CN112703611A - 热电元件 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施例的热电元件包括：第一金属衬底；第一树脂层，其布置在第一金属衬底上；多个第一电极，其布置在第一树脂层上；多个P型热电臂和多个N型热电臂，其被布置多个第一电极上；多个第二电极，其布置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；以及第二金属衬底，其布置在第二树脂层上；其中多个第一电极中的至少一个包括：与第一树脂层接触的第一表面；第二表面，其与第一表面相对并且在其上布置一对P型热电臂和N型热电臂；以及第一突出部，其沿着第二表面的边缘布置，并且布置在邻近的第一电极之间的第一树脂层的厚度小于布置在第一表面的下侧上的第一树脂层的厚度。

Description

热电元件
技术领域
本发明涉及一种热电元件，并且更具体地，涉及一种热电元件的电极。
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。
热电元件是针对使用热电现象的设备的通用术语，并且具有其中P型热电材料和N型热电材料接合在金属电极之间以形成PN结对的结构。
热电元件可以分类为使用电阻的温度变化的设备、使用塞贝克效应(Seebeckeffect)的设备(其是由于温度差而产生电动势的现象)、使用珀尔帖效应(Peltiereffect)的设备(其是其中发生通过电流吸热或热产生的现象)等。热电元件被不同地应用于家用电器、电子部件、通信部件等。例如，热电元件可以应用于冷却设备、加热设备、发电设备等。因此，对热电元件的热电性能的要求越来越高。
热电元件包括衬底、电极和热电臂，其中多个热电臂以阵列形式布置在上衬底和下衬底之间，多个上电极被布置在多个热电臂和上衬底之间，并且多个下电极被布置在多个热电臂和下衬底之间。
通常，多个电极可以在夹具上对准，然后结合到衬底上。在这种情况下，为了在夹具上对准多个电极并将多个电极结合到衬底，因为需要预定的时间和工艺，所以还需要转移和移除硅带的工艺，并且应当针对热电元件的每种尺寸或设计来制造夹具，这可能成为增加工艺成本的因素。此外，当将多个电极结合到衬底时，施加到多个电极的压力可能不均匀，并且因此，多个电极和衬底之间的一些材料结合可以移至多个电极。当甚至在多个电极的一部分中存在异物时，热电元件的导电性也会受到影响。此外，因为多个电极与衬底之间的结合强度不均匀，所以由于高温部侧的衬底与电极之间的热膨胀系数的差异，可能将一些电极从衬底上剥离。
同时，一对P型热电臂和N型热电臂可以布置在多个电极的每个上。为此，在每个电极上印刷焊料层之后，可以将P型热电臂和N型热电臂结合到焊料层。在这种情况下，当P型热电臂和N型热电臂在焊料层上滑动和倾斜或彼此结合时，焊料层从电极中流出并溢出，从而可能发生短路故障。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种热电元件的电极结构。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种热电元件，所述热电元件包括：第一金属衬底；第一树脂层，所述第一树脂层被布置在第一金属衬底上；多个第一电极，所述多个第一电极被布置在第一树脂层上；多个P型热电臂和多个N型热电臂，所述多个P型热电臂和多个N型热电臂布置在多个第一电极上；多个第二电极，所述多个第二电极被布置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；第二树脂层，所述第二树脂层被布置在多个第二电极上；以及第二金属衬底，所述第二金属衬底被布置在第二树脂层上，其中多个第一电极中的至少一个包括与第一树脂层接触的第一表面、与第一表面相对并且在其上布置一对P型热电臂和N型热电臂的第二表面；以及第一突出部，所述第一突出部沿着第二表面的边缘布置，并且布置在邻近的第一电极之间的第一树脂层的厚度小于第一表面下面的第一树脂层的厚度。
随着第一树脂层变得更靠近邻近的第一电极，布置在邻近的第一电极之间的第一树脂层的厚度可以增加。
第一金属衬底可以被暴露在邻近的第一电极之间的至少一些区域中。
第一突出部的高度可以随着第一突出部从第二表面的边缘变得更靠近布置一对P型热电臂和N型热电臂的区域而减小。
随着第一突出部从第二表面的边缘变得更靠近布置有一对P型热电臂和N型热电臂的区域，第一突出部的高度可以增加并且然后再次减少。
第一突出部的宽度可以是第一电极中的每个的上表面的长宽度的5％至20％。
第一突出部可以包括碳化物，并且碳化物的碳含量可以是30重量％或更多。
可以沿着第二表面的边缘连续地布置第一突出部。
热电元件可以进一步包括第二突出部，第二突出部被布置在第二表面上，其中第二突出部可以被布置在一对P型热电臂和N型热电臂之间。
第二突出部的最高点的高度可以低于第一突出部的最高点的高度。
第二突出部可以与一对P型热电臂和N型热电臂中的侧表面隔开预定距离。
第二突出部可以连接到第一突出部。
第二突出部可以与第一突出部分离。
第一突出部可以由与形成第二表面的材料相同的材料形成。
第一突出部可以包括碳。
第一树脂层可以被布置在最外侧处布置的多个第一电极中的一些的侧表面上。
多个第一电极中的一些可以是布置在多个第一电极之中的外部处的第一电极，并且多个第一电极中的一些的侧表面可以是在多个第一电极之中的被布置在外部处的第一电极的侧表面之中的被布置为面向外部的侧表面。
本发明的另一方面提供一种热电元件，包括：第一金属衬底；第一树脂层，所述第一树脂层被布置在第一金属衬底上；多个第一电极，所述多个第一电极被布置在第一树脂层上；多个P型热电臂和多个N型热电臂，所述多个P型热电臂和多个N型热电臂被布置在多个第一电极上；多个第二电极，所述多个第二电极被布置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；第二树脂层，所述第二树脂层被布置在多个第二电极上；以及第二金属衬底，所述第二金属衬底被布置在第二树脂层上，其中邻近的第一电极之间布置的第一树脂层的高度被布置为比多个第一电极的下表面的高度低。
本发明的又一方面提供一种热电元件，包括：第一金属衬底；第一树脂层，所述第一树脂层被布置在第一金属衬底上；多个第一电极，所述多个第一电极布置在第一树脂层上；多个P型热电臂和多个N型热电臂，所述多个P型热电臂和多个N型热电臂被布置在多个第一电极上；多个第二电极，所述多个第二电极被布置在多个P型热电臂和多个N型热电臂上；第二树脂层，所述第二树脂层布置在多个第二电极上；以及第二金属衬底，所述第二金属衬底布置在第二树脂层上，其中多个第一电极中的至少一个包括与第一树脂层接触的第一表面；第二表面，所述第二表面与第一表面相对并且在其上布置一对P型热电臂和N型热电臂；以及第一突出部，所述第一突出部被布置在第二表面上，并且第一突出部分包括碳化物。
有益效果
根据本发明的实施例，可以获得具有简单的制造工艺、优异的导热性和高可靠性的热电元件。具体地，根据本发明的实施例，因为电极布置不需要夹具，所以能够实现各种尺寸和形状的热电元件。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的热电元件的横截面图。
图2是用于描述根据本发明的一个实施例的热电元件中的一对P型热电臂和N型热电臂的视图。
图3至图7图示根据本发明的一个实施例的热电元件的金属衬底与树脂层之间的结合结构。
图8是根据本发明的一个实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图。
图9是根据本发明的另一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图。
图10是根据本发明的又一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图。
图11示出根据本发明的一个实施例的电极的顶视图和横截面图。
图12是根据本发明的又一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层、电极和热电臂的横截面图。
图13和图14是根据图12的热电元件的电极的顶视图和横截面图。
图15是根据本发明的又一实施例的热电元件的横截面图。
图16和图17是根据本发明的实施例的在通过激光处理形成电极之后拍摄的照片，并且图18是根据本发明的实施例的通过机械加工形成电极之后拍摄的照片。
图19是应用了根据本发明的实施例的热电元件的净水器的框图。
图20是应用了本发明的实施例的热电元件的冷藏库的框图。
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要描述的一些实施例，并且可以以各种形式来体现，并且在实施例中可以选择性地组合和替换实施例中的一个或多个元件以在本发明的技术精神范围内使用。
此外，除非特别定义和描述，否则可以用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)，并且考虑它们在现有技术中的上下文含义来理解通常使用的术语，诸如字典中定义的术语。
此外，提供在说明书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，并且当公开为“A、B以及C”中的至少一种(或一种或多种)时，可以包括A、B和C的所有可能组合中的一种或多种。
此外，诸如第一、第二、A、B、(a)、(b)等的术语可以用于描述本发明的实施例的元件。
仅提供术语以将元件与其他元件区分开，并且元件的本质、序列、顺序等不受术语的限制。
此外，当公开特定元件被“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，还可以包括通过元件与其他元件之间的元件连接、耦接或链接到其他元件的情况。
此外，当一个元件被公开为在另一元件“上面或下面”形成时，术语“在上面或下面”包括其中两个元件彼此直接接触的情况和其中在两个元件之间(间接地)设置至少另一个元件的情况。此外，当表达术语“上面或者下面”时，基于一个元件不仅可以包括向上的方向，而且可以包括向下的方向的含义。
图1是根据本发明的一个实施例的热电元件的横截面图，并且图2是用于描述根据本发明的一个实施例的热电元件的P型热电臂和N型热电臂的视图。
参考图1和图2，热电元件100包括第一树脂层110、多个第一电极120、多个P型热电臂130、多个N型热电臂140、多个第二电极150和第二树脂层160。
多个第一电极120被布置在第一树脂层110与多个P型热电臂130和多个N型热电臂140的下表面之间，并且多个第二电极150被布置在第二树脂层160和多个P型热电臂130和多个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通过多个第一电极120和多个第二电极150电连接。被布置在第一电极120和第二电极150之间并且彼此电连接的一对P型热电臂130和N型热电臂140可以形成单元单体(unit cell)。
一对P型热电臂130和N型热电臂140可以被布置在每个第一电极120上，并且一对P型热电臂130和N型热电臂140可以被布置在每个第二电极150上，使得被布置在第一电极120上的一对P型热电臂130和N型热电臂140中的一个与第二电极150重叠。
在此，P型热电臂130和N型热电臂140可以是包括铋(Bi)和碲(Te)作为主要原料的碲化铋(Bi-Te)基热电臂。P型热电臂130可以是热电臂，其包括基于100重量％的总重量的包括锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)之中的至少一种的量为99-99.999重量％的碲化铋(Bi-Te)基主要原料；以及包括Bi或者Te的量为0.001至1重量％的混合物。例如，主要原料可以是Bi-Se-Te，并且可以以总重量的0.001至1重量％的量进一步包括Bi或Te。N型热电臂140可以是热电臂，其包括基于100重量％总重量的包括硒(Se)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种的量为99-99.999重量％的碲化铋(Bi-Te)基主要原料；以及包括Bi或Te的量为0.001至1重量％的混合物。例如，主要原料可以是Bi-Sb-Te，并且可以以总重量的0.001至1重量％的量进一步包括Bi或Te。
P型热电臂130和N型热电臂140可以以块型(bulk type)或堆叠型(stacked type)形成。通常，块型P型热电臂130或块型N型热电臂140可以通过下述过程获得：对热电材料进行热处理来制造铸锭，将铸锭粉碎并筛分以获得用于热电臂的粉末，烧结粉末并切割烧结的物体。堆叠型P型热电臂130或堆叠型N型热电臂140可通过下述过程获得：将包括热电材料的糊剂涂覆到片状基材形成单元构件并且然后堆叠和切割单元构件。
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，或者可以具有不同的形状和体积。例如，因为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与P型热电臂130的高度或横截面积不同地形成。
根据本发明的一个实施例的热电元件的性能可以表达为热电性能指数。热电性能指数(ZT)可以如等式1中所表达。
【等式1】
ZT＝α2·σ·T/k
在此，α是塞贝克系数[V/K]，σ是电导率[S/m]，α2σ是功率因数(W/mK2)。另外，T为温度，并且k为热导率[W/mK]。k可以表示为a·cp·ρ，其中a是热扩散率[cm2/S]，cp是比热[J/gK]，并且ρ是密度[g/cm3]。
为了获得热电元件的热电性能指数，可以使用Z计量器(Z meter)来测量Z值(V/K)，并且可以使用所测量的Z值来计算热电性能指数(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可以具有图2B中所示的结构。参考图2B，热电臂130和140包括热电材料层132和142、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、在布置为与热电材料层132和142的一个表面相对的其他表面上堆叠的第二镀层134-2和144-2、分别布置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1以及在热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间的第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2、以及分别堆叠在第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2上的第一金属层138-1和148-1以及第二金属层148-2。
在这种情况下，热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1可以彼此直接接触，并且热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2可以彼此直接接触。此外，第一粘合层136-1和146-1以及第一镀层134-1和144-1可以彼此直接接触，并且第二粘合层136-2和146-2以及第二镀层134-2和144-2可以彼此直接接触。另外，第一镀层134-1和144-1以及第一金属层138-1和148-1可以彼此直接接触，并且第二镀层134-2和144-2以及第二金属层138-2和148-2可以彼此直接接触。
这里，热电材料层132和142可以包括作为半导体材料的铋(Bi)和碲(Te)。热电材料层132和142可以具有与图1和图2A中所示的P型热电臂130或N型热电臂140相同的材料或形状。
此外，第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2可以选自铜(Cu)、铜合金、铝(Al)和铝合金，并且可以均具有0.1至0.5mm的厚度，并且优选地，0.2至0.3mm。因为第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2的热膨胀系数类似于或大于热电材料层132和142的热膨胀系数，所以在烧结(sintering)期间第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2与热电材料层132和142之间的界面处施加压应力，并且可以防止破裂或剥离。此外，因为第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2与电极120和150之间的结合力高，所以热电臂130和140可以稳定地耦接到电极120和150。
接下来，第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2可以均包括Ni、Sn、Ti、Fe、Sb、Cr和Mo中的至少一个，并且可以具有1至20μm的厚度，并且优选为1至10μm。因为第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2防止作为热电材料层132和142中的半导体材料的Bi或Te与第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2之间的反应，可以防止热电元件的性能下降，并且也可以防止第一金属层138-1和148-1以及第二金属层138-2和148-2的氧化。
在这种情况下，第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2可以分别布置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1之间以及在热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间。在这种情况下，第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2可以包括Te。例如，第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2可以包括Ni-Te、Sn-Te、Ti-Te、Fe-Te、Sb-Te、Cr-Te和Mo-Te中的至少一个。根据本发明的实施例，第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2可以均具有0.5至100μm的厚度，并且优选地，具有1至50μm的厚度。根据本发明的实施例，包括Te的第一粘合层136-1和146-1以及第二粘合层136-2和146-2可以被事先布置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2之间，以防止Te在热电材料层132和142中扩散到第一镀层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与第一粘合层136-1和146-1之间的界面Te含量比Bi含量高，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与第二粘合层136-2和146-2之间的界面Te含量比Bi含量高。从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面的Te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与第二粘合层136-2和146-2之间的界面的Te含量可能是热电材料层132和142的中心部分中的Te含量的0.8至1倍。例如，在朝向热电材料层132和142的中心部分的方向距在热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面的100μm的厚度内的Te含量可以是热电材料层132和142的中心部分中的Te含量的0.8至1倍。这里，可以将Te含量均匀地维持在朝向热电材料层132和142的中心部分的方向距在热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面100μm的厚度内，并且例如，在朝向热电材料层132和142的中心部分的方向距热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面的100μm的厚度内的Te重量比的变化率可以是0.9至1。
此外，第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中的Te含量可以与热电材料层132和142中的Te含量相同或相似。例如，第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中的Te含量可以为热电材料层132和142中的Te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，并且更加优选地，0.95至1倍。这里，该含量可以是重量比。例如，当热电材料层132和142中的Te含量以50重量％被包括时，第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中的Te含量可以为40至50重量％，优选为42.5至50重量％，更优选为45至50重量％，并且更优选为47.5至50重量％。此外，第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中的Te含量可以大于Ni含量。在第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中，Te含量均匀地分布，但是Ni含量可以在邻近朝向在第一粘合层136-1和146-1或第二粘合层136-2和146-2中的热电材料层132和142的方向的同时减小。
此外，从热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面到第一镀层136-1和146-1与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或者第二镀层134-2和144-2与第二粘合层136-2和146-2之间的界面的Te含量可以均匀地分布。例如，从热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或者热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面到第一镀层136-1和146-1与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或第二镀层134-2与144-2与第二粘合层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，当Te重量比的变化率变得接近于1时，从热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面到在第一镀层136-1和146-1与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或第二镀层134-2和144-2与第二粘合层136-2和146-2之间的界面的Te含量可以均匀地分布。
此外，在第一粘合层136-1和146-1中与第一镀层134-1和144-1接触的表面，即，第一镀层136-1和146-1与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或第二粘合层136-2和146-2中与第二镀层134-2和144-2接触的表面，即，第二镀层134-2和144-2与第二粘合层136-2和146-2之间的界面的Te含量可以是在热电材料层132和142中与第一粘合层136-1和146-1接触的表面，即，热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142中接触第二粘合层136-2和146-2的表面，即，热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面处的Te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，更优选地，0.95至1倍。在此，含量可以是重量比。
此外，可以看出，热电材料层132和142的中心部分中的Te含量与热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面处的Te含量相同或相似。即，在热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或在热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面中的Te含量可以是热电材料层132和142的中心部分中的Te含量的0.8至1倍，优选地0.85至1倍，更优选0.9至1倍，并且更优选0.95至1倍。在此，含量可以是重量比。在此，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，界面可以指界面本身，或者可以指界面和在预定距离内与界面相邻的界面的周围区域。
另外，第一镀层136-1和146-1或第二镀层134-2和144-2中的Te含量可以小于热电材料层132和142中的Te含量、以及第一粘合层136-1和146-1或者第二粘合层136-2和146-2中的Te含量。
另外，可以看出，热电材料层132和142的中心部分中的Bi含量与热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面处的Bi含量相同或相似。因此，因为从热电材料层132和142的中心部分到热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或在热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间界面Te含量大于Bi含量，所以其中在热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或在热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面周围不存在Bi含量超过Te含量的部分。例如，热电材料层132和142的中心部分中的Bi含量可以为在热电材料层132和142与第一粘合层136-1和146-1之间的界面或在热电材料层132和142与第二粘合层136-2和146-2之间的界面处的Bi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，并且更优选为0.95至1倍。在此，含量可以是重量比。
这里，布置在第一树脂层110与P型热电臂130和N型热电臂140之间的多个第一电极120，以及布置在第二树脂层160与P型热电臂130和N型热电臂140之间的多个第二电极150可以包括铜(Cu)、银(Ag)和镍(Ni)中的至少一种。
此外，第一树脂层110和第二树脂层160可以形成为具有不同的尺寸。例如，第一树脂层110和第二树脂层160中的一个的体积、厚度或面积可以形成为大于另一个的体积、厚度或面积。因此，可以增加热电元件的吸热性能或散热性能。
在这种情况下，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。
可替选地，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可以使用堆叠多个结构的方法来形成，其中将半导体材料施加在片状基材上，并且然后切割该结构。因此，可以防止材料损耗并且可以增强导电特性。
可替选地，可以根据区域熔化方法或粉末烧结方法来制造P型热电臂130或N型热电臂140。根据区域熔化方法，通过使用热电材料制造铸锭(ingot)，精炼使得通过缓慢地对铸锭施加热并缓慢冷却铸锭而使颗粒在单个方向上重新排列，获得热电臂。根据粉末烧结方法，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，并且将粉末烧结的工艺来获得热电臂。
根据本发明的实施例，第一树脂层110可以被布置在第一金属衬底170上，并且第二金属衬底180可以被布置在第二树脂层160上。
第一金属衬底170和第二金属衬底180可以由铝、铝合金、铜、铜合金等形成。第一金属衬底170和第二金属衬底180可以支撑第一树脂层110、多个第一电极120、多个P型热电臂130、多个N型热电臂140、多个第二电极150、第二树脂层160等，并且可以是直接附接到应用根据本发明的实施例的热电元件100的应用的区域。因此，第一金属衬底170和第二金属衬底180可以分别与第一金属支撑件和第二金属支撑件互换。
第一金属衬底170的面积可以大于第一树脂层110的面积，并且第二金属衬底180的面积可以大于第二树脂层160的面积。即，第一树脂层110可以被布置在与第一金属衬底170的边缘隔开预定距离的区域中，并且第二树脂层160可以被布置在与第二金属衬底180的边缘隔开预定距离的区域中。
第一树脂层110和第二树脂层160可以由包括环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物形成。在此，无机填料可以以环氧树脂组合物的68至88体积％被包括。当包括在数量上小于68体积％的无机填料时，导热效果可能低，并且当包括在数量上大于88体积％的无机填料时，树脂层和金属衬底之间的粘附性可能降低，并且树脂层可能容易被破坏。
第一树脂层110和第二树脂层160的厚度可以均为0.02至0.6mm，优选为0.1至0.6mm，并且更优选为0.2至0.6mm，并且热导率可以为1W/mK以上，优选为10W/mK以上，并且更优选为20W/mK以上。
环氧树脂可以包括环氧化合物和固化剂。在这种情况下，相对于环氧化合物的体积比为10，可以以1至10的体积比包括固化剂。在此，环氧化合物可以包括结晶环氧化合物、无定形环氧化合物和硅酮环氧化合物中的至少一种。结晶环氧化合物可以包括液晶元结构。液晶元是液晶的基本单元，并且包括刚性结构。此外，无定形环氧化合物可以是分子中具有两个以上环氧基团的普通无定形环氧化合物，并且可以是例如衍生自双酚A或双酚F的缩水甘油醚。在此，固化剂可以包括胺基固化剂、酚醛固化剂、酸酐基固化剂、聚硫醇基固化剂、聚氨基酰胺基固化剂、异氰酸酯基固化剂、以及嵌段异氰酸酯基固化剂中的至少一个，并且可以混合使用两种或者更多种固化剂。
无机填料可以包括氧化物或氮化物，并且可以以无机填料的55至95重量％包括氮化物，并且更优选地为60至80重量％。当氮化物以该数值范围被包括时，可以增强导热性和结合强度。在此，氧化物可以包括氧化铝、氧化钛和氧化锌中的至少一种，并且氮化物可以包括氮化硼和氮化铝中的至少一种。这里，当氮化物包括氮化硼时，氮化硼可以以将板状的氮化硼被团聚的氮化硼团聚体的形状施加，并且氮化硼团聚体的表面可以被涂覆有具有下述单元1的聚合物或氮化硼团聚体的空隙中的至少一些可以被具有以下单元1的聚合物填充。
单元1如下。
[单元1]
Figure BDA0002969088890000171
在此，R1、R2、R3和R4中的一个可以为H，并且其他可以选自由C1-C3烷基、C2-C3烯烃和C2-C3炔烃组成的组，并且R5可以是具有1至12个碳原子的直链、支链或环状二价有机连接基。
在一个实施例中，R1、R2、R3和R4中除H之外的剩余物中的一个可以选自C2-C3烯烃，并且剩余物中的另一个和又一个可以选自C1-C3烷基。例如，根据本发明实施例的聚合树脂可以包括以下单元2。
[单元2]
Figure BDA0002969088890000172
可替选地，R1、R2、R3和R4中除H之外的剩余物可以选自由彼此不同的C1-C3烷基、C2-C3烯烃和C2-C3炔烃组成的组。
与上面一样，当根据单元1或单元2的聚合物被涂覆在其中板状氮化硼团聚的氮化硼团聚体上并且填充氮化硼团聚体中的至少一些空隙时，氮化硼团聚体中的空气层被最小化以增加氮化硼团聚体的导热性能，并且可以通过增加板状氮化硼之间的结合力来防止氮化硼团聚体的破裂。此外，当在其中板状氮化硼团聚的氮化硼团聚体上形成涂层时，形成官能团(functional group)变得容易，并且当在氮化硼团聚体的涂层上形成官能团时，与树脂的亲和性可以增加。
在这种情况下，氮化硼团聚体的粒径(D50)可以为250至350μm，并且氧化铝的粒径(D50)可以为10至30μm。当氮化硼团聚体的粒径(D50)和氧化铝的粒径(D50)满足这些数值范围时，氮化硼团聚体和氧化铝可以均匀地分散在环氧树脂组合物中，并且因此，可以在整个树脂层具有均匀的导热效果和粘附性能。
可替选地，第一树脂层110和第二树脂层160中的至少一个可以是包括硅树脂(silicone resin)和无机填料的硅树脂组合物，并且硅树脂可以包括例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
尽管未示出，但是第一树脂层110和第二树脂层160中的至少一个可以形成为多个层。在这种情况下，可以通过包括彼此相同或不同的树脂组合物或无机填料来形成多个层中的每个，并且这些层可以具有不同的厚度。因此，可以进一步增强第一树脂层110和第二树脂层160中的至少一个的绝缘性、结合强度和导热性能中的至少一个。
图3至图7图示根据本发明的一个实施例的热电元件的金属衬底与树脂层之间的结合结构。为了便于描述，将以第一金属衬底170和第一树脂层110为例进行描述，但是可以在第二金属衬底180和第二树脂层160之间应用相同的结构。
参考图3至图5，在第一金属衬底170的两个表面之中的其上布置有第一树脂层110的表面，即，在第一金属衬底170的两个表面之中的面向第一树脂层110的表面，可以包括第一区域172和第二区域174，并且第二区域174可以布置在第一区域172中。也就是说，第一区域172可以布置在朝向中心区域距第一金属衬底170的边缘的预定距离内，并且第一区域172可以围绕第二区域174。
在这种情况下，第二区域174的表面粗糙度可以大于第一区域172的表面粗糙度，并且第一树脂层110可以被布置在第二区域174上。这里，第一树脂层110可以被布置为与第一区域172和第二区域174之间的边界隔开预定距离。即，可以将第一树脂层110布置在第二区域174上，并且第一树脂层110的边缘位于在第二区域174上。因此，在由第二区域174的表面粗糙度形成的至少一些凹槽400中，第一树脂层110的一部分，即，环氧树脂600和包括在第一树脂层110中的无机填料的一部分604可能渗透，并且第一树脂层110和第一金属衬底170之间的粘附性可能增加。
然而，第二区域174的表面粗糙度可以大于第一树脂层110中包括的无机填料的一部分的粒径(D50)，并且小于无机填料的另一部分的粒径(D50)。此处，粒径(D50)可以是指与粒径分布曲线中的重量百分比的50％相对应的粒径，即，通过质量百分比变成50％的粒径，并且可以与平均粒径互换。在第一树脂层110包括氧化铝和氮化硼作为无机填料的示例中，氧化铝不影响第一树脂层110和第一金属衬底170之间的粘合性能，但是氮化硼具有光滑的表面，并且因此，第一树脂层110和第一金属衬底170之间的粘合性能可能受到不利影响。因此，当第二区域174的表面粗糙度形成为大于第一树脂层110中包括的氧化铝的粒径(D50)，并且小于氮化硼的粒径(D50)时，因为仅将氧化铝布置在由第二区域174的表面粗糙度形成的凹槽中，并且可以不将氮化硼布置在凹槽中，所以第一树脂层110和第一金属衬底170可以维持高结合强度。
因此，第二区域174的表面粗糙度可以是第一树脂层110中包括的无机填料(例如，氧化铝)中具有相对较小尺寸的无机填料604的粒径(D50)的1.05至1.5倍，并且可以是第一树脂层110中包括的无机填料(例如，氮化硼)中具有相对较大尺寸的无机填料602的粒径(D50)的0.04至0.15倍。
如上所述，当氮化硼凝聚物的粒径(D50)为250至350μm，并且氧化铝的粒径(D50)为10至30μm时，第二区域174的表面粗糙度可以是1至50μm。因此，在由第二区域174的表面粗糙度形成的凹槽中，可以仅布置氧化铝，并且可以不布置氮化硼凝聚物。
因此，由第二区域174的表面粗糙度形成的凹槽中的环氧树脂和无机填料的含量可以与第一金属衬底170与多个第一电极120之间的中间区域中的环氧树脂和无机填料的含量不同。
可以使用表面粗糙度仪测量表面粗糙度。表面粗糙度仪可以使用探针测量横截面曲线，并使用横截面曲线的峰线、谷底线、平均线和参考长度来计算表面粗糙度。在本说明书中，表面粗糙度可以指通过中心线平均值计算方法的算术平均粗糙度(Ra)。算术平均粗糙度(Ra)可以通过以下等式2获得。
[等式2]
Figure BDA0002969088890000201
即，当提取参考长度L那么多的由表面粗糙度仪的探针获得的横截面曲线并且通过设置为x轴的平均线方向和设置为y轴的高度方向表达为函数(f(x))时，通过等式2获得的值可以以微米表达。
参考图6和图7，在第一金属衬底170的两个表面之中的其上布置有第一树脂层110的表面，即，在第一金属衬底170的两个表面之中的面向第一树脂层110的表面可以包括第一区域172和被第一区域172围绕并且具有比第一区域172更大的表面粗糙度的第二区域174，并且可以进一步包括第三区域176。
这里，第三区域176可以布置在第二区域174中。也就是说，第三区域176可以布置为被第二区域174围绕。此外，第二区域174的表面粗糙度可以被形成为大于第三区域176的表面粗糙度。
在这种情况下，第一树脂层110可以被布置为与第一区域172和第二区域174之间的边界间隔开预定距离，并且可以被布置为覆盖第二区域174和第三区域176的一部分。
为了增加第一金属衬底170和第一树脂层110之间的结合强度，可以在第一金属衬底170和第一树脂层110之间进一步布置粘合层800。
粘合层800可以是与形成第一树脂层110的环氧树脂组合物相同的环氧树脂组合物。例如，在第一金属衬底170和第一树脂层110之间的未固化的状态施加与形成第一树脂层110的环氧树脂组合物相同的环氧树脂组合物之后，可以以在固化状态下堆叠第一树脂层110，然后以高温对第一树脂层110按压的方法，第一金属衬底170和第一树脂层110可以彼此结合。
在这种情况下，可以将粘合层800的一部分，例如，构成粘合层800的环氧树脂组合物的环氧树脂的一部分和无机填料的一部分根据表面粗糙度布置在第二区域174中的至少一些凹槽中。
图8是本发明的一个实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图，图9是根据本发明的另一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图，图10是本发明的又一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层和电极的横截面图，并且图11示出根据本发明的一个实施例的电极的顶视图和横截面图。为了便于描述，以第一金属衬底170、第一树脂层110和多个第一电极120为例进行描述，但是本发明不限于此，并且相同的结构也可以应用于第二金属衬底180、第二树脂层160和多个第二电极150。此外，以多个第一电极120之中的一个第一电极120为例进行描述，但是可以将相同的结构应用于多个第一电极120中的全部或一部分。
参考图8至图11，第一电极120包括与第一树脂层110接触的第一表面121、面向第一表面121并且在其上布置一对P型热电臂130和N型热电臂140的第二表面122、以及沿着第二表面122的边缘布置的第一突出部123。可以在第一电极120的表面上形成镀层，例如，Ni/Sn镀层。第一突出部123可以在第二表面122上向上突出。在这样的情况下，如图11A中所示，可以沿着第二表面122的边缘连续地布置第一突出部123。例如，当第一电极120的第二表面122具有矩形形状时，可以在不断开的情况下沿着矩形的边缘连续地布置第一突出部123。像上面那样，当第一突出部123沿着第二表面122的边缘布置时，当一对P型热电臂130和N型热电臂140被结合到第二表面122时焊料层从第一电极120中流出并且电极短路的问题可以被防止。为了防止焊料层越过第一突出部123并流出第一电极120的问题，第一突出部123和一对P型热电臂130和N型热电臂140可以布置成以预定间隔彼此隔开。因此，焊料层可以被容纳在第一突出部123与一对P型热电臂130和N型热电臂140之间。此外，P型热电臂130和N型热电臂140在第二表面122上倾斜或与第二表面122分离的问题可以被防止。
在这种情况下，如图8中所示，第一突出部123可以由与形成第一电极120的材料，即，形成第二表面122的材料相同的材料形成。可替选地，如图9中所示，第一突出部123可以包括其中形成第二表面122的材料被碳化的材料，即，碳化物，并且因此也可以包括碳。在这种情况下，第一电极120的侧表面也可以包括碳。在此，碳化物的碳含量可以为30重量％或者更多，并且优选为50重量％或者更多。
在这种情况下，第一突出部123的表面可以具有弯曲表面，并且包括第一突出部123的第一电极120的横截面形状可以具有杯状，其中边缘高度高，并且布置有一对P型热电臂130和N型热电臂140的区域的高度低。例如，如图11B中所示，随着第一突出部123变得从第二表面122更靠近布置有一对P型热电臂130和N型热电臂140的区域，第一突出部123的高度可以降低。可替选地，如图11中所示，随着第一突出部123从第二表面122的边缘变得更靠近布置有一对P型热电臂130和N型热电臂140的区域，第一突出部123的高度可以增加并且然后再次减少。即，第一突出部123的横截面可以具有弯曲的山形。
这里，第一突出部123的横截面被示出为具有平滑的弯曲形状，但是不限于此，并且第一突出部123的横截面可以具有尖形状或者可以具有随机形状。
这里，第一突出部123的宽度W1可以是第一电极120的宽度W2的5％至20％。这里，第一电极120的宽度W2可以是包括第一突出部123的整个电极的宽度，并且当第一电极120具有矩形形状时可以指第一电极120的上表面的长宽度。这里，长宽度可以指矩形中的长边的宽度。这里，当第一突出部123的宽度W1小于第一电极120的宽度W2的5％时，第一突出部123可能不能充分地执行P型热电臂130和N型热电臂140的防分离功能，并且第一突出部123可能容易折断并且在热电元件100上充当异物。此外，当第一突出部123的宽度W1超过第一电极120的宽度W2的20％时，可以减少用于将P型热电臂130和N型热电臂140安装在第一电极120上的区域，并且因此，因为元件的电阻值可以基于具有相同高度的热电器件而增加，则热电元件的特性可能会退化。
同时，根据本发明的实施例，布置在邻近的第一电极120之间的第一树脂层110的厚度d1可以小于布置在第一表面121下面的第一树脂层110的厚度d2。即，布置在第一电极120的侧下部的第一树脂层110的厚度可以小于布置在第一表面121下面的第一树脂层110的厚度。
例如，随着第一树脂层110变得更靠近邻近的第一电极120，布置在邻近的第一电极120之间的第一树脂层110的厚度可以增加。即，布置在邻近的第一电极120之间的第一树脂层110的厚度可以在距每个第一电极120的第一表面121的边缘越远并且更靠近邻近的第一电极120之间的中间点时变得更小。即，V形或U形凹槽可以形成在布置在邻近的第一电极120之间的第一树脂层110中。
例如，如图10中所示，可以在邻近的第一电极120之间的至少一些区域中暴露第一金属衬底170。
因此，可以维持第一电极120和第一金属衬底170之间的绝缘，可以增强第一电极120和第一金属衬底170之间的导热性能，并且因为没有第一树脂层110流入第一电极120的上部的问题，所以第一电极120的电导率也可以被增强。
在这种情况下，第一突出部123的高度H1可以是第一电极120的高度和形成在第一树脂层110中的凹槽的高度的总和H2(即，从第一电极120的顶表面实际加工的深度)的2％至35％。当第一突出部123的高度H1小于第一电极120的高度和形成在第一树脂层110中的凹槽的高度之和H2的2％时，第一突出部123可能不能充分执行P型热电臂130和N型热电臂140的防分离功能，并且第一突出部123可能容易被破坏，并且然后在热电元件100上充当异物。此外，当第一突出部123的高度H1超过第一电极120的高度与形成在第一树脂层110中的凹槽的高度的H2之和的35％时，因为当印刷焊料层以将P型热电臂130和N型热电臂140安装在第一电极120上时打印掩模与第一电极120的表面之间的高度变得太高，印刷焊料层的工艺不能顺利的进行。
根据本发明的实施例，在以未固化或半固化的状态将板状金属层结合在施加到第一金属衬底170上的第一树脂层110上之后，可以通过机械或激光加工切割金属层以形成多个第一电极120。当通过机器切割金属层时，如图8中所示，由与形成第二表面122的材料相同的材料形成的第一突出部123可以形成在第二表面122的边缘上。当通过机器切割金属层时，在金属表面上形成的镀层，Ni/Sn镀层，可以在机械切割期间剥离，并且因此，形成金属层的金属(例如，铜)可以暴露于外部。如上所述，当印刷焊料层以将P型热电臂130和N型热电臂140安装在第一电极120上时，因为铜和焊料层的润湿性差，所以难以将焊料层粘附到铜的表面，并且因此，可以防止焊料层从第一电极120流出的问题。
当通过激光加工切割金属层时，通过激光的燃烧使金属层的切割表面碳化，并且因此，如图9中所示，第一突出部123可以包括碳，并且通过激光处理形成的第一电极120的侧表面也可以包括碳。因为碳是具有电绝缘特性的材料，因此，可以期望电极之间的绝缘效果。
同时，第一树脂层110的硬度可以低于金属层的硬度。因此，当通过机械或激光加工切割金属层以形成多个第一电极120时，第一树脂层110的至少一部分也可以被去除。在这种情况下，移除第一树脂层110的高度可以根据激光输出等而变化。
如上所述，在将板状金属层布置在第一树脂层110上然后使用机器或激光加工金属层切割金属层以形成多个第一电极120的情况下，与在夹具上对准多个第一电极120并且然后在第一树脂层110上布置第一电极120的情况相比，可以降低工艺和成本，并且可以容易地实现各种电极形状、各种电极布置结构以及各种数量的电极。
图12是本发明的又一实施例的热电元件的金属衬底、树脂层、电极以及热电臂的横截面图，并且图13和图14示出根据图12的热电元件的电极的顶视图和横截面图。将会省略与图8至图11相同的内容的重复描述。
参考图12至图14，一对P型热电臂130和N型热电臂140安装在第一电极120上，并且为此目的，用于结合第一电极120和一对P型热电臂130和N型热电臂140的焊接层S可以进一步被布置。
第一电极120进一步包括布置在第二表面122上的第二突出部124。
第二突出部124可以布置在布置有一对P型热电臂和N型热电臂的第二电极120的第二表面122上的P型热电臂130和N型热电臂140之间，并且第二突出部124可以与P型热电臂130和N型热电臂140的侧表面间隔开P型热电臂130和N型热电臂140之间的预定距离。如上所述，当布置第二突出部124时，可以防止P型热电臂130和N型热电臂140倾斜或结合。
在这种情况下，第二突出部124可以包括多个第二突出部124，如图13和图14中所示，可以连接到第一突出部123，如图13中所示，或者可以与第一突出部123隔开，如图14中所示。
在此，如图13和图14中所示，凹槽G可以形成在第二突出部124中。当第二突出部124也像第一突出部123一样通过机械切割或激光加工形成时，在加工期间可以在应用激光的区域周围形成山形的凹部和突出部。在这种情况下，因为布置在P型热电臂130和N型热电臂140之间的第一电极120可能没有被完全切割，所以与被应用以形成第一突出部123的激光的输出相比，被应用以形成第二突出部124的激光的输出可能较弱。因此，第二突出部124的最高点的高度可以低于第一突出部123的最高点的高度。
同时，如图8至图10和图12中所示，在可以在多个第一电极120的最外侧布置没有布置有热电臂的虚设电极，并且第一突出部123可以整体形成在虚设电极的上表面上。
图15是根据本发明的又一实施例的热电元件的横截面。将会省略与图8至图14相同的内容的重复描述。
参考图15，第一树脂层110可以在布置在最外侧的多个第一电极120的一些侧表面上。即，在图8至图14中，将布置在第一电极120的第一表面121的侧面下部的第一树脂层110的厚度描述为小于布置在第一电极120的第一表面121下面的第一树脂层110的厚度，并且甚至邻近的第一电极120之间的第一树脂层110的一部分被描述为被去除，但是布置在多个第一电极120的一些侧表面上的第一树脂层110的厚度d3可以大于被布置在第一表面121下面的第一树脂层110的厚度d2。与上面一样，具有布置有第一树脂层110的侧表面的第一电极120可以是多个第一电极120之中的布置在外侧的第一电极120，并且其上布置有第一树脂层110的侧表面可以是在多个第一电极120之中的被布置在外侧处的第一电极120的侧表面之中的被布置为面向热电元件120的外侧的侧表面。
这可以通过在未固化或半固化状态下将板状金属层布置在第一树脂层110上并加压金属层以将金属层的侧表面的一部分掩埋在第一树脂层110中，并且然后将金属层机械切割或激光加工成电极形状而获得。
如同上面，当将第一树脂层110布置在多个第一电极120的一些侧表面上时，第一电极120和第一树脂层110之间的接触面积和结合强度可以增加，并且因此，能够使由于热膨胀而使布置在多个第一电极120之中的边缘处的第一电极120容易地与第一树脂层110分离的问题最小化。
图16和图17是根据本发明的实施例的在通过激光加工形成电极之后拍摄的照片，并且图18是根据本发明的实施例的通过机械加工形成电极之后拍摄的照片。
参考图16和图17，可以看出在通过激光加工切割的电极的上表面边缘处形成突出部，并且电极的围绕部分被碳化。
具体地，其中在两个邻近电极之间的底表面的区域A、通过激光加工切割的电极的侧表面的区域B、作为沿着电极的上表面边缘形成的突出部的区域C以及作为电极的上表面的中心区域的区域D中测量元素含量的结果如表1至表4中示出。
[表1]
元素 重量％ At％
Al 56.44 44.91
C 12.15 21.73
O 22.01 29.54
Si 0.88 0.67
Cu 8.01 2.71
[表2]
元素 重量％ At％
C 27.01 39.66
O 36.95 40.73
Al 18.75 12.28
Si 7.25 4.55
Cu 10.00 2.78
[表3]
元素 重量％ At％
C 59.06 65.03
O 23.58 19.49
Cu 0.9 0.19
[表4]
元素 重量％ At％
Cu 74.12 36.40
C 20.26 52.64
O 5.62 10.96
参考表1，可以看出，金属衬底的一部分可能暴露在两个邻近电极之间，因为在作为两个邻近电极之间的底表面的区域A中检测到作为衬底成分的Al，并且参考图1至图4，可以看到在切割表面和电极的突出部处碳化金属中的一些。具体地，参考表3，可以看出，突出部的碳化物包括30重量％或更多的碳，并且优选地50重量％或更多的碳。
参考图18，可以看出，在通过机械加工切割的电极的上表面边缘上形成突出部，并且剥离电极表面上的镀层，并且从而暴露铜。
图19是应用了根据本发明的实施例的热电元件的净水器的框图。
应用了根据本发明的实施例的热电元件的净水器1包括原水供应管12a、净化水箱入口管12b、净化水箱12、过滤器组件13、冷却风扇14、储热箱15、冷水供应管15a和热电设备1000。
原水供应管12a是将待净化的水从水源引入到过滤器组件13的供应管，净化水箱入口管12b是将来自过滤器组件13的净化水引入到净化水箱12的入口管，并且冷水供应管15a是供应管，在净化水箱12内由热电设备1000冷却到预定温度的冷水通过该供应管最终供给到用户。
净化水箱12临时容纳净化水，以存储通过过滤器组件13净化的水，并通过净化水箱入口管12b引入净化水，并将水供应到外部。
过滤器组件13由沉淀过滤器13a、前置碳过滤器13b、膜过滤器13c和后置碳过滤器13d组成。
也就是说，可以通过过滤器组件13净化引入原水供应管12a的水。
储热箱15被布置在净化水箱12和热电设备1000之间，以存储在热电设备1000中产生的冷空气。储热箱15中存储的冷空气被施加到净化水箱12以冷却容纳在净化水箱120中的水。
储热箱15可以与净化水箱12表面接触，从而可以平稳地传递冷空气。
如上所述，热电设备1000包括吸热表面和加热表面，并且具有通过电子在P型半导体和N型半导体上的运动而被冷却的一侧和被加热的另一侧。
这里，一侧可以是净化水箱12侧，而另一侧可以是与净化水箱12相对的一侧。
此外，如上所述，热电设备1000具有优异的防水和防尘性能，并具有改善的热流性能，并且因此可以有效地冷却净水器中的净化水箱12。
在下文中，参考图20，将描述将根据本发明的实施例的热电元件应用于冰箱的示例。
图20是应用了本发明的实施例的热电元件的冷藏库(refrigerator)的框图。
冷藏库包括深温蒸发室中的深温蒸发室盖23、蒸发室分隔壁24、主蒸发器25、冷却风扇26和热电设备1000。
冷藏库的内部由深温蒸发室盖23分隔成深温存储室和深温蒸发室。
具体地，可以将与深温蒸发室盖23的前面相对应的内部空间定义为深温存储室，并且可以将与深温蒸发室盖23的后面相对应的内部空间定义为深温蒸发室。
排放格栅23a和抽吸格栅23b可以形成在深温蒸发室盖23的前表面上。
蒸发室分隔壁24安装在与内柜的后壁向前隔开的点，并且分隔深温存储系统所位于的空间和其中主蒸发器25所位于的空间。
由主蒸发器25冷却的冷空气被供应至冷冻室，并且然后返回至主蒸发器侧。
热电设备1000被容纳在深温蒸发室中，并且具有其中吸热表面面对深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，由热电设备1000产生的吸热现象可以用于将存储在抽屉组件中的食物快速冷却至负50℃或更低的超低温状态。
此外，如上所述，热电设备1000具有优异的防水和防尘性能，并且改善热流动性能，并且因此可以有效地冷却冷藏库中的抽屉组件。
根据本发明的实施例的热电元件可以应用于发电设备、冷却设备、加热设备等。具体地，根据本发明的实施例的热电元件可以主要应用于光通信模块、传感器、医疗设备、测量设备、航空航天工业、冷藏库、冷却器、汽车通风片、杯架、洗衣机、烘干机、酒窖、净水器、传感器的电源设备、热电堆等。
在此，作为将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的示例，存在聚合酶链反应(PCR)设备。PCR设备是用于扩增脱氧核糖核酸(DNA)以确定DNA的核苷酸序列的设备，并且需要精确的温度控制并且需要热循环。为此，可以应用基于珀尔帖的热电元件。
作为其中将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的另一示例，存在光电检测器。在此，光电检测器包括红外/紫外线检测器、电荷耦合器件(CCD)传感器、X射线检测器、热电热参考源(TTRS)等。基于珀尔帖的热电元件可以应用于冷却光电检测器。因此，能够防止由于光电检测器中的温度升高引起的波长变化、输出降低、分辨率降低等。
作为将本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的又一示例，存在免疫测定领域、体外诊断领域、一般的温度控制和冷却系统、物理疗法领域、液体冷却器系统、血液/血浆温度控制领域等。因此，可以进行精确的温度控制。
作为其中将根据本发明的实施例的热电元件应用于医疗设备的又一示例，存在人造心脏。因此，可以向人造心脏供电。
作为其中将根据本发明的实施例的热电元件应用于航空航天工业的示例，存在恒星跟踪系统、热成像相机、红外/紫外线检测器、CCD传感器、哈勃太空望远镜、TTRS等。因此，可以维持图像传感器的温度。
作为其中将根据本发明的实施例的热电元件应用于航空工业的另一示例，存在冷却设备、加热器、发电设备等。
另外，根据本发明的实施例的热电元件可以应用于发电、冷却和加热的其他工业领域。
尽管以上描述了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员可以在以下将描述的权利要求书中公开的本发明的精神和范围内，对本发明进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种热电元件，包括：
第一金属衬底；
第一树脂层，所述第一树脂层被布置在所述第一金属衬底上；
多个第一电极，所述多个第一电极被布置在所述第一树脂层上；
多个P型热电臂和多个N型热电臂，所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂被布置在所述多个第一电极上；
多个第二电极，所述多个第二电极被布置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；
第二树脂层，所述第二树脂层被布置在所述多个第二电极上；以及
第二金属衬底，所述第二金属衬底被布置在所述第二树脂层上，
其中，所述多个第一电极中的至少一个包括与所述第一树脂层接触的第一表面、与所述第一表面相对并且在其上布置一对所述P型热电臂和所述N型热电臂的第二表面；以及第一突出部，所述第一突出部沿着所述第二表面的边缘被布置。
2.根据权利要求1所述的热电元件，其中，随着所述第一树脂层变得更靠近邻近的第一电极，在所述邻近的第一电极之间布置的所述第一树脂层的厚度增加。
3.根据权利要求1所述的热电元件，其中，所述第一金属衬底被暴露在邻近的第一电极之间的至少一些区域中。
4.根据权利要求1所述的热电元件，其中，所述第一突出部的宽度是所述第一电极中的每个的上表面的长宽度的5％至20％。
5.根据权利要求1所述的热电元件，其中：
所述第一突出部包括碳化物；以及
所述碳化物的碳含量是30重量％或更多。
6.根据权利要求1所述的热电元件，其中，沿着所述第二表面的边缘连续地布置所述第一突出部。
7.根据权利要求1所述的热电元件，进一步包括第二突出部，所述第二突出部被布置在所述第二表面上，其中所述第二突出部被布置在一对所述P型热电臂和所述N型热电臂之间。
8.根据权利要求1所述的热电元件，其中，所述第一树脂层被布置在最外侧处布置的所述多个第一电极中的一些的侧表面上。
9.根据权利要求1所述的热电元件，其中，在邻近的第一电极之间布置的所述第一树脂层的厚度被布置为小于所述多个第一电极的下表面上布置的所述第一树脂层的厚度。
10.一种热电元件，包括：
第一金属衬底；
第一树脂层，所述第一树脂层被布置在所述第一金属衬底上；
多个第一电极，所述多个第一电极被布置在所述第一树脂层上；
多个P型热电臂和多个N型热电臂，所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂被布置在所述多个第一电极上；
多个第二电极，所述多个第二电极被布置在所述多个P型热电臂和所述多个N型热电臂上；
第二树脂层，所述第二树脂层被布置在所述多个第二电极上；以及
第二金属衬底，所述第二金属衬底被布置在所述第二树脂层上，
其中，邻近的第一电极之间布置的所述第一树脂层的高度被布置为小于所述多个第一电极的下表面的高度。
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