. The left-right width of the first substrate 11 is longer than the left-right width of the second substrate 12. The depth of the first substrate 11 is longer than the depth of the second substrate 12. In the example shown in Figure 13, the right rear portion of the first substrate 11 is exposed through the notch 121 of the second substrate 12. End electrodes 31 and 32 are arranged on the exposed portion of the first substrate 11.
第2基板12が第1基板11に対し上下方向視で内側に配置されるように位置合わせを行って、第1基板11及び第2基板12を貼り合わせる。第2基板12を第1基板11に対して小さくした分だけ位置のずれが吸収される。 The second substrate 12 is positioned so that it is located inward relative to the first substrate 11 when viewed from above, and the first substrate 11 and the second substrate 12 are bonded together. The positional misalignment is absorbed by the fact that the second substrate 12 is smaller than the first substrate 11.
(変形例6)
図14は、変形例6に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す平面図である。図15は、変形例6に係るペルチェモジュールの第1基板及び第2基板を模式的に示す断面図である。図14に示すペルチェモジュール10は、左右方向及び前後方向において、第2基板12が第1基板11より小さい。第1基板11及び第2基板12は、変形例5と同様に構成されている。端部電極31及び端部電極32は、ポスト構造を有する。端部電極31は、第1基板11の上面11aから上方に立設された柱部31Hを有する。端部電極32は、第1基板11の上面11aから上方に立設された柱部32Hを有する。
(Variation 6)
Figure 14 is a schematic plan view showing the first and second substrates of the Peltier module according to Modification 6. Figure 15 is a schematic cross-sectional view showing the first and second substrates of the Peltier module according to Modification 6. In the Peltier module 10 shown in Figure 14, the second substrate 12 is smaller than the first substrate 11 in the left-right and front-back directions. The first substrate 11 and the second substrate 12 are configured in the same way as in Modification 5. The end electrodes 31 and 32 have a post structure. The end electrode 31 has a columnar portion 31H erected upward from the upper surface 11a of the first substrate 11. The end electrode 32 has a columnar portion 32H erected upward from the upper surface 11a of the first substrate 11.
1…光通信装置、2…ケース、2A…蓋部、2B…底部、2C…側壁部、10…ペルチェモジュール、11…第1基板、11a…上面、12…第2基板、12a…下面、12b…上面、21…熱電変換素子、21P…p型素子、21N…n型素子、22…第1電極、23…第2電極、31…端部電極(電極引き出し部)、32…端部電極(電極引き出し部)、100…光学部品、101…電極パターン、102…貫通孔。 1…Optical communication device, 2…Case, 2A…Lid, 2B…Bottom, 2C…Side wall, 10…Peltier module, 11…First substrate, 11a…Top surface, 12…Second substrate, 12a…Bottom surface, 12b…Top surface, 21…Thermoelectric conversion element, 21P…p-type element, 21N…n-type element, 22…First electrode, 23…Second electrode, 31…End electrode (electrode lead-out section), 32…End electrode (electrode lead-out section), 100…Optical component, 101…Electrode pattern, 102…Through hole.
Claims (9)
向かい合って配置された一対の基板と、
前記一対の基板との間に配置された複数の熱電素子と、
前記熱電素子を接続する電極と、
を備え、
前記一対の基板のうち上方に配置された基板は、下方に配置された基板に対して少なくとも一方向において長さの差分を有し、
前記差分は、前記一方向における長さが、前記一対の基板のうち上方に配置された基板が、前記下方に配置された基板より長く、
前記差分は、隣接する前記電極の間隔より狭い、
ペルチェモジュール。 A Peltier module used in optical communications,
A pair of circuit boards arranged facing each other,
A plurality of thermoelectric elements disposed between the pair of substrates,
The electrodes to which the thermoelectric element is connected,
Equipped with,
The upper of the pair of substrates has a difference in length in at least one direction relative to the lower substrate.
The difference is such that the length in one direction is longer for the upper substrate of the pair than for the lower substrate.
The aforementioned difference is narrower than the distance between adjacent electrodes.
Peltier module.
請求項1に記載のペルチェモジュール。 The aforementioned difference is greater than 0 μm.
The Peltier module according to claim 1.
請求項2に記載のペルチェモジュール。 The aforementioned difference is greater than 50 μm.
The Peltier module according to claim 2.
請求項2に記載のペルチェモジュール。 The aforementioned difference is greater than 100 μm.
The Peltier module according to claim 2.
請求項1に記載のペルチェモジュール。 The area of the lower substrate of the pair of substrates is 0.8 times or more the area of the upper substrate.
The Peltier module according to claim 1.
請求項5に記載のペルチェモジュール。 The area of the lower substrate of the pair of substrates is 0.9 times or more the area of the upper substrate.
The Peltier module according to claim 5.
請求項5に記載のペルチェモジュール。 The area of the lower substrate of the pair of substrates is 0.95 times or more the area of the upper substrate.
The Peltier module according to claim 5.
を備え、
前記張出部には、電力供給用の電極引き出し部である端部電極が配置されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載のペルチェモジュール。 The lower of the pair of substrates has an overhang that extends outward by at least 300 μm in one direction relative to the upper substrate.
Equipped with,
An end electrode, which is an electrode lead-out portion for power supply, is arranged in the aforementioned protruding portion.
A Peltier module according to any one of claims 1 to 7.
を備え、
前記切り欠き部には、電力供給用の電極引き出し部である端部電極が配置されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載のペルチェモジュール。 The upper of the pair of substrates has a notch,
Equipped with,
An end electrode, which is an electrode lead-out portion for power supply, is positioned in the aforementioned cutout portion.
A Peltier module according to any one of claims 1 to 7.
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