JP2010287729A - Heating/cooling test apparatus - Google Patents

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JP2010287729A JP2009140332A JP2009140332A JP2010287729A JP 2010287729 A JP2010287729 A JP 2010287729A JP 2009140332 A JP2009140332 A JP 2009140332A JP 2009140332 A JP2009140332 A JP 2009140332A JP 2010287729 A JP2010287729 A JP 2010287729A
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Akira Nakabeppu
明 中別府
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating/cooling test apparatus having both thermal characteristics and long-term reliability. <P>SOLUTION: A Peltier module 1 is arranged on the upper side of a cooling device 10 via an insulating plate member 11, a plate 12 for mounting a member to be subjected to a temperature test is arranged on an upper side of the Peltier module 1, and the device, module, plate member and plate are integrally attached. Endothermic and radiating operations of the Peltier module 1 are alternately and repeatedly performed so that heating and cooling of the member to be subjected to a temperature test are alternately repeated. The Peltier module 1 includes: a plurality of thermoelectric conversion elements 5 arranged at intervals in the surface direction of the plate 12; and electrodes 2 (2U, 2D) conductively fixed in the upper and lower sides of the thermoelectric conversion elements. The upper side electrodes 2U are fixed to an insulating upper side substrate 6, and the upper side substrate 6 is thermally brought into contact with the plate 12 on the upper side of the substrate. The lower side electrodes 2D are not fixed to the plate member 11 and are thermally brought into contact with the cooling device 10 via the plate member 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば光通信用部品、理化学機器、携帯用クーラ、半導体プロセス中でのプロセス温度管理等に用いられて冷却や加熱を行うペルチェモジュールを用いた加熱冷却試験装置に関するものである。   The present invention relates to a heating / cooling test apparatus using a Peltier module which is used for, for example, optical communication parts, physics and chemistry equipment, portable coolers, process temperature management in semiconductor processes and the like to perform cooling and heating.

被温度試験部材の加熱や冷却を的確に行える装置として、ペルチェモジュールが知られている。ペルチェモジュールとして、様々なタイプのものが提案されており、その一例として、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなペルチェモジュール１が知られている（例えば、特許文献１〜３、参照。）。   A Peltier module is known as a device that can accurately heat and cool a temperature-tested member. Various types of Peltier modules have been proposed. As an example, a Peltier module 1 as shown in FIGS. 5A and 5B is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .)

このペルチェモジュール１は、上下に互いに間隔を介して対向配置された２枚の基板６，７（上側基板６と下側基板７）の間に、複数の熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を、互いに間隔を介して立設配置して形成されている。なお、本明細書において、上下方向は、図５に示すような姿勢の状態における上下を意味しており、ペルチェモジュールを使用するときの姿勢は問わない。   This Peltier module 1 includes a plurality of thermoelectric conversion elements 5 (5a, 5b) between two substrates 6 and 7 (upper substrate 6 and lower substrate 7) that are vertically opposed to each other with a space therebetween. These are formed so as to be erected and spaced from each other. In addition, in this specification, the up-down direction means the up-down in the attitude | position state as shown in FIG. 5, and the attitude | position when using a Peltier module is not ask | required.

基板６，７は、電気絶縁性を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック製の基板であり、図５（ｂ）に示すように、基板６，７の対向表面には、熱電変換素子５に導通する複数の電極２が互いに間隔を介して形成されていて、上側基板６の表面の電極２と下側基板７の表面の電極２とは形成電極２の位置を互いにずらした状態で形成されている。 The substrates 6 and 7 are ceramic substrates such as alumina (Al 2 O 3 ) having electrical insulating properties. As shown in FIG. 5B, the thermoelectric conversion elements are disposed on the opposing surfaces of the substrates 6 and 7. 5 are formed at intervals, and the electrode 2 on the surface of the upper substrate 6 and the electrode 2 on the surface of the lower substrate 7 are in a state in which the position of the forming electrode 2 is shifted from each other. Is formed.

熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、対応する電極２を介して直列に接続されており、熱電変換素子５の接続回路が形成されている。なお、熱電変換素子５は、図示されていない半田によって前記電極２に固定されている。   The thermoelectric conversion elements 5 (5a, 5b) are connected in series via the corresponding electrodes 2, and a connection circuit for the thermoelectric conversion elements 5 is formed. The thermoelectric conversion element 5 is fixed to the electrode 2 with solder (not shown).

また、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）は、ペルチェ素子として一般的に知られており、Ｐ型半導体により形成されたＰ型の熱電変換素子５ａと、Ｎ型半導体により形成されたＮ型の熱電変換素子５ｂとを有する。Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂは交互に配置され、電極２を介して直列に接続されてＰＮ素子対が形成されている。   The thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) is generally known as a Peltier element, and a P-type thermoelectric conversion element 5a formed of a P-type semiconductor and an N-type semiconductor formed of an N-type semiconductor. Thermoelectric conversion element 5b. P-type thermoelectric conversion elements 5a and N-type thermoelectric conversion elements 5b are alternately arranged and connected in series via the electrode 2 to form a PN element pair.

Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂは、それぞれ、例えばビスマス・テルル等の金属間化合物にアンチモン、セレン等の元素を添加することにより形成されており、その上下両端面には、前記半田との接合性を良好にするために、ニッケル（Ｎｉ）および、金（Ａｕ）メッキがされている。さらには、半田接合性を良好にするために、前記メッキ上に、予備半田が形成されていてもよい。   Each of the P-type thermoelectric conversion element 5a and the N-type thermoelectric conversion element 5b is formed by adding an element such as antimony or selenium to an intermetallic compound such as bismuth or tellurium. Are plated with nickel (Ni) and gold (Au) in order to improve the bondability with the solder. Furthermore, preliminary solder may be formed on the plating in order to improve solderability.

図５（ｂ）において、例えば下側基板７に形成された、熱電変換素子５の接続回路の端部に位置する電極２（２ａ）には、リード線２８が半田により半田付けされて接続されている。このペルチェモジュール１において、通電手段によってリード線２８から電極２（図５（ａ）、参照）に電流を流すと、Ｐ型の熱電変換素子５ａとＮ型の熱電変換素子５ｂに電流が流れる。   In FIG. 5B, for example, a lead wire 28 is soldered and connected to the electrode 2 (2a) formed on the lower substrate 7 and positioned at the end of the connection circuit of the thermoelectric conversion element 5. ing. In the Peltier module 1, when current is passed from the lead wire 28 to the electrode 2 (see FIG. 5A) by the energizing means, current flows through the P-type thermoelectric conversion element 5a and the N-type thermoelectric conversion element 5b.

そして、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）と電極２との接合部（界面）で冷却・加熱効果が生じる。つまり、前記接合部を流れる電流の方向によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部が発熱せしめられると共に他方の端部が冷却せしめられるいわゆるペルチェ効果が生じる。   And a cooling and heating effect arises in the junction part (interface) of thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) and electrode 2. FIG. That is, a so-called Peltier effect is generated in which one end portion of the thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) is heated while the other end portion is cooled depending on the direction of the current flowing through the junction.

このペルチェ効果によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の一方の端部、例えば上端部が発熱（放熱）せしめられると、この熱が上側の基板６を介して、基板６の上側に設けられた部材に伝えられ、この部材の加熱が行われる。また、その逆に、ペルチェ効果によって熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の例えば上端部が冷却せしめられると、基板６を介し、基板６の上側に設けられた部材の冷却（吸熱）が行われる。   When one end portion, for example, the upper end portion of the thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) is caused to generate heat (heat radiation) by the Peltier effect, this heat is provided on the upper side of the substrate 6 via the upper substrate 6. It is transmitted to the member, and this member is heated. On the contrary, when the upper end portion of the thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) is cooled by the Peltier effect, the member provided on the upper side of the substrate 6 is cooled (endothermic) through the substrate 6. .

なお、ペルチェモジュールの種類として、図５（ｃ）に示すように、２枚の基板を設けずに、素子配列基板３０に設けた素子嵌合孔３に熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を嵌合し、これらの熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を、電極２を介して接続して熱電変換素子５の接続回路を形成したものもある。この種のタイプのペルチェモジュールは、フルスケルトンタイプと呼ばれている。   As a type of Peltier module, as shown in FIG. 5C, the thermoelectric conversion element 5 (5a, 5b) is inserted into the element fitting hole 3 provided in the element array substrate 30 without providing two substrates. There is also one in which these thermoelectric conversion elements 5 (5a, 5b) are connected via the electrode 2 to form a connection circuit of the thermoelectric conversion elements 5 by fitting. This type of Peltier module is called a full skeleton type.

特開平５−６３２４４号公報JP-A-5-63244 特開平６−８４４３６号公報JP-A-6-84436 特開平５−１６０４４１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-160441

ところで、例えば光通信用のデバイス等、様々な分野で用いられる部材の耐久試験の一つとして、その部材の冷却と加熱とを交互に繰り返し行う加熱冷却試験が行われている。この加熱冷却試験は、ヒートサイクル試験と呼ばれており、被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に何千回といった回数繰り返し行う試験である。このヒートサイクル試験によって被温度試験部材に破損や劣化が生じないかどうかを観測し、被温度試験部材が厳しい温度変化に耐えうるかどうかをみることは、前記デバイス等の耐久性をみる上で、重要なことの一つである。ヒートサイクル試験において、被温度試験部材の加熱と冷却とをペルチェモジュールを用いて行うことが行われている。   By the way, as one of durability tests for members used in various fields, such as devices for optical communication, a heating / cooling test in which cooling and heating of the members are alternately repeated is performed. This heating / cooling test is called a heat cycle test, and is a test in which the cooling and heating of the temperature-tested test member are repeatedly repeated thousands of times. By observing whether the temperature test member is not damaged or deteriorated by this heat cycle test, and checking whether the temperature test member can withstand severe temperature changes, in view of the durability of the device, etc. One of the important things. In the heat cycle test, heating and cooling of the temperature-tested member is performed using a Peltier module.

しかしながら、図５（ａ）、（ｂ）に示したタイプのペルチェモジュールを用いてヒートサイクル試験を行うと、加熱や冷却の温度制御特性は優れているものの、その熱ストレスによって、電極と熱電変換素子との接合部の劣化が生じて、ペルチェモジュール自体が劣化してしまうという問題が生じ、ヒートサイクル試験の長期信頼性が低下してしまうといった問題があった。   However, when a heat cycle test is performed using a Peltier module of the type shown in FIGS. 5A and 5B, although the temperature control characteristics of heating and cooling are excellent, the electrode and thermoelectric conversion are caused by the thermal stress. There was a problem that deterioration of the joint portion with the element occurred and the Peltier module itself deteriorated, and the long-term reliability of the heat cycle test was lowered.

また、図５（ｃ）に示したフルスケルトンタイプのペルチェモジュールを用いてヒートサイクル試験を行えば、前記熱ストレスによる劣化が生じにくいものの、素子配列基板３０に設けた素子嵌合孔３に熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）を嵌合する構造から、熱電変換素子５（５ａ，５ｂ）の実装密度が低く、図５（ａ）、（ｂ）に示したタイプのペルチェモジュールを用いた場合に比べ、熱的性質がよくなかった。そのため、従来は、熱的特性と長期信頼性との両立を図れる加熱冷却試験装置の実現が難しかった。   In addition, if a heat cycle test is performed using the full skeleton type Peltier module shown in FIG. 5C, the element fitting hole 3 provided in the element array substrate 30 does not easily deteriorate due to the thermal stress. When the mounting density of the thermoelectric conversion elements 5 (5a, 5b) is low due to the structure in which the conversion elements 5 (5a, 5b) are fitted, and a Peltier module of the type shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b) is used The thermal properties were not good. Therefore, conventionally, it has been difficult to realize a heating / cooling test apparatus capable of achieving both thermal characteristics and long-term reliability.

本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、熱的特性と長期信頼性との両立を図れる加熱冷却試験装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a heating / cooling test apparatus capable of achieving both thermal characteristics and long-term reliability.

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、冷却装置の上側に絶縁性の板部材が配置され、該板部材の上側にはペルチェモジュールが配置され、該ペルチェモジュールの上側には被温度試験部材を搭載するプレートが配置されて、該プレートと前記ペルチェモジュールと前記板部材と前記冷却装置とが一体的に組み付けられ、前記ペルチェモジュールの吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置であって、
前記ペルチェモジュールは、前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された熱電変換素子と、該熱電変換素子の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された上側電極と、該上側電極の上側に固定された絶縁性の上側基板と、前記熱電変換素子の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された下側電極とを有して、該下側電極は前記熱電変換素子のみに固定されて、前記ペルチェモジュールの冷却装置側に設けられている前記絶縁性の板部材には固定されていない構成であり、
前記ペルチェモジュールの前記上側基板と前記上側電極とが前記ペルチェモジュールの上側に配置された前記プレートに熱的に接触し、前記ペルチェモジュールの前記下側電極が該ペルチェモジュールの下側に配置された前記板部材を介して前記冷却装置に熱的に接触している構成をもって課題を解決する手段としている。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problems. That is, in the first invention, an insulating plate member is disposed on the upper side of the cooling device, a Peltier module is disposed on the upper side of the plate member, and a plate on which the temperature test member is mounted on the upper side of the Peltier module. And the plate, the Peltier module, the plate member, and the cooling device are integrally assembled, and the heat absorption operation and the heat dissipation operation of the Peltier module are alternately repeated to cool the temperature-tested member. A heating and cooling test apparatus that alternately repeats heating and heating,
The Peltier module includes a plurality of thermoelectric conversion elements disposed in the plane direction of the plate with a space between each other, and a conductive surface fixed to an upper end surface on the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large. A plurality of upper electrodes arranged in the direction spaced apart from each other, an insulating upper substrate fixed on the upper side of the upper electrode, and a lower end surface on the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is small A plurality of lower electrodes arranged in the plane direction of the plate with a space between each other, and the lower electrodes are fixed only to the thermoelectric conversion elements and disposed on the cooling device side of the Peltier module. The structure is not fixed to the insulating plate member provided,
The upper substrate and the upper electrode of the Peltier module are in thermal contact with the plate disposed on the upper side of the Peltier module, and the lower electrode of the Peltier module is disposed on the lower side of the Peltier module. A configuration in which the cooling device is in thermal contact with the plate member serves as means for solving the problem.

また、第２の発明は、冷却装置の上側にペルチェモジュールが配置され、該ペルチェモジュールの上側には被温度試験部材を搭載するプレートが配置されて、該プレートと前記ペルチェモジュールと前記冷却装置とが一体的に組み付けられ、前記ペルチェモジュールの吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置であって、
前記ペルチェモジュールは、前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された熱電変換素子と、該熱電変換素子の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された上側電極と、該上側電極の上側に固定された絶縁性の上側基板と、前記熱電変換素子の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された下側電極と、該下側電極の下側に設けられた絶縁性の下側基板とを有して、該下側基板に前記下側電極が柔軟性の接着部材を介して接着されることにより、該下側電極は前記下側基板に対し、前記下側電極と前記熱電変換素子の温度変化に伴う熱膨張と熱収縮に応じた移動が可能と成しており、
前記下側基板と前記下側電極とが前記ペルチェモジュールの下側に配置された前記冷却装置に熱的に接触し、前記ペルチェモジュールの前記上側基板と前記上側電極とが該ペルチェモジュールの上側に配置された前記プレートに熱的に接触している構成をもって課題を解決する手段としている。 Further, in the second aspect of the invention, a Peltier module is disposed on the upper side of the cooling device, and a plate for mounting a temperature test member is disposed on the upper side of the Peltier module, the plate, the Peltier module, and the cooling device. Is a heating and cooling test apparatus in which the heat absorption operation and the heat dissipation operation of the Peltier module are alternately repeated to alternately cool and heat the temperature-tested member,
The Peltier module includes a plurality of thermoelectric conversion elements arranged in the plane direction of the plate with a space between each other, and a surface of the plate that is conductively fixed to an upper end surface that is a surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large. A plurality of upper electrodes arranged in the direction spaced apart from each other, an insulating upper substrate fixed on the upper side of the upper electrode, and a lower end surface on the side of the surface where the temperature change of the thermoelectric conversion element is small is fixed. A plurality of lower electrodes disposed at intervals in the plane direction of the plate, and an insulating lower substrate provided below the lower electrode, and the lower substrate The lower electrode is bonded to the lower substrate by a flexible adhesive member, so that the lower electrode has thermal expansion and heat accompanying the temperature change of the lower electrode and the thermoelectric conversion element. It is possible to move according to the contraction,
The lower substrate and the lower electrode are in thermal contact with the cooling device disposed below the Peltier module, and the upper substrate and the upper electrode of the Peltier module are on the upper side of the Peltier module. A structure that is in thermal contact with the arranged plate serves as means for solving the problem.

さらに、第３の発明は、前記第１または第２の発明の構成に加え、上側基板は電極よりも線膨張係数が小さい板部材により形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。   Furthermore, the third invention is a means for solving the problems by having a configuration in which the upper substrate is formed of a plate member having a smaller linear expansion coefficient than the electrode in addition to the configuration of the first or second invention.

第１の発明の加熱冷却試験装置は、冷却装置の上側に、絶縁性の板部材を介してペルチェモジュールを配置し、該ペルチェモジュールの上側には被温度試験部材を搭載するプレートを配置して、該プレートと前記ペルチェモジュールと前記冷却装置とを一体的に組み付けており、前記ペルチェモジュールの吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す。なお、ペルチェモジュールは、プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された熱電変換素子を有している。   In the heating and cooling test apparatus according to the first aspect of the present invention, a Peltier module is disposed on the upper side of the cooling apparatus via an insulating plate member, and a plate for mounting the temperature-tested member is disposed on the upper side of the Peltier module. The plate, the Peltier module, and the cooling device are integrally assembled, and the heat absorption operation and the heat dissipation operation of the Peltier module are alternately repeated to alternately cool and heat the temperature-tested member. Note that the Peltier module has a plurality of thermoelectric conversion elements arranged in the plane direction of the plate with a space therebetween.

前記冷却と加熱とを交互に繰り返す動作によって、ペルチェモジュールは、熱電変換素子とその上下両側に固定されている電極との接合部に、その電極と熱電変換素子の熱膨張率の違いに伴う歪み（以下、熱歪みともいう）が生じて劣化が生じる。   By the operation of alternately repeating the cooling and heating, the Peltier module causes distortion caused by the difference in the thermal expansion coefficient between the thermoelectric conversion element and the thermoelectric conversion element at the junction between the thermoelectric conversion element and the electrodes fixed on the upper and lower sides. (Hereinafter, also referred to as thermal distortion) occurs, resulting in deterioration.

しかしながら、本発明者は、第１の発明に適用するペルチェモジュールを、熱電変換素子の上下のうち一方にのみ基板を設けたハーフスケルトンタイプのモジュールとして、その配設態様を適切にすることにより、ペルチェモジュールの加熱冷却動作を繰り返しても、劣化を抑制できることを見いだし、その構成を第１の発明に適用した。つまり、第１の発明は、熱電変換素子の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定した上側電極を上側基板に固定し、前記熱電変換素子の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定した下側電極は前記熱電変換素子のみに固定して、前記ペルチェモジュールの下側に設けられている前記絶縁性の板部材には固定されていない構成とし、ペルチェモジュールの上側基板と上側電極とを、ペルチェモジュールの上側に配置された前記プレートに熱的に接触させ、前記ペルチェモジュールの前記下側電極を該ペルチェモジュールの下側に配置された前記板部材を介して前記冷却装置に熱的に接触させることにしたので、前記熱歪みによる劣化の生じる割合を低減できる。   However, the present inventor makes the Peltier module to be applied to the first invention as a half skeleton type module in which a substrate is provided only on one of the upper and lower sides of the thermoelectric conversion element, and by appropriately arranging the arrangement mode, It has been found that deterioration can be suppressed even if the heating and cooling operation of the Peltier module is repeated, and the configuration is applied to the first invention. That is, according to the first aspect of the present invention, the upper electrode conductively fixed to the upper end surface which is the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large is fixed to the upper substrate, and the lower end surface which is the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is small The lower electrode that is conductively fixed to is fixed only to the thermoelectric conversion element, and is not fixed to the insulating plate member provided on the lower side of the Peltier module. An upper electrode is brought into thermal contact with the plate disposed on the upper side of the Peltier module, and the lower electrode of the Peltier module is placed through the plate member disposed on the lower side of the Peltier module. Therefore, the rate of deterioration due to the thermal strain can be reduced.

なお、この理由を、本発明者は以下のように推測している。第１の発明の加熱冷却試験装置において、ペルチェモジュールの下側には冷却装置が設けられており、ペルチェモジュールの下側の面が冷却装置によって冷却されることから、ペルチェモジュールの下側の面よりも、被温度試験部材を搭載するプレートと熱的に接触している上側の面の方が、ペルチェモジュールの加熱動作と冷却動作とによる温度差が大きく（温度変化が大きく）、熱歪みを受けやすいと考えられる。   In addition, this inventor estimates this reason as follows. In the heating and cooling test apparatus according to the first aspect of the present invention, a cooling device is provided below the Peltier module, and the lower surface of the Peltier module is cooled by the cooling device. Rather, the upper surface that is in thermal contact with the plate on which the temperature-tested member is mounted has a larger temperature difference between the Peltier module's heating and cooling operations (the temperature change is greater), and thermal distortion is reduced. It is thought that it is easy to receive.

それに対し、第１の発明の加熱冷却試験装置は、熱電変換素子の温度変化が大きい上側の面には、上側電極を介して絶縁性の上側基板が固定されているので、電極と熱電変換素子との熱膨張率の差に伴って熱電変換素子が基板面方向にスライド移動しようとしても、上側基板に押さえられる態様となって移動できず、前記熱歪みを緩和できると考えられる。   On the other hand, in the heating / cooling test apparatus according to the first aspect of the present invention, since the insulating upper substrate is fixed to the upper surface through the upper electrode on the upper surface where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large, the electrode and the thermoelectric conversion element Even if the thermoelectric conversion element tries to slide and move in the direction of the substrate surface with a difference in thermal expansion coefficient with respect to the substrate, it cannot be moved in such a manner that it is pressed by the upper substrate, and the thermal strain can be alleviated.

以上のように、第１の発明は、ペルチェモジュールの前記熱歪みによる劣化を抑えて耐久性を向上させることができ、また、適用しているハーフスケルトンタイプのペルチェモジュールは、フルスケルトンタイプのペルチェモジュールと異なり、熱電変換素子の上側に基板を設けて、その基板に電極を固定しているので、実装密度を高くできるので、第１の発明の加熱冷却試験装置は、熱的特性と長期信頼性との両立を図ることができる。   As described above, the first invention can improve the durability by suppressing the deterioration of the Peltier module due to the thermal distortion, and the applied half skeleton type Peltier module is a full skeleton type Peltier module. Unlike the module, a substrate is provided on the upper side of the thermoelectric conversion element, and the electrodes are fixed to the substrate. Therefore, the mounting density can be increased. Therefore, the heating / cooling test apparatus according to the first invention has thermal characteristics and long-term reliability. It is possible to achieve compatibility with sex.

また、第２の発明の加熱冷却試験装置は、第１の発明の加熱冷却試験装置に設けた絶縁性の板部材を除き、ペルチェモジュールの構成を、熱電変換素子の上端面と下端面に、それぞれ電極を導通固定し、下側に配置された下側電極を下側基板に柔軟性の接着部材を介して接着することにより、該下側電極が、前記下側基板に対し、前記下側電極と前記熱電変換素子の温度変化に伴う熱膨張と熱収縮に応じた移動が可能と成すものである。   Moreover, the heating / cooling test apparatus of the second invention is configured such that the configuration of the Peltier module is arranged on the upper end surface and the lower end surface of the thermoelectric conversion element, except for the insulating plate member provided in the heating / cooling test apparatus of the first invention. Each of the electrodes is conductively fixed, and the lower electrode disposed on the lower side is bonded to the lower substrate via a flexible adhesive member, so that the lower electrode is attached to the lower substrate with respect to the lower substrate. The electrode and the thermoelectric conversion element can be moved in accordance with the thermal expansion and contraction accompanying the temperature change.

つまり、第２の発明に適用しているペルチェモジュールは、熱電変換素子の上下両側に基板を設けているが、熱電変換素子および下側電極が下側基板に強固に固定されているわけではなく、熱膨張収縮に伴い、柔軟性の接着部材を介して基板の面方向等に動くことができる構成であるため、ハーフスケルトンタイプのペルチェモジュールの下側にプレートを配置した構成と同様の効果を奏することができる。   In other words, the Peltier module applied to the second invention is provided with substrates on both the upper and lower sides of the thermoelectric conversion element, but the thermoelectric conversion element and the lower electrode are not firmly fixed to the lower substrate. Because it is a configuration that can move in the surface direction of the substrate through a flexible adhesive member with thermal expansion and contraction, the same effect as the configuration in which the plate is arranged under the half skeleton type Peltier module Can play.

さらに、本発明において、上側基板を、電極よりも線膨張係数が小さい板部材により形成することにより、電極と半田との熱膨張率の差に伴って熱電変換素子が基板面方向にスライド移動しようとする動きを、上側基板によって効率的に押さえることが可能と考えられ、前記効果を発揮できる。   Furthermore, in the present invention, the upper substrate is formed by a plate member having a smaller linear expansion coefficient than the electrode, so that the thermoelectric conversion element slides in the direction of the substrate along with the difference in thermal expansion coefficient between the electrode and the solder. It is considered that the above movement can be efficiently suppressed by the upper substrate, and the above-described effect can be exhibited.

本発明に係る加熱冷却試験装置の第１実施例を示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing the 1st example of the heating-cooling testing device concerning the present invention. 第１実施例の加熱冷却試験装置の熱ストレス信頼性試験結果を比較例の加熱冷却試験装置と比較して示すグラフである。It is a graph which shows the heat stress reliability test result of the heating-cooling test apparatus of 1st Example compared with the heating-cooling test apparatus of a comparative example. 本発明に係る加熱冷却試験装置の第２実施例を示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows 2nd Example of the heating-cooling test apparatus which concerns on this invention. 比較例の加熱冷却試験装置を示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows the heating-cooling test apparatus of a comparative example. ペルチェモジュールの例を模式的に示す斜視図（ａ）と断面図（ｂ）、（ｃ）である。They are the perspective view (a) which shows the example of a Peltier module typically, and sectional drawing (b), (c).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一名称部分には、同一符号を付し、その重複説明は、省略または簡略化する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same name portions as those in the conventional example, and the duplicate description is omitted or simplified.

図１には、本発明に係る加熱冷却試験装置の第１実施例が模式的な断面図によりに示されている。同図に示すように、例えば金属製のブロックや筐体を備えた冷却装置１０の上側に、アルミナ等の絶縁性の板部材１１を介してペルチェモジュール１が配置され、該ペルチェモジュール１の上側には、被温度試験部材を搭載するプレート１２が配置されている。そして、プレート１２とペルチェモジュール１と冷却装置１０とが、ねじ１３を介して一体的に組み付けられて、本実施例の加熱冷却試験装置が形成されている。なお、冷却装置１０は、例えば冷媒を通すパイプを有する構成や、空冷用のファン等を有する構成を適用できるが、これらの構成を有していなくてもよく、また、側面にフィン等を設けてもよい。   FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the heating and cooling test apparatus according to the present invention. As shown in the figure, a Peltier module 1 is disposed on an upper side of a cooling device 10 having, for example, a metal block and a housing via an insulating plate member 11 such as alumina, and the upper side of the Peltier module 1. A plate 12 on which a temperature test member is mounted is disposed. And the plate 12, the Peltier module 1, and the cooling device 10 are assembled | attached integrally via the screw 13, and the heating-cooling test apparatus of a present Example is formed. For example, the cooling device 10 may have a configuration having a pipe through which a refrigerant passes or a configuration having an air cooling fan or the like. However, the cooling device 10 may not have these configurations, and a fin or the like is provided on a side surface. May be.

また、図１において、符号９は、熱伝導グリースを示しており、冷却装置１０と板部材１１とが熱伝導グリース９を介して熱的に接続されている。同様に、板部材１１とペルチェモジュール１の電極２とが、また、ペルチェモジュール１の上側基板６とプレート１２とが、それぞれ、熱伝導グリース９を介して熱的に接続されている。なお、熱伝導グリース９の代わりに、熱伝導シートを適用することもできる。   In FIG. 1, reference numeral 9 denotes a heat conductive grease, and the cooling device 10 and the plate member 11 are thermally connected via the heat conductive grease 9. Similarly, the plate member 11 and the electrode 2 of the Peltier module 1 are thermally connected to the upper substrate 6 of the Peltier module 1 and the plate 12 via the thermal grease 9, respectively. A heat conductive sheet can be applied instead of the heat conductive grease 9.

本実施例の加熱冷却試験装置は、ペルチェモジュール１の吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置であり、本実施例で適用しているペルチェモジュール１は、熱電変換素子５の下側には基板を設けずに上側にのみ基板（上側基板６）を設け、その上側基板６に、リード線２８を接続するための電極２ａを設けたハーフスケルトンタイプのペルチェモジュールである。   The heating / cooling test apparatus of the present embodiment is a heating / cooling test apparatus that alternately repeats the heat absorption operation and the heat radiation operation of the Peltier module 1 to alternately cool and heat the temperature-tested member. The applied Peltier module 1 is provided with a substrate (upper substrate 6) only on the upper side without providing a substrate on the lower side of the thermoelectric conversion element 5, and an electrode for connecting the lead wire 28 to the upper substrate 6 2a is a half skeleton type Peltier module.

つまり、本実施例において、ペルチェモジュール１の上側電極２（２Ｕ）は、熱電変換素子５の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定されて前記プレート１２の面方向に互いに間隔を介して複数配設されており、該上側電極２Ｕの上側に、絶縁性の上側基板６が固定されており、下側電極２（２Ｄ）は、熱電変換素子５の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定されて、プレート１２の面方向に互いに間隔を介して複数配設され、熱電変換素子５のみに固定されている。つまり、下側電極２Ｄは、ペルチェモジュール１の下側に設けられている絶縁性の板部材１１には固定されていない構成であり、下側電極２（２Ｄ）は、板部材１１を介し、冷却装置１０に熱的に接触している。ペルチェモジュール１の上側基板６と上側電極２Ｕは、その上側のプレート１２に熱的に接触している。また、上側基板６はＣｕやＡｇ等により形成されている電極２よりも線膨張係数が小さい板部材（例えばアルミナ）により形成されている。   That is, in the present embodiment, the upper electrode 2 (2U) of the Peltier module 1 is conductively fixed to the upper end surface, which is the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element 5 is large, and is spaced from each other in the surface direction of the plate 12. The insulating upper substrate 6 is fixed to the upper side of the upper electrode 2U, and the lower electrode 2 (2D) is the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element 5 is small. Conductive and fixed to the lower end surface, a plurality of plates 12 are arranged in the surface direction of the plate 12 with a space therebetween, and are fixed only to the thermoelectric conversion element 5. That is, the lower electrode 2D is not fixed to the insulating plate member 11 provided on the lower side of the Peltier module 1, and the lower electrode 2 (2D) is interposed through the plate member 11, The cooling device 10 is in thermal contact. The upper substrate 6 and the upper electrode 2U of the Peltier module 1 are in thermal contact with the upper plate 12 thereof. The upper substrate 6 is formed of a plate member (for example, alumina) having a smaller linear expansion coefficient than the electrode 2 formed of Cu, Ag, or the like.

本実施例は、以上のように構成されており、本発明者は、図４に示す比較例の加熱冷却試験装置との耐久性の違いを実験により検証した。なお、比較例は、同図に示すように、本実施例と同様に、冷却装置１０とプレート１２の間に、ペルチェモジュール１と板部材１１とを設けているが、ペルチェモジュール１の構成を異なる構成とし、また、板部材１１をペルチェモジュール１の上側に設けている。つまり、比較例においては、ペルチェモジュール１は、上側基板６を有しておらず、熱電変換素子５の下側の電極２を下側基板７に固定し、上側の電極２を、熱伝導グリース９を介して板部材１１に接触させている。   This example is configured as described above, and the inventor has verified the difference in durability with the heating and cooling test apparatus of the comparative example shown in FIG. 4 through experiments. In the comparative example, as shown in the figure, the Peltier module 1 and the plate member 11 are provided between the cooling device 10 and the plate 12 as in this embodiment. The plate member 11 is provided on the upper side of the Peltier module 1. That is, in the comparative example, the Peltier module 1 does not have the upper substrate 6, the lower electrode 2 of the thermoelectric conversion element 5 is fixed to the lower substrate 7, and the upper electrode 2 is connected to the thermal conductive grease. 9 is brought into contact with the plate member 11.

図２には、本発明者が、本実施例の加熱冷却試験装置の耐久性試験を行った結果が、比較例の加熱冷却試験装置の試験結果と共に示されている。図２において、特性線ａが本実施例の加熱冷却試験装置における熱ストレス信頼性試験結果を示し、特性線ｂ群が、比較例における熱ストレス信頼性試験結果を示す。この耐久性試験は、プレート１２に設けた温度検出手段の温度を、２５℃から８０℃に上昇させてから再び２５℃に下降させる動作を１サイクルとして、加熱と冷却とを繰り返して行い、そのサイクル数とペルチェモジュール１の回路（熱電変換素子５と電極２を有して形成される回路）の抵抗変化率との関係を求めたものである。   FIG. 2 shows the result of the inventor conducting a durability test of the heating / cooling test apparatus of this example, together with the test result of the heating / cooling test apparatus of the comparative example. In FIG. 2, the characteristic line a shows the thermal stress reliability test result in the heating / cooling test apparatus of this example, and the characteristic line b group shows the thermal stress reliability test result in the comparative example. In this durability test, the temperature detecting means provided on the plate 12 is heated from 25 ° C. to 80 ° C. and then lowered to 25 ° C., and the heating and cooling are repeated. The relationship between the number of cycles and the resistance change rate of the circuit of the Peltier module 1 (the circuit formed with the thermoelectric conversion element 5 and the electrode 2) is obtained.

図２から明らかなように、比較例の加熱冷却試験装置は、耐久性試験開始直後から抵抗変化率が上昇し、ペルチェモジュール１の回路の劣化が生じているのに対し、本実施例においては、ペルチェモジュール１の回路の劣化の生じる割合が小さく、耐久性を格段に向上できることが確認できた。   As is apparent from FIG. 2, in the heating / cooling test apparatus of the comparative example, the rate of change in resistance increases immediately after the start of the durability test and the circuit of the Peltier module 1 is deteriorated. It was confirmed that the deterioration rate of the circuit of the Peltier module 1 is small and the durability can be remarkably improved.

次に、図３に基づき、本発明に係る加熱冷却試験装置の第２実施例について説明する。なお、図３は、模式的な断面図であり、第２実施例の説明において、第１実施例と同一名称部分には、同一符号を付し、その重複説明は、省略または簡略化する。   Next, a second embodiment of the heating / cooling test apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view. In the description of the second embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same names as those of the first embodiment, and the duplicate description thereof is omitted or simplified.

同図に示すように、冷却装置１０の上側にペルチェモジュール１が配置され、該ペルチェモジュール１の上側にプレート１２が配置され、該プレート１２とペルチェモジュール１と冷却装置１０とが一体的に組み付けられて、第２実施例の加熱冷却試験装置が形成されている。第２実施例も第１実施例と同様に、ペルチェモジュール１の吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置である。   As shown in the figure, the Peltier module 1 is disposed above the cooling device 10, the plate 12 is disposed above the Peltier module 1, and the plate 12, the Peltier module 1, and the cooling device 10 are assembled together. Thus, the heating / cooling test apparatus of the second embodiment is formed. Similarly to the first embodiment, the second embodiment is a heating / cooling test apparatus in which the heat absorption operation and the heat radiation operation of the Peltier module 1 are alternately repeated to alternately cool and heat the temperature-tested member.

また、第２実施例に適用されているペルチェモジュール１においては、熱電変換素子５の下側の面に絶縁性の下側基板７が設けられており、この下側基板７に下側電極２Ｄが柔軟性の接着部材１４を介して接着され、下側電極２Ｄは、下側基板７に対し、下側電極２Ｄと熱電変換素子５の温度変化に伴う熱膨張と熱収縮に応じた移動が可能と成している。第２実施例では、下側電極２Ｄと下側基板７とが冷却装置１０に熱的に接触している。接着部材１４は、例えばゴム成分を有しており、この接着部材１４を介して、熱電変換素子５の下側の電極２を下側基板７に接着することにより、熱電変換素子５と電極２とが、熱による膨張収縮に伴い、下側基板７に対して移動可能と成している（強固に固定されてはいない）。第２実施例も、第１実施例と同様の効果を奏することができる。   Further, in the Peltier module 1 applied to the second embodiment, an insulating lower substrate 7 is provided on the lower surface of the thermoelectric conversion element 5, and the lower electrode 2D is provided on the lower substrate 7. Is bonded via a flexible adhesive member 14, and the lower electrode 2 </ b> D moves relative to the lower substrate 7 in accordance with thermal expansion and thermal contraction associated with temperature changes of the lower electrode 2 </ b> D and the thermoelectric conversion element 5. It is possible. In the second embodiment, the lower electrode 2D and the lower substrate 7 are in thermal contact with the cooling device 10. The adhesive member 14 includes, for example, a rubber component, and the lower electrode 2 of the thermoelectric conversion element 5 is bonded to the lower substrate 7 via the adhesive member 14, thereby the thermoelectric conversion element 5 and the electrode 2. However, it can be moved with respect to the lower substrate 7 with expansion and contraction due to heat (not firmly fixed). The second embodiment can achieve the same effects as the first embodiment.

なお、本発明は前記実施例に限定されることなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、前記各実施例では、ねじ１３によって、プレート１２と冷却装置１０とを固定したが、ねじ１３以外の、クランプなどの固定手段を用いて、プレート１２と冷却装置１０とを固定し、プレート１２と冷却装置１０とペルチェモジュール１と（第１実施例においては、さらに板部材１１）を一体的に組み付けて加熱冷却試験装置を形成してもよい。   In addition, this invention can take various embodiment, without being limited to the said Example. For example, in each of the above embodiments, the plate 12 and the cooling device 10 are fixed by the screws 13, but the plate 12 and the cooling device 10 are fixed by using a fixing means other than the screws 13, such as a clamp. 12, the cooling device 10, and the Peltier module 1 (in the first embodiment, the plate member 11) may be integrally assembled to form a heating / cooling test device.

また、ペルチェモジュール１の上側基板６、下側基板７、電極２、熱電変換素子５を形成する材料や、形状、寸法等は、特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。   Moreover, the material, shape, dimension, etc. which form the upper board | substrate 6, the lower board | substrate 7, the electrode 2, and the thermoelectric conversion element 5 of the Peltier module 1 are not specifically limited, It sets suitably.

本発明の冷却装置は、熱的特性と長期信頼性との両立を図れるので、光部品や電気部品等、様々な被温度試験部材（被温度試験部品）の加熱冷却試験用として利用できる。   Since the cooling device of the present invention can achieve both thermal characteristics and long-term reliability, it can be used for heating and cooling tests of various temperature test members (temperature test components) such as optical components and electrical components.

１ ペルチェモジュール
２ 電極
５ 熱電変換素子
６ 上側基板
７ 下側基板
９ 熱伝導グリース
１０ 冷却装置
１１ 板部材
１２ プレート
１４ 接着部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Peltier module 2 Electrode 5 Thermoelectric conversion element 6 Upper side board 7 Lower side board 9 Thermal conductive grease 10 Cooling device 11 Plate member 12 Plate 14 Adhesive member

Claims (3)

冷却装置の上側に絶縁性の板部材が配置され、該板部材の上側にはペルチェモジュールが配置され、該ペルチェモジュールの上側には被温度試験部材を搭載するプレートが配置されて、該プレートと前記ペルチェモジュールと前記板部材と前記冷却装置とが一体的に組み付けられ、前記ペルチェモジュールの吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置であって、
前記ペルチェモジュールは、前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された熱電変換素子と、該熱電変換素子の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された上側電極と、該上側電極の上側に固定された絶縁性の上側基板と、前記熱電変換素子の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された下側電極とを有して、該下側電極は前記熱電変換素子のみに固定されて、前記ペルチェモジュールの冷却装置側に設けられている前記絶縁性の板部材には固定されていない構成であり、
前記ペルチェモジュールの前記上側基板と前記上側電極とが前記ペルチェモジュールの上側に配置された前記プレートに熱的に接触し、前記ペルチェモジュールの前記下側電極が該ペルチェモジュールの下側に配置された前記板部材を介して前記冷却装置に熱的に接触していることを特徴とする加熱冷却試験装置。 An insulating plate member is disposed on the upper side of the cooling device, a Peltier module is disposed on the upper side of the plate member, and a plate on which the temperature test member is mounted is disposed on the upper side of the Peltier module. Heating and cooling in which the Peltier module, the plate member, and the cooling device are assembled integrally, and the heat absorption operation and the heat dissipation operation of the Peltier module are alternately repeated to alternately cool and heat the temperature-tested member. A testing device,
The Peltier module includes a plurality of thermoelectric conversion elements disposed in the plane direction of the plate with a space between each other, and a conductive surface fixed to an upper end surface on the surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large. A plurality of upper electrodes arranged in the direction spaced apart from each other, an insulating upper substrate fixed on the upper side of the upper electrode, and a lower end surface on the side of the surface where the temperature change of the thermoelectric conversion element is small is fixed. A plurality of lower electrodes arranged in the plane direction of the plate with a space between each other, and the lower electrodes are fixed only to the thermoelectric conversion elements and disposed on the cooling device side of the Peltier module. The structure is not fixed to the insulating plate member provided,
The upper substrate and the upper electrode of the Peltier module are in thermal contact with the plate disposed on the upper side of the Peltier module, and the lower electrode of the Peltier module is disposed on the lower side of the Peltier module. A heating / cooling test apparatus, wherein the cooling apparatus is in thermal contact with the plate member via the plate member. 冷却装置の上側にペルチェモジュールが配置され、該ペルチェモジュールの上側には被温度試験部材を搭載するプレートが配置されて、該プレートと前記ペルチェモジュールと前記冷却装置とが一体的に組み付けられ、前記ペルチェモジュールの吸熱動作と放熱動作を交互に繰り返し行って前記被温度試験部材の冷却と加熱とを交互に繰り返す加熱冷却試験装置であって、
前記ペルチェモジュールは、前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された熱電変換素子と、該熱電変換素子の温度変化が大きい面側である上端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された上側電極と、該上側電極の上側に固定された絶縁性の上側基板と、前記熱電変換素子の温度変化が小さい面側である下端面に導通固定されて前記プレートの面方向に互いに間隔を介して複数配設された下側電極と、該下側電極の下側に設けられた絶縁性の下側基板とを有して、該下側基板に前記下側電極が柔軟性の接着部材を介して接着されることにより、該下側電極は前記下側基板に対し、前記下側電極と前記熱電変換素子の温度変化に伴う熱膨張と熱収縮に応じた移動が可能と成しており、
前記下側基板と前記下側電極とが前記ペルチェモジュールの下側に配置された前記冷却装置に熱的に接触し、前記ペルチェモジュールの前記上側基板と前記上側電極とが該ペルチェモジュールの上側に配置された前記プレートに熱的に接触していることを特徴とする加熱冷却試験装置。 A Peltier module is disposed on the upper side of the cooling device, a plate on which a temperature test member is mounted is disposed on the upper side of the Peltier module, and the plate, the Peltier module, and the cooling device are integrally assembled, A heating and cooling test apparatus that alternately repeats the heat absorption operation and the heat dissipation operation of the Peltier module to alternately cool and heat the temperature-tested member,
The Peltier module includes a plurality of thermoelectric conversion elements arranged in the plane direction of the plate with a space between each other, and a surface of the plate that is conductively fixed to an upper end surface that is a surface side where the temperature change of the thermoelectric conversion element is large. A plurality of upper electrodes arranged in the direction spaced apart from each other, an insulating upper substrate fixed on the upper side of the upper electrode, and a lower end surface on the side of the surface where the temperature change of the thermoelectric conversion element is small is fixed. A plurality of lower electrodes disposed at intervals in the plane direction of the plate, and an insulating lower substrate provided below the lower electrode, and the lower substrate The lower electrode is bonded to the lower substrate by a flexible adhesive member, so that the lower electrode has thermal expansion and heat accompanying the temperature change of the lower electrode and the thermoelectric conversion element. It is possible to move according to the contraction,
The lower substrate and the lower electrode are in thermal contact with the cooling device disposed below the Peltier module, and the upper substrate and the upper electrode of the Peltier module are on the upper side of the Peltier module. A heating / cooling test apparatus, wherein the heating / cooling test apparatus is in thermal contact with the arranged plate. 上側基板は電極よりも線膨張係数が小さい板部材により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の加熱冷却試験装置。   3. The heating / cooling test apparatus according to claim 1, wherein the upper substrate is formed of a plate member having a smaller linear expansion coefficient than the electrode.
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