JP2012049534A - 熱電モジュール及びその製造方法 - Google Patents
熱電モジュール及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012049534A JP2012049534A JP2011181230A JP2011181230A JP2012049534A JP 2012049534 A JP2012049534 A JP 2012049534A JP 2011181230 A JP2011181230 A JP 2011181230A JP 2011181230 A JP2011181230 A JP 2011181230A JP 2012049534 A JP2012049534 A JP 2012049534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- thermoelectric module
- electrode
- module according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 claims description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 8
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 claims description 8
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 7
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 3
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 3
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910020658 PbSn Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150071746 Pbsn gene Proteins 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、熱電モジュール及びその製造方法を提供する。
【解決手段】対向離間して配設される第1及び第2の基板112、114と、該第1及び第2の基板112、114の内側面に各々配設される第1及び第2の電極122、124と、該第1及び第2の電極122、124間に介在し、これらの電極と電気的に接合される熱電素子130とを含み、第1の基板112の内側面と第1の電極122との間、第2の基板114の内側面と第2の電極124との間、第1の基板112の外側面上、及び第2の基板114の外側面上のうちの少なくともいずれか一つに設けられる表面改善層142、144、146、148とをさらに含む
【選択図】図1
【解決手段】対向離間して配設される第1及び第2の基板112、114と、該第1及び第2の基板112、114の内側面に各々配設される第1及び第2の電極122、124と、該第1及び第2の電極122、124間に介在し、これらの電極と電気的に接合される熱電素子130とを含み、第1の基板112の内側面と第1の電極122との間、第2の基板114の内側面と第2の電極124との間、第1の基板112の外側面上、及び第2の基板114の外側面上のうちの少なくともいずれか一つに設けられる表面改善層142、144、146、148とをさらに含む
【選択図】図1
Description
本発明は、熱電モジュール及びその製造方法に関するものである。
熱電モジュール(Thermoelectric Module)は、固体状態(Solid State)方式のヒートポンプ(Heat Pump)で作動し、冷却器や加熱器にも利用可能である。構造が簡単で、信頼性が高く、機械的作動部品がないため、既存のコンプレッサ(Compressor)などを用いる冷却器に比べて、騒音や振動がなく、また小型化が可能であるという長所がある。
また、簡単な操作で精密で且つ迅速な温度調節及び冷却/加熱転換が可能で、高精密冷却器/恒温器、光部品素子、光学センサ及び精密電子製品に適用されている。
また、熱電モジュールは、直流電源の極性を変えて1つのモジュールで冷却及び加熱の両方を共に具現でき、空気調和器(Air Handling Unit)などにも効果的に活用されている。その他に、例えば小型冷蔵庫、化粧品冷蔵庫、ワイン冷蔵庫、冷温浄水器、車両用冷房シート、半導体設備、精密恒温槽などの冷却/恒温装置で利用されている。
このような熱電モジュールを製作するために、素子の大きさ、特性、接合、パッケージングなどが重要な要素となる。モジュールの設計及び製作方法によって特性、耐久性、信頼性、その他環境変化による熱電モジュールの特性が決定されることになる。
従来では、熱電モジュールを、平らな基板上に熱電素子を接合して形成したが、この際は、基板厚さの不均一またはパターンの精密度不良などにより不完全な接合が行われて、局部的な接合不良、接触抵抗の増加が生じることがある。
このようなモジュールは、熱電モジュールの性能指数及び効率の低下と共に、熱衝撃、耐湿等による劣化が早くに発生し、信頼性が低下するという不都合がある。
本発明は前述のように、基板厚さの不均一またはパターンの精密度不良などから引き起こされる不完全な接合による局部的な接合不良、接触抵抗の増加などの間題点に鑑みて成されたものであって、詳しくは、基板と電極パターンとの間に表面改善層を介在させて局部的な接合不良、接触抵抗の増加などの間題を解決できる熱電モジュール及びその製造方法を提供するにその目的がある。
上記目的を解決するために、本発明による熱電モジュールは、対向離間して配設される第1及び第2の基板と、前記第1及び第2の基板の内側面に各々配設される第1及び第2の電極と、前記第1及び第2の電極間に介在し、該第1及び第2の電極と電気的に接合される熱電素子とを含み、前記第1の基板の内側面と第1の電極との間、第2の基板の内側面と第2の電極との間、第1の基板の外側面上、及び第2の基板の外側面上のうちの少なくともいずれか一つに設けられる表面改善層とをさらに含むことができる。
ここで、前記表面改善層は、エナメル層であり、該エナメル層は、酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とから成ることができる。
前記エナメル層の前記第1の層と第2の層とは、1:2〜1:3の厚さで設けられることができる。
前記第1の基板または前記第2の基板は、セラミック基板、金属基板及び高分子基板のうちのいずれか一つで、前記高分子基板は、ポリイミド、テフロン、エポキシ、PMMA及びPPのうちのいずれか一つから成ることができる。
前記熱電素子と前記第1の電極との間、または前記熱電素子と前記第2の電極との間に、サ一マルグリスがさらに介在することができる。
前記熱電素子は、前記第1及び第2の電極とソルダにより互いに接合されることができる。
上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施形態による熱電モジュール製造方法は、第1の基板及び第2の基板を準備するステップと、前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面上に表面改善層を形成するステップと、前記第1の基板の内側面上に第1の電極、第1のソルダ層及び熱電素子を積層配設するステップと、前記第2の基板の内側面上に前記熱電素子に対応する第2の電極及び第2のソルダ層を積層配設するステップと、前記第1の基板上に前記第2の基板を配設し、リフロー工程を施して前記第1及び第2のソルダ層により前記第1及び第2の電極と前記熱電素子とを互いに接合して熱電モジュールを形成するステップとを含むことができる。
前記表面改善層を形成するステップは、エナメル層を形成するステップであってもよい。
前記エナメル層は、酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とを含み、前記第1の層を形成した後、前記第2の層を形成してなされることができる。
また、前記エナメル層は、前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面を湿式または乾式で洗浄して乾燥した後、該少なくともいずれか一つの面上に前記第1の層または前記第2の層をなす材料をスラリまたはペースト形態で塗布した後、焼成して形成でき、該焼成は、800〜920℃の温度で行われることができる。
また、前記エナメル層は、前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面上に、前記第1の層または前記第2の層を物理的気相蒸着法または化学的気相蒸着法を用いて薄膜形態で形成することができる。
前記熱電素子と前記第1の電極との間及び前記熱電素子と前記第2の電極との間に、サーマルグリスをさらに形成することができる。
本発明によれば、基板と電極パターンとの間に表面改善層を介在することによって、該基板と該電極パターンとの間の接合強度を向上させて、熱電モジュールの耐久性を向上するという効果が奏する。
また、本発明によれば、外部表面に表面改善層を設けることによって、CO2、NOxなどのガス露出、高温多湿などの劣悪な外部環境にも耐食性を確保すると共に、基板と電極パターンとの間の界面が損傷されることなく維持されるという効果が奏する。
また、本発明によれば、表面改善層により熱抵抗や表面強度が優秀で、高温部または低温部の熱衝撃に強いという効果が奏する。
また、本発明によれば、表面改善層に自己清潔機能があって異物による工程上の難しさを解消できるという効果が奏する。
以下、本発明の好適な実施の形態は図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
図1は、本発明の一実施形態による熱電モジュールの断面図である。
図1を参照して、本発明の一実施形態による熱電モジュール100は、対向離間して配設される第1及び第2の基板112、114と、該第1及び第2の基板112、114の内側面112a、114aに各々介在する第1及び第2の電極122、124と、該第1の基板112と該第2の基板114との間に介在する熱電素子130とを含むことができる。
また、熱電モジュール100は、第1の基板112の内側面112a、該第1の基板の外側面112b、第2の基板114の内側面114a及び該第2の基板114の外側面114bのうちのいずれか一つの面上に表面改善層を設けることができる。図1では、第1の基板112の内側面112a、該第1の基板の外側面112b、第2の基板114の内側面114a及び該第2の基板114の外側面115bの各々に、第1の表面改善層142、第2の表面改善層144、第3の表面改善層146及び第4の表面改善層148が形成されているが、いずれか一つの表面改善層は省略してもよい。また図1では、第1の基板112の4つの側面及び第2の基板114の4つの側面上には表面改善層が設けられていないが、必要によって第1の基板112の4つの側面及び第2の基板114の4つの側面上にも表面改善層が設けられてもよい。ここで、第1の基板112の4つの側面または第2の基板114の4つの側面は、図1で示す各基板の内側面及び外側面を除く側面を意味する。
表面改善層142、144、146、148は、エナメル層であってもよい。該エナメル層は、酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とから成ることができる。該エナメル層では、第1の層がまず形成され、該第1の層上に第2の層が設けられる。ここで、エナメル層の第1の層と第2の層とは、1:2〜1:3の厚さで設けられることができる。
第1及び第2の基板112、114と第1及び第2の電極122、124との間に表面改善層142、146を介在することによって、該第1及び第2の基板112、114と第1及び第2の電極122、124との間の接合強度を向上させて、これらの間の界面が損傷されることなく維持されることによって、熱電モジュール100の耐久性を向上させるという効果が奏する。
また、第1及び第2の基板112、114の外部表面に表面改善層144、148を設けることによって、CO2、NOxなどのガス露出、高温多湿などの劣悪な外部環境にも耐食性を確保すると共に、熱抵抗及び表面強度が優秀で高温部または低温部の熱衝撃に強いという効果が奏する。
また、表面改善層142、144、146、148は自己清潔機能があって、第1及び第2の電極122、124を形成する際に、異物除去のための工程に伴う製造原価の上昇または異物による歩留まりの低下などの難しさを解消できるという効果が奏する。
第1の基板112の外側面112bの表面改善層142、または第2の基板114の外側面114b上の表面改善層144には、顔料が含まれることができる。該顔料によって、表面改善層142、144は多様な色を発することができ、特にロゴまたは絵などを挿入して広告効果を期待することができる。
第1及び第2の基板112、114は、熱電素子130と第1及び第2の電極122、124とを支持する役割をすることができる。さらに、熱電素子130が複数設けられる場合、第1及び第2の基板112、114は複数の熱電素子130を連結する役割を行うことができる。
また、第1の基板112及び第2の基板114は外部装置と接合され、熱電素子130の熱交換によって、外部から吸熱または外部に放熱する役割をすることができる。すなわち、第1の基板112及び第2の基板114は外部装置と熱電素子130との間の熱伝達を行う役割をすることができる。これにより、熱電モジュール100の効率は、第1及び第2の基板112、114の熱伝導率による影響を受けることができる。
このため、第1及び第2の基板112、114は、熱伝導率の高いセラミックから成ることができる。
また、第1及び第2の基板112、114は、優秀な熱伝導率の金属から成ることができる。例えば、第1及び第2の基板112、114はアルミニウム及び銅等から成ることができる。これにより、第1及び第2の基板112、114は優秀な熱伝導率を有して、熱電効率を向上させることができる。
ここで、第1の基板112と第2の基板114の内側面112a、114a、詳しくは、第1の基板112と第1の表面改善層142との間、及び第2の基板114と第3の表面改善層146との間には、金属から成る第1及び第2の基板112、114と、第1及び第2の電極122、124間を絶縁するための絶縁層(図示せず)を配設し、該第1及び第2の基板112、114の電気絶縁性を提供することができる。ここで、該絶縁層は、熱電モジュール100を形成する工程に耐えることができる耐久性を有する材料から成ることができる。例えば、該絶縁層は、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、NiO及びY2O3のうちのいずれか一つによって形成されることができる。
該絶縁層の厚さは、0.2μm〜10μmの範囲内であってもよい。これは、該絶縁層の厚さが0.2μm未満の場合、絶縁性を確保するに難しいためである。一方、該絶縁層の厚さが10μm超の場合、第1の基板112または第2の基板114と熱電素子130との間の熱伝導率を低下させることになるためである。
また、絶縁層は、第1の基板112と第2の基板114との絶縁性を確保する役割だけでなく、第1の基板112及び第2の基板114に設けられた空隙を埋める役割をさらに行うことができる。そのため、第1の基板112と第1の電極122との間、及び第2の基板114と第2の電極122との間で空隙により熱伝達が低下するのを防止することができる。
また、第1及び第2の基板112、114は高分子基板であってもよい。例えば、第1及び第2の基板112、114はポリイミド、テフロン、エポキシ、PMMA、PPなどの高分子材料から成り、該高分子材料から成る熱電モジュール100を提供することができる。
一方、熱電素子130はP型半導体132及びN型半導体134を含むことができる。該P型半導体132及び該N型半導体134は同じ平面上に交代で配列されることができる。
ここで、第1及び第2の電極122、124は、熱電素子130を挟んで対向するように配設されることができる。ここで、一対のP型半導体132及びN型半導体134は、その下面に配設される第1の電極122により電気的に接続され、隣の他の一対のP型半導体132及びN型半導体134はその上面に配設される第2の電極124により電気的に接続されることができる。
第1の電極122及び第2の電極124と熱電素子130とはソルダ150により互いに接合されていることができる。ここで、該ソルダ150はPbSnまたはCuAgSnのようにSnを含むことができる。
また、第1及び第2の電極122、124はワイヤ160により外部電源部に接続され、該外部電源部に電源を供給するかまたは供給されることができる。すなわち、熱電モジュール100が発電装置の役割をする場合、電源を該外部電源部に供給し、冷却装置の役割をする場合、電源を該外部電源部から供給されることができる。
また、示されていないが、熱電素子130と第1の電極122との間または熱電素子130と第2の電極122との間にサ一マルグリス(thermal grease)を介在することができる。該サーマルグリスは、各境界面で設けられた空隙を埋める役割をし、該空隙により熱伝導率が低下するのを防止することができる。
図2〜図5は、本発明の一実施形態による熱電モジュールの製造方法を示す断面図である。
図2〜図5を参照して、本発明の一実施形態による熱電モジュールの製造方法を具体的に説明することにする。
図2を参照して、熱電モジュールを製造するために、まず第1の基板112を提供する。
第1の基板112は、セラミックから成るセラミック基板であってもよい。
また、第1の基板112は優秀な熱伝導率を有する金属材料から成る金属基板であり、該第1の基板112が金属材料から成る場合、該第1の基板112の内側面上に絶縁層(図示せず)を形成することができる。
該絶縁層は、SiO2、Al2O3、TiO2、ZnO、NiO及びY2O3のうちのいずれか一つによって形成することができる。該絶縁層を形成する方法の例としては、印刷法、ALD(Atom layer deposion)法、スパッタリング法、E−beam法及びCVD法が挙げられる。その厚さは、絶縁性確保及び熱伝導率に対する影響を考慮して、0.2μm〜10μmの厚さで形成することができる。
また第1の基板112は高分子基板であってもよい。例えば、第1の基板112はポリイミド、テフロン、エポキシ、PMMA及びPPなどの高分子材料から成ることができる。
第1の基板112の内側面112a及び外側面112b上に各々、第1の表面改善層142及び第2の表面改善層144を形成する。前述のような第1の表面改善層142及び第2の表面改善層144のうちのいずれか一つは省略可能で、必要によって両方共に省略することができる。
ここで、第1及び第2の表面改善層142、144は第1の基板112の内側面112a及び外側面112bのうちの少なくともいずれか一つの面以上を湿式または乾式で洗浄して乾燥した後形成する。ここで、第1及び第2の表面改善層142、144は酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とを含むエナメル層から成ることができ、第1の層をまず形成した後、第2の層を形成してなされることができる。ここで、乾式で洗浄する工程は、プラズマ処理などから成ることができ、湿式で洗浄する工程は、超純水で洗浄したり、酸または塩基性溶液で洗浄した後超純水で洗浄して行われることができる。
一方、第1の基板112がセラミック基板または金属基板の場合、第1及び第2の表面改善層142、144は第1の層または第2の層をなす材料をスラリ形態またはペースト形態で形成した後、これを塗布し、焼成して形成することができる。該焼成工程は、800〜920℃温度で行われることができる。
また、第1の基板112が高分子基板の場合、第1の層または第2の層をなす材料を印刷法などの液相塗布法、PECVDなどの化学的気相蒸着法またはALD法、スパッタリング法及びE−beam法などの物理的気相蒸着法を用いて順に塗布または蒸着して形成することができる。
図3を参照して、続いて、第1の基板112の内側面112a、望ましくは内側面112a上に表面改善層142上に第1の電極122を形成する。該第1の電極122は、導電材料を蒸着して導電膜を形成した後、該導電膜をパターニングして形成することができる。しかし、本発明の実施形態ではこれに限定するのではなく、例えば第1の電極122はメッキ工程及び印刷工程などを通じて形成することができる。
続いて、第1の電極122上に第1のソルダ層150aを形成する。該第1のソルダ層150aはPbSnまたはCuAgSnのようにSnを含む導電性ペーストを印刷して形成することができる。
続いて、第1のソルダ層150a上に熱電素子130を配設する。該熱電素子130はP型半導体132及びN型半導体134を含むことができ、それらのP型半導体132及びN型半導体134を互いに交代で配設されることができる。
図4を参照して、第1の基板112上に第1の表面改善層142、第2の表面改善層144、第1の電極122、第1のソルダ層150a及び熱電素子130を形成する工程とは別度に、第2の基板114を準備する。
続いて、第2の基板114の内側面114a及び外側面114b上に、第1の基板112の内側面112a及び外側面112b上に第1の表面改善層142及び第2の表面改善層144を形成する方法と同様に、第3の表面改善層146及び第4の表面改善層148を形成するため、第3の表面改善層146及び第4の表面改善層148を形成する方法に対する詳細な説明は、省略する。
続いて、第2の基板114の内側面114a、詳しくは、第3の表面改善層146上に第2の電極124及び第2のソルダ層150bを形成する工程を行う。
ここで、第2の基板114は第1の基板112と同様にセラミックから成るセラミック基板及び高分子基板であって、優秀な熱伝導率を有する金属材料から成ることができる。第2の基板114が金属材料から成る場合、第2の基板114の内側面上に絶縁層(図示せず)を形成することができる。
第2の基板114の内側面上に第2の電極124及び第2のソルダ層150bを順に形成する。ここで、絶縁層、第2の電極124及び第2のソルダ層150bは、図4を参照して説明した絶縁層、第1の電極122及び第1のソルダ層150aの材料と同一で、同じ形成方法によって形成することができる。
図5を参照して、熱電素子130と第2の電極124とが互いに接触するように第1の基板112上に第2の基板114を配設した後、該第2の基板114または第1の基板112に一定圧力を加えながら、リフロー工程を通じて第1及び第2の電極122、124と熱電素子130とを接合することによって、熱電モジュール100を製造することができる。
また、示されていないが、熱電素子130と第1の電極122との間及び熱電素子130と第2の電極124との間のうちの少なくともいずれか一つの間にサ一マルグリスをさらに形成することができる。
また、示されていないが、図1に示す熱電モジュール100のように第1の電極122及び第2の電極124に各々ワイヤ160を連結する工程を行うことができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
100 熱電モジュール
112 第1の基板
114 第2の基板
122 第1の電極
124 第2の電極
130 熱電素子
142 第1の表面改善層
144 第2の表面改善層
146 第3の表面改善層
148 第4の表面改善層
150 ソルダ
112 第1の基板
114 第2の基板
122 第1の電極
124 第2の電極
130 熱電素子
142 第1の表面改善層
144 第2の表面改善層
146 第3の表面改善層
148 第4の表面改善層
150 ソルダ
Claims (17)
- 対向離間して配設される第1及び第2の基板と、
前記第1及び第2の基板の内側面に各々配設される第1及び第2の電極と、
前記第1及び第2の電極間に介在し、前記第1及び第2の電極と電気的に接合される熱電素子とを含み、
前記第1の基板の内側面と前記第1の電極との間、前記第2の基板の内側面と前記第2の電極との間、前記第1の基板の外側面上、及び前記第2の基板の外側面上のうちの少なくともいずれか一つに設けられる表面改善層とをさらに含む熱電モジュール。 - 前記表面改善層は、エナメル層である請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記エナメル層は、酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とから成る請求項2に記載の熱電モジュール。
- 前記第1の層及び前記第2の層は、1:2〜1:3の厚さで設けられる請求項3に記載の熱電モジュール。
- 前記第1の基板または前記第2の基板は、セラミック基板、金属基板及び高分子基板のうちのいずれか一つである請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記高分子基板は、ポリイミド、テフ口ン、エポキシ、PMMA及びPPのうちのいずれか一つから成る請求項5に記載の熱電モジュール。
- 前記熱電素子と前記第1の電極との間または前記熱電素子と前記第2の電極との間に、サ一マルグリスがさらに介在する請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記熱電素子は、前記第1及び第2の電極とソルダにより互いに接合される請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記第1の基板の外側面または前記第2の基板の外側面上に設けられる前記表面改善層には、顔料をさらに含む請求項1に記載の熱電モジュール。
- 前記表面改善層は、前記第1の基板の4つの側面または前記第2の基板の4つの側面上に設けられる請求項1に記載の熱電モジュール。
- 第1の基板及び第2の基板を準備するステップと、
前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面上に表面改善層を形成するステップと、
前記第1の基板の内側面上に第1の電極、第1のソルダ層及び熱電素子を積層配設するステップと、
前記第2の基板の内側面上に、前記熱電素子に対応する第2の電極及び第2のソルダ層を積層配設するステップと、
前記第1の基板上に前記第2の基板を配設し、リフロー工程を施して前記第1及び第2のソルダ層により第1及び第2の電極と熱電素子とを互いに接合して熱電モジュールを形成するステップ
とを含む熱電モジュールの製造方法。 - 前記表面改善層を形成するステップは、エナメル層を形成するステップである請求項11に記載の熱電モジュールの製造方法。
- 前記エナメル層は、酸化コバルトまたは酸化鉛を含む第1の層と、酸化チタンまたは酸化アンチモニーを含む第2の層とを含み、前記第1の層を形成した後に前記第2の層を形成してなされる請求項12に記載の熱電モジュールの製造方法。
- 前記エナメル層は、前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面を湿式または乾式で洗浄して乾燥した後、前記少なくともいずれか一つの面上に前記第1の層または前記第2の層をなす材料をスラリまたはペースト形態で塗布した後、焼成して形成される請求項13に記載の熱電モジュールの製造方法。
- 前記焼成は、800〜920℃温度で行われる請求項14に記載の熱電モジュールの製造方法。
- 前記エナメル層は、前記第1の基板の内側面、該第1の基板の外側面、前記第2の基板の内側面及び該第2の基板の外側面のうち少なくともいずれか一つの面上に、前記第1の層または前記第2の層を物理的気相蒸着法または化学的気相蒸着法を用いて薄膜形態で形成してなされる請求項13に記載の熱電モジュールの製造方法。
- 前記熱電素子と前記第1の電極との間、及び前記熱電素子と前記第2の電極との間に、サーマルグリスをさらに形成する請求項11に記載の熱電モジュールの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20100083372 | 2010-08-27 | ||
KR10-2010-0083372 | 2010-08-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012049534A true JP2012049534A (ja) | 2012-03-08 |
Family
ID=45696012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011181230A Pending JP2012049534A (ja) | 2010-08-27 | 2011-08-23 | 熱電モジュール及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120049316A1 (ja) |
JP (1) | JP2012049534A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019169702A (ja) * | 2018-03-21 | 2019-10-03 | アールエムティー リミテッド | 熱電マイクロ冷却器(変形)を製造する方法 |
WO2020246749A1 (ko) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 열전소자 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102281065B1 (ko) * | 2014-01-23 | 2021-07-23 | 엘지이노텍 주식회사 | 열전모듈 및 이를 포함하는 냉각장치 |
KR20220013223A (ko) * | 2020-07-24 | 2022-02-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 열전 소자 |
KR20220156382A (ko) * | 2021-05-18 | 2022-11-25 | 현대자동차주식회사 | 열전 모듈 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316532A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 冷却ユニット構造 |
JPH104219A (ja) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Sony Corp | ペルチェ素子 |
JP2002280621A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー |
JP2004047870A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Yamaha Corp | 熱電モジュールの製造装置および製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5250327A (en) * | 1986-04-28 | 1993-10-05 | Nissin Electric Co. Ltd. | Composite substrate and process for producing the same |
JP2004055185A (ja) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Toshiba Aitekku Kk | エナメル線 |
US20040241048A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-02 | Applera Corporation | Thermal cycling apparatus and method for providing thermal uniformity |
JP4855163B2 (ja) * | 2006-01-18 | 2012-01-18 | 新日本製鐵株式会社 | ほうろう加工品 |
CN101517115B (zh) * | 2006-09-19 | 2011-10-05 | 新日本制铁株式会社 | 搪瓷施釉用加工产品以及搪瓷加工产品 |
US20110048489A1 (en) * | 2009-09-01 | 2011-03-03 | Gabriel Karim M | Combined thermoelectric/photovoltaic device for high heat flux applications and method of making the same |
-
2011
- 2011-08-23 JP JP2011181230A patent/JP2012049534A/ja active Pending
- 2011-08-26 US US13/219,156 patent/US20120049316A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316532A (ja) * | 1995-05-19 | 1996-11-29 | Hitachi Chem Co Ltd | 冷却ユニット構造 |
JPH104219A (ja) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Sony Corp | ペルチェ素子 |
JP2002280621A (ja) * | 2001-01-15 | 2002-09-27 | Furukawa Electric Co Ltd:The | レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー |
JP2004047870A (ja) * | 2002-07-15 | 2004-02-12 | Yamaha Corp | 熱電モジュールの製造装置および製造方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019169702A (ja) * | 2018-03-21 | 2019-10-03 | アールエムティー リミテッド | 熱電マイクロ冷却器(変形)を製造する方法 |
WO2020246749A1 (ko) * | 2019-06-05 | 2020-12-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 열전소자 |
EP3982431A4 (en) * | 2019-06-05 | 2023-07-05 | LG Innotek Co., Ltd. | THERMOELECTRIC DEVICE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20120049316A1 (en) | 2012-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120049315A1 (en) | Thermoelectric module and method for fabricating the same | |
US20110259018A1 (en) | Thermoelectric module and method for manufacturing the same | |
JP2012049534A (ja) | 熱電モジュール及びその製造方法 | |
JP2008034792A (ja) | 熱電変換装置およびその製造方法 | |
JP5395577B2 (ja) | 熱電変換モジュール | |
JP6013347B2 (ja) | 熱電モジュールとその製造方法 | |
US20120042921A1 (en) | Method for manufacturing thermoelectric module and thermoelectric module manufactured from the same | |
JP2012049537A (ja) | 熱電モジュール及びその製造方法 | |
US20180204993A1 (en) | Heat-conductive and electrically insulating connection for a thermoelectric module | |
KR20150132089A (ko) | 집적된 열 확산기를 구비한 파워 저항기 | |
WO2018159696A1 (ja) | 光熱変換基板を備えた熱電変換モジュール | |
US20180183360A1 (en) | Thermoelectric conversion module | |
US20170279026A1 (en) | Thermoelectric module | |
JP2011047127A (ja) | 窓構造 | |
JP2006066822A (ja) | 熱電変換装置 | |
JP7012835B2 (ja) | 熱電モジュール | |
KR102395226B1 (ko) | 플렉서블 열전 모듈 | |
JP2010245381A (ja) | ブロック型複合電子部品 | |
KR20170090167A (ko) | 저온 전극 노출형 열전 모듈 및 그 제조 방법 | |
WO2006006884A1 (fr) | Module thermoelectrique | |
WO2017168969A1 (ja) | 熱電変換モジュールおよび熱電変換モジュールの製造方法 | |
KR102571150B1 (ko) | 열전 모듈 | |
KR20100003494A (ko) | 플렉시블 열전도체 밴드 와이어를 이용한 열전냉각장치 | |
KR101396534B1 (ko) | 열전 제어 소자 및 이의 제조 방법 | |
KR102456680B1 (ko) | 열전소자 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130423 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130425 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140408 |