KR100620913B1 - 열전 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 열전 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡열부와 방열부를 열적으로 분리하여 형성함으로써 냉각 효율을 향상시키고, 공간 이용도가 향상된 반도체 열전 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 열전 모듈은, 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 형성되는 제1전극패턴과 제2전극패턴을 몸체 양쪽 면에 각각 구비하되, 상기 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에는 몸체 양쪽 면의 상기 제1전극패턴과 제2전극패턴을 전기적으로 연결하는 관통홀들이 형성된 중간기판과; 상기 중간기판 양쪽 면의 제1전극패턴과 제2전극패턴 상부에 장착되되, 상기 관통홀들에 의해 같은 도전성 끼리 연결되도록 장착되는 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자와; 상기 중간기판 양쪽 면에 장착된 상기 제1도전성 반도체소자와 제2도전성 반도체소자를 각각 연결하는 제1전도판들 및 제2전도판들과; 상기 제1전도판들과 제2전도판들이 각각 접합되어 외형을 형성하는 한 쌍의 절연기판;을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 열전모듈은 흡열부와 방열부를 각각 독립적으로 분리하여 형성하여, 흡열부를 구성하는 반도체소자 쌍과 방열부를 구성하는 반도체소자 쌍을 열적으로 분리시킴으로써 방열부로부터 흡열부로 열이 전도되는 것을 억제하여 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 동시에 흡열부와 방열부를 분리하여 계통선으로 연결하는 구성을 제공함으로써 협소한 공간을 용이하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.
전모듈, 열전소자, 냉각효율, 열적 분리, 중간기판, 관통홀, 하우징
Description
도 1은 종래기술에 따른 열전모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열전모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 열전모듈의 가장자리에 하우징을 장착한 상태를 나타내는 단면도.
도 4는 열전모듈을 이용하여 냉각대상을 냉각하는 경우, 하우징 장착 여부에 따른 냉각대상 표면의 온도 변화를 비교하여 보여주는 그래프.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열전모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 252 : 하부기판 102, 250 : 상부기판
110 : 하부전도판 112 : 상부전도판
120 : n형 반도체소자 130 : p형 반도체소자
200 : 중간기판 202 : 관통홀
204 : 도전막 210, 310 : 제1전극
212, 312 : 제2전극 220, 340 : 제1전도판
222, 342 : 제2전도판 230, 320 : 제1 n형 반도체소자
240, 330 : 제1 p형 반도체소자 232, 322 : 제2 n형 반도체소자
242, 332 : 제2 p형 반도체소자 260 : 상부 하우징
262 : 하부 하우징 270, 370 : 밀봉재
280, 380 : 커넥터 300 : 제1하부기판
302 : 제2하부기판 350 : 제1상부기판
352 : 제2상부기판 360 : 제1하우징
362 : 제2하우징 390 : 계통선
본 발명은 열전 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡열부와 방열부를 열적으로 분리시킴으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있는 열전 모듈에 관한 것이다.
서로 다른 종류의 반도체소자를 접합하여 전기 회로를 형성하고, 직류 전류를 흘리면 한쪽 접합부에서는 발열 현상이 발생하고, 다른 쪽 접합부에서는 흡열 현상이 발생한다. 이러한 현상은 펠티어 효과(Peltier effect)라 불린다. 펠티어 효과를 이용하여 대상물을 전자적으로 냉각하는 것을 열전 냉각이라 하고, 이러한 목적으로 구성된 소자를 열전 냉각 소자 또는 펠티어 소자라 한다. 또한, 두 개의 접합부 사이에 온도차를 발생시키면 온도차에 비례한 기전력이 발생한다. 이 현상을 제백 효과(Seebeck effect)라 하고, 발생한 기전력을 이용하여 행하는 발전은 열전 발전이라 한다.
열전 냉각은 고체 소자에 의한 냉각이기 때문에 유해한 냉매 가스를 사용할 필요가 없고, 소음 발생도 없으며 국부 냉각도 가능하다는 특징이 있다. 또한, 전류 방향의 전환으로 펠티어 효과에 의한 가열도 가능하기 때문에 정밀한 온도 조절이 가능하다. 게다가 구조가 간단하여 다른 발전 장치나 냉각 장치에 비해서 소형화에도 유리한 조건을 구비하고 있어 유용성이 높다.
상기와 같은 열전모듈은 일반적으로 p형과 n형으로 이루어진 두 종류의 열전반도체 소자를 배열하고, 열전 반도체 소자를 금속전도판에 납땜하여 접합하여, π형 직렬회로를 구성하고, 이렇게 구성된 열전 반도체소자 및 금속 전도판을 세라믹 기판에 끼워서 구성한 것이 열전모듈로서 넓게 사용되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 열전모듈의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 열전모듈은 n형 반도체소자(120)와 p형 반도체소자(130)가 교대로 배열되어 있으며, 반도체소자들(120, 130)의 상부 및 하부 표면들을 통해서 하부전도판(110) 및 상부전도판(112)에 교대로 접속되어 모든 반도체소자들은 전기적으로 직렬로 접속된다. 하부 및 상부전도판들과 반도체소자 간의 접속은 납땜에 의해 이루어진다. 상기 하부전도판(110) 및 상부전도판(112)의 외측에 외형을 형성하는 동시에 전도판을 병렬로 연결하는 하부기판 및 상부기판(100, 102)을 각각 부착하여 열전모듈을 형성한다. DC 전원은 이 열전 모듈의 하부전도판에 연결된다. 전류가 각 n형 반도체소자(120)로부터 p형 반도체소자(130)로 흐르게 되면, 펠티어 효과로 인해 소자의 상부에서 흡열반응이 일어나게 되고, 이에 따라 소자의 상부에서 냉각작용이 발생하게 된다. 이와는 반대로 소자의 하부에서는 발열반응이 일어나게 되고, 이에 따라 흡수된 열이 소자 하부를 통해 방출된다. 즉, n-p형으로 구성된 반도체소자의 상부는 흡열부(L)로 작용하고, p-n형으로 구성된 반도체소자의 하부는 방열부(H)로 작용한다. 또한, 전원의 연결방향을 반전시킴으로써 흡열부(L)와 방열부(H)의 방향을 전환시킬 수 있다. 이러한 현상을 이용하여 열전소자를 냉각 및 가열장치에 이용할 수 있으며, 고집적회로, 컴퓨터 중앙처리 유니트 및 레이저 등과 같은 장치의 냉각에서부터 냉동기의 사용까지 광범위한 분야에 응용되고 있다.
상기와 같은 열전모듈에 있어서, 흡열부의 반도체소자에서 흡수되는 열은 흐르는 전류에 비례한다. 따라서, 이론적으로는 전류를 크게 하면 할 수록 온도가 더욱 더 내려갈 수 있으나, 실제로는 열전모듈을 구성하고 있는 반도체소자의 열전도율이 매우 높기 때문에 소자 양측의 온도 차이가 심해짐에 따라 이들 반도체소자를 통해 방열부에서 흡열부로 전도되는 열로 인하여 냉각 효율이 저하된다. 또한, 냉각대상의 표면에 있어서, 열전소자에 직접 접촉되어 냉각되는 영역과 공기 중에 노출되어 있는 영역 간의 온도 차이가 극심하여 그 경계부위에 결로(結露)가 발생하고, 이로 인하여 열전소자에 악영향을 미칠 우려가 있다. 게다가, 흡열부와 방열부가 서로 결합된 하나의 소자로 이루어져 있기 때문에 밀폐되고 좁은 공간을 냉각시키는 경우 방열부로부터 방사되는 열을 외부로 배출시키기 어려워 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 열전모듈의 흡열부와 방열부 사이에 중간기판을 개재하여 흡열부와 방열부를 열적으로 분리시킴으로써 냉각 효율이 향상된 열전모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 열전모듈의 가장자리에 하우징을 장착하여 냉각대상의 표면에 있어서 직접 냉각되는 영역과 간접적으로 냉각되는 영역의 경계 부위의 온도 변화를 완만하게 조절함으로써 결로가 발생하는 것을 억제하고, 외부 충격으로부터 열전모듈을 보호할 수 있는 열전모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 열전모듈의 흡열부 본체와 방열부 본체를 분리하여 독립적으로 구성함으로써 협소한 공간을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 열전모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열전모듈은,
제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 형성되는 제1전극패턴과 제2전극패턴을 몸체 양쪽 면에 각각 구비하되, 상기 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에는 몸체 양쪽 면의 상기 제1전극패턴과 제2전극패턴을 전기적으로 연결하는 관통홀들이 형성된 중간기판과;
상기 중간기판 양쪽 면의 제1전극패턴과 제2전극패턴 상부에 장착되되, 상기 관통홀들에 의해 같은 도전성 끼리 연결되도록 장착되는 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자와;
상기 중간기판 양쪽면에 장착된 상기 제1도전성 반도체소자와 제2도전성 반도체소자를 각각 연결하는 제1전도판들 및 제2전도판들과;
상기 제1전도판들과 제2전도판들이 각각 접합되어 외형을 형성하는 한 쌍의 절연기판;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열전모듈은,
제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 제1전극패턴을 구비하는 제1하부기판과, 상기 제1전극패턴 상부에 장착되는 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자와, 상기 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자를 연결하는 제1전도판들과, 상기 제1전도판들에 접합되는 제1상부기판을 포함하여 이루어지는 흡열부와;
제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 제2전극패턴을 구비하는 제2하부기판과, 상기 제2전극패턴들 상부에 장착되는 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자와, 상기 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자를 연결하는 제2전도판들과, 상기 제2전도판들에 접합되는 제2상부기판을 포함하여 이루어지는 방열부와;
상기 흡열부의 제1전극패턴과 상기 방열부의 제2전극패턴을 연결하여, 상기 흡열부의 제1도전성 반도체소자와 상기 방열부의 제1도전성 반도체소자 및 상기 흡열부의 제2도전성 반도체소자와 상기 방열부의 제2도전성 반도체소자를 전기적으로 각각 연결하는 계통선;
을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열전모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열전모듈은 중간기판(200)의 양쪽 면에 형성된 제1전극패턴(210) 및 제2전극패턴(212) 표면에 제1 n형 반도체소자(230) 및 제1 p형 반도체소자(240)와 제2 n형 반도체소자(232) 및 제2 p형 반도체소자(242)가 각각 장착되고, 상기 중간기판(200)의 일면에 구비되는 제1 n형 반도체소자(230) 및 제1 p형 반도체소자(240)의 상측에 제1 n형 반도체소자(230) 및 제1 p형 반도체소자(240)를 전기적으로 연결하는 제1전도판(220)이 구비되며, 상기 제1전도판(220)에 접합되는 상부기판(250)이 구비되어 흡열부(L)를 구성하고, 상기 중간기판(200)의 타면에 구비되는 제2 n형 반도체소자(232) 및 제2 p형 반도체소자(242)의 하측에 상기 제2 n형 반도체소자(232) 및 제2 p형 반도체소자(242)를 전기적으로 연결하는 제2전도판(222)이 구비되고, 상기 제2전도판(222)의 하측에 접합되는 하부기판(252)이 구비되어 방열부(H)를 구성한다. 이때, 상기 제1전극패턴(210) 및 제2전극패턴(212)이 위치하는 중간기판(200)에는 관통홀(202)이 형성되어 있고, 상기 관통홀(202)의 벽면에 도전막(204)이 형성되어 같은 도전성의 반도체소자 즉, 제1 및 제2 n형 반도체소자(230, 232)와 제1 및 제2 p형 반도체소자(240, 242)를 전기적으로 연결한다.
상기 중간기판(200)은 인쇄회로 기판인 PCB 기판을 사용할 수도 있고, 전기적으로 절연성을 갖고, 열적으로 단열성을 갖는 세라믹기판을 사용할 수도 있다. 상기 상부기판(250) 및 하부기판(252) 각각의 일면은 전도판과의 접착력을 향상시키기 위하여 표면처리되어 있고, 열전도성이 높은 알루미나(Al2O3) 기판과 같은 절연물질이 사용되며, 열전도성이 높은 다른 물질로 대체할 수도 있다. 또한, 상기 반도체소자들로서 상온부근에서 성능 지수가 가장 높다고 알려진 Bi2Te3계 소결체가 사용된다. 상기 전극들 및 전도판들과 반도체소자들 간의 접합은 납땜(solder)에 의해 이루어진다. 상기 전도판들은 구리로 형성되고, n형 및 p형 반도체소자 간의 전기적 통로로 사용되며, 흡열 및 발열작용이 발생하는 부분이다. 본 발명에 따른 열전모듈은 중간기판(200)을 제외하고는 종래의 사용되던 구성요소들을 그대로 사용할 수 있기 때문에 중간기판(200)에 관통홀(202)을 형성하고, 관통홀(202) 벽면에 도전막(204)를 형성하는 것 이외에 별도의 구조 변경 없이 냉각효율이 향상된 열전모듈을 구성할 수 있다는 이점이 있다.
상기 중간기판(200)의 양쪽면에 구비되는 제1전극패턴(210) 및 제2전극패턴(212)에 전원을 인가하면 전류가 제1 n형 반도체소자(230)에서 제1 p형 반도체소자(240)로 흐르면서 흡열반응을 일으켜 중간기판(200) 상측이 흡열부(L)가 되고, 관통홀(202)에 형성된 도전막(204)을 통해 제2전극패턴(212)으로 도입된 전류는 제2 p형 반도체소자(242)에서 제2 n형 반도체소자(232)로 흐르면서 발열반응을 일으켜 중간기판(200) 하측이 방열부(H)가 된다. 상기 제2 n형 반도체소자(232)를 통과한 전류는 다시 상기 흡열부(L) 측의 제1 n형 반도체소자(230)로 도입되어 상술한 바와 같은 메카니즘을 반복하여 수행한다. 상기 흡열부(L)와 방열부(H)의 위치는 전류의 방향에 따라 전환될 수 있다. 상기 중간기판(200)에 의해 흡열부(L)와 방열부(H)가 열적으로 분리되고, 중간기판(200)의 관통홀(202)에 형성된 도전막(204)을 통해 흡열부(L)와 방열부(H)가 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 열전 모듈에서는 전기적으로는 절연성을 갖고 열적으로는 단열성을 갖는 중간기판(200)을 사용하여 방열부(H)와 흡열부(L)를 열적으로 분리함으로써 방열부(H)에서 흡열부(L)로 열이 전도되는 양을 최소화시킬 수 있다. 또한, 단위면적당 배열되는 반도체소자의 집적도를 증가시킴으로써 방열부(H)와 흡열부(L) 간의 온도 차이를 증가시켜 줄 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 열전모듈의 가장자리에 하우징을 장착한 상태를 나타내는 단면로서, 도 2와 연관하여 하우징 장착방법에 대하여 설명한다.
도 3을 참조하면, 중간기판(200)의 양쪽 면 가장자리에 접착제를 이용하여 상부 하우징(260) 및 하부 하우징(262)을 장착하되, 상기 상부 하우징(260) 및 하부 하우징(262)은 상기 중간기판(200)의 양쪽 면에 장착된 반도체소자들(230, 232, 240, 242) 및 상, 하부기판(250, 252)의 가장자리로부터 소정 거리 이격시켜 장착한다. 또한, 상기 상부 하우징(260) 및 하부 하우징(262)은 상부기판(250) 및 하부기판(252)과 동일한 높이로 이루어지는 것이 바람직하고, 전기적으로 절연성을 갖고 열적으로는 단열성을 갖는 에폭시계 물질이나 세라믹으로 이루어진다. 열전모듈 외측에 하우징(260, 262)을 장착하는 경우, 하우징(260, 262)과 중간기판(200) 사 이에 커넥터(280)를 장착하여 전기배선들을 연결한다.
중간기판(200)의 양쪽 면에 상부 하우징(260) 및 하부 하우징(262)을 장착한 후 상기 상부 하우징(260)과 상부기판(250) 사이 및 상기 하부 하우징(262)과 하부기판(252) 사이에 밀봉재(270)를 도포하여 상, 하부기판(250, 252)과 상, 하부 하우징(260, 262) 사이를 밀봉한다. 이때, 상기 밀봉재(270)는 전기적으로 절연성을 갖고, 플렉서블(flexible)한 성질을 갖는 실리콘 또는 에폭시계 물질이 사용되며, 열전모듈 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기한 바와 같이 열전모듈 가장자리에 하우징(260, 262)을 장착하고, 밀봉재(270)를 도포함으로써 수분 침투를 방지하는 밀봉재(270)의 성능을 더욱 증대시키는 효과를 갖는 동시에 외부의 충격으로부터 열전소자를 효과적으로 보호할 수 있다.
도 4는 열전모듈을 이용하여 냉각대상을 냉각하는 경우, 하우징 장착 여부에 따른 냉각대상 표면의 온도 변화를 비교하여 보여주는 그래프로서, A는 열전모듈에 접촉되어 직접적으로 냉각되는 영역이고, B는 하우징이 장착되는 영역이며, C는 공기 중에 노출되는 영역을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 하우징 장착 시 A영역과 C영역 간의 온도 변화율이 하우징 미장착 시의 온도 변화율에 비하여 훨씬 완화된 것을 알 수 있다. 이와 같이, 열전모듈의 외측에 하우징을 장착함으로써 냉각대상의 표면에 있어서 열전모듈과 접촉하여 직접적으로 냉각되는 영역(A)과 공기 중에 노출되는 영역(C) 간에 온도 변화를 완만하게 하여줌으로써 열전모듈 주위에 결로가 발생하는 것을 억제하고, 그로 인하여 열전모듈을 결로로부터 보호할 수 있는 효과를 낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 열전소자의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도로서, 흡열부(L)의 몸체와 방열부(H)의 몸체가 각각 독립적으로 구성되고 흡열부(L)와 방열부(H)가 계통선에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 보여주고 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 열전모듈은 제1하부기판(300) 상측에 형성되어 있는 제1전극패턴(310) 상부에 장착되어 있는 제1 n형 반도체소자(320) 및 제1 p형 반도체소자(330)와, 상기 제1 n형 반도체소자(320) 및 제1 p형 반도체소자(330) 상측에 부착되어 제1 n형 반도체소자(320) 및 제1 p형 반도체소자(330)를 전기적으로 연결하는 제1전도판(340)과, 상기 제1전도판(340)에 접합되어 외형을 이루는 동시에 열전도판으로 사용되는 제1상부기판(350)으로 이루어지는 흡열부(L)와, 제2하부기판(302) 상측에 형성되어 있는 제2전극패턴(312) 상부에 장착되어 있는 제2 p형 반도체소자(332) 및 제2 n형 반도체소자(322)와, 상기 제2 n형 반도체소자(322)와 제2 p형 반도체소자(332) 상측에 부착되어 제2 n형 반도체소자(322)와 제2 p형 반도체소자(332)를 전기적으로 연결하는 제2전도판(342)과, 상기 제2전도판(342)에 접합되어 외형을 이루는 동시에 열전도판으로 사용되는 제2상부기판(352)으로 이루어지는 방열부(H)를 포함하며, 상기 흡열부(L)와 방열부(H)는 제1 n형 반도체소자(320)와 제2 n형 반도체소자(322) 및 제1 p형 반도체소자(330)와 제2 p형 반도체소자(332)가 장착되어 있는 제1전극(310)과 제2전극(312)을 계통선(390)에 의해 연결함으로써 전기적으로 연결된다. 상기 계통선(390)을 사용하여 흡열부(L)와 방열부(H)를 전기적으로 연결함으로써 좁고 밀폐된 공간을 냉각시킬 때 방열부(H)를 별도의 공간에 위치시킬 수 있으므로 공간 활용이 용이하다. 이때, 상기 열전모듈에 전원을 인가하는 경우 전류는 상기 흡열부(L)의 제1 n형 반도체소자(320)에서 제1 p형 반도체소자(330)로 흐르면서 흡열반응을 일으키고, 상기 방열부(H)의 제2 p형 반도체소자(332)에서 제2 n형 반도체소자(322)로 흐르면서 발열반응을 일으킨 다음, 다시 흡열부(L)의 제1 n형 반도체소자(320)에서 제1 p형 반도체소자(330)로 흐르면서 흡열반응을 일으키는 메카니즘을 반복해서 수행한다. 전류가 흡열부(L)에서 방열부(H) 또는 그 반대의 경로로 이동할 때는 계통선(390)을 통하여 이동하게 된다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 열전모듈도 제1실시예에서와 같이 흡열부(L)를 이루는 열전모듈의 가장자리에 제1하우징(360)을 장착하고, 방열부(H)를 이루는 열전모듈의 가장자리에 제2하우징(362)을 장착한 후, 열전모듈과 제1하우징(360) 및 제2하우징(362) 사이에 밀봉재(370)를 도포함으로써 열전모듈을 외부 충격으로부터 보호할 수 있고, 특히 흡열부(L)의 가장자리 부분에서 결로가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 열전모듈 외측에 하우징(360, 362)을 장착하는 경우, 하우징(360, 362)과 기판(300, 302) 사이에 커넥터(380)를 장착하여 계통선(390) 및 전기배선들을 연결한다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되 며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 상술한 바에 따르면, 본 발명에 따른 열전소자는 중간기판을 개재하여 열전모듈의 흡열부와 방열부를 열적으로 분리함으로써 방열부의 열이 흡열부로 전도되는 것을 방지하고, 흡열부와 방열부를 계통선에 의해 전기적으로 연결하여 분리 형성함으로써 좁고 밀폐된 공간의 냉각을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 중간기판을 제외한 종래에 사용되던 열전모듈의 구성요소를 그대로 사용할 수 있으므로 별도의 구조 변경 없이도 냉각효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 열전모듈의 가장자리에 열전도율이 낮은 절연물질으로 이루어진 하우징을 장착하여 열전모듈을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있고, 열전소자와 접촉하여 직접적으로 냉각되는 냉각대상의 표면과 그 주변 영역 간의 온도 변화를 완만하게 하여줌으로써 열전모듈 주위에 결로가 발생하는 것을 방지하여 열전모듈을 수분으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 형성되는 제1전극패턴과 제2전극패턴을 몸체 양쪽 면에 각각 구비하되, 상기 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에는 몸체 양쪽 면의 상기 제1전극패턴과 제2전극패턴을 전기적으로 연결하는 관통홀들이 형성된 중간기판과;상기 중간기판 양쪽 면의 제1전극패턴과 제2전극패턴 상부에 장착되되, 상기 관통홀들에 의해 같은 도전성 끼리 연결되도록 장착되는 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자와;상기 중간기판 양쪽 면에 장착된 상기 제1도전성 반도체소자와 제2도전성 반도체소자를 각각 연결하는 제1전도판들 및 제2전도판들과;상기 제1전도판들과 제2전도판들이 각각 접합되어 외형을 형성하는 한 쌍의 절연기판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 중간기판의 양쪽 면 가장자리에 절연물질로 이루어지는 하우징이 장착되고, 상기 열전모듈과 하우징 사이를 밀봉하는 밀봉재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
- 제 1 항에 있어서,상기 중간기판은 PCB 기판 또는 세라믹기판인 것을 특징으로 하는 열전모듈.
- 제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 제1전극패턴을 구비하는 제1하부기판과, 상기 제1전극패턴 상부에 장착되는 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자와, 상기 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자를 연결하는 제1전도판들과, 상기 제1전도판들에 접합되는 제1상부기판을 포함하여 이루어지는 흡열부와;제1도전성 및 제2도전성 반도체소자 어레이가 장착될 위치에 제2전극패턴을 구비하는 제2하부기판과, 상기 제2전극패턴들 상부에 장착되는 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자와, 상기 제1도전성 반도체소자 및 제2도전성 반도체소자를 연결하는 제2전도판들과, 상기 제2전도판들에 접합되는 제2상부기판을 포함하여 이루어지는 방열부와;상기 흡열부의 제1전극패턴과 상기 방열부의 제2전극패턴을 연결하여, 상기 흡열부의 제1도전성 반도체소자와 상기 방열부의 제1도전성 반도체소자 및 상기 흡열부의 제2도전성 반도체소자와 상기 방열부의 제2도전성 반도체소자를 전기적으로 각각 연결하는 계통선;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
- 제 4 항에 있어서,상기 제1하부기판의 가장자리에 절연물질로 이루어지는 제1하우징이 장착되 고, 상기 제2하부기판의 가장자리에 절연물질로 이루어지는 제2하우징이 장착되며, 상기 열전모듈과 제1, 제2하우징 사이를 밀봉하는 밀봉재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
- 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 하우징은 세라믹 또는 에폭시계 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
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