JP2022547108A - 熱電モジュール - Google Patents

Abstract

本発明の一実施例に係る熱電モジュールは、第１基板、前記第１基板上に配置された第１電極、前記第１電極上に配置された半導体構造物、前記半導体構造物上に配置された第２電極および前記第２電極上に配置された第２基板を含む熱電素子、前記第２基板上に配置されたヒートシンク、そして前記第２基板と前記ヒートシンクを接着させる接着層を含み、前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、各パターンは、前記第２基板と向き合うように配置された第１面、前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの第３面と連結された第４面を含み、前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、前記接着層は前記第２基板と前記第１面間に配置される。【選択図】図１６

Description

本発明は熱電モジュールに関し、より詳細には熱電素子の基板およびヒートシンクの接合に関する。

熱電現象は材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって発生する現象であり、熱と電気の間の直接的なエネルギー変換を意味する。

熱電素子は熱電現象を利用する素子の総称であり、Ｐ型熱電材料とＮ型熱電材料を金属電極の間に接合させてＰＮ接合対を形成する構造を有する。

熱電素子は電気抵抗の温度変化を利用する素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を利用する素子、電流による吸熱または発熱が発生する現象であるペルティエ効果を利用する素子などに区分され得る。

熱電素子は家電製品、電子部品、通信用部品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は冷却用装置、温熱用装置、発電用装置などに適用され得る。これに伴い、熱電素子の熱電性能に対する要求はますます高まっている。

熱電素子は基板、電極および熱電レッグを含み、上部基板と下部基板の間に複数の熱電レッグが配置され、複数の熱電レッグと上部基板の間に複数の上部電極が配置され、複数の熱電レッグとおよび下部基板の間に複数の下部電極が配置される。

一方、熱電素子の両基板のうち少なくとも一つにはヒートシンクが配置され得る。このために、基板とヒートシンクを一体に形成しようとする試みがあるが、基板の面積が大きくなるほど平坦度を一定に維持することが難しくなるため、大面積のアプリケーションでは基板とヒートシンクを一体に形成するのに製作工程上の困難がある。

これに伴い、基板とヒートシンクを別途に製作した後、接合シートを利用して接合したりソルダリングを利用して接合しようとする試みがある。

ソルダリングによって接合する場合、接合シートによって接合する場合に比べて接合力が高い。

ただし、基板とヒートシンクの間に配置されたソルダー層内に気泡が存在し得、気泡によって基板とヒートシンクの間の熱伝達性能および接合性能が低下し得る。

これに伴い、基板とヒートシンクの間の熱伝達性能および接合性能をともに高め得る構造が必要である。

本発明が達成しようとする技術的課題は、基板とヒートシンクの間の熱伝達性能および接合性能がすべて改善された熱電モジュールを提供することである。

本発明の一実施例に係る熱電モジュールは、第１基板、前記第１基板上に配置された第１電極、前記第１電極上に配置された半導体構造物、前記半導体構造物上に配置された第２電極および前記第２電極上に配置された第２基板を含む熱電素子、前記第２基板上に配置されたヒートシンク、そして前記第２基板と前記ヒートシンクを接着させる接着層を含み、前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、各パターンは、前記第２基板と向き合うように配置された第１面、前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの第３面と連結された第４面を含み、前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、前記接着層は前記第２基板と前記第１面間に配置される。

前記第２基板には規則的に繰り返された複数の溝が形成され、前記接着層および前記第１面が各溝内に配置され得る。

前記複数の溝は互いに隣り合うように配置される第１溝および第２溝を含み、前記第１溝の一壁面および前記第２溝の一壁面は前記第３面と向かい合うように配置された連結面を通じて互いに連結され、各溝の壁面と前記連結面の境界の少なくとも一部に前記接着層がさらに配置され得る。

前記第３面の幅の中間の地点に対応する前記連結面の少なくとも一部上には前記接着層が配置されなくてもよい。

前記第１面には複数のホールが形成され得る。
前記接着層は前記複数のホールのうち少なくとも一部を通じて前記第１面の上部に突出し得る。

前記第１面と前記第２面間の境界および前記第１面と前記第４面間の境界のうち少なくとも一つに沿って少なくとも一つのスリットが形成され、前記接着層は前記少なくとも一つのスリットを通じて前記第１面の上部に突出し得る。

前記第３面の幅は前記第１面の幅より大きくてもよい。
前記各パターンは、前記第１面と前記第２面間で前記第１面と前記第２面を連結する第５面をさらに含み、前記第１面と前記第５面がなす内角の大きさは前記第２面と前記第３面がなす内角の大きさより大きくてもよい。

前記接着層は前記第５面の少なくとも一部と直接接触し、前記第５面と直接接触する接着層の厚さは前記第１面と直接接触する接着層の厚さより大きくてもよい。

本発明の他の実施例に係る熱電モジュールは、第１基板、前記第１基板上に配置される第１絶縁層、前記第１絶縁層上に配置された複数の第１電極、前記複数の第１電極上に配置された複数の熱電レッグ、前記複数の熱電レッグ上に配置された複数の第２電極、前記複数の第２電極上に配置される第２絶縁層、前記第２絶縁層上に配置された第２基板、前記第２基板上に配置された接着層、そして前記接着層上に配置されたヒートシンクを含み、前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、各パターンは、前記第２基板と向き合い、前記接着層と直接接触するように配置された第１面、前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの第３面と連結された第４面を含み、前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、前記第２基板には規則的に繰り返された所定の溝が形成され、前記接着層および前記第１面が前記溝内に配置される。

各溝は底面および前記底面の両側面から上部に向かうように延びた壁面を含み、前記底面、前記接着層および前記第１面は順次積層され得る。

前記各溝の両壁面と各溝に収容された各パターン間の離隔距離の和は０．２～１ｍｍであり得る。

前記第２基板上には第１溝および第２溝が形成され、前記第１溝の一壁面および前記第２溝の一壁面は連結面を通じて互いに連結され、前記連結面は前記第３面と平行であり、各溝の壁面と前記連結面の境界の少なくとも一部に前記接着層がさらに配置され得る。

前記第３面の幅の中間の地点に対応する前記連結面の少なくとも一部上には前記接着層が配置されなくてもよい。

前記連結面と前記第３面間の距離は前記第１面と前記第３面間の垂直距離の０．８倍以上１倍未満であり得る。

前記各溝の前記底面および前記両壁面間の境界に沿って少なくとも一つのノッチがさらに形成され得る。

前記少なくとも一つのノッチ内に前記接着層がさらに配置され得る。

前記各溝の前記両壁面のうち少なくとも一つには、前記底面に対して垂直な方向に少なくとも一つのノッチがさらに形成され、前記少なくとも一つのノッチ内に前記接着層がさらに配置され得る。

本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールは、第１基板、前記第１基板上に配置される第１絶縁層、前記第１絶縁層上に配置された複数の第１電極、前記複数の第１電極上に配置された複数の熱電レッグ、前記複数の熱電レッグ上に配置された複数の第２電極、前記複数の第２電極上に配置される第２絶縁層、前記第２絶縁層上に配置された第２基板、前記第２基板上に配置された接着層、そして前記接着層上に配置されたヒートシンクを含み、前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、各パターンは、前記第２基板と向き合い、前記接着層と直接接触するように配置された第１面、前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの第３面と連結された第４面を含み、前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、前記第１面には複数のホールが配置される。

前記接着層は前記複数のホールのうち少なくとも一部を通じて突出して前記第１面上に配置され得る。

前記第１面に形成された前記複数のホールの面積は前記第１面の面積の１０～３０％であり得る。

前記複数のホールのうち少なくとも一つのホールの直径は各パターンの前記第４面と前記第２面間の距離の２５～７５％であり得る。

前記第１面の最低点と最高点で前記複数のホールのうち少なくとも一つのホールの直径は同一であり得る。

前記第１面の最低点と最高点で前記複数のホールのうち少なくとも一つのホールの直径は異なり得る。

前記第１面の最高点で前記少なくとも一つのホールの直径は前記第１面の最低点で前記少なくとも一つのホールの直径より大きくてもよい。

前記第１面の最高点で前記少なくとも一つのホールの直径は各パターンの前記第４面と前記第２面間の距離の７５～１００％であり得る。

前記第１面と前記第２面間の境界に沿って少なくとも一つのスリットが形成され得る。

前記接着層は前記少なくとも一つのスリットのうち少なくとも一部を通じて突出して前記第１面および前記第２面上に配置され得る。

前記第３面の幅の中間の地点に対応する前記第１基板の少なくとも一部上には前記接着層が配置されなくてもよい。

本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールは、第１基板、前記第１基板上に配置される第１絶縁層、前記第１絶縁層上に配置された複数の第１電極、前記複数の第１電極上に配置された複数の熱電レッグ、前記複数の熱電レッグ上に配置された複数の第２電極、前記複数の第２電極上に配置される第２絶縁層、前記第２絶縁層上に配置された第２基板、前記第２基板上に配置された接着層、そして前記接着層上に配置されたヒートシンクを含み、前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、各パターンは、前記第２基板と向き合い、前記接着層と直接接触するように配置された第１面、前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの第３面と連結された第４面を含み、前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、前記第３面の幅は前記第１面の幅より大きい。

前記第１面と前記第２面間で前記第１面と前記第２面を連結する第５面および前記第１面と前記第４面間で前記第１面と前記第４面を連結する第６面のうち少なくとも一つをさらに含み、前記第１面と前記第５面がなす内角は前記第２面と前記第３面間の境界で前記第２面と前記第３面がなす内角と異なり得る。

前記第１面と前記第５面がなす内角は前記第２面と前記第３面間の境界で前記第２面と前記第３面がなす内角より大きくてもよい。

前記第５面と前記第２面がなす内角は前記第２面と前記第３面間の境界で前記第２面と前記第３面がなす内角より大きくてもよい。

前記第２面と前記第４面は互いに平行であり得る。
前記第１面と前記第５面がなす内角および前記第５面と前記第２面がなす内角はそれぞれ鈍角をなすように配置され得る。

前記接着層は前記第５面および前記第６面のうち少なくとも一つの少なくとも一部と直接接触することができる。

前記第５面および前記第６面のうち少なくとも一つの少なくとも一部と直接接触する接着層の最高高さは、前記第１面と直接接触する接着層の最高高さより高くてもよい。

前記第３面の幅の中間の地点に対応する前記第２基板の少なくとも一部上には前記接着層が配置されなくてもよい。

各パターンの前記第２面および前記第４面間の距離は各パターンの前記第５面および前記第６面間の距離より大きく、各パターンの前記第２面および隣接する他のパターンの前記第４面間の距離は各パターンの前記第５面および隣接する他のパターンの第６面間の距離より小さくてもよい。

各パターンの前記第１面の幅は各パターンの前記第２面から前記第４面までの距離の０．２～０．４倍であり得る。

前記第１面から前記第５面までの最高高さは前記第１面の下に配置された接着層の厚さの１．５～３倍であり得る。

本発明の実施例によると、性能が優秀で、信頼性が高い熱電モジュールを得ることができる。特に、本発明の実施例によると、基板とヒートシンク間の熱伝達性能だけでなく、接合性能まで改善されて耐久性が高い熱電モジュールを得ることができる。

本発明の実施例に係る熱電素子は小型で具現されるアプリケーションだけでなく、車両、船舶、製鉄所、焼却炉などのように大型で具現されるアプリケーションでも適用され得る。

熱電素子の断面図である。 熱電素子の斜視図である。 ヒートシンクを含む熱電モジュールの断面図である。 熱電素子の基板とヒートシンク間の接合例を示す。 本発明の一実施例に係る熱電モジュールの断面図である。 図５の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図である。 図５の実施例に係る熱電モジュールの一部断面図の拡大図である。 図５の実施例に係る熱電モジュールの一部断面図の拡大図である。 ヒートシンクの空気流路の面積に対する差圧比を示すグラフである。 本発明の他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの上面図である。 図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図である。 図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの一部の具体例である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 図１３の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの上面図である。 図１３の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。 本発明の実施例に係る熱電モジュールが適用される熱変換装置の一例の斜視図である。 図２３の熱変換装置の分解斜視図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

ただし、本発明の技術思想は説明される一部の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現され得、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例間にその構成要素のうち一つ以上を選択的に結合、置き換えて使うことができる。

また、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）は、明白に特に定義されて記述されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるであろう。

また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。

本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせできるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。

また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。

このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などで限定されない。

そして、或る構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」される場合も含むことができる。

また、各構成要素の「上（うえ）または下（した）」に形成または配置されるものと記載される場合、上（うえ）または下（した）は二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（うえ）または下（した）」と表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。

図１は、熱電素子の断面図であり、図２は熱電素子の斜視図である。図３はヒートシンクを含む熱電モジュールの断面図であり、図４は熱電素子の基板とヒートシンク間の接合例を示す。

図１～２を参照すると、熱電素子１００は下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および上部基板１６０を含む。

下部電極１２０は下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の下部底面間に配置され、上部電極１５０は上部基板１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の上部底面間に配置される。これに伴い、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０は下部電極１２０および上部電極１５０によって電気的に連結される。下部電極１２０と上部電極１５０の間に配置され、電気的に連結される一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は単位セルを形成することができる。

例えば、口出し線１８１、１８２を通じて下部電極１２０および上部電極１５０に電圧を印加すると、ペルティエ効果によってＰ型熱電レッグ１３０からＮ型熱電レッグ１４０に電流が流れる基板は熱を吸収して冷却部として作用し、Ｎ型熱電レッグ１４０からＰ型熱電レッグ１３０に電流が流れる基板は加熱されて発熱部として作用することができる。または下部電極１２０および上部電極１５０巻に温度差を加えると、ゼーベック効果によってＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０内の電荷が移動し、電気が発生することもある。

ここで、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は、ビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を主原料として含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。Ｐ型熱電レッグ１３０はアンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０は全体重量１００ｗｔ％に対して主原料物質であるＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅを９９～９９．９９９ｗｔ％で含み、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを０．００１～１ｗｔ％で含むことができる。Ｎ型熱電レッグ１４０はセレニウム（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。例えば、Ｎ型熱電レッグ１４０は全体重量１００ｗｔ％に対して主原料物質であるＢｉ－Ｓｅ－Ｔｅを９９～９９．９９９ｗｔ％で含み、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを０．００１～１ｗｔ％で含むことができる。

Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０はバルク型または積層型で形成され得る。一般的にバルク型Ｐ型熱電レッグ１３０またはバルク型Ｎ型熱電レッグ１４０は熱電素材を熱処理してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造し、インゴットを粉砕して篩分けをして熱電レッグ用粉末を獲得した後、これを焼結し、焼結体をカッティングする過程を通じて得られ得る。この時、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は多結晶熱電レッグであり得る。多結晶熱電レッグのために、熱電レッグ用粉末を焼結する時、１００ＭＰａ～２００ＭＰａで圧縮することができる。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０の焼結時、熱電レッグ用粉末を１００～１５０ＭＰａ、好ましくは１１０～１４０ＭＰａ、さらに好ましくは１２０～１３０ＭＰａで焼結することができる。そして、Ｎ型熱電レッグ１４０の焼結時、熱電レッグ用粉末を１５０～２００ＭＰａ、好ましくは１６０～１９５ＭＰａ、さらに好ましくは１７０～１９０ＭＰａで焼結することができる。このように、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は多結晶熱電レッグである場合、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の強度が高くなり得る。積層型Ｐ型熱電レッグ１３０または積層型Ｎ型熱電レッグ１４０は、シート状の基材上に熱電素材を含むペーストを塗布して単位部材を形成した後、単位部材を積層しカッティングする過程を通じて得られ得る。

この時、一対のＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は同一形状および体積を有したり、互いに異なる形状および体積を有することができる。例えば、Ｐ型熱電レッグ１３０とＮ型熱電レッグ１４０の電気伝導特性が異なるので、Ｎ型熱電レッグ１４０の高さまたは断面積をＰ型熱電レッグ１３０の高さまたは断面積と異なるように形成してもよい。

この時、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は円筒状、多角柱状、楕円形柱状などを有することができる。

またはＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は積層型構造を有してもよい。例えば、Ｐ型熱電レッグまたはＮ型熱電レッグはシート状の基材に半導体物質が塗布された複数の構造物を積層した後、これを切断する方法で形成され得る。これに伴い、材料の損失を防止し電気伝導特性を向上させることができる。各構造物は開口パターンを有する伝導性層をさらに含むことができ、これに伴い、構造物間の接着力を高め、熱伝導度を下げ、電気伝導度を高めることができる。

または、Ｐ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０は一つの熱電レッグ内で断面積が異なるように形成されてもよい。例えば、一つの熱電レッグ内で電極に向かうように配置される両端部の断面積が、両端部の間の断面積より大きく形成されてもよい。これによると、両端部間の温度差を大きく形成できるため、熱電効率が高くなり得る。

本発明の一実施例に係る熱電素子の性能は熱電性能指数（ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｍｅｒｉｔ、ＺＴ）で表すことができる。熱電性能指数ＺＴは数１のように表すことができる。

ここで、αはゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］であり、σは電気伝導度［Ｓ／ｍ］であり、α^２σはパワー因子（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ^２］）である。そして、Ｔは温度、ｋは熱伝導度［Ｗ／ｍＫ］である。ｋはａ・ｃｐ・ρで表すことができ、ａは熱拡散度［ｃｍ^２／Ｓ］、ｃｐは比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは密度［ｇ／ｃｍ^３］である。

熱電素子の熱電性能指数を得るために、Ｚメーターを利用してＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を利用して熱電性能指数ＺＴを計算することができる。

ここで、下部基板１１０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される下部電極１２０、そして上部基板１６０とＰ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０の間に配置される上部電極１５０は銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含み、０．０１ｍｍ～０．３ｍｍの厚さを有することができる。下部電極１２０または上部電極１５０の厚さが０．０１ｍｍ未満の場合、電極として機能が低下することになって電気伝導性能が低くなり得、０．３ｍｍを超過する場合、抵抗の増加によって前渡効率が低くなり得る。

そして、互いに対向する下部基板１１０と上部基板１６０は金属基板であり得、その厚さは０．１ｍｍ～１．５ｍｍであり得る。金属基板の厚さが０．１ｍｍ未満であるか、１．５ｍｍを超過する場合、放熱特性または熱伝導率が過度に高くなり得るため、熱電素子の信頼性が低下し得る。ただし、ここで説明した金属基板の厚さは例示的なものであり、熱電素子１００の大きさおよび適用されるアプリケーションにより変わり得る。金属基板は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金またはアルミニウム－銅合金基板であり得るが、これに制限されるものではなく、熱伝導性能が高い金属からなる基板であり得る。また、下部基板１１０と上部基板１６０が金属基板である場合、下部基板１１０と下部電極１２０の間および上部基板１６０と上部電極１５０の間にはそれぞれ絶縁層１７０がさらに形成され得る。絶縁層１７０は１～２０Ｗ／ｍＫの熱伝導度を有する素材を含むことができる。

この時、絶縁層１７０は樹脂組成物および無機充填材を含むことができる。樹脂組成物はエポキシ樹脂組成物およびシリコン樹脂組成物のうち少なくとも一つを含む樹脂層からなり得、無機充填材は酸化物および窒化物のうち少なくとも一つを含むことができる。これに伴い、絶縁層１７０は絶縁性、接合力および熱伝導性能を向上させることができる。ここで絶縁性は隣接した層間の絶縁はもちろん、高電圧下での絶縁破壊を防止する耐電圧特性を意味し得る。

ここで、無機充填材は樹脂層の６８～８８ｖｏｌ％で含まれ得る。無機充填材が６８ｖｏｌ％未満で含まれると熱伝導効果が低い可能性があり、無機充填材が８８ｖｏｌ％を超過して含まれると樹脂層は容易に壊れ得る。

そして、樹脂組成物がエポキシ樹脂を含む場合、エポキシ樹脂はエポキシ化合物および硬化剤を含むことができる。この時、エポキシ化合物１０体積比に対して硬化剤１～１０体積比で含まれ得る。ここで、エポキシ化合物は結晶性エポキシ化合物、非結晶性エポキシ化合物およびシリコンエポキシ化合物のうち少なくとも一つを含むことができる。樹脂組成物がシリコン樹脂を含む場合、シリコン樹脂はＰＤＭＳ（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）を含むことができる。

無機充填材は放熱または絶縁特性を有する酸化物および窒化物のうち少なくとも一つを含むことができ、窒化物は無機充填材の５５～９５ｗｔ％で含まれ得、さらに好ましくは６０～８０ｗｔ％であり得る。窒化物がこのような数値範囲で含まれる場合、熱伝導度および接合強度を高めることができる。ここで、窒化物は、窒化ホウ素および窒化アルミニウムのうち少なくとも一つを含むことができ、酸化物は酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛のうち少なくとも一つを含むことができる。

窒化物が窒化ホウ素を含む場合、窒化ホウ素は凝集体の形態で適用され得、この時、窒化ホウ素凝集体の粒子の大きさＤ５０は２５０～３５０μｍであり、酸化アルミニウムの粒子の大きさＤ５０は１０～３０μｍであり得る。窒化ホウ素凝集体の粒子の大きさＤ５０と酸化アルミニウムの粒子の大きさＤ５０がこのような数値範囲を満足する場合、窒化ホウ素凝集体と酸化アルミニウムが樹脂層内に均一に分散され得、これに伴い樹脂層全体的に均一な熱伝導効果および接着性能を有することができる。

図示されてはいないが、下部基板１１０と下部電極１２０の間および上部基板１６０と上部電極１５０の間に配置された絶縁層１７０のうち少なくとも一つは複数の層からなり得る。この時、複数の層それぞれは同一または互いに異なる樹脂組成物または無機充填材を含んで形成され得、それぞれの層の厚さは互いに異なり得る。これに伴い、絶縁層１７０は絶縁性、接合力および熱伝導性能のうち少なくとも一つの特性をさらに向上させることができる。

または互いに対向する下部基板１１０と上部基板１６０は絶縁基板であってもよい。絶縁基板は熱伝導性能および絶縁性能を有するセラミック基板または高分子樹脂からなる基板であり得る。セラミック基板は、例えば酸化アルミニウム基板、窒化アルミニウム基板などであり得る。

または互いに対向する下部基板１１０と上部基板１６０のうち一つは金属基板であり、他の一つは絶縁基板であってもよい。

下部基板１１０と上部基板１６０の大きさは異なるように形成されてもよい。好ましくは、下部基板１１０の体積、厚さまたは面積を上部基板１６０の体積、厚さまたは面積より大きく形成して高温領域または低温領域に選択的に配置することができる。例えば、放熱性能の相対的な向上を通じての熱伝達効率の最適化が必要な場合は下部基板１１０は高温領域に配置され得、これとは反対に吸熱性能の相対的な向上を通じての熱伝達効率の最適化が必要な場合には下部基板１１０は低温領域に配置され得る。他の例として、外部環境から熱電モジュールの保護のためのシーリング部材が下部基板１１０上に配置される場合、低温領域または高温領域との結合のために、別途の接合または締結領域が下部基板１１０に形成される場合に上部基板１６０より体積、厚さまたは面積のうち少なくとも一つをさらに大きくすることができる。この時、下部基板１１０の面積は上部基板１６０の面積対比１．２～５倍の範囲で形成することができる。下部基板１１０の面積が上部基板１６０に比べて１．２倍未満に形成される場合、熱伝達効率の向上に及ぼす影響は高くなく、５倍を超過する場合にはかえって熱伝達効率が顕著に落ち、熱電モジュールの基本形状を維持することが困難であり得る。

また、下部基板１１０と上部基板１６０のうち少なくとも一つの表面には放熱パターン、例えば凹凸パターンが形成されてもよい。これに伴い、熱電素子の放熱性能を高めることができる。凹凸パターンがＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０と接触する面に形成される場合、熱電レッグと基板間の接合特性も向上し得る。熱電素子１００は下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および上部基板１６０を含む。

図示されてはいないが、下部基板１１０と上部基板１６０の間にはシーリング部材がさらに配置されてもよい。シーリング部材は下部基板１１０と上部基板１６０の間で下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０および上部電極１５０の側面に配置され得る。これに伴い、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０および上部電極１５０は、外部の湿気、熱、汚染などからシーリングされ得る。ここで、シーリング部材は、複数の下部電極１２０の最外郭、複数のＰ型熱電レッグ１３０および複数のＮ型熱電レッグ１４０の最外郭および複数の上部電極１５０の最外郭の側面から所定距離離隔して配置されるシーリングケース、シーリングケースと下部基板１１０の間に配置されるシーリング材およびシーリングケースと上部基板１６０の間に配置されるシーリング材を含むことができる。このように、シーリングケースはシーリング材を媒介として下部基板１１０および上部基板１６０と接触することができる。これに伴い、シーリングケースが下部基板１１０および上部基板１６０と直接接触する場合、シーリングケースを通じて熱伝導が発生することになり、その結果、下部基板１１０と上部基板１６０間の温度差が低くなる問題を防止することができる。ここで、シーリング材はエポキシ樹脂およびシリコン樹脂のうち少なくとも一つを含むか、エポキシ樹脂およびシリコン樹脂のうち少なくとも一つが両面に塗布されたテープを含むことができる。シーリング材はシーリングケースと下部基板１１０の間およびシーリングケースと上部基板１６０の間を気密する役割をし、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０および上部電極１５０のシーリング効果を高めることができ、仕上げ材、仕上げ層、防水材、防水層などと混用され得る。ただし、シーリング部材に関する以上の説明は例示に過ぎず、シーリング部材は多様な形態に変形され得る。図示されてはいないが、シーリング部材を囲むように断熱材がさらに含まれてもよい。またはシーリング部材は断熱成分を含んでもよい。

一方、Ｐ型熱電レッグ１３０およびＮ型熱電レッグ１４０は、図１（ａ）または図１（ｂ）で図示する構造を有することができる。図１（ａ）を参照すると、熱電レッグ１３０、１４０は熱電素材層１３２、１４２、熱電素材層１３２、１４２の一面上に積層される第１メッキ層１３４－１、１４４－１、および熱電素材層１３２、１４２の一面と対向して配置される他の面に積層される第２メッキ層１３４－２、１４４－２を含むことができる。または図１（ｂ）を参照すると、熱電レッグ１３０、１４０は熱電素材層１３２、１４２、熱電素材層１３２、１４２の一面上に積層される第１メッキ層１３４－１、１４４－１、熱電素材層１３２、１４２の一面と対向して配置される他の面に積層される第２メッキ層１３４－２、１４４－２、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４－１、１４４－１の間および熱電素材層１３２、１４２と第２メッキ層１３４－２、１４４－２の間にそれぞれ配置される第１バッファー層１３６－１、１４６－１および第２バッファー層１３６－２、１４６－２を含むことができる。または熱電レッグ１３０、１４０は第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２それぞれと下部基板１１０および上部基板１６０それぞれの間に積層される金属層をさらに含んでもよい。

ここで、熱電素材層１３２、１４２は半導体材料であるビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を含むことができる。熱電素材層１３２、１４２は前述したＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０と同一の素材または形状を有することができる。熱電素材層１３２、１４２が多結晶である場合、熱電素材層１３２、１４２、第１バッファー層１３６－１、１４６－１および第１メッキ層１３４－１、１４４－１の接合力および熱電素材層１３２、１４２、第２バッファー層１３６－２、１４６－２および第２メッキ層１３４－２、１４４－２間の接合力が高くなり得る。これに伴い、振動が発生するアプリケーション、例えば車両などに熱電素子１００が適用されても、第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２がＰ型熱電レッグ１３０またはＮ型熱電レッグ１４０から離脱して炭化する問題を防止することができ、熱電素子１００の耐久性および信頼性を高めることができる。

そして、金属層は銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）およびアルミニウム合金から選択され得、０．１～０．５ｍｍ、好ましくは０．２～０．３ｍｍの厚さを有することができる。

次に、第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２はそれぞれＮｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｓｂ、ＣｒおよびＭｏのうち少なくとも一つを含むことができ、１～２０μｍ、好ましくは１～１０μｍの厚さを有することができる。第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２は熱電素材層１３２、１４２内の半導体材料であるＢｉまたはＴｅと金属層間の反応を防ぐため、熱電素子の性能の低下を防止できるだけでなく、金属層の酸化を防止することができる。

この時、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４－１、１４４－１の間および熱電素材層１３２、１４２と第２メッキ層１３４－２、１４４－２の間には第１バッファー層１３６－１、１４６－１および第２バッファー層１３６－２、１４６－２が配置され得る。この時、第１バッファー層１３６－１、１４６－１および第２バッファー層１３６－２、１４６－２はＴｅを含むことができる。例えば、第１バッファー層（１３６－１、１４６－１）および第２バッファー層１３６－２、１４６－２はＮｉ－Ｔｅ、Ｓｎ－Ｔｅ、Ｔｉ－Ｔｅ、Ｆｅ－Ｔｅ、Ｓｂ－Ｔｅ、Ｃｒ－ＴｅおよびＭｏ－Ｔｅのうち少なくとも一つを含むことができる。本発明の実施例によると、熱電素材層１３２、１４２と第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２の間にＴｅを含む第１バッファー層１３６－１、１４６－１および第２バッファー層１３６－２、１４６－２が配置されると、熱電素材層１３２、１４２内のＴｅが第１メッキ層１３４－１、１４４－１および第２メッキ層１３４－２、１４４－２に拡散することを防止することができる。これに伴い、Ｂｉリッチ領域によって熱電素材層内の電気抵抗が増加する問題を防止することができる。

以上において、下部基板１１０、下部電極１２０、上部電極１５０および上部基板１６０という用語を使っているが、これは理解の容易および説明の便宜のために任意に上部および下部と指称したものに過ぎず、下部基板１１０および下部電極１２０が上部に配置され、上部電極１５０および上部基板１６０が下部に配置されるように位置が逆転されてもよい。本明細書で、下部基板１１０は第１基板１１０と混用され得、下部電極１２０は第１電極１２０と混用され得、上部電極１５０は第２電極１５０と混用され得、上部基板１６０は第２基板１６０と混用され得る。

図３を参照すると、上部基板、すなわち第２基板１６０上にヒートシンク２００が配置される。この時、ヒートシンク２００はヒートシンク２００を通過する空気と面接触できるように平板状の基材を利用して空気流路を形成するように具現され得る。すなわち、ヒートシンク２００は所定のピッチＰおよび高さＨを有する反復的なパターンが形成されるように基材をフォールディング（ｆｏｌｄｉｎｇ）する構造、すなわち折り畳まれる構造を有することができる。

一方、第２基板１６０とヒートシンク２００を接合するために、第２基板１６０とヒートシンク２００の間には高分子樹脂および金属のうち少なくとも一つを含む層からなる接着層３００を配置し、圧力または熱を加えたり、圧力と熱を同時に加える接合工程を通じて第２基板１６０とヒートシンク２００を接合することができる。

図４（ａ）および図４（ｂ）を参照すると、第２基板１６０とヒートシンク２００の間に配置された接着層３００は接合工程後にも多数の気泡が残っている場合がある。接着層３００は高分子樹脂と金属物質の混合物であり、硬化する前にはペーストの形態であり得る。高分子樹脂は接着層３００に流動性を付与して第２基板１６０上に塗布を容易にすることができ、金属物質は錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）のうち少なくとも一つを含むようにして、第２基板１６０とヒートシンク２００との接合力および熱伝達特性を付与することができる。多数の気泡は高分子樹脂内に含まれている可能性があり、このような気泡によって第２基板１６０とヒートシンク２００間の熱伝達経路が減ることになるので、熱伝達性能が低くなり得る。また、このような気泡によって第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合性能が低くなり得る。

第２基板１６０とヒートシンク２００の間に配置される接着層３００内の気泡の量は、第２基板１６０とヒートシンク２００の間の接合面積、厚さまたは接着層３００の材質などにより変わり得る。第２基板１６０とヒートシンク２００の間の接合面積または厚さが大きくなるほど、または接着層３００内の高分子樹脂の含量が大きいほど接着層３００内に生成された気泡は外部に抜け出ることが難しいので、接合工程後にも多数の気泡が残っている可能性がある。ヒートシンク２００のピッチを減らして第２基板１６０とヒートシンク２００の間の接合面積を減らす場合、接着層３００内の気泡の量は減少し得るものの、高温または低温の空気がヒートシンク２００領域に強制流動される応用分野においてはかえって空気の抵抗が高くなり、隣接領域の空気の圧力は上昇する。このため、ヒートシンク２００領域を通過できずに停滞した空気の一部は逆流して周辺のシステムに悪影響を及ぼし得、ヒートシンク２００を通過した空気も適正流動量を満足できないことがある。したがって、熱電モジュールまたはこれを適用した熱電システムの効率低下を防止するために、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差を最小化させることが好ましい。

これに伴い、本発明の実施例では熱伝達性能、接合性能および発電性能がすべて改善されたヒートシンクまたは基板の構造を提示しようとする。

図５は本発明の一実施例に係る熱電モジュールの断面図であり、図６は図５の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図であり、図７は図５の実施例に係る熱電モジュールの一部断面図の拡大図である。ここで、熱電素子１００の詳細な構造、すなわち下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０、上部基板１６０および絶縁層１７０に関する内容は、図１～２で説明された内容と同一に適用され得るため、説明の便宜のために重複した説明を省略する。

図５～図７を参照すると、第２基板１６０上に接着層３００が配置され、接着層３００上にヒートシンク２００が配置される。第２基板１６０とヒートシンク２００は接着層３００によって接合され得る。ここで、ヒートシンク２００は上部基板１６０、すなわち第２基板１６０に配置されるものを例にして説明しているが、これは説明の便宜のためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本発明の実施例と同じ構造のヒートシンク２００が下部基板１１０、すなわち第１基板１１０に配置されてもよく、第１基板１１０および第２基板１６０の両方に配置されてもよい。

本発明の実施例によると、ヒートシンク２００は所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有することができる。すなわち、ヒートシンク２００は第１パターンＸ１、第２パターンＸ２および第３パターンＸ３を含み、これらパターンは順次連結される一体の平板であり得る。

本発明の実施例によると、各パターンＸ１、Ｘ２、Ｘ３は順次連結された第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０を含み、第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０それぞれは複数であり得る。

第１面２１０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と直接接触するように配置され得る。第２面２２０は第１面２１０の第１末端から上部に向かうように延長され得る。第４面２４０は第１面２１０の第１末端と対向する第２末端から上部に向かうように延長され得る。第３面２３０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と離隔するように第２面２２０から延び、隣接したパターンの第４面２４０から延びて互いに連結された面であり得る。第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０は順次折り畳まれる構造を有する一体の平板であり得る。また、第１面２１０は第２基板１６０と平行であり得、第３面２３０は第２基板１６０と平行であり得る。本実施例で平行の意味は第２基板１６０の上面すなわち、接着層３００と直接接触する面と第１面２１０または第３面２３０がなす内角が２°以内であるものと定義することができる。

ここで、上部は第２基板１６０上で第２基板１６０と遠くなる方向を意味し得、下部は第２基板１６０上で第２基板１６０と近くなる方向を意味し得る。すなわち、第３面２３０と第２基板１６０間の距離は第１面２１０と第２基板１６０間の距離より大きくてもよい。

第１パターンＸ１の第２面２２０は第１パターンＸ１と隣接する第２パターンＸ２の第４面２４０に第１パターンＸ１の第３面２３０を媒介として連結され、これと同様に第２パターンＸ２の第２面２２０は第２パターンＸ２と隣接する第３パターンＸ３の第４面２４０に第２パターンＸ２の第３面２３０を媒介として連結され得る。

一方、本発明の実施例によると、図７（ａ）に図示された通り、第３面２３０の幅Ｗ３は第１面２１０の幅Ｗ１より大きくてもよい。このために、第１面２１０と第２面２２０の間で第１面２１０と第２面２２０を連結する第５面２５０および、第１面２１０と第４面２４０の間で第１面２１０と第４面２４０を連結する第６面２６０のうちいずれか一つをさらに含むか、すべて含むことができる。第１面２１０と第５面２５０がなす内角θ１は第２面２２０と第３面２３０間の境界で第２面２２０と第３面２３０がなす内角θ２と異なり得る。また、第５面２５０と第２面２２０がなす内角θ３は第２面２２０と第３面２３０間の境界で第２面２２０と第３面２３０がなす内角θ２と異なり得る。例えば、第１面２１０と第５面２５０間の境界で第１面２１０と第５面２５０がなす内角θ１は第２面２２０と第３面２３０間の境界で第２面２２０と第３面２３０がなす内角θ２より大きくてもよい。そして、第５面２５０と第２面２２０間の境界で第５面２５０と第２面２２０がなす内角θ３は第２面２２０と第３面２３０間の境界で第２面２２０と第３面２３０がなす内角θ２より大きくてもよい。第１面２１０と第４面２４０の間で第１面２１０と第４面２４０を連結する第６面２６０をさらに含む場合、第６面２６０は第５面２５０と略対称となる形状をなすように形成され得る。したがって、第６面２６０が第１面２１０となす内角θ４または第４面２４０となす内角θ５は、前述したθ１およびθ３での関係でのように同一に適用され得る。図７（ａ）および図７（ｂ）では、第１面２１０と第２面２２０の間に第５面２５０が配置され、第１面２１０と第４面２４０の間に第５面２５０と対称となる第６面２６０が配置される例を中心に図示されているが、これに制限されるものではなく、図５（ａ）および図６（ａ）に図示された通り、第１面２１０と第２面２２０の間に第５面２５０が配置され第１面２１０と第４面２４０は直接連結されてもよく、図示されてはいないが、第１面２１０と第４面２４０の間に第６面２６０が配置され第１面２１０と第２面２２０は直接連結されてもよい。

図７（ａ）および図７（ｂ）を参照すると、第１面２１０と第２面２２０間の境界で第１面２１０と第５面２５０がなす内角θ１は９０°を超過して鈍角をなし、第２面２２０と第３面２３０間の境界で第２面２２０と第３面２３０がなす内角θ２は略直角であることが分かる。これによると、第１面２１０と接着層３００間の接触面積が狭くなり得るため、接着層３００内の気泡を減らすことができる。また、ヒートシンク２００をなすパターンのパターン別ピッチＰはそのまま維持しつつ、第１面２１０と接着層３００間の接触面積を狭くすることができるため、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差を最小化することができる。

さらに具体的には、図７（ａ）および図７（ｂ）に図示された通り、第１パターンＸ１の第２面２２０および第２パターンＸ２の第４面２４０間の距離ｄ１は第１パターンＸ１の第５面２５０および第２パターンＸ２の第６面２６０間の距離ｄ２より小さく、第２パターンＸ２の第４面２４０および第２パターンＸ２の第２面２２０間の距離ｄ３は第２パターンＸ２の第５面２５０および第２パターンＸ２の第６面２６０間の距離ｄ４より大きくてもよい。これによると、ヒートシンク２００をなすパターンのパターン別ピッチＰはそのまま維持しつつ、第１面２１０と接着層３００間の接触面積を狭くすることができ、空気が通過する流路の面積も実質的に減少するのではないため、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差を最小化することができる。この時、各パターン別第１面２１０の幅Ｗ１はパターンのピッチ、例えば第１パターンＸ１の第４面２４０から第２パターンＸ２の第４面２４０までの距離の０．２～０．４倍であり得、第５面２５０または第６面２６０の第１面２１０から最高高さは第１面２１０の下に配置された接着層３００の厚さの１．５～３倍であり得る。例えば、パターンのピッチが３．７６ｍｍである場合、第１面２１０の幅Ｗ１は０．７５～１．５ｍｍ、好ましくは０．８５～１．３５ｍｍ、さらに好ましくは０．９５～１．２であり得、接着層３００の厚さが１．５ｍｍである場合、第５面２５０または第６面２６０の第１面２１０から最高さは３～４．５ｍｍであり得る。これによると、パターンのピッチを減らすことなく接着層３００と接合される第１面２１０の面積を最小化することができるため、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差を最小化することができる。

一方、図７（ａ）に図示した通り、接着層３００は第１面２１０の下で第１面２１０と直接接触するように配置されるが、図７（ｂ）に図示した通り、接着層３００の一部は第５面２５０および第６面２６０の少なくとも一部とも直接接触してもよい。これに伴い、第５面２５０および第６面２６０の少なくとも一部と直接接触する接着層３００の最高高さｈ２は第１面２１０と直接接触する接着層３００の最高高さｈ１より高くてもよい。これは、第２基板１６０上に接着層３００を塗布し、接着層３００上に第１面２１０を配置した後に加圧する過程で、接着層３００が第５面２５０および第６面２６０側に漏れた後に硬化する過程によって形成され得る。これによると、接着層３００は第１面２１０だけでなく、第５面２５０および第６面２６０にも配置されて第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力が高くなるだけでなく、接着層３００の最高高さｈ２によって気泡が接着層３００に外に抜け出ることがさらに容易となり得る。

この時、接着層３００は第２基板１６０の全面に塗布され得るが、好ましくは、第１面２１０が配置される領域にのみ塗布されてもよい。これに伴い、第３面２３０に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。例えば、第３面２３０の幅の中間の地点に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。これによると、接着層３００をなす材料の量を最小化することができ、第２基板１６０と第３面２３０間の離隔空間が広くなることにより空気の流動が効率的に発生し得る。

図８は、ヒートシンクの空気流路の面積に対する空気の圧力差を示すグラフである。

図８を参照すると、空気の面積が１である場合を基準として、空気の面積に対する比率が減少するほど空気の圧力差に対する比率は増加することが分かる。ここで、空気の圧力差は空気がヒートシンクを通過する前の圧力と通過した後の圧力間の差を意味し得る。すなわち、ヒートシンク２００のピッチが減少するほどヒートシンクの空気流路の面積は小さくなり、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差は大きくなることが分かり、これはヒートシンクの空気流路の面積が小さくなるほど空気抵抗および周辺領域の空気の圧力が上昇してヒートシンクを通じての空気の流れに制約が加えられることを意味し得る。

例えば、同一領域内に配置されたヒートシンクの面積、高さおよび平板の厚さが同一の二つのヒートシンクのうちいずれか一つのピッチを１／２に縮小する場合での実際の空気の面積は、他のいずれか一つ対比約０．９倍に減少し、これによる空気の圧力差の比率は約１．１でああり、約１０％以上増加し得る。

一方、本発明の実施例のようにヒートシンクを設計する場合、接着層３００との接触面積を最小化しつつ、空気の面積が実質的に大きく減少されないことができるため、基板とヒートシンク間の接合性能は改善しながらも熱電性能は低下させない熱電モジュールが得られることが分かる。

図９は本発明の他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図であり、図１０は図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの上面図であり、図１１は図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図であり、図１２は図９の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの一部の具体例である。ここで、熱電素子１００の詳細な構造、すなわち下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および絶縁層１７０は別途に図示しておらず、図１～２で説明された構造が同一に適用され得るため、説明の便宜のために、重複した説明を省略する。

図９～図１２を参照すると、第２基板１６０上に接着層３００が配置され、接着層３００上にヒートシンク２００が配置される。第２基板１６０とヒートシンク２００は接着層３００によって接合され得る。ここで、ヒートシンク２００は上部基板１６０、すなわち第２基板１６０に配置されるものを例にして説明しているが、これは説明の便宜のためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本発明の実施例と同一構造のヒートシンク２００が下部基板１１０、すなわち第１基板１１０に配置されてもよく、第１基板１１０および第２基板１６０の両方に配置されてもよい。

本発明の実施例によると、ヒートシンク２００は所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有することができる。すなわち、ヒートシンク２００は第１パターンＸ１、第２パターンＸ２および第３パターンＸ３を含み、これらパターンは順次連結される一体の平板であり得る。

本発明の実施例によると、各パターンＸ１、Ｘ２、Ｘ３は順次連結された第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０を含み、第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０それぞれは複数であり得る。

第１面２１０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と直接接触するように配置され得る。第２面２２０は第１面２１０の第１末端から上部に向かうように延長され得る。第４面２４０は第１面２１０の第１末端と対向する第２末端から上部に向かうように延長され得る。第３面２３０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と離隔するように第２面２２０から延び、隣接したパターンの第４面２４０から延びて互いに連結され得る。第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０は順次折り畳まれる構造を有する一体の平板であり得る。また、第１面２１０は第２基板１６０と平行であり得、第３面２３０は第２基板１６０と平行であり得る。本実施例で平行の意味は第２基板１６０の上面すなわち、接着層３００と直接接触する面と第１面２１０または第３面２３０がなす内角が２°以内であるものと定義することができる。

ここで、上部は第２基板１６０上で第２基板１６０と遠くなる方向を意味し得、下部は第２基板１６０上で第２基板１６０と近くなる方向を意味し得る。すなわち、第３面２３０と第２基板１６０間の距離は第１面２１０と第２基板１６０間の距離より大きくてもよい。

第１パターンＸ１の第２面２２０は第１パターンＸ１と隣接する第２パターンＸ２の第４面２４０に第１パターンＸ１の第３面２３０を媒介として連結され、これと同様に第２パターンＸ２の第２面２２０は第２パターンＸ２と隣接する第３パターンＸ３の第４面２４０に第２パターンＸ２の第３面２３０を媒介として連結され得る。この時、接着層３００は第２基板１６０の全面に塗布され得るが、好ましくは、第１面２１０が配置される領域にのみ塗布されてもよい。これに伴い、第３面２３０に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。例えば、第３面２３０の幅の中間の地点に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。これによると、接着層３００をなす材料の量を最小化することができ、第２基板１６０と第３面２３０間の離隔空間が広くなることにより空気の流動が効率的に発生し得る。

一方、本発明の実施例によると、第１面２１０には所定間隙または不規則な間隔で形成された複数のホール２１２が配置されてもよい。これによると、接着層３００は複数のホール２１２のうち少なくとも一部を通じて突出して第１面２１０上に配置され得る。これは、第２基板１６０上に接着層３００を塗布し、接着層３００上に第１面２１０を配置した後に加圧する過程で、接着層３００が第１面２１０のホール２１２を通じて漏れた後に硬化する過程によって形成され得る。これによると、接着層３００は第１面２１０の下面だけでなく、第１面２１０の上面にも配置されるため、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力が高くなるだけでなく、第１面２１０上に突出した接着層３００によって気泡が接着層３００の外に抜け出ることがさらに容易となり得る。ここで、ホール２１２はエッチング工法またはドリル工法などを利用して加工され得るが、これに制限されるものではない。

この時、第１面２１０に形成された複数のホール２１２の面積は第１面２１０の面積の１０～３０％であり得る。複数のホール２１２の面積は第１面２１０の面積の１０％未満であると接着層３００内の気泡が抜け出ることが困難であり得、複数のホール２１２の面積は第１面２１０の面積の３０％を超過すると第１面２１０と第２基板１６０間の接合力が低下し得る。

または複数のホール２１２のうち少なくとも一つのホールの直径は、第１面２１０の幅Ｗ１、すなわち第１パターンＸ１の第４面２４０と第１パターンＸ１の第２面２２０間の距離の２５～７５％であり得る。ホール２１２の直径が第１パターンＸ１の第４面２４０と第１パターンＸ１の第２面２２０間の距離の２５％未満であると接着層３００内の気泡が抜け出ることが困難であり得、ホール２１２の直径が第１パターンＸ１の第４面２４０と第１パターンＸ１の第２面２２０間の距離の７５％を超過すると第１面２１０と第２基板１６０間の接合力が低下したり空気の抵抗が増加したり得る。

一方、図１２を参照すると、ホールの形状は多様に変形され得る。例えば、図１２（ａ）を参照すると、第１面２１０の最低点２１０－Ｌと最高点２１０－Ｈでホール２１２の直径は同一であり得る。または図１２（ｂ）を参照すると、第１面２１０の最低点２１０－Ｌと最高点２１０－Ｈでホール２１２の直径は異なり得る。例えば、最高点２１０－Ｈでホール２１２の直径は第１面２１０の最低点２１０－Ｌでホール２１２の直径より大きくてもよい。この時、最高点２１０－Ｈでホール２１２の直径は第１面２１０の幅Ｗ１、すなわち第１パターンＸ１の第４面２４０と第２パターンＸ２の第２面２２０間の距離の７５～１００％であり得る。このように、最高点２１０－Ｈでホール２１２の直径を第１面２１０の最低点２１０－Ｌでホール２１２の直径より大きく形成すると、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力は低下させることなく、接着層３００内の気孔が抜け出られる経路は増加し得る。

図１３は本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図であり、図１４は図１３の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの上面図であり、図１５は図１３の実施例に係る熱電モジュールに含まれるヒートシンクの斜視図である。ここで、熱電素子１００の詳細な構造、すなわち下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および絶縁層１７０は別途に図示されておらず、図１～２で説明された構造が同一に適用され得るため、説明の便宜のために、重複した説明を省略する。そして、図９～図１２で説明された内容のうち同じ内容については重複した説明を省略する。

図１３～図１５を参照すると、第１面２１０と第２面２２０間の境界および第１面２１０と第４面２４０間の境界に沿って少なくとも一つのスリット２１４がさらに形成されてもよい。これによると、接着層３００はスリット２１４を通じて突出して第１面２１０および第２面２２０上にさらに配置され得、第１面２１０および第４面２４０上にさらに配置され得る。これは、第２基板１６０上に接着層３００を塗布し、接着層３００上に第１面２１０を配置した後に加圧する過程で、接着層３００がスリット２１４を通じて漏れた後に硬化する過程によって形成され得る。これによると、接着層３００は第１面２１０の下面だけでなく、第１面２１０の上面および第２面２２０にも配置されるため、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力が高くなるだけでなく、第１面２１０および第２面２２０上に突出した接着層３００によって気泡が接着層３００の外に抜け出ることがさらに容易となり得る。

図１６～図１８は本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。ここで、熱電素子１００の詳細な構造、すなわち下部基板１１０、下部電極１２０、Ｐ型熱電レッグ１３０、Ｎ型熱電レッグ１４０、上部電極１５０および絶縁層１７０は別途に図示されておらず、図１～２で説明された構造が同一に適用され得るため、説明の便宜のために、重複した説明を省略する。

図１６～図１８を参照すると、第２基板１６０上に接着層３００が配置され、接着層３００上にヒートシンク２００が配置される。第２基板１６０とヒートシンク２００は接着層３００によって接合され得る。ここで、ヒートシンク２００は上部基板１６０、すなわち第２基板１６０に配置されるものを例にして説明しているが、これは説明の便宜のためのものであり、これに制限されるものではない。すなわち、本発明の実施例と同じ構造のヒートシンク２００が下部基板１１０、すなわち第１基板１１０に配置されてもよく、第１基板１１０および第２基板１６０皆に配置されてもよい。

本発明の実施例によると、ヒートシンク２００は所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有することができる。すなわち、ヒートシンク２００は第１パターンＸ１および第２パターンＸ２を含み、これらパターンは順次連結される一体の平板であり得る。

本発明の実施例によると、各パターンＸ１、Ｘ２、Ｘ３は順次連結された第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０を含み、第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０それぞれは複数であり得る。

第１面２１０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と直接接触するように配置され得る。第２面２２０は第１面２１０の第１末端から上部に向かうように延長され得る。第４面２４０は第１面２１０の第１末端と対向する第２末端から上部に向かうように延長され得る。第３面２３０は第２基板１６０と向き合うものの、接着層３００と離隔するように第２面２２０から延び、隣接したパターンの第４面２４０から延びて互いに連結され得る。第１面２１０、第２面２２０、第３面２３０および第４面２４０は順次折り畳まれる構造を有する一体の平板であり得る。また、第１面２１０は第２基板１６０と平行であり得、第３面２３０は第２基板１６０と平行であり得る。本実施例で平行の意味は第２基板１６０の上面すなわち、接着層３００と直接接触する面と第１面２１０または第３面２３０がなす内角が２°以内であるものと定義することができる。

ここで、上部は第２基板１６０上で第２基板１６０と遠くなる方向を意味し得、下部は第２基板１６０上で第２基板１６０と近くなる方向を意味し得る。すなわち、第３面２３０と第２基板１６０間の距離は第１面２１０と第２基板１６０間の距離より大きくてもよい。

第１パターンＸ１の第２面２２０は第１パターンＸ１と隣接する第２パターンＸ２の第４面２４０に第１パターンＸ１の第３面２３０を媒介として連結され、これと同様に第２パターンＸ２の第２面２２０は第２パターンＸ２と隣接する第３パターンＸ３の第４面２４０に第２パターンＸ２の第３面２３０を媒介として連結され得る。

この時、接着層３００は第２基板１６０の全面に塗布され得るが、好ましくは、第３面２３０に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。例えば、第３面２３０の幅の中間の地点に対応する第２基板１６０の少なくとも一部上には接着層３００が配置されなくてもよい。これによると、接着層３００をなす材料の量を最小化することができ、第２基板１６０と第３面２３０間の離隔空間が広くなることにより空気の流動が効率的に発生し得る。

一方、本発明の実施例によると、第２基板１６０上には規則的に繰り返された所定の溝１６２が形成され、接着層３００および第１面２１０は溝１６２内に配置され得る。

この時、各溝１６２は底面１６２－１および底面１６２－１の両側面から上部に向かうように延びた壁面１６２－２、１６２－３を含み、底面１６２－１上に接着層３００および第１面２１０が順次積層され得る。

この時、溝１６２内には第１面２１０と連結された第２面２２０の一部および第４面２４０の一部がさらに配置され、接着層３００は溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３と第２面２２０の一部および第４面２４０の一部の間にさらに配置され得る。

これによると、溝１６２によって第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合面積が実質的に増加することになるため、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力が高くなり得る。また、溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３と第２面２２０の一部および第４面２４０の一部の間に配置された接着層３００によって接着層３００内の気泡が抜け出られる経路が増加し得る。

各溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３と各溝１６２に収容された各パターン間の離隔距離の和は０．２～１．０ｍｍであり得る。これによると、ヒートシンク２００の各パターンの第１面２１０が第２基板１６０の溝１６２内に収容され得る。例えば、各溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３と各溝１６２に収容された各パターン間の離隔距離の和が０．２ｍｍ未満であると、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合工程中に加えられる熱によってヒートシンク２００のパターンのうち一部が膨張して溝１６２から離脱したり、溝１６２の形状変形または接合力の低下などを引き起こし、その結果、ヒートシンク２００の特性を低下させ得る。また、各溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３と各溝１６２に収容された各パターン間の離隔距離の和が１．０ｍｍを超過する場合、塗布されるべきソルダーの量が過度に多くなり、このため接着層内に気泡が発生する可能性が高くなる。

この時、溝１６２の一壁面１６２－３と隣り合う他の溝１６２の一壁面１６２－２は連結面１６２－４を通じて互いに連結され得る。この時、連結面１６２－４はヒートシンク２００の第３面２３０の下で第３面２３０と平行に配置され得る。ここで、連結面１６２－４と第３面２３０間の距離Ｔ１は第１面２１０と第３面２３０間の垂直距離の０．８倍以上であり、１倍未満であり得る。連結面１６２－４と第３面２３０間の距離Ｔ１は第１面２１０と第３面２３０間の垂直距離の０．８倍未満であると、溝の深さが過度に深くなって溝内に満たされるべき層の量が増加することになり、このため、接着層内の気泡の発生可能性も高くなる。また、連結面１６２－４と第３面２３０間の距離Ｔ１が短くなるほど空気が流動する面積が十分に提供されないため、ヒートシンク２００領域を通過する以前とヒートシンク２００領域を通過した後の空気の圧力差が増加する可能性がある。

一方、図１７を参照すると、接着層３００は各溝１６２の壁面１６２－２、１６２－３と連結面１６２－４間の境界の少なくとも一部にさらに配置され得る。これは第２基板１６０の溝１６２内に接着層３００を塗布し、接着層３００上にヒートシンク２００の第１面２１０を配置した後に加圧する過程で、接着層３００が溝１６２の壁面１６２－２、１６２－３に沿って連結面１６２－４の上に流れた後に硬化する過程によって形成され得る。これによると、接着層３００は第１面２１０の下面だけでなく、第２面２２０、第３面２３０と共に溝１６２の連結面１６２－４にも配置されるため、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合面積が高くなるだけでなく、連結面１６２－４上に突出した接着層３００によって気泡が接着層３００の外に抜け出ることがさらに容易となり得る。

一方、図１８を参照すると、溝１６２内にはノッチがさらに形成されてもよい。ここで、ノッチは小さい溝を意味し得、Ｖ字状、Ｕ字状等に多様に形成され得る。例えば、溝１６２の底面１６２－１および両壁面１６２－２、１６２－３間の境界に沿って少なくとも一つのノッチ１６４がさらに形成されるか、溝１６２の両壁面１６２－２、１６２－３のうち少なくとも一つに底面１６２－１に対して垂直な方向に少なくとも一つのノッチ１６４がさらに形成され得、形成されたノッチ１６４内には接着層３００がさらに配置され得る。

これによると、第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合面積が増えることになって第２基板１６０とヒートシンク２００間の接合力が高くなるだけでなく、ノッチを通じて接着層３００内の気泡が抜け出られる経路が増加し得る。

一方、以上で説明した実施例は互いに組み合わせられてもよい。

図１９～図２２は、本発明のさらに他の実施例に係る熱電モジュールの一部の断面図である。

図１９を参照すると、図５による実施例および図９による実施例が組み合わせられ得る。すなわち、ヒートシンク２００の第１面２１０の幅が第３面２３０の幅より狭く形成されるものの、第１面２１０にホール２１２が形成され得る。

または図２０を参照すると、図５による実施例および図１６による実施例が組み合わせられ得る。すなわち、ヒートシンク２００の第１面２１０の幅が第３面２３０の幅より狭く形成されるものの、第２基板１６０に溝１６２が形成されて第１面２１０が溝１６２内に配置され得る。

または図２１を参照すると、図５による実施例、図９による実施例および図１６による実施例が組み合わせられ得る。すなわち、ヒートシンク２００の第１面２１０の幅が第３面２３０の幅より狭く形成されるものの、第１面２１０にホール２１２が形成され、第２基板１６０に溝１６２が形成されて第１面２１０が溝１６２内に配置され得る。

または図２２を参照すると、図９による実施例および図１６による実施例が組み合わせられてもよい。すなわち、第１面２１０にホール２１２が形成されるものの、第２基板１６０に溝１６２が形成されて第１面２１０が溝１６２内に配置され得る。

この他にも、本発明に係る実施例は多様な方法で組み合わせられ得る。

以上で説明した本発明の実施例に係る熱電モジュールは熱変換装置に適用され得る。

図２３は本発明の実施例に係る熱電モジュールが適用される熱変換装置の一例の斜視図であり、図２４は図２３の熱変換装置の分解斜視図である。

図２３～図２４を参照すると、熱変換装置１０００はダクト１１００、第１熱電モジュール１２００、第２熱電モジュール１３００および気体ガイド部材１４００を含む。ここで、熱変換装置１０００は、ダクト１１００の内部を通じて流れる冷却用流体およびダクト１１００の外部を通過する高温の気体間の温度差を利用して電力を生産することができる。

このために、第１熱電モジュール１２００はダクト１１００の一表面に配置され、第２熱電モジュール１３００はダクト１１００の他の表面に配置され得る。この時、第１熱電モジュール１２００と第２熱電モジュール１３００それぞれの両面のうち、ダクト１１００に向かうように配置される面が低温部となり、低温部と高温部間の温度差を利用して電力を生産することができる。

ダクト１１００に流入する冷却用流体は水であり得るが、これに制限されるものではなく、冷却性能がある多様な種類の流体であり得る。ダクト１１００に流入する冷却用流体の温度は１００℃未満、好ましくは５０℃未満、さらに好ましくは４０℃未満であり得るが、これに制限されるものではない。ダクト１１００を通過した後に排出される冷却用流体の温度はダクト１１００に流入する冷却用流体の温度より高くてもよい。

冷却用流体はダクト１１００の冷却用流体流入口から流入して冷却用流体排出口を通じて排出される。

図示されてはいないが、ダクト１１００の内壁には放熱フィンが配置され得る。放熱フィンの形状、個数およびダクト１１００の内壁を占める面積などは冷却用流体の温度、廃熱の温度、要求される発電容量などにより多様に変更され得る。

一方、第１熱電モジュール１２００はダクト１１００の一面に配置され、第２熱電モジュール１３００はダクト１１００の他の面で第１熱電モジュール１２００に対称となるように配置される。

ここで、第１熱電モジュール１２００および第１熱電モジュール１２００に対称となるように配置される第２熱電モジュール１３００を一対の熱電モジュールまたは単位熱電モジュールと指称してもよい。

ダクト１１００には空気が流動する方向に気体ガイド部材１４００、シーリング部材１８００および断熱部材１７００がさらに配置されてもよい。

ただし、本発明の実施例に係る熱電モジュールが適用される例はこれに制限されない。

本発明の実施例に係る熱電モジュールは発電用装置、冷却用装置、温熱用装置などに作用され得る。具体的には、本発明の実施例に係る熱電モジュールは主に光通信モジュール、センサ、医療機器、測定機器、航空宇宙産業、冷蔵庫、チラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）、自動車通風シート、カップホルダー、洗濯機、乾燥機、ワインセラー、浄水器、センサ用電源供給装置、サーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）等に適用され得る。

この他にも、本発明の実施例に係る熱電モジュールはその他の産業分野に発電、冷却および温熱のために適用され得る。

前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更できることを理解できるであろう。

Claims (10)

1. 第１基板、前記第１基板上に配置された第１電極、前記第１電極上に配置された半導体構造物、前記半導体構造物上に配置された第２電極および前記第２電極上に配置された第２基板を含む熱電素子、
   前記第２基板上に配置されたヒートシンク、そして
   前記第２基板と前記ヒートシンクを接着させる接着層を含み、
   前記ヒートシンクは所定のパターンが規則的に繰り返されて連結される形状を有し、
   各パターンは、
   前記第２基板と向き合うように配置された第１面、
   前記第１面の一末端から上部に向かうように延びた第２面、
   前記第２基板と向き合うように前記第２面から延びた第３面、そして
   前記第１面の前記一末端と対向する他の末端から上部に向かうように延びて隣接したパターンの前記第３面と連結された第４面を含み、
   前記第３面と前記第２基板間の距離は前記第１面と前記第２基板間の距離より大きく、
   前記接着層は前記第２基板と前記第１面間に配置された、熱電モジュール。
2. 前記第２基板には規則的に繰り返された複数の溝が形成され、前記接着層および前記第１面が各溝内に配置される、請求項１に記載の熱電モジュール。
3. 前記複数の溝は互いに隣り合うように配置される第１溝および第２溝を含み、前記第１溝の一壁面および前記第２溝の一壁面は前記第３面と向かい合うように配置された連結面を通じて互いに連結され、各溝の壁面と前記連結面の境界の少なくとも一部に前記接着層がさらに配置される、請求項２に記載の熱電モジュール。
4. 前記第３面の幅の中間の地点に対応する前記連結面の少なくとも一部上には前記接着層が配置されない、請求項３に記載の熱電モジュール。
5. 前記第１面には複数のホールが形成された、請求項１に記載の熱電モジュール。
6. 前記接着層は前記複数のホールのうち少なくとも一部を通じて前記第１面の上部に突出した、請求項５に記載の熱電モジュール。
7. 前記第１面と前記第２面間の境界および前記第１面と前記第４面間の境界のうち少なくとも一つに沿って少なくとも一つのスリットが形成され、前記接着層は前記少なくとも一つのスリットを通じて前記第１面の上部に突出した、請求項５に記載の熱電モジュール。
8. 前記第３面の幅は前記第１面の幅より大きい、請求項１に記載の熱電モジュール。
9. 前記各パターンは、
   前記第１面と前記第２面間で前記第１面と前記第２面を連結する第５面をさらに含み、
   前記第１面と前記第５面がなす内角の大きさは前記第２面と前記第３面がなす内角の大きさより大きい、請求項８に記載の熱電モジュール。
10. 前記接着層は前記第５面の少なくとも一部と直接接触し、
    前記第５面と直接接触する接着層の厚さは前記第１面と直接接触する接着層の厚さより大きい、請求項９に記載の熱電モジュール。

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