KR101153720B1 - A thermoelectric Module and Method for fabricatingA thermoelectric Module and Method for fabricating thereof thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 열전모듈은, 상/하면을 형성하며 발열 또는 흡열하는 상부기판 및 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판의 일면에 구비되어 공급된 전원의 흐름을 안내하는 전극과, 상기 전극 사이에 이격된 다수 P형열전반도체 및 N형열전반도체와, 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체 각각의 적어도 일단에 구비되어 상부기판 또는 하부기판과의 접촉면적을 확장하는 전도층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The thermoelectric module according to the present invention includes an upper substrate and a lower substrate which form an upper / lower surface and generate heat or endotherm, an electrode for guiding the flow of power supplied and provided on one surface of the upper substrate and the lower substrate, and between the electrodes. And a conductive layer provided on at least one end of each of the P-type and N-type thermal semiconductors spaced apart from each other, and extending the contact area with the upper or lower substrate. It is characterized by.

Description

열전모듈 및 이의 제조방법{A thermoelectric Module and Method for fabricating thereof}Thermoelectric module and method for manufacturing the same

본 발명은 스크린프린팅 공정에 의해 형성된 P형 열전반도체와 N형 열전반도체의 단부에 전기전도도가 우수한 전도층을 구비하여 기판과의 접촉면적을 넓힘으로써 전기전도 면적이 극대화되도록 한 열전모듈 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention has a conductive layer having excellent electrical conductivity at the ends of the P-type and N-type thermoconductors formed by the screen printing process to maximize the area of electrical conductivity by widening the contact area with the substrate and its manufacture. It is about a method.

재료 양단 간에 온도차를 주었을 때 전기에너지가 생기고 반대로 재료에 전기에너지를 주었을 때 재료 양단 간에 온도차가 생기는 에너지 변환 재료인 열전재료가 활발히 연구되고 있다. Thermoelectric materials, which are energy conversion materials that generate temperature differences between materials when electric energy is generated when a temperature difference is applied between materials, and conversely, when electrical energy is applied to materials, have been actively studied.

열전재료는 최근에는 열전 발전을 이용한 특수 전원장치로의 사용과 열전 냉각을 이용한 정밀한 온도제어나 컴퓨터 관련 소형 냉각기와, 광통신레이저 냉각장치, 냉온수기의 냉각장치, 반도체 온도조절장치 등에 열전재료를 포함한 모듈형태로 광범위하게 사용되고 있다.Recently, thermoelectric materials have been used as special power supplies using thermoelectric power generation, precise temperature control using thermoelectric cooling, computer-related compact coolers, optical communication laser chillers, chillers of cold / hot water machines, and semiconductor thermostats. It is widely used in the form.

열전모듈은 벌크형태의 열전소재를 절단, 가공하여 얻은 수㎜크기의 조각을 조립하는 벌크 모듈, 10㎛이하의 두께를 갖는 열전소재로 구성된 박막모듈, 열전재료의 높이가 수십 ~ 500㎛의 후막 모듈이 있다. A thermoelectric module is a bulk module for assembling pieces of a few mm size obtained by cutting and processing a bulk thermoelectric material, a thin film module composed of a thermoelectric material having a thickness of 10 μm or less, and a thick film having a height of tens to 500 μm. There is a module.

여러 가지 모듈 중에서 후막형 모듈은 열전냉각분야에서 경박단소화된 전자소자나 CPU냉각 제어 장치로 그 활용이 크게 주목받고 있다. 즉, 박막모듈에서 제한된 열전소재의 두께는 모듈의 구동 중에 발생하는 열유동(heat flux)을 효과적으로 제거해주기 어렵다. 이를 위해서도 적어도 수십㎛ 높이의 후막이 필요하다.Among the various modules, the thick-film module has attracted much attention as a thin and light electronic device or a CPU cooling control device in the thermoelectric cooling field. That is, the thickness of the thermoelectric material limited in the thin film module is difficult to effectively remove the heat flux generated during the operation of the module. To this end, a thick film having a height of at least several tens of micrometers is required.

그러나 후막형 모듈을 형성함에 있어 기존의 박막공정은 느린 증착속도로 인해 수십 마이크로미터 이상의 두꺼운 후막을 얻기 힘들다. 마찬가지로 기존의 벌크는 수십~수백 마이크로 크기의 열전 element로 가공하는 기술과 비용적인 측면에 부담이 크다. However, in forming a thick film module, the conventional thin film process is difficult to obtain a thick film of several tens of micrometers or more due to the slow deposition rate. Similarly, conventional bulk is burdened by the technology and cost of processing thermoelectric elements of tens to hundreds of microns in size.

따라서 최근에는 후막형 모듈을 제조하기 위해 스크린 프린팅 공정이 사용되고 있다. Therefore, in recent years, a screen printing process has been used to manufacture a thick film module.

즉, 대한민국 공개특허 10-2008-0093512호에는 P형반도체 및 N형반도체를 스크린프린팅 공법으로 형성하여 박막화가 가능하도록 한 "열전모듈의 제조방법"이 개시되어 있다.That is, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2008-0093512 discloses a "method of manufacturing a thermoelectric module" to form a P-type semiconductor and an N-type semiconductor by a screen printing method to enable a thin film.

보다 구체적으로 살펴보면, 후막형 열전모듈은 대면적 코팅이 용이하고 생산비용이 크게 절감될 수 있도로 하는 기술로서, P형 열전반도체와 N형 열전반도체 분말을 페이스트화하여 이를 소결함으로써 P형, N형 element들이 각각 코팅된 기판을 서로 접합하여 열전모듈을 형성한다.In more detail, the thick film type thermoelectric module is a technology that enables large-area coating and greatly reduces production costs. P-type and N-type thermoelectric powders are paste-pasted and sintered to form P-type and N-type thermoelectric powders. The type elements bond each coated substrate to each other to form a thermoelectric module.

그러나, 첨부된 도 1과 같이 스크린프린팅 공정을 이용한 후막형 열전모듈은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the thick film type thermoelectric module using the screen printing process as shown in FIG. 1 has the following problems.

도 1은 종래 기술에 따라 제조되는 열전모듈의 내부 접합 상태를 보인 모식도로서, 스크린프린팅으로 제조되는 후막의 경우 P형 열전반도체의 코팅두께와 N형 열전반도체의 두께가 서로 상이한 경우가 발생한다.1 is a schematic view showing the internal bonding state of the thermoelectric module manufactured according to the prior art, in the case of the thick film manufactured by the screen printing occurs when the coating thickness of the P-type thermoelectric semiconductor and the thickness of the N-type thermoelectric semiconductor are different from each other.

즉, 기존 박막공정에 비해 스크린프린팅 공정에서는 표면 조도가 큰 편이며, 큰 표면 조도로 인해 발생하는 두께 차이는 열전모듈로 접합시 도 1의 case 1과 같이 일부 열전반도체 element의 일부만 연결되거나, case 2와 같이 상부 또는 하부 기판과 연결되지 못하게 된다.That is, compared to the existing thin film process, the surface roughness is larger in the screen printing process, and the difference in thickness caused by the large surface roughness may be connected to only a part of some thermoelectric elements as shown in case 1 of FIG. As shown in FIG. 2, the upper or lower substrate is not connected.

이는 곧 접합불량으로 이어지며 열전모듈 내부의 전기저항을 올리거나(case 1) 회로자체를 short시켜(case 2) 궁극적으로 모듈의 열전변환효율을 떨어뜨리는 결과를 가져오게 되는 문제점이 있다.This leads to a defect in the junction soon, there is a problem that increases the electrical resistance inside the thermoelectric module (case 1) or short the circuit itself (case 2) and ultimately reduce the thermoelectric conversion efficiency of the module.

본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스크린프린팅 공정에 의해 형성된 P형 열전반도체와 N형 열전반도체의 단부에 전기전도도가 우수한 전도층을 구비하여 기판과의 접촉면적을 넓힘으로써 전기전도 면적이 극대화되도록 한 열전모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the conventional problems, and includes an electrically conductive layer having excellent electrical conductivity at the ends of the P-type and N-type thermoconductors formed by the screen printing process, thereby increasing the contact area with the substrate. It is to provide a thermoelectric module and a method of manufacturing the same to maximize the conductive area.

본 발명의 다른 목적은, 스크린프린팅 공정에 의해 형성되어 발생할 수 있는 P형 열전반도체와 N형 열전반도체의 높이 차이를 코팅된 전도층으로 보상하여 상부 또는 하부 기판과의 단락이 방지되도록 한 열전모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to compensate for the difference in height between the P-type and N-type thermoconductors formed by the screen printing process with a coated conductive layer to prevent a short circuit with the upper or lower substrate. And a method for producing the same.

본 발명에 의한 열전모듈은, 상/하면을 형성하며 발열 또는 흡열하는 상부기판 및 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판의 일면에 구비되어 공급된 전원의 흐름을 안내하는 전극과, 상기 전극 사이에 이격된 다수 P형열전반도체 및 N형열전반도체와, 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체 각각의 적어도 일단에 구비되어 상부기판 또는 하부기판과의 접촉면적을 확장하는 전도층을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The thermoelectric module according to the present invention includes an upper substrate and a lower substrate which form an upper / lower surface and generate heat or endotherm; And a conductive layer provided on at least one end of each of the P-type and N-type thermal semiconductors spaced apart from each other, and extending the contact area with the upper or lower substrate. It is characterized by.

상기 전도층은 스크린프린팅 공정에 의해 형성된 P형열전반도체 및 N형열전반도체와 전극 사이의 전기비저항을 감소시키는 것을 특징으로 한다.The conductive layer is characterized by reducing the electrical resistivity between the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor and the electrode formed by the screen printing process.

상기 전도층은 상기 전극과 동일한 재료로 형성됨을 특징으로 한다.The conductive layer is formed of the same material as the electrode.

상기 전도층은 P형열전반도체 및 N형열전반도체를 소결시에 전극에 융착됨을 특징으로 한다.The conductive layer is characterized in that the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor is fused to the electrode when sintering.

본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법은, 열전모듈의 상/하면 외관을 형성하는 상부기판과 하부기판 각각의 일측에 상부전극 또는 하부전극을 형성하는 전극형성단계와, 상기 상부전극 및 하부전극의 어느 일면에 P형열전반도체 또는 N형열전반도체를 형성하는 반도체형성단계와, 상기 P형열전반도체와 N형열전반도체의 적어도 일단에 전도층을 형성하는 금속코팅단계와, 상기 전도층을 상부전극 및 하부전극에 접합하여 열전모듈을 형성하는 모듈형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, an electrode forming step of forming an upper electrode or a lower electrode on one side of each of the upper substrate and the lower substrate forming the upper and lower surfaces of the thermoelectric module, and the upper electrode and the lower electrode A semiconductor forming step of forming a P-type thermal semiconductor or an N-type thermal semiconductor on one surface, a metal coating step of forming a conductive layer on at least one end of the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor, and the conductive layer on an upper electrode And forming a thermoelectric module by bonding to the lower electrode.

본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법은, 열전모듈의 상/하면 외관을 형성하는 상부기판과 하부기판 각각의 일측에 상부전극 또는 하부전극을 형성하는 전극형성단계와, 상기 상부전극 또는 하부전극에 P형열전반도체 및 N형열전반도체를 형성하는 반도체형성단계와, 상기 상부전극 또는 하부전극의 일측에 전도층을 형성하는 금속코팅단계와, 상기 전도층을 상부전극 및 하부전극에 접합하여 열전모듈을 형성하는 모듈형성단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Method for manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, the electrode forming step of forming an upper electrode or a lower electrode on one side of each of the upper substrate and the lower substrate forming the upper / lower surface of the thermoelectric module, and in the upper electrode or the lower electrode A semiconductor forming step of forming a P-type thermoconductor and an N-type thermoconductor, a metal coating step of forming a conductive layer on one side of the upper electrode or the lower electrode, and the thermoelectric module by bonding the conductive layer to the upper electrode and the lower electrode Characterized in that the module forming step of forming a.

상기 금속코팅단계는, P형열전반도체와 N형열전반도체 단부의 단면적 이상의 면적으로 전도층을 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The metal coating step may be a process of forming a conductive layer with an area greater than or equal to the cross-sectional area of the P-type thermal conductor and the N-type thermal conductor.

상기 반도체형성단계는, 나노 크기의 열전분말과 유기용제가 혼합된 페이스트(paste)를 스크린프린팅하여 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체를 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The semiconductor forming step may be a process of forming a P-type thermal semiconductor and an N-type thermal semiconductor by screen printing a paste in which a nano-sized thermal powder and an organic solvent are mixed.

상기 모듈형성단계는, 상기 상부전극 및 하부전극을 전도층과 융착하는 융착과정과, 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체를 소결하는 소결과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The module forming step may include a fusion process of fusion of the upper electrode and the lower electrode with the conductive layer, and a sintering process of sintering the P-type heat conductor and the N-type heat conductor.

상기 융착과정과 소결과정은 동시에 실시됨을 특징으로 한다..The fusion process and the sintering process is characterized in that carried out simultaneously.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 열전모듈에서는, 스크린프린팅 공정에 의해 형성된 P형 열전반도체와 N형 열전반도체의 단부에 전기전도도가 우수한 금속소재를 구비하여 기판과의 접촉면적이 넓어지도록 구성하였다.As described above, in the thermoelectric module according to the present invention, a metal material having excellent electrical conductivity is provided at the ends of the P-type and N-type thermoconductors formed by the screen printing process so as to increase the contact area with the substrate.

따라서, 전기전도 면적이 극대화되어 열전 성능이 향상되는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that the electroconductive area is maximized to improve thermoelectric performance.

또한, 기판과 열전반도체 단락시 발생할 수 있는 전기적 short 를 미연에 방지할 수 있으며, 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, it is possible to prevent the electrical short that may occur in the short circuit between the substrate and the thermoelectric semiconductor, and there is an advantage that can significantly reduce the defective rate.

도 1 은 종래 기술에 따라 제조되는 열전모듈의 내부 접합 상태를 보인 모식도.
도 2 는 본 발명에 의한 열전모듈의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 3 은 도 2의 "A"부 확대도.
도 4 는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 모듈형성단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.
도 6 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법의 일실시예에 따라 변화되는 내부 모습을 보인 종단면도.
도 7 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 반도체형성단계가 완료된 시료의 실물 사진.
도 8 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 반도체형성단계가 완료된 시료의 SEM 사진.
도 9 는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 금속코팅단계 전/후의 시료 비교 사진.
도 10 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 금속코팅단계 전/후의 SEM 비교 사진.
도 11 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 금속코팅단계 실시 여부에 따른 전기저항 비교 그래프.
도 12 는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 다른 실시예에 따른 금속코팅단계를 나타낸 종단면도.
도 13 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 또 다른 실시예에 따른 금속코팅단계를 나타낸 종단면도.
1 is a schematic diagram showing an internal bonding state of a thermoelectric module manufactured according to the prior art.
Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the internal configuration of the thermoelectric module according to the present invention.
3 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 2;
4 is a process flowchart showing a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
5 is a process flowchart showing in detail a step of forming a module in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view showing an internal appearance changed in accordance with an embodiment of the manufacturing method of the thermoelectric module according to the present invention.
7 is a real picture of a sample of a semiconductor forming step is completed in one step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
Figure 8 is a SEM photograph of the sample is completed the semiconductor forming step is a step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
Figure 9 is a sample comparison photo before / after the metal coating step is a step in the manufacturing method of the thermoelectric module according to the present invention.
10 is a SEM comparison photo before / after the metal coating step of the first step in the manufacturing method of the thermoelectric module according to the present invention.
11 is a graph comparing the electrical resistance according to whether the metal coating step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
12 is a longitudinal sectional view showing a metal coating step according to another embodiment in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.
13 is a longitudinal sectional view showing a metal coating step according to another embodiment in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 의한 열전모듈의 구성을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration of a thermoelectric module according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2에는 본 발명에 의한 열전모듈의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the internal configuration of the thermoelectric module according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열전모듈(100)은 상부기판(110) 및 하부기판(120)에 의해 상/하면 외관이 형성된다. 상기 상부기판(110) 및 하부기판(120)은 열전모듈(100)에 전원이 인가될 때 발열 또는 흡열 반응을 일으키는 것으로 열전도성이 좋고 일정 강도 이상을 가진 재질로 형성된다.As shown in the figure, the thermoelectric module 100 according to the present invention is formed on the upper and lower surfaces by the upper substrate 110 and the lower substrate 120. The upper substrate 110 and the lower substrate 120 are formed of a material having thermal conductivity and a certain strength or more as it generates heat or endothermic reaction when power is applied to the thermoelectric module 100.

상기 상부기판(110)의 하면과 하부기판(120)의 상면에는 전극(130)이 구비된다. 상기 전극(130)은 열전모듈(100)에 전원이 인가될 때 이러한 전원의 흐름을 안내하는 것으로, 상기 상부기판(110)의 하면과 접촉하는 상부전극(132)과, 상기 하부기판(120)의 상면과 접촉하는 하부전극(134)을 포함하여 구성된다.Electrodes 130 are provided on the lower surface of the upper substrate 110 and the upper surface of the lower substrate 120. The electrode 130 guides the flow of the power when power is applied to the thermoelectric module 100, and the upper electrode 132 and the lower substrate 120 contacting the lower surface of the upper substrate 110. It comprises a lower electrode 134 in contact with the upper surface of the.

상기 상부전극(132) 및 하부전극(134)은 열전모듈(100)에 공급되는 전원의 손실을 최소화하기 위하여 전기전도성이 높은 재질로 형성된다. 보다 상세하게는 은(Ag)이나 구리(Cu)등 전도성이 우수한 소재로 형성됨이 바람직하다.The upper electrode 132 and the lower electrode 134 are formed of a material having high electrical conductivity in order to minimize the loss of power supplied to the thermoelectric module 100. More specifically, it is preferable to be formed of a material having excellent conductivity such as silver (Ag) or copper (Cu).

그리고, 상기 상부전극(132)과 하부전극(134)의 일면에는 아래에서 설명하게 될 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)가 좌/우 방향으로 교번하여 이격되도록 구비된다.In addition, one surface of the upper electrode 132 and the lower electrode 134 is provided such that the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150, which will be described below, are alternately spaced in a left / right direction.

보다 상세하게는 상기 상부전극(132)의 하면 좌측에는 P형열전반도체(140)가 구비되며, 상기 P형열전반도체(140)로 부터 우측으로 이격된 곳에는 N형열전반도체(150)가 구비된다.More specifically, the lower surface of the upper electrode 132 is provided with a P-type thermoconductor 140, and the N-type thermoconductor 150 is provided at a position spaced to the right from the P-type thermoconductor 140. do.

그리고, 상기 하부전극(134)의 상면 좌측에는 N형열전반도체(150)가 구비되며, 상기 N형열전반도체(150)로부터 우측으로 이격된 곳에는 P형열전반도체(140)가 구비된다.An N-type thermoconductor 150 is provided on the left side of the upper surface of the lower electrode 134, and a P-type thermoconductor 140 is provided at a position spaced to the right from the N-type thermoconductor 150.

따라서, 상기 상부기판(110) 및 하부기판(120)에 전원이 공급되면 상부기판(110)과 하부기판(120)은 서로 교차되게 연결되어 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)가 전기적으로 직렬을 이룰 수 있도록 한다.Accordingly, when power is supplied to the upper substrate 110 and the lower substrate 120, the upper substrate 110 and the lower substrate 120 are connected to each other so that the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 are connected to each other. ) Can be electrically in series.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 상부전극(132)과 하부전극(134) 사이에는 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)가 구비된다. 상기 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)는 열전 특성을 가지는 열전분말과 유기용제가 혼합되어 형성된 페이스트(paste)를 스크린프린팅 공정에 의해 형성한 후 소결하여 형성된 것이다.In more detail, a P-type thermoconductor 140 and an N-type thermoconductor 150 are provided between the upper electrode 132 and the lower electrode 134. The P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 are formed by sintering a paste formed by mixing a thermoelectric powder having a thermoelectric characteristic and an organic solvent by a screen printing process.

즉, 상기 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 구성하는 열전분말은 열전소재를 플라즈마 아크로 방전하여 150㎚ 이하의 크기의 분말 상태로 된 것으로, 플라즈마 아크 방전을 통해 분말로 가공된 열전분말은 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)의 밀도를 높여 열전성능을 향상시키게 된다.In other words, the thermoelectric powders constituting the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 are formed into a powder having a size of 150 nm or less by discharging the thermoelectric material with a plasma arc. The processed thermopowder increases the density of the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 to improve the thermoelectric performance.

그리고, 열전분말은 수소환원과정을 거쳐 열전성능이 향상된 후 유기용제와 혼합되어 페이스트(paste)화 된다.In addition, the thermoelectric powder is improved by the hydrogen reduction process, and the thermoelectric performance is then mixed with an organic solvent to paste.

상기 유기용제는 열전모듈(100)의 제조시 사용되는 열전 분말의 소성 온도 이하에서 완전 제거가 가능한 물질을 사용되며, 열전 분말과 유기용제는 분말의 부피 비율이 50%-95% 가 되도록 하였다. 이러한 이유는 분말의 비가 이보다 낮으면 소결 후 내부에 많은 기공을 남기게 되고, 너무 높으면 페이스트의 유동이 나빠져서 프린팅이 용이하지 않기 때문이다.The organic solvent is a material that can be completely removed below the firing temperature of the thermoelectric powder used in the manufacturing of the thermoelectric module 100, the thermoelectric powder and the organic solvent was to be 50% -95% of the volume ratio of the powder. This is because if the ratio of the powder is lower than this, many pores are left inside after sintering, and if the ratio is too high, the flow of the paste becomes bad and printing is not easy.

한편, 상기 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)의 일 단부에는 본 발명의 요 부 구성인 전도층(160)이 구비된다.On the other hand, one end of the P-type thermal semiconductor 140 and the N-type thermal semiconductor 150 is provided with a conductive layer 160, which is a main component of the present invention.

상기 전도층(160)은 N형열전반도체(150) 및 P형열전반도체(140)와 상부전극(132) 및 하부전극(134) 사이에 위치하여 접합불량을 해결하고, 열전모듈(100)의 전기비저항을 감소시키기 위한 구성으로, 전기 전도도가 우수한 금속 소재를 코팅하여 전기전도 면적이 극대화되도록 한다.The conductive layer 160 is disposed between the N-type thermoconductor 150 and the P-type thermoconductor 140 and the upper electrode 132 and the lower electrode 134 to solve the bonding failure, and the thermoelectric module 100 In order to reduce the electrical resistivity, it is possible to maximize the electrical conductivity area by coating a metal material with excellent electrical conductivity.

본 발명의 실시예에서는 상부전극(132) 및 하부전극(134)과 동일한 소재인 금(Au)을 채택하여 적용하였다.In the embodiment of the present invention, gold (Au), which is the same material as that of the upper electrode 132 and the lower electrode 134, was adopted.

상기 전도층(160)의 역할에 대하여 첨부된 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.The role of the conductive layer 160 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3은 도 2의 "A"부 확대도로서, P형열전반도체(140)를 예로 들어 설명하면, 상기 P형열전반도체(140)는 스크린프린팅 공정에 의해 하측에서 상방향으로 성장하여 형성될 때, 상단부에는 표면조도가 커져 요철(142)이 형성된다.FIG. 3 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 2. Referring to the P-type thermoconductor 140 as an example, the P-type thermoconductor 140 may be formed by growing upward from the bottom by a screen printing process. At this time, the surface roughness is increased in the upper end portion is formed uneven (142).

이러한 요철(142)은 상부전극(132)과 접촉하지 못하거나, 접촉하더라도 극히 일부만 접촉하게 되어 열전모듈(100)의 열전변환효율을 떨어뜨리게 된다.The unevenness 142 does not come into contact with the upper electrode 132, or even in contact with only a part of the unevenness 142, thereby reducing the thermoelectric conversion efficiency of the thermoelectric module 100.

따라서, 상기 전도층(160)은 전기전도도가 우수한 금속을 P형열전반도체(140)의 상단부에 스크린프린팅 공정으로 형성하여 P형열전반도체(140)와 상부전극(132)의 접촉면적을 확장함으로써 전기저항을 낮추고 열전변환효율을 높일 수 있게 된다.Therefore, the conductive layer 160 is formed of a metal having excellent electrical conductivity through a screen printing process on the upper end of the P-type thermal conductor 140 to thereby expand the contact area between the P-type thermal conductor 140 and the upper electrode 132. The electrical resistance can be lowered and the thermoelectric conversion efficiency can be increased.

상기 전도층(160)은 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150) 소결시에 상부전극(132) 및 하부전극(134)에 융착되어 결합된다.The conductive layer 160 is fused and bonded to the upper electrode 132 and the lower electrode 134 at the time of sintering the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150.

이하 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 상기와 같이 구성되는 열전모듈을 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thermoelectric module configured as described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

도 4는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이고, 도 5는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 모듈형성단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도이다.4 is a process flow chart showing a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, Figure 5 is a process flow chart showing in detail a step of forming a module in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

이들 도면과 같이, 상기 열전모듈(100)은 상/하면 외관을 형성하는 상부기판(110)과 하부기판(120) 각각의 일측에 상부전극(132) 또는 하부전극(134)을 형성하는 전극형성단계(S100)와, 상기 상부전극(132) 및 하부전극(134)의 어느 일면에 P형열전반도체(140) 또는 N형열전반도체(150)를 형성하는 반도체형성단계(S200)와, 상기 P형열전반도체(140)와 N형열전반도체(150)의 적어도 일단에 전도층(160)을 형성하는 금속코팅단계(S300)와, 상기 전도층(160)을 상부전극(132) 및 하부전극(134)에 접합하여 열전모듈(100)을 형성하는 모듈형성단계(S400)로 이루어진다.As shown in these figures, the thermoelectric module 100 forms an upper electrode 132 or a lower electrode 134 on one side of each of the upper substrate 110 and the lower substrate 120 forming upper and lower surfaces. Step (S100), the semiconductor forming step (S200) to form a P-type thermal semiconductor 140 or N-type thermal semiconductor 150 on any one surface of the upper electrode 132 and the lower electrode 134, and the P A metal coating step (S300) of forming a conductive layer 160 on at least one end of the type thermal semiconductor 140 and the N type thermal semiconductor 150, and the upper layer 132 and the lower electrode (the conductive layer 160) The module forming step (S400) of forming a thermoelectric module 100 by bonding to 134.

상기 전극형성단계(S100)는 상부기판(110) 및 하부기판(120)의 일면에 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask,미도시) 또는 메탈메쉬(Metal Mash,미도시)를 안착시킨 다음, 볼밀 가공된 은이나 동과 같은 금속 분말을 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)로 통과시켜 전극(130)을 형성하는 과정이다.The electrode forming step (S100) is a metal mask (not shown) or metal mesh (not shown) prepared in advance on one surface of the upper substrate 110 and the lower substrate 120, and then ball mill processing The process of forming the electrode 130 by passing the metal powder, such as silver or copper, through a metal mask or a metal mesh.

즉, 상기 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)에는 상기 전극(130)이 형성되어질 위치에 미세한 구멍이 천공 형성되도록 하고, 이러한 미세 구멍을 통해 상기 은이나 동과 같은 금속 분말이 통과하도록 함으로써 상부기판(110) 또는 하부기판(120)의 일면에 상부전극(132) 또는 하부전극(134)이 스크린프린팅되도록 하는 과정이다.That is, fine holes are formed in the metal mask or the metal mesh at the position where the electrode 130 is to be formed, and metal powder such as silver or copper passes through the fine holes. By doing so, the upper electrode 132 or the lower electrode 134 is screen printed on one surface of the upper substrate 110 or the lower substrate 120.

따라서, 상기 금, 은, 동과 같은 금속 분말은 스크린프린팅된 후에 상부기판(110) 또는 하부기판(120)으로부터 분리되지 않고 부착된 상태를 유지할 수 있도록, 유기용제와 혼합된 페이스트 상태로 적용되어야 함이 바람직하다.Therefore, the metal powders such as gold, silver, and copper should be applied in a paste state mixed with an organic solvent so that the metal powders such as gold, silver, and copper can remain attached without being separated from the upper substrate 110 or the lower substrate 120 after screen printing. It is preferable to.

그리고, 상기 전극형성단계(S100)가 완료된 상부전극(132) 또는 하부전극(134)은 등간격으로 이격된 상태가 된다.In addition, the upper electrode 132 or the lower electrode 134 on which the electrode forming step S100 is completed is spaced at equal intervals.

이후 상기 상부전극(132) 하면 또는 하부전극(134) 상면에 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 형성하는 반도체형성단계(S200)가 실시된다.Subsequently, a semiconductor forming step (S200) of forming a P-type thermoconductor 140 and an N-type thermoconductor 150 on the lower surface of the upper electrode 132 or the upper surface of the lower electrode 134 is performed.

즉, 상기 반도체형성단계(S200)는 상부전극(132)과 하부전극(134)에 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 형성하는 과정으로, 본 발명의 실시예에서는 첨부된 도 6과 같이, 상부전극(132)의 하면에 N형열전반도체(150)를 형성하고, 하부전극(134)의 상면에 P형열전반도체(140)를 형성하였으며, 상기 N형열전반도체(150)와 P형열전반도체(140)는 연장선이 서로 교차하지 않도록 등간격 이격되도록 구성됨이 바람직하다.That is, the semiconductor forming step (S200) is a process of forming the P-type thermal semiconductor 140 and the N-type thermal semiconductor 150 on the upper electrode 132 and the lower electrode 134, in the embodiment of the present invention attached As shown in FIG. 6, an N-type thermoconductor 150 is formed on a lower surface of the upper electrode 132, and a P-type thermoconductor 140 is formed on an upper surface of the lower electrode 134. 150 and the P-type thermoconductor 140 are preferably configured to be equally spaced apart so that the extension lines do not cross each other.

그리고, 상기 반도체형성단계(S200)는 상기 전극형성단계(S100)와 마찬가지로 스크린프린팅에 의해 진행된다.The semiconductor forming step S200 is performed by screen printing similarly to the electrode forming step S100.

보다 상세하게는, 상기 상부전극(132) 또는 하부전극(134) 상면에 전극(130)의 형성을 위해 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)를 안착시키고, 이러한 메탈마스크 또는 메탈메쉬를 상기 페이스트가 통과하도록 함으로써 P형열전반도체(140) 또는 N형열전반도체(150)를 형성하는 과정이다.More specifically, a metal mask or a metal mesh prepared in advance for forming the electrode 130 on the upper electrode 132 or the upper surface of the lower electrode 134 is seated, and the metal mask or The paste is passed through a metal mesh to form a P-type thermoconductor 140 or an N-type thermoconductor 150.

따라서, 상기 반도체형성단계(S200)에서 사용되는 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)에는 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)가 형성되어질 위치에 미세한 구멍이 천공 형성되어야 함은 자명하다.Therefore, in the metal mask or the metal mesh used in the semiconductor forming step S200, minute holes are formed in the positions where the P-type thermal semiconductors 140 and the N-type thermal semiconductors 150 are formed. It must be formed.

그리고, 상기 반도체형성단계(S200)가 완료되면 도 6의 맨 윗 도면과 같은 상태가 되며, 이후 금속코팅단계(S300)가 실시된다.When the semiconductor forming step S200 is completed, the semiconductor forming step S200 is completed, and the metal coating step S300 is performed.

상기 금속코팅단계(S300)는 상기 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150) 각각의 적어도 일단에 형성되어 상부기판(110) 또는 하부기판(120)과의 접촉면적을 확장하기 위한 전도층(160)을 형성하는 과정이다.The metal coating step (S300) is formed on at least one end of each of the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 to expand the contact area with the upper substrate 110 or the lower substrate 120. It is a process of forming the conductive layer 160.

따라서, 상기 전도층(160)은 P형열전반도체(140)와 N형열전반도체(150) 단부의 단면적 이상의 면적으로 형성됨이 바람직하다.Therefore, the conductive layer 160 is preferably formed with an area greater than or equal to the cross-sectional area of the ends of the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150.

상기 금속코팅단계(S300) 이후에는 모듈형성단계(S400)가 실시된다. 상기 모듈형성단계(S400)는 도 6의 가운데 도면과 같이 전도층(160)이 형성된 상부기판(110)과 하부기판(120)을 서로 근접시킨 후 미리 준비된 형틀(미도시)에 장입하여 가열 및 가압함으로써 열전모듈(100)을 형성하는 과정이다.After the metal coating step (S300), a module forming step (S400) is performed. In the module forming step (S400), the upper substrate 110 and the lower substrate 120 on which the conductive layer 160 is formed are close to each other, as shown in the center of FIG. 6, and then charged into a mold (not shown) prepared in advance to be heated and By pressing, the thermoelectric module 100 is formed.

이때, 상기 전도층(160)은 마주보는 전극(130)에 융착되어 접합되며, 페이스트화된 상태의 P형열전반도체(140)와 N형열전반도체(150)는 소결된다.In this case, the conductive layer 160 is fused and bonded to the opposite electrode 130, and the P-type thermal semiconductor 140 and the N-type thermal semiconductor 150 in a paste state are sintered.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 모듈형성단계(S400)는 상기 모듈형성단계는, 상기 상부전극(132) 및 하부전극(134)을 전도층(160)과 융착하는 융착과정(S420)과, 상기 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 소결하는 소결과정(S440)으로 이루어지며, 상기 융착과정(S420)과 소결과정(S440)은 동시에 실시된다.In more detail, the module forming step (S400), the module forming step, the fusion process (S420) for fusion bonding the upper electrode 132 and the lower electrode 134 with the conductive layer 160, and the P-type It consists of a sintering process (S440) for sintering the thermoelectric semiconductor 140 and the N-type thermoelectric semiconductor 150, the fusion process (S420) and the sintering process (S440) is carried out at the same time.

상기 소결과정(S440)은 250℃ 이하 온도의 비산화성 분위기중에서 1-3시간 동안 탈바인딩 처리되어 열전분말과 혼합되어 있던 유기 용제는 제거하고, 열전분말은 소결하는 과정이며, 도 6의 아래 도면과 같은 상태의 열전모듈(100)을 제조할 수 있게 된다.The sintering process (S440) is a process of debinding for 1-3 hours in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 250 ° C. or lower to remove the organic solvent mixed with the thermal starch powder, and sintering the thermal starch powder. It is possible to manufacture the thermoelectric module 100 in the same state.

이하 첨부된 도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 11.

도 7은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 반도체형성단계가 완료된 시료의 실물 사진으로, 스크린프린팅 공정을 이용하여 하부전극(134) 상면에 P형열전반도체(140)를 형성하고, 상부전극(132) 상면에 N형열전반도체(150)를 형성한 모습을 나타낸다.FIG. 7 is a real picture of a sample in which a semiconductor formation step is completed in a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, and a P-type thermoconductor 140 is formed on an upper surface of a lower electrode 134 using a screen printing process. The N-type thermoconductor 150 is formed on the upper electrode 132.

즉, 도 8과 같이 하부기판(120) 상면에는 하부전극(134)가 구비되고, 상기 하부전극(134) 상면에는 P형열전반도체(140)가 형성되어 있다.That is, as shown in FIG. 8, a lower electrode 134 is provided on the upper surface of the lower substrate 120, and a P-type thermoconductor 140 is formed on the upper surface of the lower electrode 134.

이후 상기 금속코팅단계(S300)를 실시하여 첨부된 도 9와 같은 시료를 제작하였다.After the metal coating step (S300) was carried out to produce a sample as shown in FIG.

도 9 및 도 10은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 일단계인 금속코팅단계 전/후의 시료 비교 사진 및 SEM 비교 사진으로서, P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)의 상면에 전도층(160)이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.9 and 10 are sample comparison photographs and SEM comparison photographs before and after the metal coating step of the first step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 It can be seen that the conductive layer 160 is formed on the upper surface.

상기와 같은 과정에 따라 제조된 본 발명의 바람직한 실시예의 열전모듈(100)과 금속코팅단계를 실시하지 않은 비교예의 열전모듈의 전기저항을 측정한 결과, 첨부된 도 11과 같이 70% 이상 감소한 것을 알 수 있다.As a result of measuring the electrical resistance of the thermoelectric module 100 according to the preferred embodiment of the present invention manufactured according to the above process and the comparative example without performing the metal coating step, as shown in FIG. Able to know.

한편, 상기 열전모듈(100)은 첨부된 도 12 와 같이 다른 실시예로 구현이 가능하다.On the other hand, the thermoelectric module 100 can be implemented in another embodiment as shown in FIG.

도 12는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 또 다른 실시예에 따른 금속코팅단계를 나타낸 종단면도로서, 일실시예와 비교할 때 동일한 과정에 대해서는 상세한 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 반도체형성단계(S200), 금속코팅단계(S300) 및 모듈형성단계(S400)에 대해서 설명한다.12 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a metal coating step according to another embodiment in a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, in which a detailed description of the same process will be omitted when comparing with an embodiment, and there is a difference in semiconductors. The forming step (S200), the metal coating step (S300) and the module forming step (S400) will be described.

다른 실시예의 반도체형성단계(S200)에서는 하부전극(134)이 형성된 하부기판(120)의 상면에 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 이격하여 형성하며, 상기 N형열전반도체(150)와 P형열전반도체(140)는 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)를 이용하여 스크린프린팅된다.In another embodiment of the semiconductor forming step (S200), the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 are spaced apart from each other on the upper surface of the lower substrate 120 on which the lower electrode 134 is formed. The semiconductor 150 and the P-type thermal semiconductor 140 are screen printed using a metal mask or a metal mesh prepared in advance.

즉, 상기 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)는 N형열전반도체(150)를 형성하기 위한 것과 P형열전반도체(140)를 형성하기 위한 것 한 쌍이 구비되며, 상기 한 쌍의 메탈마스크 또는 메탈메쉬는 미세구멍이 서로 일치하지 않게 천공 형성된다.That is, the metal mask or the metal mesh is provided with a pair for forming the N-type thermoconductor 150 and a pair for forming the P-type thermoconductor 140. The metal mask or the metal mesh is formed so that the micro holes do not coincide with each other.

보다 상세하게는 한 쌍의 메탈마스크에 형성된 미세구멍은 전극(130)의 일면에 P형열전반도체(140)과 N형열전반도체(150) 중 어느 하나만을 형성하기 위한 것이므로, 한 쌍의 메탈마스크를 서로 겹쳤을 때 각각에 형성된 미세구멍은 서로 연통되지 않게 된다.In more detail, the fine holes formed in the pair of metal masks are for forming only one of the P-type thermal semiconductor 140 and the N-type thermal semiconductor 150 on one surface of the electrode 130, and thus, a pair of metal masks. When overlapping each other, the micropores formed in each do not communicate with each other.

따라서, 상기 메탈마스크 또는 메탈메쉬를 이용하여 스크린프린팅되어 형성된 P형열전반도체(140)와 N형열전반도체(150)는 도 12의 하측에 도시된 단면도와 같이 서로 같은 전극(130) 내에 평행한 수직선 상에 위치하게 되며, 이격된 상태를 유지하게 된다.Accordingly, the P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 formed by screen printing using the metal mask or the metal mesh are parallel to each other in the same electrode 130 as shown in the lower section of FIG. 12. It is located on the vertical line, and is kept spaced apart.

이후 상기 N형열전반도체(150) 및 P형열전반도체(140)의 상단부에 전도층(160)을 형성한 후(금속코팅단계(S300)) 형틀(미도시) 내부에 안착시킨 다음, 가열 가압하여 소결함으로써 모듈형성단계(S400)를 완료하게 된다.Thereafter, the conductive layer 160 is formed on the upper ends of the N-type thermoconductor 150 and the P-type thermoconductor 140 (metal coating step (S300)), and then placed in a mold (not shown), and then heated and pressurized. By sintering to complete the module forming step (S400).

한편, 또 다른 실시예에서는 첨부된 도 13과 같이 구현 가능하다.On the other hand, in another embodiment it can be implemented as shown in FIG.

도 13은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 또 다른 실시예에 따른 금속코팅단계를 나타낸 종단면도로서, 도 12와 같이 반도체형성단계(S200)에서 하부전극(134)이 형성된 하부기판(120)의 상면에 P형열전반도체(140) 및 N형열전반도체(150)를 이격하여 형성하되, 상기 전도층(160)은 상부전극(132)의 하면에 형성하였다.FIG. 13 is a longitudinal cross-sectional view illustrating a metal coating step according to another embodiment in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention. The lower substrate 120 having the lower electrode 134 formed in the semiconductor forming step S200 as shown in FIG. 12. The P-type thermoconductor 140 and the N-type thermoconductor 150 are formed to be spaced apart from each other, but the conductive layer 160 is formed on the lower surface of the upper electrode 132.

이런 상태에서 상기 모듈형성단계를 실시하게 되면, 상기 상부전극(132)은 N형열전반도체(150)와 P형열전반도체(140)의 상단부와 융착되어 열전모듈(100)을 형성할 수 있게 된다.When the module forming step is performed in this state, the upper electrode 132 may be fused with the upper ends of the N-type thermoconductor 150 and the P-type thermoconductor 140 to form the thermoelectric module 100. .

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the above technical scope.

100. 열전모듈 110. 상부기판
120. 하부기판 130. 전극
132. 상부전극 134. 하부전극
140. P형열전반도체 142. 요철
150. N형열전반도체 S100. 전극형성단계
S200. 반도체형성단계 S300. 금속코팅단계
S400. 모듈형성단계 S420. 융착과정
S440. 소결과정
100. Thermoelectric Module 110. Upper Board
120. Lower substrate 130. Electrode
132. Upper electrode 134. Lower electrode
140.P type thermoconductor 142.Unevenness
150. N-type thermoconductor S100. Electrode Formation Step
S200. Semiconductor Formation Step S300. Metal coating step
S400. Module formation step S420. Fusion process
S440. Sintering Process

Claims (10)

상/하면을 형성하며 발열 또는 흡열하는 상부기판 및 하부기판과,
상기 상부기판 및 하부기판의 일면에 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함하는 금속분말을 포함하는 페이스트(paste)를 스크린프린팅 공법으로 코팅하여 형성되며, 공급된 전원의 흐름을 안내하는 상부전극과 하부전극을 포함하는 전극과,
상기 상부전극과 하부전극 중 하나 이상의 일면 일측에 열전분말과 유기용제가 혼합되어 형성된 페이스트(paste)를 스크린프린팅 공법으로 코팅하여 서로 이격된 다수 P형열전반도체 및 N형열전반도체와,
상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체 중 어느 하나 이상의 일단에 상기 전극과 동일한 재료로 스크린프린팅 공법에 의해 코팅되고, 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체 소결시에 P형열전반도체, N형열전반도체 및 전극과 융착함으로써 접촉면적을 확장하는 전도층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열전모듈.
An upper substrate and a lower substrate which form an upper / lower surface and generate heat or endotherm;
It is formed by coating a paste containing a metal powder containing at least one of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu) on the one surface of the upper substrate and the lower substrate by a screen printing method, An electrode including an upper electrode and a lower electrode for guiding the flow of power;
A plurality of P-type thermal semiconductors and N-type thermal semiconductors spaced apart from each other by coating a paste formed by mixing a thermal powder and an organic solvent on one side of at least one surface of the upper electrode and the lower electrode by a screen printing method;
At least one of the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor is coated by the screen printing method with the same material as the electrode, and the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor at the time of sintering the P-type thermal semiconductor and the N-type thermal semiconductor A thermoelectric module comprising a conductive layer extending the contact area by fusion with the thermoelectric semiconductor and the electrode.
제 1 항에 있어서, 상기 전도층은,
상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체와 전극 사이의 전기비저항을 감소시키는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
The method of claim 1, wherein the conductive layer,
A thermoelectric module, characterized in that to reduce the electrical resistivity between the P-type thermoconductor and N-type thermoconductor and the electrode.
삭제delete 삭제delete 열전모듈의 상/하면 외관을 형성하는 상부기판과 하부기판 중 어느 하나 이상의 일측에 상부전극 또는 하부전극을 형성하는 전극형성단계와;
상기 상부전극과 하부전극 중 어느 하나 이상의 일면 일측에 나노 크기의 열전분말과 유기용제가 혼합된 페이스트(paste)를 스크린프린팅하여 P형열전반도체와 N형열전반도체 중 어느 하나 이상을 형성하는 반도체형성단계와;
상기 P형열전반도체와 N형열전반도체 중 하나 이상과, 상부전극과 하부전극 중 어느 하나 이상의 일측에 상기 전극과 동일한 재료를 포함하는 페이스트(paste)를 스크린프린팅 공법으로 코팅하여 전도층을 형성하는 금속코팅단계와;
상기 상부전극 및 하부전극을 전도층과 융착하는 융착과정과, 상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체를 소결하는 소결과정으로 이루어진 모듈형성단계를 포함하며,
상기 모듈형성단계는,
상기 P형열전반도체 및 N형열전반도체의 상단부에 형성된 요철이 상기 융착과정과 소결과정의 동시 실시에 의해 P형열전반도체, N형열전반도체 및 전극과 융착하여 제거되도록 함으로써 열전모듈을 완성하는 과정임을 특징으로 하는 열전모듈의 제조방법.
An electrode forming step of forming an upper electrode or a lower electrode on at least one side of an upper substrate and a lower substrate forming upper and lower surfaces of the thermoelectric module;
Forming a semiconductor to form at least one of a P-type thermal semiconductor and an N-type thermal semiconductor by screen printing a paste mixed with a nano-sized thermal powder and an organic solvent on one side of at least one of the upper electrode and the lower electrode Steps;
Forming a conductive layer by coating a paste including the same material as the electrode on one or more of the P-type and N-type thermal conductor, and at least one of the upper electrode and the lower electrode by the screen printing method A metal coating step;
And a module forming step consisting of a fusion process of fusion of the upper electrode and the lower electrode with a conductive layer, and a sintering process of sintering the P-type heat conductor and the N-type heat conductor.
The module forming step,
The process of completing the thermoelectric module by removing the unevenness formed at the upper end of the P-type thermal conductor and the N-type thermal semiconductor by fusion and removal with the P-type thermoconductor, the N-type thermoconductor and the electrode by simultaneously performing the fusion process and the sintering process. Method of manufacturing a thermoelectric module characterized in that.
제 5 항에 있어서, 상기 소결과정은,
비산화성분위기에서 250℃ 이하의 온도 범위에서 실시됨을 특징으로 하는 열전모듈의 제조방법.
The method of claim 5, wherein the sintering process,
Method for producing a thermoelectric module, characterized in that carried out in the temperature range of 250 ℃ or less in the non-oxidation component crisis.
제 6 항에 있어서, 상기 금속코팅단계는, P형열전반도체와 N형열전반도체 단부의 단면적 이상의 면적으로 전도층을 형성하는 과정임을 특징으로 하는 열전모듈의 제조방법.The method of manufacturing a thermoelectric module according to claim 6, wherein the metal coating step is a process of forming a conductive layer with an area greater than or equal to a cross-sectional area of an end portion of the P-type thermoconductor and the N-type thermoconductor. 제 7 항에 있어서, 상기 모듈형성단계는,
상기 반도체형성단계에서 발생한 P형열전반도체와 N형열전반도체의 높이차이를 전도층으로 보상하는 과정임을 특징으로 하는 열전모듈의 제조방법.
The method of claim 7, wherein the module forming step,
And a step of compensating for the difference in height between the P-type thermoconductor and the N-type thermoconductor generated in the semiconductor forming step with a conductive layer.
삭제delete 삭제delete
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