CN111133596B - 热电装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明一个实施例的热电装置包括：第一基板；交替地设置在第一基板上的多个P型热电臂和多个N型热电臂；设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上的第二基板；设置在第一基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的P型热电臂和N型热电臂对的多个第一电极；以及设置在第二基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的P型热电臂和N型热电臂对的多个第二电极，其中，P型焊料层和N型焊料层对及设置在该P型焊料层和N型焊料层对之间的阻挡层设置在多个第一电极中的每一个上，P型焊料层和N型焊料层对及设置在该P型焊料层和N型焊料层对之间的阻挡层设置在多个第二电极中的每一个上。
Description
技术领域
本发明涉及热电装置，更具体地，涉及热电装置及其电极结构。
背景技术
热电现象是由于材料中的电子和空穴的移动而发生的现象，并且是指热和电之间的直接能量转换。
热电装置是使用热电现象的装置的通用术语，并且具有其中P型热电材料和N型热电材料在金属电极之间结合以形成PN结电偶的结构。
热电装置可以分为利用电阻的温度变化的装置、利用塞贝克(Seebeck)效应的装置以及利用珀耳帖(Peltier)效应的装置，塞贝克效应是由温差产生电动势的现象，珀耳帖效应是由电流引起的吸热或产生热的现象。
热电装置已被不同地应用于家用电器、电子组件、通信组件等。例如，热电装置可以应用于冷却装置、加热装置、发电装置等。因此，对热电装置的热电性能的要求进一步增加。
热电装置包括基板、电极和热电臂(thermoelectric leg)，并且多个热电臂以阵列形状布置在上基板和下基板之间，并且多个上电极和多个下电极分别设置在上基板和多个热电臂之间以及下基板和多个热电臂之间。这里，上电极和下电极串联连接热电臂。
可以通过表面贴装技术(SMT)组装热电装置，表面贴装技术将热电臂以阵列形状布置在设置有多个电极的基板上，然后进行回流焊接工艺(reflow process)。通常，下电极和热电臂之间的空间以及上电极和热电臂之间的空间可以通过焊接结合。图1是示出当通过SMT组装热电装置时可能发生的问题的视图。参照图1A和图1B，可以通过回流焊接工艺使焊料部分地熔化。在这种情况下，下电极12与热电臂14的布置没有问题，但是上电极16处的焊料18由于重力而部分地向下移动。因此，如图1A所示，由于在热电臂14和电极16之间形成未设置焊料18的空间，所以热电臂14和电极16不能彼此结合，或者如图1B中，由于焊料18被驱动到中心，所以可能导致一对热电臂14之间的短路。
同时，通常，上基板和上电极之间的空间以及下基板和下电极之间的空间可以直接结合或通过粘合层粘合。与通过粘合层进行粘合的情况相比，当上基板和上电极之间的空间以及下基板和下电极之间的空间直接结合时，在导热性方面有利，但是由于基板和电极之间的热膨胀系数差较大，因此存在可靠性较差的问题。同时，当上基板和上电极之间的空间以及下基板和下电极之间的空间通过粘合层粘合时，在回流焊接工艺期间粘合层劣化，因此电极可能与基板分离。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种热电装置的电极结构。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种热电装置，其包括：第一基板；多个P型热电臂和多个N型热电臂，多个P型热电臂和多个N型热电臂交替地设置在第一基板上；第二基板，第二基板设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；多个第一电极，多个第一电极设置在第一基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂；以及多个第二电极，多个第二电极设置在第二基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂，其中，一对P型焊料层和N型焊料层以及设置在该一对P型焊料层和N型焊料层之间的阻挡层设置在多个第一电极中的每一个上，一对P型焊料层和N型焊料层以及设置在该一对P型焊料层和N型焊料层之间的阻挡层设置在多个第二电极中的每一个上，每个P型热电臂与每个P型焊料层直接接触，每个N型热电臂与每个N型焊料层直接接触，并且阻挡层的熔点大于一对P型焊料层和N型焊料层中的每一者的熔点。
阻挡层的高度可以大于一对P型焊料层和N型焊料层中的每一者的高度。
阻挡层的侧表面可以与一对P型焊料层和N型焊料层接触。
阻挡层可以包括具有第一高度的第一区域和具有低于第一高度的第二高度的第二区域，第一区域的至少一部分可以与一对P型焊料层和N型焊料层中的每一者的侧表面接触，并且第二区域可以被第一区域包围。
第一高度可以为第二高度的1.01至1.2倍。
第一区域的面积可以为阻挡层的整体面积的0.01％至10％。
阻挡层可以包括环氧树脂。
阻挡层可以具有绝缘特性。
多个第一电极和多个第二电极中的每一个上可以进一步设置有镀层。
镀层可以包括锡。
阻挡层可以直接粘附到镀层上。
本发明的另一方面提供了一种热电装置，其包括：第一基板，在第一基板的边缘形成有多个第一凹槽；多个P型热电臂和多个N型热电臂，多个P型热电臂和多个N型热电臂交替地设置在第一基板上；第二基板，第二基板设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；多个第一电极，多个第一电极设置在第一基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂；多个第二电极，多个第二电极设置在第二基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂；电极固定构件，电极固定构件被配置为固定第一基板和多个第一电极，其中，电极固定构件包括：在第一方向上设置的多条第一线，在与第一方向交叉的第二方向上设置的多条第二线，以及第三线，第三线被配置为沿与多条第一线和多条第二线垂直的方向在多条第一线的两端和多条第二线的两端延伸以插入到多个第一凹槽中，并且多条第一线中的至少一些第一线中的每一条在多个第一电极上设置在一对P型热电臂和N型热电臂之间。
多条第一线中的至少一些第一线中的每一条可以设置为在一对P型热电臂和N型热电臂之间的空间处与多个第一电极紧密接触。
第一基板和多个第一电极之间可以进一步设置有粘合层。
多条第二线中的至少一些第二线可以在粘合层上设置在多个第一电极之间的空间处。
多个第二凹槽可以形成在以预定间隔与第一基板上的多个第一凹槽间隔开的至少一些点处，并且电极固定构件可以进一步包括第四线，第四线被配置为沿与多条第一线和多条第二线垂直的方向从以预定间隔与多条第一线的两端间隔开的点延伸以插入到多个第二凹槽中。
多个第一凹槽中的每一个的深度可以为第一基板的高度的0.1至0.9倍。
多个第一凹槽中的至少一些第一凹槽可以用第三线和粘合剂填充。
电极固定构件可以由绝缘材料形成。
本发明的又一方面提供了一种热电装置，其包括：第一基板，在第一基板的边缘形成有多个第一凹槽；多个P型热电臂和多个N型热电臂，多个P型热电臂和多个N型热电臂交替地设置在第一基板上；第二基板，第二基板设置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；多个第一电极，多个第一电极设置在第一基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂；多个第二电极，多个第二电极设置在第二基板与多个P型热电臂和多个N型热电臂之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电臂和N型热电臂；电极固定构件，电极固定构件被配置为固定第一基板和多个第一电极，其中，电极固定构件包括：在第一方向上设置的多条第一线，在与第一方向交叉的第二方向上设置且形成多个开口的多条第二线，以及第三线，第三线被配置为沿与多条第一线和多条第二线垂直的方向在多条第一线的两端和多条第二线的两端延伸以插入到多个第一凹槽中，多条第一线中的至少一些第一线设置在多个第一电极上，并且设置在一个第一电极上的P型热电臂和设置在与该一个第一电极相邻的另一第一电极上的N型热电臂设置在每个开口中。
形成每个开口的两条第一线可以设置为与多个第一电极紧密接触，并且两条第二线可以设置在多个第一电极之间。
有益效果
根据本发明的实施例，可以获得具有优异性能的热电装置。具体地，根据本发明的实施例，可以减少在用于组装热电装置的回流焊接工艺期间产生的缺陷。另外，根据本发明的实施例，可以提高电极与电臂之间的粘合力，并且可以防止由于焊料的移动而引起的热电臂之间的短路。
此外，根据本发明的实施例，可以获得具有优异导热性和高可靠性并且其中基板和电极被牢固地固定的热电装置。因此，即使在高温回流焊接工艺或布线工作期间电极与基板之间的粘合力减弱时，也可以防止电极与基板分离。
附图说明
图1是示出当通过表面贴装技术(SMT)组装热电装置时可能发生的问题的视图。
图2是热电装置的剖视图，图3是热电装置的透视图。
图4是根据本发明的一个实施例的热电装置的剖视图。
图5是根据本发明的一个实施例的热电装置的基板和电极结构的俯视图。
图6是示出根据本发明的一个实施例的制造热电装置的方法的流程图。
图7是示出在基板上设置多个电极然后印刷阻挡层的区域的照片。
图8是根据本发明的一个实施例的热电装置的一部分的剖视图。
图9至图11是根据本发明另一实施例的热电装置的一部分的剖视图。
图12是示出热电装置中包括的基板和电极结构的示例的图，图13是图12的剖视图。
图14是根据本发明的一个实施例的电极固定构件固定在热电装置的下基板和下电极上的俯视图。
图15是根据本发明的一个实施例的热电装置的下基板和下电极的俯视图。
图16是根据本发明的一个实施例的电极固定构件的透视图。
图17是沿着图14中的线Y1截取的剖视图。
图18是沿着图14中的线Y2截取的剖视图。
图19是沿着图14中的线X1截取的剖视图。
图20是示出根据本发明实施例的设置热电装置的基板和电极的方法的流程图。
图21是应用了根据本发明的实施例的热电装置的净水器的框图。
图22是应用了根据本发明的实施例的热电装置的冰箱的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
然而，本发明的技术精神不限于将描述的一些实施例而是可以以各种形式来体现，并且在本发明的技术精神范围内，可以有选择地将实施例中的一个或多个元件组合和替换使用。
此外，除非特别定义和描述，否则可以以本领域技术人员通常理解的含义来解释在本发明的实施例中使用的术语(包括技术术语和科学术语)，并且考虑到它们在现有技术中的上下文含义，可以理解通常使用的术语，例如字典中定义的术语。
另外，提供在描述中使用的术语不是为了限制本发明，而是为了描述实施例。
在本说明书中，单数形式也可以包括复数形式，除非上下文另有明确说明，并且当被公开为“A、B和C”中的至少一者(或一者以上)时可以包括A、B和C的所有可能组合中的一个或多个。
另外，诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语可以用于描述本发明的实施例的元件。
提供这些术语仅是为了将元件与其他元件区分开，并且元件的本质、顺序、次序等不受这些术语的限制。
此外，当特定的元件被公开为“连接”、“耦接”或“链接”到其他元件时，这些元件不仅可以包括直接连接、耦接或链接到其他元件的情况，还可以包括通过这些元件和其他元件之间的元件连接、耦接或链接到其他元件的情况。
另外，当一个元件被公开形成为在另一元件“之上或之下”时，术语“之上或之下”既包括两个元件彼此直接接触的情况，又包括至少另一个元件(间接地)设置在该两个元件之间的情况。此外，当表达术语“之上或之下”时，相对于一个元件，不仅可以包括向上的方向的意思，还可以包括向下的方向的意思。
图2是热电装置的剖视图，图3是热电装置的透视图。
参照图2和图3，热电装置100包括下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150和上基板160。
下电极120设置在下基板110与P型热电臂130和N型热电臂140的下表面之间，上电极150设置在上基板160与P型热电臂130和N型热电臂140的上表面之间。因此，多个P型热电臂130和多个N型热电臂140通过下电极120和上电极150彼此电连接。设置在下电极120和上电极150之间且彼此电连接的一对P型热电臂130和N型热电臂140可以形成单元体(unitcell)。
例如，当通过引线181和182向下电极120和上电极150施加电压时，由于珀耳帖效应，电流从P型热电臂130流向N型热电臂的基板吸收热量，并因此可以用作冷却部件，而电流从N型热电臂140流向P型热电臂130的基板被加热并因此可以用作加热部件。
这里，P型热电臂130和N型热电臂140可以是以包括铋(Bi)和碲(Te)作为主要原料的基于碲化铋(Bi-Te)的热电臂。基于100wt％的总重量，P型热电臂130可以是包括以下材料的热电臂：99wt％至99.999wt％的包括锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种的基于碲化铋(Bi-Te)的主要原料以及0.001wt％至1wt％的包括铋(Bi)或碲(Te)的化合物。例如，该主要原料可以是铋-硒-碲(Bi-Se-Te)，并且可以进一步包括占总重量的0.001wt％至1wt％的铋(Bi)或碲(Te)。基于100wt％的总重量，N型热电臂140可以是包括以下材料的热电臂：99wt％至99.999wt％的包括硒(Se)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种的基于碲化铋(Bi-Te)的主要原料以及0.001wt％至1wt％的包括铋(Bi)或碲(Te)的化合物。例如，该主要原料可以是铋-锑-碲(Bi-Sb-Te)，并且可以进一步包括占总重量的0.001wt％至1wt％的铋(Bi)或碲(Te)。
P型热电臂130和N型热电臂140中的每一者可以形成为块型(bulk type)或堆叠型。通常，可以通过以下工艺来获得块型P型热电臂130或块型N型热电臂140：对热电材料进行热处理以制造铸锭，对铸锭进行粉碎和筛分以获得用于热电臂的粉末，然后烧结该粉末，并切割烧结体。可以通过将包括热电材料的浆体涂覆在片状基材上以形成单元构件，然后堆叠和切割该单元构件的工艺，来获得堆叠型P型热电臂130或堆叠型N型热电臂140。
在这种情况下，一对P型热电臂130和N型热电臂140可以具有相同的形状和体积或者不同的形状和体积。例如，由于P型热电臂130和N型热电臂140的导电特性不同，所以N型热电臂140的高度或横截面积可以形成为与P型热电臂130的高度或横截面积不同。
根据本发明的一个实施例的热电装置的性能可以通过塞贝克指数来示出。塞贝克指数(ZT)可以示出为公式1。
【公式1】
ZT＝α2σT/k
这里，α为塞贝克系数[V/K]，σ为电导率[S/m]，α2σ为功率因数[W/mK2]。此外，T为温度，k为热导率[W/mK]。k可以表示为a·cp·ρ，a为热扩散率[cm2/S]，cp为比热[J/gK]，并且ρ为密度[g/cm3]。
为了获得热电装置的塞贝克指数，可以使用Z值测量计来测量Z值(V/K)，并且可以使用所测得的Z值来计算塞贝克指数(ZT)。
根据本发明的另一实施例，P型热电臂130和N型热电臂140中的每一者可以具有图2B所示的结构。参照图2B，热电臂130和140包括：热电材料层132和142，分别堆叠在热电材料层132和142的一个表面上的第一镀层134-1和144-1，堆叠在另一个表面上并被设置为面对热电材料层132和142的该一个表面的第二镀层134-2和144-2，设置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1之间的第一结合层136-1和146-1，设置在热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间的第二结合层136-2和146-2，堆叠在第一镀层134-1和144-1上的第一金属层138-1和148-1以及堆叠在第二镀层134-2和144-2上的第二金属层138-2和148-2。
在这种情况下，热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1可以彼此直接接触，并且热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2可以彼此直接接触。此外，第一结合层136-1和146-1与第一镀层134-1和144-1可以直接彼此接触，并且第二结合层136-2和146-2与第二镀层134-2和144-2可以直接彼此接触。另外，第一镀层134-1和144-1与第一金属层138-1和148-1可以彼此直接接触，第二镀层134-2和144-2与第二金属层138-2和148-2可以彼此直接接触。
这里，热电材料层132和142中的每一者可以包括半导体材料铋(Bi)和碲(Te)。热电材料层132和142可以由与图10A所示的P型热电臂130或N型热电臂140相同的材料形成，或者与图10A所示的P型热电臂130或N型热电臂140具有相同的形状。
此外，第一金属层138-1、148-1和第二金属层138-2、148-2可以各自选自铜(Cu)、铜合金、铝(Al)和铝合金，并且可以各自具有0.1至0.5mm，优选0.2至0.3mm的厚度。由于第一金属层138-1、148-1和第二金属层138-2、148-2中的每一者的热膨胀系数大于或接近热电材料层132和142中的每一者的热膨胀系数，所以在烧结期间，压缩应力施加在第一金属层138-1、148-1和第二金属层138-2、148-2与热电材料层132和142之间的界面处，并因此可以防止破裂或剥离。此外，由于第一金属层138-1、148-1和第二金属层138-2、148-2与电极120和150之间的耦接力高，所以热电臂130和140可以稳定地耦接到电极120和150。
另外，第一镀层134-1、144-1和第二镀层134-2、144-2中的每一者可以包括Ni、Sn、Ti、Fe、Sb、Cr和Mo中的至少一种，并且可以具有1至20μm，优选1至10μm，的厚度。由于第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2防止了热电材料层132和142的半导体材料的Bi或Te与第一金属层138-1和148-1及第二金属层138-2和148-2之间的反应，所以可以防止热电装置的性能下降，并且也可以防止第一金属层138-1和148-1及第二金属层138-2和148-2的氧化。
在这种情况下，第一结合层136-1和146-1可以设置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1之间，并且第二结合层136-2和146-2可以设置在热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间。在这种情况下，第一结合层136-1、146-1和第二结合层136-2、146-2中的每一者可以包括Te。例如，第一结合层136-1和146-1以及第二结合层136-2和146-2中的每一者可以包括Ni-Te、Sn-Te、Ti-Te、Fe-Te、Sb-Te、Cr-Te和Mo-Te中的至少一者。根据本发明的实施例，第一结合层136-1、146-1和第二结合层136-2、146-2中的每一者的厚度可以为0.5至100μm，并且优选地为1至50μm。根据本发明的实施例，可以在热电材料层132和142与第一镀层134-1、144-1和第二镀层134-2、144-2之间预先设置包括Te的第一结合层136-1和146-1以及第二结合层136-2和146-2，以防止热电材料层132和142中的Te扩散到第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2。因此，可以防止Bi富集区域的产生。
因此，从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面，Te的含量大于Bi的含量，并且从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面，Te的含量大于Bi的含量。从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面的Te的含量或从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te的含量可以是热电材料层132和142的中心部分中的Te的含量的0.8至1倍。例如，在从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面到热电材料层132和142的中心部分的方向上100μm厚度范围内的Te的含量为热电材料层132和142的中心部分中的Te的含量的0.8至1倍。这里，在从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面到热电材料层132和142的中心部分的方向上100μm厚度范围内的Te的含量可以保持均匀，例如，在从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面到热电材料层132和142的中心部分的方向上100μm厚度范围内的Te重量比的变化率可以为0.9至1。
此外，第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Te的含量可以与热电材料层132和142中的Te的含量相同或相近。例如，第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Te的含量可以为热电材料层132和142中Te的含量的0.8至1倍，优选为0.85至1倍，更优选为0.9至1倍，更优选为0.95至1倍。这里，含量可以是重量比。例如，当热电材料层132和142中包含的Te的含量为50wt％时，第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Te的含量可以为40wt％至50wt％，优选为42.5wt％至50wt％，更优选为45wt％至50wt％，更优选为47.5wt％至50wt％。此外，在第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中Te的含量可以大于Ni含量。第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Te的含量均匀地分布，然而，可以在更靠近热电材料层132和142的方向上降低第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Ni含量。
此外，从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面到第一镀层134-1和144-1与第一结合层136-1和146-1之间的界面或第二镀层134-2和144-2与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te的含量可以均匀地分布。例如，从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面到第一镀层134-1和144-1与第一结合层136-1和146-1之间的界面或第二镀层134-2和144-2与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te重量比的变化率可以为0.8至1。这里，这表示当Te重量比的变化率接近1时，从热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面到第一镀层134-1和144-1与第一结合层136-1和146-1之间的界面或第二镀层134-2和144-2与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te的含量可以均匀地分布。
此外，第一结合层136-1和146-1的与第一镀层134-1和144-1接触的表面(即第一镀层134-1和144-1与第一结合层136-1和146-1之间的界面)或第二结合层136-2和146-2的与第二镀层134-2和144-2接触的表面(即第二镀层134-2和144-2与第二结合层136-2和146-2之间的界面)处的Te的含量可以为热电材料层132和142的与第一结合层136-1和146-1接触的表面(即热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面)，热电材料层132和142的与第二结合层136-2和146-2接触的表面(即热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面)处的Te的含量的0.8至1倍，优选为0.85至1倍，更优选为0.9至1倍，更优选为0.95至1倍。这里，含量可以是重量比。
此外，热电材料层132和142的中心部分的Te的含量可以与热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te的含量相同或相近。即，热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Te的含量可以为热电材料层132和142的中心部分的Te的含量的0.8至1倍，优选为0.85至1倍，更优选为0.9至1倍，更优选为0.95至1倍。这里，含量可以是重量比。这里，热电材料层132和142的中心部分可以指包括热电材料层132和142的中心的周围区域。此外，界面可以指该界面本身，或者可以包括该界面以及围绕该界面且在预定距离以内与该界面相邻的区域。
此外，第一镀层134-1和144-1或第二镀层134-2和144-2中的Te的含量可显示为低于热电材料层132和142中的Te的含量或者第一结合层136-1和146-1或第二结合层136-2和146-2中的Te的含量。
另外，热电材料层132和142的中心部分的Bi的含量可以与热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Bi的含量相同或相近。因此，由于从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面，Te的含量显示为大于Bi的含量，因此在热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面周围不存在Bi的含量大于Te的含量的区间。例如，热电材料层132和142的中心部分的Bi的含量可以为热电材料层132和142与第一结合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二结合层136-2和146-2之间的界面的Bi的含量的0.8至1倍，优选为0.85至1倍，更优选为0.9至1倍，更优选为0.95至1倍。这里，含量可以是重量比。
这里，设置在下基板110与P型热电臂130和N型热电臂140之间的下电极120，以及设置在上基板160与P型热电臂130和N型热电臂140之间的上电极150可以各自包括铜(Cu)、银(Ag)和镍(Ni)中的至少一种。
此外，彼此面对的下基板110和上基板160可以是绝缘基板或金属基板。绝缘基板可以是氧化铝基板或具有挠性的聚合物树脂基板。具有挠性的聚合物树脂基板可以包括各种绝缘树脂材料，例如聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、例如树脂的高透射率塑料等。或者，绝缘基板也可以是织物。金属基板可以包括Cu、Cu合金或Cu-Al合金。此外，当下基板110和上基板160中的每一者是金属基板时，在下基板110和下电极120之间的空间以及上基板160和上电极150之间的空间中可以进一步形成有介电层170。介电层170可以包括具有5至10W/K的热导率的材料。
在这种情况下，下基板110和上基板160的尺寸可以形成为不同。例如，下基板110和上基板160中一者的体积、厚度或面积可以形成为大于另一者的体积、厚度或面积。因此，可以提高热电装置的吸热性能或散热性能。
此外，可以在下基板110和上基板160中至少一者的表面中形成散热图案，例如不平坦图案。因此，可以改善热电装置的散热性能。当在与P型热电臂130或N型热电臂140接触的表面中形成不平坦图案时，可以改善热电臂和基板之间的结合特性。
同时，P型热电臂130或N型热电臂140可以具有圆柱形状、多角柱形状、椭圆形柱形状等。
此外，P型热电臂130或N型热电臂140可以具有堆叠结构。例如，P型热电臂130或N型热电臂140可以使用将多个涂覆有半导体材料的结构堆叠在片状基材上，然后切割该结构的方法形成。因此，可以防止材料损失并且可以改善导电特性。
此外，P型热电臂130或N型热电臂140可以以区域熔炼方式或粉末烧结方式制造。根据区域熔炼方式，通过使用热电材料制造铸锭、向铸锭缓慢施加热量以精炼铸锭从而使粒子沿一个方向重新排列，然后缓慢冷却铸锭的方法来获得热电臂。根据粉末烧结方式，通过使用热电材料制造铸锭，将铸锭粉碎并筛分以获得用于热电臂的粉末，然后烧结该粉末的工艺来获得热电臂。
图4是根据本发明的一个实施例的热电装置的剖视图，图5是根据本发明的一个实施例的热电装置的基板和电极结构的俯视图。与图2和图3相同的内容的重复描述将被省略。
参照图4至图6，热电装置400包括：第一基板410；交替地设置在第一基板410上的多个P型热电臂420和多个N型热电臂430；设置在多个P型热电臂420和多个N型热电臂430上的第二基板440；设置在第一基板410与多个P型热电臂420和多个N型热电臂430之间的多个第一电极450；以及设置在第二基板440与多个P型热电臂420和多个N型热电臂430之间的多个第二电极460。
在这种情况下，多个第一电极450和多个第二电极660可以分别以m*n的阵列形状设置(这里，m和n中的每一者可以为大于或等于1的整数，并且m和n可以相同或不同)，但不限于此。多个第一电极450和多个第二电极460可以以m*n的阵列形状设置，并且也可以在边缘处设置另外的第一电极450和第二电极460。每个第一电极450可以设置为和与之相邻的其他第一电极450间隔开。例如，每个第一电极450可以设置为和与之相邻的其他第一电极450以0.5至0.8mm的距离间隔开。
此外，每个第一电极450上可以设置一对P型热电臂420和N型热电臂430，每个第二电极460上可以设置一对P型热电臂420和N型热电臂430。
另外，P型热电臂420的一个表面可以设置在第一电极450上，P型热电臂420的另一个表面可以设置在第二电极460上，并且，N型热电臂430的一个表面可以设置在第一电极450上，N型热电臂430的另一个表面可以设置在第二电极460上。当设置在第一电极450上的一对P型热电臂420和N型热电臂430中的P型热电臂420设置在多个第二电极460中的一个第二电极460上时，N型热电臂430可以设置在与该一个第二电极460相邻的另一第二电极460上。因此，多个P型热电臂420和多个N型热电臂430可以通过多个第一电极450和多个第二电极460串联连接。
在这种情况下，可以在第一电极450上涂覆将一对P型热电臂420和N型热电臂430结合的一对焊料层470，并且该一对P型热电臂420和N型热电臂430可以设置在一对焊料层470上。这里，该对焊料层470可以与一对P型焊料层和N型焊料层一起使用，每个P型焊料层可以被称为与每个P型热电臂直接接触的焊料层，并且每个N型焊料层可以被称为与每个N型热电臂直接接触的焊料层。
同时，一对P型焊料层和N型焊料层470可以彼此间隔开，并且阻挡层480可以在第一电极450上设置在一对P型焊料层和N型焊料层470之间。在这种情况下，阻挡层480可以具有绝缘特性，阻挡层480的高度大于一对P型焊料层和N型焊料层470中的每一者的高度，并且阻挡层480的熔点大于一对P型焊料层和N型焊料层470中的每一者的熔点。
因此，当在回流焊接工艺期间将热电臂420和430设置在焊料层470上并暴露于高温以组装热电装置400时，由于即使当焊料层470熔化时，阻挡层480也不会熔化，因此可以防止焊料层470溢出阻挡层480的问题。此外，即使当P型焊料层或N型焊料层470被部分熔化并因此P型热电臂420或N型热电臂430倾斜时，由于P型热电臂420或N型热电臂430被阻挡层480阻挡，因此可以防止P型热电臂420和N型热电臂430之间的短路。
图6是示出根据本发明的一个实施例的制造热电装置的方法的流程图。
参照图6，将多个第一电极450设置在第一基板410上(S600)。在这种情况下，可以在第一基板410和多个第一电极450之间设置粘合层。为此，可以在将粘合剂涂覆在第一基板410上之后，在第一基板410上堆叠多个第一电极450。或者，可以在将多个所布置的第一电极450附接到柔性膜(例如，聚乙烯(PE)膜)之后，将多个第一电极450设置在预先涂覆有粘合剂的第一基板410上后去除该膜。
此外，将阻挡层480印刷在每个电极450上(S610)。阻挡层480可以印刷在每个电极450的中间区域上，并且可以通过掩模印刷或直接印刷。
此外，将焊料层470设置在电极450上(S620)。焊料层470可以成对设置，并且在每对焊料层470中，在焊料层470之间具有阻挡层480。图7是示出在基板上设置多个电极然后印刷阻挡层的区域的照片。如图7所示，可以在每个电极450的中间区域中印刷阻挡层480，并且可以设置一对焊料层470，且在一对焊料层470之间具有阻挡层480。
在这种情况下，焊料层470的熔点可以低于阻挡层480的熔点。可以相同地执行操作S600至S620的工艺以制造上基板和电极。
此外，将热电臂420和430设置在该一对焊料层470上(S630)，并且执行回流焊接工艺(S640)。这里，该一对焊料层470可以与一对P型焊料层和N型焊料层一起使用，并且可以将P型热电臂设置在P型焊料层上以与P型焊料层直接接触，并且可以将N型热电臂设置在N型焊料层上以与N型焊料层直接接触。可以在高于焊料层470的熔点且低于阻挡层480的熔点的温度下执行回流焊接工艺。因此，可以将焊料层470部分熔化，并因此热电臂420和430可以与焊料层470结合，而阻挡层480不熔化并且因此可以防止焊料层470溢出阻挡层480的问题或热电臂420和430(二者之间具有阻挡层480)之间发生短路的问题。
在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。
图8是根据本发明的一个实施例的热电装置的一部分的剖视图。
参照图8，电极450设置在基板410上，一对焊料层470设置在电极450上，并且阻挡层480在电极450上设置在一对焊料层470之间。
在这种情况下，基板410和电极450可以通过粘合层800彼此粘合。粘合层800可以包括具有粘合性能的树脂组合物。具有导热性能的无机填料可以分散在树脂组合物中。例如，无机填料可以具有在50至70μm的范围内的直径，并且可以由氧化铝形成。因此，除了粘合性能之外，粘合层800还可以具有散热性能。
在这种情况下，如图8A所示，粘合层800可以涂覆在基板410的整个表面上。或者，如图8B所示，粘合层800可以涂覆为根据设置为彼此间隔开的电极450而被分隔。如上所述，当粘合层800涂覆为根据电极450而被分隔时，在基板410的一部分中可以存在未设置粘合层800的区域，因此，由于粘合层800没有在基板410上过度涂覆，所以可以很好地保持热电装置400的冷却能力和散热特性。另外，由于可以显著减少粘合层800的涂覆量，因此可以降低材料成本，并且可以防止由于残留焊料的移动而引起的短路。
另外，可以在电极450上进一步设置镀层810，并且可以在镀层810上设置一对焊料层470和阻挡层480。镀层810可以包括镍(Ni)或锡(Sn)。当镀层810设置在电极层450上然后设置焊料层470时，由于金属层450和焊料层470可以在没有热油脂或粘合剂的情况下结合，因此电极层450和焊料层470之间的热交换效率提高，并且可以使结构紧凑。
同时，根据本发明的实施例，一对焊料层470可以设置在镀层810上，并且阻挡层480可以进一步设置在一对焊料层470之间。阻挡层480的熔点可以大于焊料层470的熔点，并且阻挡层480的高度H2可以大于焊料层470的高度H1。因此，当在焊料层470的熔点与阻挡层480的熔点之间的温度下执行回流焊接工艺时，焊料层470部分熔化以与热电臂420和430结合，并且熔化的焊料层470不容易溢出阻挡层480。此外，在这种情况下，由于阻挡层480没有熔化，因此即使当焊料层470过度熔化时，热电臂420和430也由阻挡层480支撑，并因此在热电臂420和430与焊料层470之间产生了提升力(lift)，所以可以降低在热电臂420和430之间产生短路的可能性。
例如，镀层810的熔点可以约为230℃，焊料层470的熔点可以约为138℃，并且阻挡层480的熔点可以为约150℃。此外，阻挡层480的高度H2可以为焊料层470的高度H1的1.1至10倍，优选为1.1至5倍，并且更优选为1.1至3倍。例如，阻挡层的高度H2层480可以为大约1至100μm，优选为5至50μm，并且更优选为10至30μm。当阻挡层480的高度H2和焊料层470的高度H1之间的关系偏离该范围时，通过流动工艺熔化的焊料层470会溢出阻挡层480，或者在设置阻挡层480之后设置焊料层470的工艺可能变得困难。
在这种情况下，阻挡层480的侧表面480可以与焊料层470接触。例如，一对焊料层470可以与阻挡层480相邻地设置，并且在回流焊接工艺之后一对焊料层470的侧表面可以形成为与阻挡层480的侧表面接触。
根据本发明的实施例，阻挡层480可以由包括环氧树脂、具有绝缘特性且可附接到金属的粘合剂形成。例如，阻挡层480可以在25℃下与诸如铜、铝、镍、锡等的金属具有20N/mm2以上的剥离强度，在90℃下与诸如铜、铝、镍、锡等的金属具有15N/mm2以上的剥离强度，在125℃下与诸如铜、铝、镍、锡等的金属具有12N/mm2以上的剥离强度，并且在150℃下与诸如铜、铝、镍、锡等的金属具有4N/mm2以上的剥离强度。如上所述，当阻挡层480具有绝缘特性时，即使当阻挡层480与焊料层470接触或与热电臂420和430接触时，热电装置400的性能也不会受到影响。此外，当阻挡层480由可附接到金属的粘合剂形成时，阻挡层480直接粘附到电极450或镀层810，因此可以不容易与热电装置400分离。
图9至图11是根据本发明另一实施例的热电装置的一部分的剖视图。与图8中描述的内容相同的内容的重复描述将被省略。
参照图9至图11，阻挡层480包括各自具有第一高度h1的第一区域A1和具有比第一高度h1低的第二高度h2的第二区域A2，其中第一区域A1的至少一部分与一对焊料层470的侧表面接触，并且第二区域A2被第一区域A1包围。当阻挡层480以上述形状印刷时，可以防止印刷缺陷，并且可以防止熔化的焊料层470溢出阻挡层480的问题。
例如，第一高度h1可以为第二高度h2的1.01至1.2倍，并且第一区域A1可以具有阻挡层480的整体面积的0.01％至10％的面积。当第一高度h1小于第二高度h2的1.01倍时，第一高度h1难以因第一区域A1而用作防止焊料层470流动的阻挡层，而当第一高度h1大于第二高度h2的1.01至1.2倍时，第一区域A1变得易碎并因此容易破裂。此外，当第一区域A1的面积大于阻挡层480的整体面积的10％时，由于阻挡层480的整体强度变弱，因此存在难以充分用作热电臂420和430之间的屏障的问题。
同时，参照图10至图12，并非焊料层470的所有侧表面都可以与阻挡层480的侧表面接触，而是仅焊料层470的一些侧表面可以与阻挡层480的侧表面接触。在当印刷阻挡层480然后设置焊料层470时将焊料层470和阻挡层480设置为彼此间隔开的情况下，可以以在回流焊接工艺期间焊料层470被部分熔化并因此流到阻挡层480的工艺形成上述形状。如上所述，在设置焊料层470时将焊料层470和阻挡层480设置为间隔开的情况下，由于焊料层470未涂覆有过量的焊料，所以可以防止焊料层470流动的问题。
在说明书中，尽管为了便于描述而主要描述了第一基板410和第一电极450，但是相同的结构可以应用于第二基板440和第二电极460。或者，根据本公开的结构可以仅应用于第一基板410和第一电极450，并且阻挡层可以不设置在第二基板440和第二电极460上，或者，根据本公开的结构可以仅应用于第二基板440和第二电极460，并且阻挡层可以不设置在第一基板410和第一电极450上。
同时，图12是示出热电装置中包括的基板和电极结构的示例的图，图13是图12的剖视图。
下基板110和下电极120之间的空间以及上基板160和上电极150之间的空间可以直接结合或通过粘合层粘合。与通过粘合层进行粘合的情况相比，当下基板110和下电极120之间的空间以及上基板160和上电极150之间的空间被直接结合时，有较好的导热性，但是由于基板与电极之间的热膨胀系数差较大，因此可靠性较差。
参照图12和图13，可以在下基板110上涂覆粘合层190，并且可以以阵列形状在粘合层190上设置多个下电极120。此外，一对热电臂(未示出)可以结合到每个下电极120。为了描述的方便，主要描述下基板110和下电极120的结构，但是不限于此，并且可以将相同的结构应用于上基板160和上电极150。在这种情况下，下基板110是陶瓷基板，并且可以具有约20W/mK的导热率，下电极120可以具有约100W/mK的导热率。当向热电装置100施加电力时，尽管上基板160和下基板110中的一者成为加热表面并因此具有高的膨胀可能性，而另一者成为热吸收表面并因此具有高的收缩可能性，但是粘合层190可以用作吸收下基板110和下电极120之间或上基板160和上电极150之间的热冲击的缓冲层。
然而，由于粘合层190耐热性差，因此在约300℃以上的温度下进行的回流焊接工艺期间粘合层190劣化，因此下电极120可以容易地与下基板110分离。
根据本发明的实施例，将使用电极固定构件将基板和电极彼此固定。然而，为了便于描述，以下基板和下电极为例进行描述，并且相同的结构可以应用于上基板和上电极。
图14是根据本发明的一个实施例的电极固定构件设置在热电装置的下基板和下电极上的俯视图，图15是根据本发明的一个实施例的热电装置的下基板和下电极的俯视图，图16是根据本发明的一个实施例的电极固定构件的透视图。图17是沿着图14中的线Y1截取的剖视图，图18是沿着图14中的线Y2截取的剖视图，图19是沿着图14中的线X1截取的剖视图。
参照图14至图19，下电极120(在下文中，也可以用作多个第一电极)设置在下基板110(在下文中，也可以用作第一基板)上。在这种情况下，多个第一电极120可以具有m*n的阵列形状(这里，m和n中的每一者可以是大于或等于1的整数)，并且一列可以以预定间隔和与之相邻的另一列间隔开，并且与上述相同，一行可以以预定间隔和与之相邻的另一行间隔开。粘合层190可以设置在第一基板110和多个第一电极120之间。一对N型热电臂130和P型热电臂140设置在第一电极120上。另外，与图1至图13中描述的内容相同的内容的重复描述将被省略。尽管未示出，但是第一电极120可以通过焊料层结合到一对N型热电臂130和P型热电臂140。
根据本发明的实施例，在第一基板110的边缘形成多个第一凹槽112。在这种情况下，多个第一凹槽112形成在第一基板110的边缘，并且可以预先形成在未设置多个第一电极120的点处。例如，可以在形成多个第一电极120中的最外列和最外行的第一电极120的侧表面中形成多个第一凹槽112。更具体地，可以在形成多个第一电极120中的最外列和最外行的第一电极120的纵向方向上的一个侧表面的中间点处形成多个第一凹槽112。这里，纵向方向可以指的是在第一电极120的形状为矩形时具有较大长度的方向，并且N型热电臂130和P型热电臂140可以设置在该纵向方向上。即，第一电极120的长度方向上的一个侧表面的中间点可以是与N型热电臂130和P型热电臂140之间的侧表面相对应的点。
根据本发明的实施例的热电装置100还包括电极固定构件200，电极固定构件200固定第一基板110和多个第一电极120。为此，电极固定构件200的一部分可以装配到形成在第一基板110中的多个第一凹槽112中的至少一些第一凹槽112中，并且电极固定构件200的其余部分可以设置在多个第一电极120上。
具体地，电极固定构件200可以包括第一方向上的多条第一线202，与第一方向交叉的第二方向上的多条第二线204，以及第三线206，第三线206沿与多条第一线202和多条第二线204垂直的方向从多条第一线202的两端和多条第二线204的两端延伸以插入到多个第一凹槽112中。在这种情况下，多条第一线202和多条第二线204彼此交叉以形成多个开口210。例如，多条第一线202和多条第二线204可以形成网格形状。
因此，多条第一线202中的至少一些第一线202设置在多个第一电极120中的每一个上，并且可以设置在一对N型热电臂130和P型热电臂140之间。在这种情况下，多条第一线202中的至少一些第一线202可以设置在一对N型热电臂130和P型热电臂140之间，以与多个第一电极120紧密接触。也就是说，关于开口210，在每个开口210中，可以设置有设置在一个第一电极120上的N型热电臂130和设置在与该一个第一电极120相邻的另一个第一电极120上的P型热电臂140，并且形成开口210的两条第一线202可以设置在一对N型热电臂130和P型热电臂140之间以与多个第一电极120紧密接触，并且两条第二线204可以设置在多个第一电极120之间。
如上所述，当电极固定构件200设置为与多个第一电极120紧密接触并且被装配到形成在第一基板110中的多个第一凹槽112中时，第一基板110和多个第一电极120可以牢固地固定，并且可以防止多个第一电极120中的至少一些第一电极120与第一基板110分离的问题。
在这种情况下，电极固定构件200可以由绝缘材料形成。例如，电极固定构件200可以由陶瓷材料形成，并且更具体地由氧化铝形成。因此，即使当电极固定构件200设置为与多个第一电极120紧密接触时，电极固定构件200也可以不会电影响热电装置100。
同时，根据本发明的实施例，粘合层190可以进一步设置在第一基板110和多个第一电极120之间，并且多条第二线204中的至少一些第二线204可以在粘合层190上设置在多个第一电极120之间。因此，网格状电极固定构件200可以具有稳定的支撑强度并且可以不干扰N型热电臂130和P型热电臂140的布置。
这里，粘合层190可以包括具有粘合性能的树脂组合物。具有导热性能的无机填料可以分散在树脂组合物中。例如，无机填料可以包括氧化铝。因此，除了粘合性能之外，粘合层190还可以具有散热性能。此外，描述了在第一基板110的整个表面上涂覆粘合层190的示例，但是本发明不限于此。粘合层190可以设置为根据多个第一电极120被分隔。也就是说，粘合层190可以不设置在第一基板110的整个表面上，而是可以设置在第一电极120(其被设置为彼此间隔开)中的每一个上。因此，在第一基板110的至少一部分中可以存在未设置粘合层190的区域。由于粘合层190在用作吸收对第一基板110的热冲击的缓冲层的同时，没有在第一基板110上过度涂覆，因此可以很好地保持热电装置100的冷却能力和散热特性。另外，由于可以显著减少粘合层190的涂覆量，因此可以降低材料成本，并且可以防止由于残留焊料的移动而引起的短路。
同时，参照图17，多条第一线202和多条第二线204中的每一者的厚度D可以为0.1mm至1mm，优选为0.2mm至0.9mm，并且更优选为0.3mm至0.8mm。因此，电极固定构件200可以具有稳定的支撑强度，并且即使当通过回流焊接工艺使将第一电极120结合到N型热电臂130或P型热电臂140的焊料熔化时，多条第一线202和多条第二线204可以阻止熔化的焊料流到热电臂或与其相邻的电极的情况。
尽管未示出，多条第一线202中每一条的厚度和多条第二线204中每一条的厚度可以不同。例如，多条第一线202可以设置在多个第一电极120上，并且多条第二线204可以设置在多个第一电极120之间。因此，多条第二线204中每一条的厚度可以比多条第一线202中每一条的厚度大。
此外，参照图18，形成在第一基板110中的多个第一凹槽112中的每一个的深度H2可以为第一基板110的高度H1的0.1至0.9倍，优选为0.3至0.9倍，并且更优选为0.5至0.9倍。因此，电极固定构件200可以稳定地耦接到形成在第一基板110中的多个第一凹槽112，并且可以防止电极固定构件200的第三线206突出到第一基板110的下表面的问题。
在这种情况下，多个第一凹槽112中的每一个的宽度W1可以大于第三线206中每一条的宽度W2，并且多个第一凹槽110的壁表面和第三线206之间的公差可以填充有粘合剂。因此，电极固定构件200可以容易地安装在多个第一凹槽112中。
此外，参照图19，在第一基板110中的与多个第一凹槽112以预定间隔间隔开的至少一些点处进一步形成有多个第二凹槽114，并且电极固定构件200还可以包括第四线208，第四线208在与多条第一线202和多条第二线204垂直的方向上从以预定间隔与多条第一线202的两端间隔开的点延伸，以插入到多个第二凹槽114中。因此，电极固定构件200可以更稳定地耦接至第一基板110。例如，多个第二凹槽114可以形成在多个第一电极120中的与最外列相邻的列或与最外行相邻的行的周围。也就是说，预定间隔可以是多个第一电极120中的每一个的纵向间隔。这里，纵向方向可以指的是当第一电极120的形状是矩形时具有较小长度的方向。
图20是示出根据本发明实施例的设置热电装置的基板和电极的方法的流程图。
参照图20，在第一基板110的边缘形成多个凹槽112和114(S1100)。这里，凹槽112和114中的每一个的深度可以是第一基板110的高度的0.1至0.9倍。
此外，将粘合层190涂覆在第一基板110上(S1110)。这里，粘合层190可以包括具有粘合性能的树脂组合物，并且粘合剂可以流入到第一基板110的凹槽112和114中。
此外，将多个第一电极120以阵列形状设置在粘合层190上(S1120)。在这种情况下，多个第一电极120可以具有m*n的阵列形状(这里，m和n中的每一者可以是大于或等于1的整数)，并且一列可以以预定间隔和与之相邻的另一列间隔开，并且如上所述，一行可以以预定间隔和与之相邻的另一行间隔开。
另外，将电极固定构件200设置在阵列状的多个第一电极120上，然后施加压力(S1130)。在这种情况下，电极固定构件200的第三线206和第四线208可以插入第一基板110的凹槽112和114中，并且第一线202可以设置在第一电极120的纵向方向上的中间点处，即，设置在设置有N型热电臂130的区域与设置有P型热电臂140的区域之间。因此，电极固定构件200可以牢固地固定第一基板110和多个第一电极120。
这里，在说明书中，分别描述了根据图4至图11的在电极上设置阻挡层的实施例和根据图12至图20的在电极上设置电极固定构件的实施例，但是实施例可以彼此组合。
例如，根据图12至图20的设置在电极上的电极固定部件的一部分可以是根据图4至图11的设置在电极上的阻挡层。或者，根据图12至图20的电极固定构件可以进一步设置在根据图4至图11的设置有阻挡层的电极上。
在下文中，将参照图21描述将根据本发明的实施例的热电装置应用于净水器的示例。
图21是应用了本发明的实施例的热电装置的净水器的框图。
应用了根据本发明实施例的热电装置的净水器1包括原水供水管12a、净化水箱引水管12b、净化水箱12、过滤器组件13、冷却风扇14、储热箱15、冷水供水管15a和热电设备1000。
原水供水管12a是将从水源将要净化的水引入到过滤器组件13中的供水管，净化水箱引水管12b是将从过滤器组件13净化的水引入到净化水箱12中的引水管，并且冷水供水管15a是将由热电设备1000在净化水箱12内以预定温度冷却了的冷水供应到用户的供水管。
净化水箱12临时容纳净化水，从而通过过滤器组件13净化并通过净化水箱引水管12b引入的水被存储并被供应到外部。
过滤器组件13由沉淀物过滤器13a、前置活性炭过滤器13b、膜过滤器13c和后置活性炭过滤器13d组成。
即，可以通过过滤器组件13净化引入到原水供水管12a中的水。
储热箱15设置在净化水箱12和热电设备1000之间，由热电设备1000形成的冷空气存储在储热箱15中。存储在储热箱15中的冷空气被传递到净化水箱12，并冷却容纳在净化水箱12中的水。
为了顺利地传递冷空气，储热箱15可以与净化水箱12表面接触。
如上所述，热电设备1000设置有吸热表面和加热表面，其中，由于电子在P型半导体和N型半导体上的移动，一侧被冷却而另一侧被加热。
这里，该一侧可以是净化水箱12处的一侧，该另一侧可以是与净化水箱12相对的一侧。
此外，如上所述，由于热电设备1000表现出优异的防水和防尘性能并且具有改善的热流动性能，所以热电设备1000可以有效地冷却净水器中的净化水箱12。
在下文中，将参照图22描述将根据本发明实施例的热电装置应用于冰箱的示例。
图22是应用了根据本发明的实施例的热电装置的冰箱的框图。
冰箱包括低温(deep)蒸发室盖23、蒸发室分隔壁24、主蒸发器25、冷却风扇26和低温蒸发室中的热电设备1000。
冰箱的内部被低温蒸发室盖23分成低温存储室和低温蒸发室。
具体地，可以将作为低温蒸发室盖23的前部的内部空间定义为低温存储室，并且可以将作为低温蒸发室盖23的后部的内部空间定义为低温蒸发室。
排放格栅23a和抽吸格栅23b可以形成在低温蒸发室盖23的前表面中。
蒸发室分隔壁24安装在沿向前方向与内柜的后壁间隔开的点处，以分隔放置有低温储藏室系统的空间和放置有主蒸发器25的空间。
由主蒸发器25冷却的冷空气被供应至冷冻室，然后返回至主蒸发器。
热电设备1000容纳在低温蒸发室中，并形成吸热表面面对低温存储室的抽屉组件并且加热表面面对蒸发器的结构。因此，在热电设备1000中发生的吸热现象可以用于以低于50℃的温度的超低温快速地冷却存储在抽屉组件中的食物。
此外，如上所述，由于热电设备1000表现出优异的防水和防尘性能并且具有改善的热流动性能，所以抽屉组件可以在冰箱中被有效地冷却。
根据本发明的实施例的热电装置可以应用于发电装置、冷却装置、加热装置等。具体地，根据本发明的实施例的热电装置可以主要应用于光通信模块、传感器、医疗装置、测量装置、航空航天工业、冰箱、制冷机、汽车通风座椅、杯架、洗衣机、烘干机、酒窖、净水器、传感器的电源装置、热电堆等。或者，根据本发明的实施例的热电装置可以应用于利用从汽车、轮船等的发动机产生的废热发电的发电装置。
这里，聚合酶链反应(PCR)装置是将本发明的实施例的热电装置应用于医疗装置的示例。PCR装置是通过扩增DNA确定脱氧核糖核酸(DNA)碱基序列的设备，并且是需要精确的温度控制并且需要热循环的装置。为此，可以应用基于珀耳帖的热电装置。
光电检测器是将根据本发明的实施例的热电装置应用于医疗装置的另一示例。这里，光电检测器包括诸如红外/紫外线检测器、电荷耦合装置(CCD)传感器、X射线检测器、热电热参考源(TTRS)等的装置。基于珀耳帖的热电装置可以应用于冷却光电检测器。因此，可以防止由于光检测器中的温度升高引起的波长变化、输出降低和分辨率降低等。
将根据本发明的实施例的热电装置应用于医疗装置的另一示例包括免疫测定领域、体外诊断领域、一般温度控制和冷却系统、物理疗法、液体制冷机系统、血液/血浆温度控制领域等。因此，可以执行精确的温度控制。
将根据本发明的实施例的热电装置应用于医疗装置的又一示例包括人造心脏。因此，可以向人造心脏供电。
将根据本发明的实施例的热电装置应用于航空航天工业的示例包括恒星跟踪系统、热成像相机、红外/紫外线检测器、CCD传感器、哈勃太空望远镜、目标跟踪雷达(TTRS)等。因此，可以维持图像传感器的温度。
将根据本发明的实施例的热电装置应用于航空航天工业的另一示例包括冷却装置、加热器、发电装置等。
另外，根据本发明的实施例的热电装置可应用于发电、冷却和加热的其他工业领域。
尽管上面描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员可以在将描述的权利要求书中公开的本发明的精神和范围的范围内对本发明进行各种修改和改变。
图中文字
图6
S600：将电极设置在基板上
S610：将阻挡层印刷在电极上
S620：将焊料层设置在电极上
S630：安装电臂
S640：回流焊接
图20
S1100：在第一基板的边缘形成多个凹槽
S1110：将粘合层涂覆在第一基板上
S1120：将第一电极阵列设置在粘合层上
S1130：将电极固定构件设置在第一电极阵列上，然后对电极固定构件施加压力。
Claims (16)
1.一种热电装置，包括：
第一基板；
多个P型热电腿和多个N型热电腿，所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿交替地设置在所述第一基板上；
第二基板，所述第二基板设置在所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿上；
多个第一电极，所述多个第一电极设置在所述第一基板与所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电腿和N型热电腿；以及
多个第二电极，所述多个第二电极设置在所述第二基板与所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿之间，并且分别具有设置在其中的一对P型热电腿和N型热电腿，
其中，一对P型焊料层和N型焊料层以及设置在所述一对P型焊料层和N型焊料层之间的阻挡层设置在所述多个第一电极中的每一个上，
其中，每个所述P型热电腿与每个所述P型焊料层直接接触，
其中，每个所述N型热电腿与每个所述N型焊料层直接接触，并且
其中，所述阻挡层的熔点大于所述一对P型焊料层和N型焊料层中每一者的熔点，
其中，所述阻挡层具有绝缘特性，
其中，所述阻挡层的高度大于所述一对P型焊料层和N型焊料层中每一者的高度。
2.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述阻挡层的侧表面与所述一对P型焊料层和N型焊料层接触。
3.根据权利要求2所述的热电装置，其中：
所述阻挡层包括具有第一高度的第一区域和具有低于所述第一高度的第二高度的第二区域，
所述第一区域的至少一部分与所述一对P型焊料层和N型焊料层中每一者的侧表面接触，并且
所述第二区域被第一区域包围。
4.根据权利要求3所述的热电装置，其中，所述第一高度为所述第二高度的1.01至1.2倍。
5.根据权利要求4所述的热电装置，其中，所述第一区域的面积为所述阻挡层的整个面积的0.01％至10％。
6.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述阻挡层包括环氧树脂。
7.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述多个第一电极和所述多个第二电极中的每一个上进一步设置有镀层。
8.根据权利要求7所述的热电装置，其中，所述阻挡层直接粘附到所述镀层上。
9.根据权利要求7所述的热电装置，其中，所述镀层包括Ni或Sn。
10.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述第一基板与所述多个第一电极之间进一步设置有树脂层。
11.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述树脂层涂覆在所述第一基板的整个表面上。
12.根据权利要求10所述的热电装置，其中，所述树脂层被涂覆为根据设置为彼此间隔开的所述多个第一电极而被分隔。
13.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述阻挡层的高度是所述一对P型焊料层和N型焊料层中每一者的高度的1.1至10倍。
14.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述阻挡层的高度为1至100μm。
15.根据权利要求1所述的热电装置，其中，所述一对P型焊料层和N型焊料层的一部分与所述阻挡层的侧表面接触。
16.根据权利要求1所述的热电装置，还包括：设置在所述多个第二电极中的每一个上的一对P型焊料层和N型焊料层，以及在所述多个第二电极中的每一个上设置在所述一对P型焊料层和N型焊料层之间的阻挡层。
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