CN114365298A - 热电模块 - Google Patents

Abstract

提供了一种热电模块。该热电模块包括：热电元件，包括第一基板、设置在第一基板上的第一电极、设置在第一电极上的半导体结构、设置在半导体结构上的第二电极以及设置在第二电极上的第二基板；散热器，设置在第二基板上；以及粘合层，被配置为将第二基板接合到散热器。散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状。每个图案包括设置为与第二基板相对的第一表面、从第一表面的一端向上延伸的第二表面、从第二表面延伸而与第二基板面对的第三表面以及从第一表面的与上述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面。第三表面与第二基板之间的距离大于第一表面与第二基板之间的距离，并且粘合层设置在第二基板与第一表面之间。

Description

热电模块

技术领域

本发明涉及一种热电模块，更具体地，涉及一种热电元件的基板与散热器(heatsink；热沉)之间的接合。

背景技术

热电效应是由于材料中的电子和空穴的运动而发生的效应，是指热电间直接能量转换。

利用热电效应的元件统称为热电元件，热电元件具有P型热电材料和N型热电材料接合在金属电极之间形成PN结对的结构。

热电元件可以被分为利用电阻的温度变化的元件、利用塞贝克效应的元件以及利用珀耳帖效应的元件，塞贝克效应是由于温差而产生电动势的现象，珀耳帖效应是发生电流引起的吸热或发热的现象。

热电元件广泛应用于家用电器、电子部件、通信部件等。例如，热电元件可以应用于冷却装置、加热装置、发电装置等。因此，提高热电元件的热电性能的需求逐渐增加。

有一种热电元件包括基板、电极和热电臂。多个热电臂设置在上基板与下基板之间，多个上电极设置在多个热电臂与上基板之间，并且多个下电极设置在多个热电臂与下基板之间。

同时，在热电元件的两个基板中的至少一个上可以设置有散热器。为此，有一种尝试是将基板与散热器形成为一体形式。然而，随着基板的面积增大，难以恒定地保持平坦度，因此，在大面积应用中，难以在制造工艺中将基板与散热器形成为一体形式。

因此，有一种尝试是分别制造基板和散热器，然后使用接合板或通过锡焊将基板与散热器接合。

通过锡焊将基板和散热器接合时的接合力大于使用接合板接合时的接合力。

然而，设置在基板与散热器之间的焊锡层中可能存在气泡，并且由于气泡，基板与散热器之间的传热性能和接合性能可能会降低。

因此，需要一种同时提高基板与散热器之间的传热性能和接合性能的结构。

发明内容

技术问题

本发明旨在提供一种热电模块，其中基板与散热器之间的传热性能和接合性能均得到提高。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种热电模块，该热电模块包括：热电元件，包括第一基板、设置在第一基板上的第一电极、设置在第一电极上的半导体结构、设置在半导体结构上的第二电极以及设置在第二电极上的第二基板；散热器，设置在第二基板上；以及粘合层，被配置为将第二基板接合到散热器。散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状。每个图案包括设置为与第二基板面对的第一表面、从第一表面的一端向上延伸的第二表面、从第二表面延伸而与第二基板面对的第三表面以及从第一表面的与所述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面。第三表面与第二基板之间的距离大于第一表面与第二基板之间的距离，并且粘合层设置在第二基板与第一表面之间。

可以在第二基板上形成有规则地重复的多个凹槽，并且粘合层和第一表面可以设置在各个凹槽中。

多个凹槽可以包括彼此相邻设置的第一凹槽和第二凹槽。第一凹槽的一个壁表面和第二凹槽的一个壁表面可以通过面对第三表面设置的连接表面彼此连接。粘合层还可以设置在各个凹槽的壁表面与连接表面之间的边界的至少一部分上。

可以在连接表面的与第三表面的宽度的中点对应的至少一部分上未设有粘合层。

可以在第一表面中形成有多个孔。

粘合层可以通过多个孔中的至少一部分孔从第一表面向上突出。

可以沿着第一表面与第二表面之间的边界以及第一表面与第四表面之间的边界中的至少一个形成有至少一条狭缝，并且粘合层可以通过至少一条狭缝从第一表面向上突出。

第三表面的宽度可以大于第一表面的宽度。

每个图案还可以包括第五表面，该第五表面设置在第一表面与第二表面之间而将第一表面与第二表面连接。第一表面与第五表面之间的内角可以大于第二表面与第三表面之间的内角。

粘合层可以与第五表面的至少一部分直接接触，并且与第五表面直接接触的粘合层的厚度可以大于与第一表面直接接触的粘合层的厚度。

根据本发明的另一方面，提供了一种热电模块，该热电模块包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上；多个第一电极，设置在第一绝缘层上；多个热电臂，设置在多个第一电极上；多个第二电极，设置在多个热电臂上；第二绝缘层，设置在多个第二电极上；第二基板，设置在第二绝缘层上；粘合层，设置在第二基板上；以及散热器，设置在粘合层上。散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状。每个图案包括与第二基板相对并设置为与粘合层直接接触的第一表面、从第一表面的一端向上延伸的第二表面、从第二表面延伸而与第二基板面对的第三表面以及从第一表面的与所述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面。第三表面与第二基板之间的距离大于第一表面与第二基板之间的距离，可以在第二基板中形成有规则地重复的预定凹槽，并且粘合层和第一表面设置在凹槽中。

每个凹槽可以包括底表面和从底表面的两个侧表面向上延伸的两个壁表面。底表面、粘合层和第一表面可以被依次层压在一起。

各个凹槽的两个壁表面与容纳在各个凹槽中的各个图案之间的间隔距离之和可以在0.2至1mm的范围内。

可以在第二基板中可以形成有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽的一个壁表面与第二凹槽的一个壁表面可以通过连接表面彼此连接，连接表面可以平行于第三表面，并且粘合层可以进一步设置在各个凹槽的壁表面与连接表面之间的边界的至少一部分上。

可以在连接表面的与第三表面的宽度的中点对应的至少一部分上未设有粘合层。

连接表面与第三表面之间的距离可以是第一表面与第三表面之间的垂直距离的0.8倍以上且小于1倍。

可以进一步沿着底表面与各个凹槽的两个壁表面之间的边界形成有至少一个槽口。

粘合层可以进一步设置在至少一个槽口中。

至少一个槽口可以在垂直于底表面的方向上进一步形成在各个凹槽的两个壁表面中的至少一个上，并且粘合层可以进一步设置在至少一个槽口中。

根据本发明的又一方面，提供一种热电模块，该热电模块包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上；多个第一电极，设置在第一绝缘层上；多个热电臂，设置在多个第一电极上；多个第二电极，设置在多个热电臂上；第二绝缘层，设置在多个第二电极上；第二基板，设置在第二绝缘层上；粘合层，设置在第二基板上；以及散热器，设置在粘合层上。散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状。每个图案包括与第二基板相对并设置为与粘合层直接接触的第一表面、从第一表面的一端向上延伸的第二表面、从第二表面延伸而与第二基板面对的第三表面以及从第一表面的与所述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面。第三表面与第二基板之间的距离大于第一表面与第二基板之间的距离，并且在第一表面中设置有多个孔。

粘合层可以通过多个孔中的至少一部分孔突出并且设置在第一表面上。

形成在第一表面中的多个孔的面积可以在第一表面的面积的10％至30％的范围内。

多个孔中的至少一个的直径可以在各个图案的第四表面与第二表面之间的距离的25％至75％的范围内。

第一表面的最低点处的多个孔中的至少一个的直径可以与第一表面的最高点处的孔的直径相同。

第一表面的最低点处的多个孔中的至少一个的直径可以与第一表面的最高点处的孔的直径不同。

第一表面的最高点处的至少一个孔的直径可以大于第一表面的最低点处的至少一个孔的直径。

第一表面的最高点处的至少一个孔的直径可以在各个图案的第四表面与第二表面之间的距离的75％至100％的范围内。

可以沿着第一表面与第二表面之间的边界形成至少一条狭缝。

粘合层可以通过至少一条狭缝的至少一部分突出并且设置在第一表面和第二表面上。

可以在第一基板的与第三表面的宽度的中点对应的至少一部分上未设有粘合层。

根据本发明的又一方面，提供一种热电模块，该热电模块包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上；多个第一电极，设置在第一绝缘层上；多个热电臂，设置在多个第一电极上；多个第二电极，设置在多个热电臂上；第二绝缘层，设置在多个第二电极上；第二基板，设置在第二绝缘层上；粘合层，设置在第二基板上；以及散热器，设置在粘合层上。散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状。每个图案包括与第二基板相对并设置为与粘合层直接接触的第一表面、从第一表面的一端向上延伸的第二表面、从第二表面延伸而与第二基板面对的第三表面以及从第一表面的与所述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面。第三表面与第二基板之间的距离大于第一表面与第二基板之间的距离，并且第三表面的宽度大于第一表面的宽度。

每个图案还可以包括第五表面和第六表面中的至少一个，第五表面设置在第一表面与第二表面之间而将第一表面与第二表面连接，第六表面设置在第一表面与第四表面之间而将第一表面与第四表面连接。第一表面与第五表面之间的内角可以不同于第二表面与第三表面之间的边界处的第二表面与第三表面之间的内角。

第一表面与第五表面之间的内角可以大于第二表面与第三表面之间的边界处的第二表面与第三表面之间的内角。

第五表面与第二表面之间的内角可以大于第二表面与第三表面之间的边界处的第二表面与第三表面之间的内角。

第二表面和第四表面可以彼此平行。

第一表面与第五表面之间的内角以及第五表面与第二表面之间的内角中的每一个可以是钝角。

粘合层可以与第五表面和第六表面中的至少一个的至少一部分直接接触。

与第五表面和第六表面中的至少一个的至少一部分直接接触的粘合层的最大高度可以大于与第一表面直接接触的粘合层的最大高度。

可以在第二基板的与第三表面的宽度的中点对应的至少一部分上未设有粘合层。

每个图案的第二表面与第四表面之间的距离可以大于每个图案的第五表面与第六表面之间的距离，并且每个图案的第二表面与相邻图案的第四表面之间的距离可以小于每个图案的第五表面与相邻图案的第六表面之间的距离。

每个图案的第一表面的宽度可以在从每个图案的第二表面到第四表面的距离的0.2到0.4倍的范围内。

从第一表面到第五表面的最大高度可以为设置在第一表面下方的粘合层的厚度的1.5至3倍。

有益效果

根据本发明的实施例，可以获得具有优异性能和高可靠性的热电模块。特别地，根据本发明的实施例，可以获得基板与散热器之间的传热性能得以提高、接合性能得以提高且耐久性高的热电模块。

本发明实施例的热电元件不仅可以应用于以小尺寸实现的用途，而且可以应用于以大尺寸实现的用途，例如车辆、船舶、钢厂、焚化炉等。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他目的、特征以及优点对于本领域普通技术人员将变得更加明显，附图中：

图1示出热电元件的剖视图；

图2是热电元件的立体图；

图3是包括散热器的热电模块的剖视图；

图4是示出将热电元件的基板与散热器接合的示例的视图；

图5示出本发明的一个实施例的热电模块的剖视图；

图6示出图5的实施例的热电模块中包括的散热器的立体图；

图7示出图5的实施例的热电模块的放大局部剖视图；

图8是示出相对于散热器的空气流路的面积的压差比的曲线图；

图9是本发明的另一实施例的热电模块的局部剖视图；

图10是图9的实施例的热电模块中包括的散热器的俯视图；

图11是图9的实施例的热电模块中包括的散热器的立体图；

图12示出图9的实施例的热电模块中包括的散热器的一部分的具体示例；

图13是本发明的又一实施例的热电模块的局部剖视图；

图14是图13的实施例的热电模块中的包括的散热器的俯视图；

图15是图13的实施例的热电模块中的包括的散热器的立体图；

图16至图18是本发明的再一实施例的热电模块的局部剖视图；

图19至图22是本发明的再一实施例的热电模块的局部剖视图；

图23是示出应用了本发明实施例的热电模块的热转换装置的示例的立体图；以及

图24是图23的热转换装置的分解立体图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。

然而，应该理解，本发明的技术思想不限于下面公开的实施例，而是可以以许多不同的形式实施。应当理解，在本发明的范围内，每个实施例的一个或多个元件可以选择性地组合和替换。

另外，本发明的实施例中使用的术语(包括技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还应当理解，诸如在常用词典中定义的术语之类的术语应当被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义。

此外，在本发明的实施例中所使用的术语仅用于描述本发明的实施例，而不是出于限制的目的。

在本说明书中，除非上下文另有明确说明，否则单数形式包括复数形式，并且短语“元素A、元素B和元素C中的至少一个元素(或一个或多个元素)”应理解为包括通过组合元素A、元素B和元素C而获得的所有组合中的一种或多种组合的含义。

此外，在描述本发明的元件时，可以使用诸如第一、第二、A、B、(a)和(b)的术语。

术语用于将一个元件与其它元件区分开，但元件的本质、顺序或序列不受该术语的限制。

应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一元件时，其可以直接连接或耦接到另一元件，其间可以存在中间元件，或者其可以通过其它元件连接或耦接到另一元件。

此外，当一个元件被描述为形成在另一元件“上(上方)”或“下(下方)”时，术语“上(上方)”或“下(下方)”包括两个元件彼此直接接触的情况，或者在两个元件之间设置有一个或多个其他元件(间接)的情况。此外，术语“上(上方)”或“下(下方)”包括另一元件相对于一个元件设置在靠上方向或靠下方向的情况。

图1示出热电元件的剖视图，图2是热电元件的立体图。图3是包括散热器的热电模块的剖视图，图4是示出将热电元件的基板与散热器接合的示例的视图。

参考图1和图2，热电元件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的下底表面之间，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的上底表面之间。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电连接。设置在下电极120与上电极150之间并且彼此电连接的P型热电臂130和N型热电臂140的对可以形成单元电芯(unit cell)。

例如，当电压通过引线181和182施加到下电极120和上电极150时，因珀耳帖效应电流从P型热电臂130流到N型热电臂140时所流经的基板可以吸收热量，充当冷却单元，并且电流从N型热电臂140流到P型热电臂130时所流经的基板可以被加热，充当发热单元。可替代地，当出现下电极120与上电极150之间的温度差时，P型热电臂130和N型热电臂140中的电荷由于塞贝克效应可以移动并可以发电。

在此，P型热电臂130和N型热电臂140可以是作为主要原材料含有铋(Bi)和碲(Te)的碲化铋(Bi-Te)类热电臂。P型热电臂130可以是包括锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一者的碲化铋(Bi-Te)类热电臂。例如，相对于100wt％的总重量，P型热电臂130可以包括99wt％至99.999wt％的Bi-Sb-Te(其是主要原材料)，并且包括0.001wt％至1wt％的镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一者。N型热电臂140可以是包括硒(Se)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一者的碲化铋(Bi-Te)类热电臂。例如，相对于100wt％的总重量，N型热电臂140可以包括99wt％至99.999wt％的Bi-Se-Te(其是主要原材料)，并且包括0.001wt％至1wt％的镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一者。

P型热电臂130和N型热电臂140可以形成为块式(bulk type)或层压式(laminatedtype)。通常，块式P型热电臂130或块式N型热电臂140可以通过以下工艺形成：其中对热电材料进行热处理形成锭，对锭进行研磨和筛分获得用于热电臂的粉末，然后将粉末烧结并切割。在这种情况下，P型热电臂130和N型热电臂140可以是多晶热电臂。为了获得多晶热电臂，当用于热电臂的粉末被烧结时，可以在100MPa至200MPa下压缩用于热电臂的粉末。例如，当烧结P型热电臂130时，可以在100至150MPa，优选在110至140MPa，更优选在120至130MPa下烧结用于热电臂的粉末。另外，当烧结N型热电臂140时，可以在150至200MPa，优选在160至195MPa，更优选在170至190MPa下烧结用于热电臂的粉末。如上所述，当P型热电臂130和N型热电臂140是多晶热电臂时，P型热电臂130和N型热电臂140的强度可以增强。层压式P型热电臂130或层压式N型热电臂140可以通过以下工艺获得：其中将包括热电材料的浆料涂覆在片状的基底上而形成单元构件，然后将单元构件层压并且切割。

在这种情况下，P型热电臂130和N型热电臂140的对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，P型热电臂130和N型热电臂140的导电特性不同，因此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。

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、多棱柱形、椭圆柱形等。

可替代地，P型热电臂130或N型热电臂140可以具有层压结构。例如，P型热电臂或N型热电臂可以通过将涂覆有半导体材料的多个结构层压在片状基底上然后切割的方法形成。因此，可以防止材料损耗并且可以提高导电特性。每个结构还可以包括具有开口图案的导电层，因此，可以增大结构之间的粘合力，可以降低导热率，并且可以增大导电率。

可替代地，P型热电臂130或N型热电臂140可以形成为在一个热电臂中具有不同的横截面积。例如，在一个热电臂中，面向电极设置的两端的横截面积可以大于两端之间的间隙的横截面积。因此，可以将两端形成为其间具有较大温差，因而可以提高热电效率。

本发明的实施例的热电元件的性能可以表示为热电品质因数(ZT：figure ofmerit)。热电品质因数(ZT)可以由等式1表示。

[等式1]

ZT＝α²·σ·T/k

在此，α表示塞贝克系数[V/K]，σ表示导电率[S/m]，α²σ表示功率因数[W/mK²]。另外，T表示温度，k表示导热率[W/mK]。k可以表示为a·cp·ρ，并且a表示热扩散率[cm²/S]，cp表示比热[J/gK]，ρ表示密度[g/cm³]。

为了获得热电元件的热电品质因数(ZT)，可以使用Z计测量Z值(V/K)，并且可以使用测量出的Z值计算热电品质因数(ZT)。

在此，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可以包括铜(Cu)、银(Ag)、铝(Al)和镍(Ni)中的至少一者并且可以具有0.01mm至0.3mm的厚度。当下电极120或上电极150的厚度小于0.01mm时，下电极120或上电极150作为电极的功能可能下降，因此导电性能可能降低，而当下电极120或上电极150的厚度大于0.3mm时，传导效率可能由于电阻的增大而降低。

另外，彼此相对的下基板110和上基板160可以是金属基板，金属基板的厚度可以在0.1mm至1.5mm的范围内。当金属基板的厚度小于0.1mm或大于1.5mm时，热辐射特性或导热率可能过高，因此热电元件的可靠性可能降低。然而，本文所描述的金属基板的厚度是示例性的并且可以根据热电元件100的尺寸和应用该热电元件的用途而改变。金属基板可以是例如铝、铝合金、铜、铜合金或铝铜合金基板，但本发明不限于此，金属基板可以是由具有高导热性能的金属制成的基板。此外，当下基板110和上基板160是金属基板时，可以进一步在下基板110与下电极120之间以及进一步在上基板160与上电极150之间形成有绝缘层170。绝缘层170可以包括具有1至20W/mK的导热率的材料。

在这种情况下，绝缘层170可以包括树脂组合物和无机填料。树脂组合物可以由树脂层制成，树脂层包括环氧树脂组合物和有机硅树脂组合物中的至少一者，无机填料可以包括氧化物和氮化物中的至少一者。因此，由于绝缘层170，可以提高绝缘特性、接合力和导热性能。在此，绝缘特性可以是指防止相邻层之间的绝缘并且防止高压下的介电击穿的耐压特性。

在此，可以以树脂层的68至88体积％包括无机填料。当包括的无机填料低于68vol％时，导热效果可能降低，而当包括的无机填料大于88vol％时，树脂层可能容易破裂。

另外，当树脂组合物包含环氧树脂时，环氧树脂可以包含环氧化合物和固化剂。在这种情况下，相对于10体积比的环氧化合物，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、非晶环氧化合物和有机硅环氧化合物中的至少一者。当树脂组合物包括有机硅树脂时，有机硅树脂可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS：polydimethylsiloxane)。

无机填料可以包括具有热辐射特性或绝缘特性的氧化物和氮化物中的至少一者，并且包括的氮化物可以为无机填料的55至95wt％，更优选为60至80wt％。当包括在上述数值范围内的氮化物时，可以提高传导率和接合力。在此，氮化物可以包括氮化硼和氮化铝中的至少一者，氧化物可以包括氧化铝、氧化钛和氧化锌中的至少一者。

当氮化物包括氮化硼时，可以以团聚体的形式应用氮化硼。在这种情况下，氮化硼团聚体的粒径D50在250μm至350μm的范围内，并且氧化铝的粒径D50可以在10μm至30μm的范围内。当氮化硼团聚体的粒径D50和氧化铝的粒径D50满足上述数值范围时，氮化硼团聚体和氧化铝可以均匀地分散在树脂层中。因此，整个树脂层可以具有均匀的导热效果和粘合性能。

尽管未示出，设置在下基板110与下电极120之间以及上基板160与上电极150之间的绝缘层170中的至少一者可以形成为多层。在这种情况下，多层可以包括相同的树脂组合物或无机填料，或者包括不同的树脂组合物或无机填料，并且各个层可以具有不同的厚度。因此，由于绝缘层170，可以进一步提高绝缘特性、接合力和导热性能中的至少一者。

可替代地，彼此相对的下基板110和上基板160可以是绝缘基板。绝缘基板可以是具有导热性能和绝缘性能的陶瓷基板或由聚合物树脂制成的基板。例如，陶瓷基板可以是例如氧化铝基板、氮化铝基板等。

可替代地，彼此相对的下基板110和上基板160中的一个可以是金属基板，而另一个可以是绝缘基板。

下基板110和上基板160可以形成为不同尺寸。优选地，下基板110可以形成为其体积、厚度或面积大于上基板160的体积、厚度或面积，因此可以选择性地设置在高温区域或低温区域中。例如，当需要通过相对提高热辐射性能来优化传热效率时，下基板110可以设置在高温区域中。相反，当需要通过相对提高吸热性能来优化传热效率时，下基板110可以设置在低温区域中。作为另一示例，在在下基板110上设置有用于保护热电模块免受外部环境影响的密封构件的情况下，当在下基板110中形成附加的接合或紧固区域，以用于耦接到低温区域或高温区域时，下基板110可以形成为其体积、厚度或面积中的至少一者大于上基板160的体积、厚度或面积中的相应一者。在这种情况下，下基板110可以形成为其面积是上基板160的面积的1.2至5倍。当下基板110形成为其面积小于上基板160的面积的1.2倍时，对提高传热效率的效果不高，而当下基板110形成为其面积大于上基板160面积的5倍时，传热效率反而可能显著降低，并且可能难以保持热电模块的基本形状。

可以在下基板110和上基板160中的至少一者的表面上形成热辐射图案，例如凹凸图案。因此，可以提高热电元件的热辐射性能。当在与P型热电臂130或N型热电臂140接触的表面上形成凹凸图案时，也可以提高热电臂与基板之间的接合特性。热电元件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。

尽管未示出，可以在下基板110与上基板160之间进一步设置密封构件。密封构件可以设置在下基板110与上基板160之间，从而设置在下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140以及上电极150的侧表面上。因此，下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140和上电极150可以被密封，免受外部湿气、热和污染的影响。在此，密封构件可以包括密封壳、设置在密封壳与下基板110之间的密封材料以及设置在密封壳与上基板160之间的密封材料，密封壳设置为与多个下电极120中的最外侧电极侧表面、多个P型热电臂130中的最外侧电极侧表面和多个N型热电臂140中的最外侧电极侧表面以及多个上电极150中的最外侧电极侧表面间隔开预定距离。如上所述，密封壳可以通过密封材料与下基板110和上基板160接触。因此，当密封壳与下基板110和上基板160直接接触时，可通过密封壳发生导热，因此，可以防止下基板110与上基板160之间的温度差减小的问题。在此，密封材料可以包括环氧树脂和有机硅树脂中的至少一者，或者包括两个表面都涂覆有环氧树脂和有机硅树脂中的至少一者的带(tape)。密封材料可以用于气密地密封密封壳与下基板110之间以及密封壳与上基板160之间，并且用于提高下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140和上电极150的密封效果，并且密封材料可以与封闭材料、封闭层、防水材料、防水层等混合。然而，以上关于密封构件的描述仅是示例性的，并且可以以各种形式来改变密封构件。尽管附图中未示出，但是可以进一步包括绝缘材料来包围密封构件。可替代地，密封构件可以包括热绝缘部件。

同时，P型热电臂130和N型热电臂140可以具有图1A或图1B所示的结构。参考图1A，热电臂130和140可以包括：热电材料层132和142；第一镀层134-1和144-1，层压在热电材料层132和142的一个表面上；以及第二镀层134-2和144-2，层压在热电材料层132和142的与该一个表面相反的另一表面上。可替代地，参照图1B，热电臂130和140可以包括：热电材料层132和142；第一镀层134-1和144-1，层压在热电材料层132和142的一个表面上；第二镀层134-2和144-2，层压在热电材料层132和142的与该一个表面相反的另一表面上；第一缓冲层136-1和146-1，设置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1之间；以及第二缓冲层136-2和146-2，设置在热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间。可替代地，热电臂130和140可以进一步包括在第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2中的每一个与下基板110和上基板160中的每一个之间设置的金属层。

在此，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可以具有与上述P型热电臂130或N型热电臂140相同的材料或形状。当热电材料层132和142为多晶时，可以增大热电材料层132和142、第一缓冲层136-1和146-1以及第一镀层134-1和144-1之间的接合力，并且增大热电材料层132和142、第二缓冲层136-2和146-2以及第二镀层134-2和144-2之间的接合力。因此，即使将热电元件100应用于发生振动的用途(例如车辆)时，也可以防止第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2与P型热电臂130或N型热电臂140分离并碳化的问题，并且可以提高热电元件100的耐久性和可靠性。

另外，金属层可以选自铜(Cu)、铜合金、铝(Al)和铝合金，并且可以具有0.1至0.5mm的，优选为0.2至0.3mm的厚度。

接下来，第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2可以各自包括Ni、Sn、Ti、Fe、Sb、Cr和Mo中的至少一者，并且可以具有1μm至20μm的，优选为1μm至10μm的厚度。第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2可以防止作为半导体材料的Bi或Te与热电材料层132和142中的金属层之间的反应，因此可以防止热电元件的性能劣化，还可以防止金属层的氧化。

在这种情况下，第一缓冲层136-1和146-1以及第二缓冲层136-2和146-2可以设置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1之间以及热电材料层132和142与第二镀层134-2和144-2之间。在这种情况下，第一缓冲层136-1和146-1以及第二缓冲层136-2和146-2可以包括Te。例如，第一缓冲层136-1和146-1以及第二缓冲层136-2和146-2可以包括Ni-Te、Sn-Te、Ti-Te、Fe-Te、Sb-Te、Cr-Te和Mo-Te中的至少一者。根据本发明的实施例，当包括Te的第一缓冲层136-1和146-1以及第二缓冲层136-2和146-2设置在热电材料层132和142与第一镀层134-1和144-1以及第二镀层134-2和144-2之间时，可以防止热电材料层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，由于富含Bi的区域，可以防止热电材料层中的电阻增大。

在上文中，使用了术语“下基板110”、“下电极120”、“上电极150”和“上基板160”，但这些术语是易于理解和便于描述而被任意称为上、下基板或上、下电极的。相反，其位置可以颠倒，例如下基板110和下电极120设置在上侧，上电极150和上基板160设置在下侧。在本说明书中，“下基板110”可以用作术语“第一基板110”，术语“下电极120”可以用作术语“第一电极120”，术语“上电极150”可以用作术语“第二电极150”，并且术语“上基板160”可以用作术语“第二基板160”。

参考图3，散热器200设置在上基板，即第二基板160上。在这种情况下，散热器200可以实现为使用板状基底形成空气流路，从而与通过散热器200的空气面接触。也就是说，散热器200可以具有以下结构：基底被折叠从而形成具有预定间距P和高度H的重复图案，即折叠结构。

同时，为了将第二基板160接合到散热器200，在第二基板160与散热器200之间可以设置有粘合层300，粘合层300形成为包括聚合物树脂和金属中的至少一者的层。第二基板160和散热器200可以通过施加压力或热或者同时施加压力和热的工艺来接合。

参考图4A和图4B，即使在接合工艺之后，设置在第二基板160与散热器200之间的粘合层300中仍可能残留有多个气泡。粘合层300在作为聚合物树脂与金属材料的混合物被固化之前可以是浆料的形式。聚合物树脂可以赋予粘合层300以流动性，从而促进在第二基板160上的涂覆，金属材料可以包括锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)和铝(Al)中的至少一者，从而赋予第二基板160与散热器200之间的接合力和传热特性。多个气泡包含在聚合物树脂中，并且第二基板160与散热器200之间的传热路径由于气泡而减少，因此可能降低传热性能。另外，由于气泡，可能降低第二基板160与散热器200之间的接合性能。

设置在第二基板160与散热器200之间的粘合层300中的气泡量可根据第二基板160与散热器200之间的接合面积、第二基板160和散热器200的厚度或者粘合层300的材料而改变。随着第二基板160与散热器200之间的接合面积或者第二基板160和散热器200的厚度的增加或者粘合层300中聚合物树脂的含量增加，粘合层300中产生的气泡难以泄漏到外部，因此即使在接合工艺之后仍可能残留多个气泡。当通过减小散热器200的间距来减小第二基板160与散热器200之间的接合面积时，可以减少粘合层300中的气泡量。然而，在高温或低温空气强制流入散热器200区域的应用领域中，空气的阻力可能增大并且相邻区域中的气压可能增大。因此，一些未通过散热器200区域的停滞空气可能会倒流并对周围系统产生负面影响，并且通过散热器200的空气也可能没有适当的流量。因此，为了防止热电模块的效率或应用热电模块的热电系统的效率降低，期望使通过散热器200之前的气压与通过散热器200之后的气压之间的差最小化。

因此，在本发明的实施例中，旨在提供一种传热性能、接合性能和发电性能均得到提高的散热器或基板的结构。

图5示出本发明的一个实施例的热电模块的剖视图，图6示出图5的实施例的热电模块中包括的散热器的立体图，图7示出图5的实施例的热电模块的放大局部剖视图。在此，由于热电元件100的详细结构，即下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150、上基板160和绝缘层170的内容可以按照与图1和图2中描述的内容相同的方式应用，因此为了描述方便将不再重复对它们的描述。

参考图5至图7，粘合层300设置在第二基板160上，并且散热器200设置在粘合层300上。第二基板160和散热器200可以通过粘合层300彼此接合。在此，将散热器200的示例描述为设置在上基板160，即第二基板160上，但是这是为了描述方便，本发明不限于此。也就是说，具有与本发明的实施例相同结构的散热器200可以设置在下基板110，即第一基板110上，或者可以设置在第一基板110和第二基板160两者上。

根据本发明的实施例，散热器200可以具有预定图案规则地重复并且连接的形状。也就是说，散热器200可以包括第一图案X1、第二图案X2和第三图案X3，并且这些图案可以是依次连接并且形成为一体形式的平板。

根据本发明的实施例，图案X1、X2和X3中的每一个可以包括依次连接的第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240，并且第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240中的每一个可以设置有多个表面。

第一表面210可以面对第二基板160并且设置为与粘合层300直接接触。第二表面220可以从第一表面210的第一端向上延伸。第四表面240可以从与第一表面210的第一端面对的第二端向上延伸。第三表面230可以是这样的表面，其面对第二基板160、从第二表面220延伸而与粘合层300间隔开并且从相邻图案的第四表面240延伸从而彼此连接。第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240可以依次折叠而具有一体形式的结构。此外，第一表面210可以与第二基板160平行，第三表面230可以与第二基板160平行。在本实施例中，术语“平行”的含义可以定义为第二基板160的上表面(即第二基板160与粘合层300直接接触的表面)与第一表面210或第三表面230的之间的内角在2°以内。

在此，术语“向上”可以指第二基板160之上远离第二基板160的方向，术语“向下”可以指第二基板160之上更靠近第二基板160的方向。即，第三表面230与第二基板160之间的距离可以大于第一表面210与第二基板160之间的距离。

第一图案X1的第二表面220可以通过第一图案X1的第三表面230连接到第二图案X2的与第一图案X1相邻的第四表面240，类似地，第二图案X2的第二表面220可以通过第二图案X2的第三表面230连接到第三图案X3的与第二图案X2相邻的第四表面240。

同时，根据本发明的实施例，如图7A所示，第三表面230的宽度W3可以大于第一表面210的宽度W1。为此，可以进一步包括第五表面250和第六表面260中的任一者，第五表面250设置在第一表面210与第二表面220之间从而将第一表面210与第二表面220连接，第六表面260设置在第一表面210与第四表面240之间从而将第一表面210与第四表面240连接，或者可以进一步包括第五表面250和第六表面260两者。第一表面210与第五表面250之间的内角θ1可以不同于在第二表面220与第三表面230之间的边界处的第二表面220与第三表面230之间的内角θ2。此外，第五表面250与第二表面220之间的内角θ3可以不同于在第二表面220与第三表面230之间的边界处的第二表面220与第三表面230之间的内角θ2。例如，在第一表面210与第五表面250之间的边界处的第一表面210与第五表面250之间的内角θ1可以大于在第二表面220与第三表面230之间的边界处的第二表面220与第三表面230之间的内角θ2。另外，在第五表面250与第二表面220的边界处的第五表面250与第二表面220之间的内角θ3可以大于在第二表面220与第三表面230之间的边界处的第二表面220与第三表面230之间的内角θ2。当进一步包括设置在第一表面210与第四表面240之间而将第一表面210与第四表面240连接的第六表面260时，第六表面260可以形成为具有与第五表面250基本对称的形状。因此，第六表面260与第一表面210之间的内角θ4或第六表面260与第四表面240之间的内角θ5可以以与上述内角θ1和θ3之间的关系相同的方式配置。在图7A和图7B中，主要示出了第五表面250设置在第一表面210与第二表面220之间并且与第五表面250对称的第六表面260设置在第一表面210与第四表面240之间的示例，但本发明不限于此。如图5A和图5B所示，第五表面250可以设置在第一表面210与第二表面220之间，并且第一表面210和第四表面240可以直接彼此连接，尽管未示出，但第六表面260可以设置在第一表面210与第四表面240之间，并且第一表面210和第二表面220可以直接彼此连接。

参考图7A和图7B，可以看出在第一表面210与第二表面220之间的边界处的第一表面210与第五表面250之间的内角θ1大于90°并且为钝角，在第二表面220与第三表面230之间的边界处的第二表面220与第三表面230之间的内角θ2几乎为直角。因此，由于可以减小第一表面210与粘合层300之间的接触面积，所以可以减少粘合层300中的气泡。此外，由于在保持形成散热器200的图案中每个图案的间距P的同时可以减小第一表面210与粘合层300之间的接触面积，因此可以使通过散热器200区域之前的气压与通过散热器200区域之后的气压之间的差最小化。

更具体地，如图7A和7B所示，第一图案X1的第二表面220与第二图案X2的第四表面240之间的距离d1可以小于第一图案X1的第五表面250与第二图案X2的第六表面260之间的距离d2，并且第二图案X2的第四表面240与第二图案X2的第二表面220之间的距离d3可以小于第二图案X2的第五表面250与第二图案X2的第六表面260之间的距离d4。因此，可以在保持形成散热器200的图案中的每个图案的间距P的同时减小第一表面210与粘合层300之间的接触面积，并且空气所通过的流路的面积基本上没有减小，因此可以使通过散热器200区域之前的气压与通过散热器200区域之后的气压之间的差最小化。在这种情况下，每个图案的第一表面210的宽度W1可以是图案的间距(例如，从第一图案X1的第四表面240到第二图案X1的第四表面240的距离)的0.2至0.4倍，并且第五表面250或第六表面260距第一表面210的最大高度可以是设置在第一表面210下方的粘合层300的厚度的1.5至3倍。例如，当图案的间距为3.76mm时，第一表面210的宽度W1可以在0.75至1.5mm的范围内，优选为0.85至1.35mm，更优选为0.95至1.2mm，并且当粘合层300的厚度为1.5mm时，第五表面250或第六表面260距第一表面210的最大高度可以在3至4.5mm的范围内。因此，可以在不减小图案的间距的情况下使接合到粘合层300的第一表面210的面积最小化，因此可以使通过散热器200区域之前的气压与通过散热器200区域之后的气压之间的差最小化。

同时，如图7A所示，粘合层300可以设置在第一表面210下方而与第一表面210直接接触，但如图7B所示，粘合层300的一部分也可以与第五表面250和第六表面260的至少一部分直接接触。因此，与第五表面250和第六表面260的至少一部分直接接触的粘合层300的最大高度h2可以大于与第一表面210直接接触的粘合层300的最大高度h1。在将粘合层300涂覆到第二基板160上并且将第一表面210设置在粘合层300上、然后按压的工序中，可以通过使气泡向第五表面250和第六表面260漏出然后固化粘合层300的工序来形成粘合层300。因此，由于粘合层300不仅设置在第一表面210上，还设置在第五表面250和第六表面260上，所以可以增大第二基板160与散热器200之间的接合力。另外，由于粘合层300的最大高度h2，所以气泡可以更容易从粘合层300漏出。

在这种情况下，粘合层300可以涂覆到第二基板160的整个表面，但优选地，可以仅涂覆到设置有第一表面210的区域。因此，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230对应的至少一部分上。例如，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230的宽度的中点对应的至少一部分上。因此，可以最小化形成粘合层300的材料的量并且可以加宽第二基板160与第三表面230之间的空间，因此空气可以有效地流动。

图8是示出相对于散热器的空气流路的面积的气压差的曲线图。

参考图8可以看出，基于空气的面积为1的情况，随着相对于空气的面积的比率减小，相对于气压差的比率增大。在此，气压差可以指通过散热器之前的气压和通过散热器之后的气压之间的差。即，可以看出，随着散热器200的间距减小，散热器的空气流路的面积变小，并且通过散热器200区域之前的气压与通过散热器200区域之后的气压之间的差增大。这意味着随着散热器的空气流路的面积减小，周围区域中的空气阻力和气压增大，因此通过散热器的气流受到限制。

例如，在设置在同一区域并且具有相同散热器面积和高度以及相同板厚度的两个散热器中的任一者的间距与另一个散热器的间距相比减小了一半的情况下，空气的实际面积减少了约0.9倍。因此，气压差的比率约为1.1，可以增大约10％或更多。

另一方面，当散热器如本发明的实施例那样设计时，在使与粘合层300的接触面积最小化的同时空气的面积基本上不会减小。因此，可以看出，可以获得基板与散热器之间的接合性能得到提高且热电性能不降低的热电模块。

图9是本发明的另一实施例的热电模块的局部剖视图，图10是图9的实施例的热电模块中包括的散热器的俯视图，图11是图9的实施例的热电模块中包括的散热器的立体图，图12示出图9的实施例的热电模块中包括的散热器的一部分的具体示例。在此，由于热电元件100的详细结构，即下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150、上基板160和绝缘层170的内容未单独示出，并且可以按照与图1和图2中描述的内容相同的方式应用，因此为了描述方便将不再重复对其的描述。

参考图9至图12，粘合层300设置在第二基板160上，并且散热器200设置在粘合层300上。第二基板160和散热器200可以通过粘合层300彼此接合。在此，将散热器200的示例描述为设置在上基板160，即第二基板160上，但是这是为了描述方便，本发明不限于此。也就是说，具有与本发明的实施例相同结构的散热器200可以设置在下基板110，即第一基板110上，或者可以设置在第一基板110和第二基板160两者上。

根据本发明的实施例，散热器200可以具有预定图案规则地重复并且连接的形状。也就是说，散热器200可以包括第一图案X1、第二图案X2和第三图案X3，并且这些图案可以是依次连接并形成为一体形式的平板。

根据本发明的实施例，图案X1、X2和X3中的每一个可以包括依次连接的第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240，并且第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240中的每一个可以设置有多个表面。

第一表面210可以面对第二基板160并且可以设置为与粘合层300直接接触。第二表面220可以从第一表面210的第一端向上延伸。第四表面240可以从第一表面210的与第一端面对的第二端向上延伸。第三表面230可以面对第二基板160、从第二表面220延伸而与粘合层300间隔开并且从与其相邻的图案的第四表面240延伸而彼此连接。第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240可以依次折叠而具有一体形式的结构。此外，第一表面210可以与第二基板160平行，第三表面230可以与第二基板160平行。在本实施例中，术语“平行”的含义可以定义为第二基板160的上表面(即第二基板160的与粘合层300直接接触的表面)与第一表面210或第三表面230之间的内角在2°以内。

在此，术语“向上”可以指第二基板160之上远离第二基板160的方向，术语“向下”可以指第二基板160之上靠近第二基板160的方向。即，第三表面230与第二基板160之间的距离可以大于第一表面210与第二基板160之间的距离。

第一图案X1的第二表面220可以通过第一图案X1的第三表面230连接到第二图案X2的与第一图案X1相邻的第四表面240，类似地，第二图案X2的第二表面220可以通过第二图案X2的第三表面230连接到第三图案X3的与第二图案X2相邻的第四表面240。在这种情况下，粘合层300可以涂覆到第二基板160的整个表面，但优选地，可以仅涂覆到设置有第一表面210的区域。因此，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230对应的至少一部分上。例如，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230的宽度的中点对应的至少一部分上。因此，可以最小化形成粘合层300的材料的量并且可以加宽第二基板160与第三表面230之间的空间，因此空气可以有效地流动。

同时，根据本发明的实施例，在第一表面210中可以设置有以预定或不规则间隔形成的多个孔212。因此，粘合层300可以通过多个孔212中的至少一部分突出并且设置在第一表面210上。在将粘合层300涂覆到第二基板160上并且将第一表面210设置在粘合层300上、然后按压的工序中，可以通过将气泡经由第一表面210的孔212漏出然后固化粘合层300的工序来形成粘合层300。因此，由于粘合层300不仅设置在第一表面210的下表面上，还设置在第一表面210的上表面上，所以可以增大第二基板160与散热器200之间的接合力。另外，由于粘合层300从第一表面210突出，所以气泡可以更容易从粘合层300漏出。在此，孔212可以使用蚀刻法或钻孔法来加工，但是本发明不限于此。

在这种情况下，形成在第一表面210中的多个孔212的面积可以在第一表面210的面积的10％至30％的范围内。当多个孔212的面积小于第一表面210的面积的10％时，粘合层300中的气泡可能难以漏出，而当多个孔212的面积大于第一表面210的面积的30％时，第一表面210与第二基板160之间的接合力可能降低。

可替代地，多个孔212中的至少一个的直径可以在第一表面210的宽度W1(即，第一图案X1的第四表面240与第一图案X1的第二表面220之间的距离)的25％至75％的范围内。当孔212的直径小于第一图案X1的第四表面240与第一图案X1的第二表面220之间的距离的25％时，粘合层300中的气泡可能难以漏出，当孔212的直径大于第一图案X1的第四表面240与第一图案X1的第二表面220之间距离的75％时，第一表面210与第二基板160之间的接合力可能降低或者空气阻力可能增大。

另一方面，参考图12，可以对孔的形状进行各种修改。例如，参考图12A，第一表面210的最低点210-L处的孔212的直径可以与最高点210-H处的孔212的直径相同。或者，参考图12B，第一表面210的最低点210-L处的孔212的直径可以与最高点210-H处的孔212的直径不同。例如，第一表面210的最高点210-H处的孔212的直径可以大于最低点210-L处的孔212的直径。在这种情况下，最高点210-H处的孔212的直径可以在第一表面210的宽度W1(即，第一图案X1的第四表面240与第二图案X2的第二表面220之间的距离)的75％至100％的范围内。如上所述，当第一表面210的最高点210-H处的孔212的直径大于最低点210-L处的孔212的直径时，粘合层300中的空气可以漏出所通过的路径可以扩大而不会减小第二基板160与散热器200之间的接合力。

图13是本发明的又一实施例的热电模块的局部剖视图，图14是图13的实施例的热电模块中的包括的散热器的俯视图，图15是图13的实施例的热电模块中的包括的散热器的立体图。在此，由于热电元件100的详细结构，即下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150、上基板160和绝缘层170的内容未单独示出，并且可以按照与图1和图2中描述的内容相同的方式应用，因此为了描述方便将不再重复对它们的描述。另外，将不再重复在图9至图12中描述的内容中的相同内容。

参考图13至图15，可以沿着第一表面210与第二表面220之间的边界以及第一表面210与第四表面240之间的边界进一步形成至少一条狭缝214。因此，粘合层300可以通过狭缝214突出并且设置在第一表面210和第二表面220上，并且还可以设置在第一表面210和第四表面240上。在将粘合层300涂覆到第二基板160上并且将第一表面210设置在粘合层300上、然后按压的工艺中，可以通过将气泡经由狭缝214漏出然后固化粘合层300的工艺来形成粘合层300。因此，由于粘合层300不仅设置在第一表面210的下表面上，还设置在第一表面210和第二表面220的上表面上，所以可以增大第二基板160与散热器200之间的接合力。另外，由于粘合层300从第一表面210和第二表面220突出，所以气泡可以更容易从粘合层300漏出。

图16至图18是本发明的再一实施例的热电模块的局部剖视图。在此，由于热电元件100的详细结构，即下基板110、下电极120、P型热电臂130、N型热电臂140、上电极150、上基板160和绝缘层170的内容未单独示出，并且可以按照与图1和图2中描述的内容相同的方式应用，因此为了描述方便将不再重复对它们的描述。

参考图16至图18，粘合层300设置在第二基板160上，并且散热器200设置在粘合层300上。第二基板160和散热器200可以通过粘合层300彼此接合。在此，将散热器200的示例描述为设置在上基板160，即第二基板160上，但是这是为了描述方便，本发明不限于此。也就是说，具有与本发明的实施例相同结构的散热器200可以设置在下基板110，即第一基板110上，或者可以设置在第一基板110和第二基板160两者上。

根据本发明的实施例，散热器200可以具有预定图案规则地重复并且连接的形状。也就是说，散热器200可以包括第一图案X1和第二图案X2，并且这些图案可以是依次连接并形成为一体形式的平板。

根据本发明的实施例，图案X1和X2中的每一个可以包括依次连接的第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240，并且第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240中的每一个可以设置有多个表面。

第二表面220可以从第一表面210的第一端向上延伸。第四表面240可以从与第一表面210的第一端面对的第二端向上延伸。第三表面230可以面对第二基板160、从第二表面220延伸而与粘合层300间隔开并且从与其相邻的图案的第四表面240延伸而彼此连接。第一表面210、第二表面220、第三表面230和第四表面240可以依次折叠以具有一体形式的结构。此外，第一表面210可以与第二基板160平行，第三表面230可以与第二基板160平行。在本实施例中，术语“平行”的含义可以定义为第二基板160的上表面(即第二基板160的与粘合层300直接接触的表面)与第一表面210或第三表面230的之间的内角在2°以内。

在此，术语“向上”可以指第二基板160之上远离第二基板160的方向，术语“向下”可以指第二基板160之上靠近第二基板160的方向。即，第三表面230与第二基板160之间的距离可以大于第一表面210与第二基板160之间的距离。

第一图案X1的第二表面220可以通过第一图案X1的第三表面230连接到第二图案X2的与第一图案X1相邻的第四表面240，类似地，第二图案X2的第二表面220可以通过第二图案X2的第三表面230连接到第三图案X3的与第二图案X2相邻的第四表面240。

在这种情况下，粘合层300可以涂覆到第二基板160的整个表面，但优选地，可以不设置在第二基板160的对应于第三表面230的至少一部分上。例如，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230对应的至少一部分上。例如，粘合层300可以不设置在第二基板160的与第三表面230的宽度的中点对应的至少一部分上。因此，可以最小化形成粘合层300的材料的量并且可以加宽第二基板160与第三表面230之间的空间，因此空气可以有效地流动。

同时，根据本发明的实施例，可以在第二基板160中形成规则地重复的预定凹槽162，并且粘合层300和第一表面210可以设置在凹槽162中。

在这种情况下，每个凹槽162可以包括底表面162-1和从底表面162-1的两侧向上延伸的两个壁表面162-2和162-3，并且粘合层300和第一表面210可以依次层压在底表面162-1上。

在这种情况下，连接到第一表面210的第二表面220的一部分和第四表面240的一部分可以进一步设置在凹槽162中，并且可以进一步将粘合层300设置在凹槽162的壁表面162-2和162-3、第二表面220的所述一部分以及第四表面240的所述一部分之间。

因此，第二基板160与散热器200之间的接合面积由于凹槽162而显著增大，因此可以增大第二基板160与散热器200之间的接合力。另外，由于粘合层300设置在凹槽162的壁表面162-2和162-3、第二表面220的所述部分以及第四表面240的所述部分之间，所以粘合层300中的空气可漏出的路径可以扩大。

各个凹槽162的壁表面162-2和162-3与容纳在各个凹槽162中的各个图案之间的间隔距离之和可以在0.2至1.0mm的范围内。因此，散热器200的各个图案的第一表面210可以容纳在第二基板160的凹槽162中。例如，当各个凹槽162的壁表面162-2和162-3与容纳在各个凹槽162中的各个图案之间的间隔距离之和小于0.2mm，散热器200的一些图案由于在接合第二基板160与散热器200的工艺期间被施加的热量而膨胀并与凹槽162分离，或者可能导致凹槽162的形状改变或接合力降低，因此，散热器200的特性可能降低。此外，当各个凹槽162的壁表面162-2和162-3与容纳在各个凹槽162中的各个图案之间的间隔距离之和大于1.0mm时，待施加的焊锡的量变得过多，因此，在粘合层中产生气泡的可能性增大。

在这种情况下，凹槽162的一个壁表面162-3可以通过连接表面162-4连接到与凹槽162相邻的另一凹槽162的一个壁表面162-2。在这种情况下，连接表面162-4可以设置在散热器200的第三表面230下方而平行于第三表面230。在此，连接表面162-4与第三表面230之间的距离T1可以是第一表面210与第三表面230之间的垂直距离的0.8倍以上且小于1倍。当连接表面162-4与第三表面230之间的距离T1小于第一表面210与第三表面230之间的垂直距离的0.8倍时，凹槽的深度变得太大，使得填充凹槽的焊锡的量增加，因此，在粘合层中产生气泡的可能性增大。此外，随着连接表面162-4与第三表面230之间的距离T1减小，不能充分提供空气流动的区域。因此，通过散热器200区域之前的气压与通过散热器200区域之后的气压之间的差可能增大。

同时，参考图17，粘合层300可以进一步设置在各个凹槽162的壁表面162-2和162-3与连接表面162-4之间的边界的至少一部分上。在将粘合层300涂覆到第二基板160的凹槽162中并且将散热器200的第一表面210设置在粘合层300上、然后按压的工艺中，粘合层300可以通过使气泡沿着凹槽162的壁表面162-2和162-3流过连接表面162-4然后固化粘合层300的工艺来形成粘合层300。因此，由于粘合层300不仅设置在第一表面210的下表面上，而且与第二表面220和第三表面230一起设置在凹槽162的连接表面162-4上，所以可以增大第二基板160和散热器200之间的接合区域。另外，由于粘合层300从连接表面162-4突出，所以气泡可以更容易从粘合层300漏出。

同时，参考图18，凹槽162中还可以形成槽口(notch)。在此，槽口可以指小凹槽并且形成为各种形状，诸如V形、U形等。例如，可以沿着凹槽162的底表面162-1与壁表面162-2和162-3之间的边界进一步形成至少一个槽口164，或者可以在垂直于底表面162-1的方向上在凹槽162的壁表面162-2和162-3中的至少一个上进一步形成至少一个槽口164，并且可以在形成的槽口164中进一步设置粘合层300。

因此，增大了第二基板160与散热器200之间的接合面积，从而可以增大第二基板160与散热器200之间的接合力，并且可以扩大粘合层300中的气泡通过槽口可以漏出所通过的路径。

同时，上述实施例可以相互组合。

图19至图22是本发明的再一实施例的热电模块的局部剖视图。

参考图19，图5的实施例和图9的实施例可以相互组合。也就是说，散热器200的第一表面210可以形成为其宽度小于第三表面230的宽度，并且可以在第一表面210中形成孔212。

可替代地，参考图20，图5的实施例和图16的实施例可以相互组合。也就是说，散热器200的第一表面210可以形成为其宽度小于第三表面230的宽度，并且可以在第二基板160中形成凹槽162，使得第一表面210可以设置在凹槽162中。

可替代地，参考图21，图5的实施例、图9的实施例和图16的实施例可以相互组合。也就是说，散热器200的第一表面210可以形成为其宽度小于第三表面230的宽度，可以在第一表面210中形成孔212，并且可以在第二基板160中形成凹槽162，使得第一表面210可以设置在凹槽162中。

可替代地，参考图22，图9的实施例和图16的实施例可以相互组合。也就是说，可以在第一表面210中形成孔212，并且可以在第二基板160中形成凹槽162，使得第一表面210可以设置在凹槽162中。

另外，根据本发明的实施例可以以各种方式相互组合。

上述根据本发明的实施例的热电模块可以应用于热转换装置。

图23是示出热转换装置的示例的立体图，该热转换装置应用了本发明的实施例的热电模块。图24是图23的热转换装置的分解立体图。

参考图23和图24，热转换装置1000包括导管1100、第一热电模块1200、第二热电模块1300和导气构件1400。在此，热转换装置1000可以通过利用流过导管1100内部的冷却流体与通过导管1100外部的高温气体之间的温度差来发电。

为此，第一热电模块1200可以设置在导管1100的一个表面上，第二热电模块1300可以设置在导管1100的另一个表面上。在这种情况下，在第一热电模块1200和第二热电模块1300中的每一个的两个表面中，朝向管道1100设置的表面可以成为低温单元，并且可以利用低温单元与高温单元之间的温度差来发电。

引入导管1100中的冷却流体可以是水，但本发明不限于此，并且冷却流体可以是具有冷却性能的各种类型的流体中的任一者。引入导管1100中的冷却流体的温度可以低于100℃，优选为低于50℃，更优选为低于40℃，但本发明不限于此。在通过导管1100之后排出的冷却流体的温度可以高于引入导管1100中的冷却流体的温度。

冷却流体从导管1100的冷却流体入口引入并通过冷却流体出口排出。

尽管未示出，但热辐射引脚可以设置在导管1100的内壁上。热辐射引脚的形状、热辐射引脚的数量以及热辐射引脚占据导管1100的内壁的面积可以根据冷却流体的温度、废热的温度、所需的发电能力等进行各种改变。

同时，第一热电模块1200设置在导管1100的一个表面上，第二热电模块1300设置在导管1100的另一个表面上而与第一热电模块1200对称。

在此，第一热电模块1200和与第一热电模块1200对称设置的第二热电模块1300可以称为一对热电模块或一个单元热电模块。

导气构件1400、密封构件1800和绝缘构件1700可以在空气流动的方向上进一步设置在导管1100上。

然而，应用了根据本发明的实施例的热电模块的示例不限于此。

根据本发明的实施例的热电模块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模块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、制冷机、冷却器、车辆通风板、杯架、洗衣机、烘干机、酒窖、净水器、传感器电源、热电堆等。

另外，根据本发明的实施例的热电模块可以应用到用来发电、冷却和加热的其他工业领域。

根据本发明的实施例，可以获得具有优异性能和高可靠性的热电模块。特别地，根据本发明的实施例，可以获得具有提高的基板与散热器之间的传热性能、提高的接合性能和高耐久性的热电模块。

根据本发明的实施例的热电元件不仅可以应用于以小尺寸实施的应用，还可以应用于以大尺寸实施的应用，例如车辆、船舶、钢厂、焚化炉等。

尽管以上已经详细描述了本发明的示例性实施例及其优点，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由以下权利要求定义的本发明的范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种热电模块，包括：

热电元件，所述热电元件包括第一基板、设置在所述第一基板上的第一电极、设置在所述第一电极上的半导体结构、设置在所述半导体结构上的第二电极以及设置在所述第二电极上的第二基板；

散热器，所述散热器设置在所述第二基板上；以及

粘合层，所述粘合层被配置为将所述第二基板接合到所述散热器，

其中，所述散热器具有预定图案规则地重复并且连接的形状，

每个图案包括：

设置为与所述第二基板面对的第一表面、

从所述第一表面的一端向上延伸的第二表面、

从所述第二表面延伸而与所述第二基板面对的第三表面以及

从所述第一表面的与所述一端相反的另一端向上延伸并且连接到相邻图案的第三表面的第四表面，

所述第三表面与所述第二基板之间的距离大于所述第一表面与所述第二基板之间的距离，并且

所述粘合层设置在所述第二基板与所述第一表面之间。

2.根据权利要求1所述的热电模块，其中，

在所述第二基板中形成有规则地重复的多个凹槽，并且

所述粘合层和所述第一表面设置在各个所述凹槽中。

3.根据权利要求2所述的热电模块，其中，

所述多个凹槽包括彼此相邻设置的第一凹槽和第二凹槽，

所述第一凹槽的一个壁表面和所述第二凹槽的一个壁表面通过面对所述第三表面设置的连接表面彼此连接，并且

所述粘合层还设置在各个凹槽的所述壁表面与所述连接表面之间的边界的至少一部分上。

4.根据权利要求3所述的热电模块，其中，在所述连接表面的与所述第三表面的宽度的中点对应的至少一部分上未设有所述粘合层。

5.根据权利要求1所述的热电模块，其中，在所述第一表面中形成有多个孔。

6.根据权利要求5所述的热电模块，其中，所述粘合层通过所述多个孔中的至少一部分孔从所述第一表面向上突出。

7.根据权利要求5所述的热电模块，其中，

沿着所述第一表面与所述第二表面之间的边界以及所述第一表面与所述第四表面之间的边界中的至少一个形成有至少一条狭缝，并且

所述粘合层通过所述至少一条狭缝从所述第一表面向上突出。

8.根据权利要求1所述的热电模块，其中，所述第三表面的宽度大于所述第一表面的宽度。

9.根据权利要求8所述的热电模块，其中，

每个图案还包括第五表面，所述第五表面设置在所述第一表面与所述第二表面之间而将所述第一表面与所述第二表面连接，并且

所述第一表面与所述第五表面之间的内角大于所述第二表面与所述第三表面之间的内角。

10.根据权利要求9所述的热电模块，其中，

所述粘合层与所述第五表面的至少一部分直接接触，并且

与所述第五表面直接接触的所述粘合层的厚度大于与所述第一表面直接接触的所述粘合层的厚度。

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