サーモ・モジュールの選び方・使い方

サーモ・モジュールの選び方

■モジュールの選定と使用条件の決定

例題)12Wの熱負荷に対して、1段モジュールの低温側温度を-3℃に保ちたい。ただし、高温側接合部温度Thは適切な放熱器を用いることによって50℃に保たれると仮定します。

  • ●適切なモジュールの選択
  • ●モジュールの使用条件の決定
  • 図1 一般化した性能特性図(1段モジュール)
  • 図2

熱抵抗と温度分布

サーモモジュールで、ある目的物を冷却している時、温度分布は図3のようになっています。すなわち冷却目的物と低温側接合部との間には密・接着層やセラミックなどの熱抵抗が存在するので、熱電素子接合部温度Tcは冷却目的物の温度よりも低くする必要があります。また、ヒートシンクと高温側接合部との間にも同様な熱抵抗が存在するので、高温側接合部温度はヒートシンクの温度より高くなります。放熱媒体(空気、水など)の温度と比較すると、その差はさらに大きくなります。ヒートシンクの面積や冷却方式(自然空冷、強制空冷、水冷)によっても熱抵抗は著しく異なりますので、慎重な検討が必要です。詳しくは当社技術部門にお問い合わせください。

  • 図3 性能シミュレーション

サーモ・モジュールの使い方

1.取り付け

1) ハンドリング

a) 振動・衝撃について
サーモモジュールの熱電素子は機械的衝撃に弱い部材です。熱電素子にダメージを与えないようセラミック部分にてハンドリングして下さい。落下したものは破損している可能性がありますのでご使用しないで下さい。

b) 機械加工
サーモモジュールに機械加工は行わないでください。


2) ヒートシンクの取付け

放熱側には、必ずヒートシンクをつけてください。ヒートシンクを取り付けずご使用した場合、加熱が進みハンダが溶けてサーモモジュールの破損に至ります。
ヒートシンクは発熱量に応じたものをご使用ください。発熱量は次式となります。

Qh=Qc+P(W)
Qh:発熱量の総計(W)
Qc:サーモモジュールの吸熱量(W)
P :サーモモジュールの投入電力(V×I)(W)


3) 据え付け

a) 汎用モジュール
一般的にサーモモジュールの上下に板を設置しネジで固定します。固定時の面圧は0.2~0.5Mpaが適切で、偏荷重がかからないよう注意し取り付けてください。また、特性を落とさないため、サーモモジュールと板の間には熱伝導性グリスの塗布などをご推奨します。

b) テレコムグレードのサーモモジュール・多段モジュール
ハンダ・接着剤で固定される場合、サーモモジュールと接合する部材は、熱変形の応力を抑えるため、サーモモジュールのセラミック基板材質の熱膨張係数と近い部材をご選定ください。ご不明な際は、別途ご相談下さい。

2.使用上の注意

1) サーモモジュールの極性のご確認
端子のプラス・マイナスを必ず確認してください。リード線の付いている基板を下にしてリード線側からモジュールを見たとき、右側がプラスです。( 図4参照

2) 電流
電源は直流で、リップル含有率を10%以下としてください。また、電流はImax以下でご使用ください。

3) 結露防止
結露環境でご使用される際は、結露防止対策を行ってください。汎用モジュールでは結露防止策としてエポキシ樹脂シール対応をご用意しています。

4) 設置温度
85℃以下の環境でご使用ください。高温で長時間ご使用されると特性が劣化します。