KR101774651B1 - Thermoelectric module - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 절연기판과, 상기 절연기판의 상면에 부착된 전극패드와, 상기 전극패드의 상면에 접속된 반도체부와, 상기 반도체부를 관통하는 냉각파이프를 가질 수 있다. 상기 반도체부는 서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가지며, 상기 냉각파이프의 내부에는 냉각유체가 통과한다. The present invention may have an insulating substrate, an electrode pad attached to the upper surface of the insulating substrate, a semiconductor portion connected to the upper surface of the electrode pad, and a cooling pipe penetrating the semiconductor portion. The semiconductor section has a pair of semiconductor elements of opposite polarities, and a cooling fluid passes through the inside of the cooling pipe.

Description

열전모듈{THERMOELECTRIC MODULE}Thermoelectric module {THERMOELECTRIC MODULE}

본 발명은 열전모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온부의 냉각성능을 높여 저온부와 고온부 사이의 온도차이를 증대시킬 수 있는 열전모듈에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric module, and more particularly, to a thermoelectric module capable of increasing a temperature difference between a low temperature portion and a high temperature portion by enhancing a cooling performance at a low temperature portion.

열전모듈은 그 양면의 온도 차를 이용하여 기전력을 발생하는 제베크효과(seeback effect)를 이용한 열전발전시스템에 이용되고 있다. The thermoelectric module is used in a thermoelectric power generation system using a seeback effect that generates an electromotive force using the temperature difference between the two surfaces.

이러한 열전모듈에 의한 열전발전 시에는 고온부와 저온부 사이의 온도차이를 크게 유지함에 따라 열전발전의 출력량을 증가시킬 수 있다. In the thermoelectric power generation by the thermoelectric module, the temperature difference between the high temperature part and the low temperature part is largely maintained, so that the output amount of the thermoelectric generator can be increased.

고온부와 저온부 사이의 온도차이를 높이기 위하여 열전모듈의 저온부에는 저온부를 냉각시키는 다양한 냉각장치가 설치되고, 이러한 냉각장치는 냉각유체가 통과하는 열교환기 또는 열확산기 등으로 이루어진 수냉식구조로 이루어진다. In order to increase the temperature difference between the high temperature portion and the low temperature portion, various cooling devices for cooling the low temperature portion are provided at the low temperature portion of the thermoelectric module. The cooling device has a water-cooled structure including a heat exchanger or a heat spreader through which the cooling fluid passes.

이와 같이, 종래의 열전모듈은 수냉식 구조의 냉각장치에 의해 그 저온부가 냉각되는 구조로 이루어지고, 반도체부에 비해 냉각장치의 사이즈 및 중량이 더 커짐에 따라 열전모듈의 컴팩트화가 용이하지 못한 단점이 있었다. As described above, the conventional thermoelectric module has a structure in which the low temperature portion is cooled by a cooling device of a water-cooled structure, and the size and weight of the cooling device is larger than that of the semiconductor portion, there was.

그리고, 반도체부와 냉각유체 사이에서 열교환기(또는 열확산기), 절연층, 전극 등과 같이 냉각을 저해하는 열저항이 존재함에 따라 저온부의 냉각성능을 향상시키는 데 한계가 있었고, 이로 인해 저온부와 고온부 사이의 온도차이를 증대시키지 못하여 열전발전 효율이 높지 않은 단점이 있었다. In addition, there is a limit in improving the cooling performance of the low temperature portion due to the presence of heat resistance between the semiconductor portion and the cooling fluid, such as heat exchanger (or heat spreader), insulating layer, electrode, etc., And the thermoelectric power generation efficiency is not high.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 냉각장치의 사이즈 및 중량을 대폭 감소시킴과 더불어, 반도체부와 냉각유체 사이의 열저항을 최소화하여 저온부의 냉각성능을 대폭 향상시킬 수 있는 열전모듀을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been developed to overcome various drawbacks of the related art as described above, and it is an object of the present invention to reduce the size and weight of the cooling device and to minimize the thermal resistance between the semiconductor part and the cooling fluid, And it is an object of the present invention to provide a thermoelectric module capable of greatly improving the thermal conductivity.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 열전모듈은, According to an aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric module including:

절연기판;An insulating substrate;

상기 절연기판의 상면에 부착된 전극패드;An electrode pad attached to an upper surface of the insulating substrate;

상기 전극패드의 상면에 접속되고, 서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가진 반도체부; 및 A semiconductor portion connected to an upper surface of the electrode pad and having a pair of semiconductor elements of opposite polarities; And

상기 반도체부를 관통하여 설치되고, 내부에 냉각유체가 통과하는 냉각파이프;를 포함할 수 있다. And a cooling pipe installed to pass through the semiconductor portion and through which a cooling fluid passes.

상기 냉각파이프는 원형 단면을 가지고, 상기 반도체부는 상기 냉각파이프의 원주방향을 따라 회전가능하게 설치될 수 있다. The cooling pipe may have a circular cross section, and the semiconductor portion may be rotatably installed along a circumferential direction of the cooling pipe.

본 발명의 다른 측면에 따른 열전모듈은, A thermoelectric module according to another aspect of the present invention includes:

일정간격으로 이격된 복수의 전극패드;A plurality of electrode pads spaced apart at regular intervals;

서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가지고, 상기 전극패드에 접속된 복수의 반도체부; 및 1. A semiconductor device comprising: a plurality of semiconductor parts having a pair of semiconductor elements of mutually opposite polarities and connected to the electrode pads; And

상기 복수의 반도체부를 관통하여 설치되고, 내부에 냉각유체가 통과하는 냉각파이프;를 포함할 수 있다. And a cooling pipe installed so as to penetrate the plurality of semiconductor sections and through which the cooling fluid passes.

상기 냉각파이프와 상기 전극패드는 반도체부의 높이방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다. The cooling pipe and the electrode pad may be spaced apart from each other along a height direction of the semiconductor portion.

상기 냉각파이프는 복수의 반도체부를 연결하도록 각 반도체부의 제1반도체소자와 제2반도체소자를 연속적으로 관통할 수 있다. The cooling pipe may continuously penetrate the first semiconductor element and the second semiconductor element of each semiconductor section so as to connect the plurality of semiconductor sections.

상기 냉각파이프는 절연재질로 이루어지고, 그 일부 외면에 인접한 반도체부들을 전기적으로 접속시키는 전극층이 피복될 수 있다.  The cooling pipe is made of an insulating material, and an electrode layer for electrically connecting semiconductor parts adjacent to a part of the outer surface of the cooling pipe may be coated.

상기 전극층은 인접한 반도체부들을 전기적으로 직렬 접속시킬 수 있다. The electrode layer may electrically connect the adjacent semiconductor sections in series.

상기 복수의 전극패드는 절연기판의 상면에 부착되고, 상기 절연기판의 상면에 상기 복수의 전극패드가 일정간격으로 이격되게 부착될 수 있다. The plurality of electrode pads may be attached to an upper surface of an insulating substrate, and the plurality of electrode pads may be attached to the upper surface of the insulating substrate so as to be spaced apart from each other.

상기 복수의 전극패드의 하면에 복수의 절연기판이 개별적으로 부착되고, 상기 복수의 절연기판은 서로 이격되어 독립적으로 구성될 수 있다. A plurality of insulating substrates are individually attached to the lower surface of the plurality of electrode pads, and the plurality of insulating substrates are independently formed from each other.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 열전모듈은, A thermoelectric module according to another aspect of the present invention includes:

열원 측에 설치된 절연기판;An insulating substrate provided on a heat source side;

상기 절연기판 위에 일정간격으로 이격된 복수의 전극패드를 가진 제1전극부;A first electrode unit having a plurality of electrode pads spaced apart from each other at a predetermined interval on the insulating substrate;

서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가지고, 상기 제1전극부의 전극패드에 접속된 복수의 반도체부; A plurality of semiconductor parts having a pair of semiconductor elements of opposite polarities and connected to electrode pads of the first electrode part;

상기 절연기판의 반대측에서 상기 복수의 반도체부를 냉각시키는 냉각수단; 및 Cooling means for cooling the plurality of semiconductor portions on the opposite side of the insulating substrate; And

상기 냉각수단 측에 마련되어 인접한 반도체부들을 전기적으로 직렬 접속하는 제2전극부;를 포함할 수 있다. And a second electrode unit provided on the cooling unit side and electrically connecting the adjacent semiconductor units electrically in series.

상기 냉각수단은 상기 복수의 반도체부를 관통하는 냉각파이프를 포함하고, 상기 냉각파이프의 내부에는 냉각유체가 통과할 수 있다. The cooling means includes a cooling pipe passing through the plurality of semiconductor sections, and a cooling fluid can pass through the inside of the cooling pipe.

상기 제2전극부는 상기 냉각파이프의 외면 일부에 피복된 전극층으로 이루어질 수 있다. And the second electrode portion may be formed of an electrode layer coated on a part of the outer surface of the cooling pipe.

본 발명에 의하면, 냉각장치의 사이즈 및 중량을 대폭 감소하여 열전모듈의 컴팩트화를 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, there is an advantage that the size and weight of the cooling device can be greatly reduced, and the thermoelectric module can be made compact easily.

또한, 본 발명은, 반도체부와 냉각유체 사이의 열저항을 최소화하여 저온부의 냉각성능을 대폭 향상시킴으로써 저온부와 고온부 사이의 온도차이를 극대화하여 열전발전 효율을 대폭 높일 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that the thermal resistance between the semiconductor portion and the cooling fluid is minimized to greatly improve the cooling performance of the low temperature portion, thereby maximizing the temperature difference between the low temperature portion and the high temperature portion, thereby greatly increasing the thermoelectric power generation efficiency.

그리고, 본 발명에 의한 열전모듈은, 원형단면의 냉각파이프를 중심으로 반도체부가 회전가능한 구조로 이루어짐으로써 열원부의 비평탄면에 대해 매우 간편하고 견고하게 장착될 수 있는 장점이 있다. The thermoelectric module according to the present invention has a structure in which a semiconductor part is rotatable about a cooling pipe having a circular cross section, so that the thermoelectric module can be easily and firmly mounted on the non-planar surface of the heat source part.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 열전모듈의 최소단위를 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 최소단위의 열전모듈들이 냉각파이프에 의해 연결된 구조를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 열전모듈의 일부 반도체부가 냉각파이프를 기준으로 회전한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 화살표 A방향에서 바라본 평면도이다.
도 6은 도 4의 화살표 B방향에서 바라본 측면도이다. 1 is a side view showing a minimum unit of a thermoelectric module according to various embodiments of the present invention.
2 is a side view showing a structure in which a minimum unit of thermoelectric modules according to the embodiment of FIG. 1 is connected by a cooling pipe.
3 is a view showing a state in which a part of the semiconductor part of the thermoelectric module according to the present invention is rotated with respect to the cooling pipe.
4 is a perspective view illustrating a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view as viewed from the direction of arrow A in Fig.
6 is a side view as viewed in the direction of arrow B in Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. For the sake of convenience, the size, line thickness, and the like of the components shown in the drawings referenced in the description of the present invention may be exaggerated somewhat. The terms used in the description of the present invention are defined in consideration of the functions of the present invention, and thus may be changed depending on the user, the intention of the operator, customs, and the like. Therefore, the definition of this term should be based on the contents of this specification as a whole.

도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 열전모듈은 서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자(11, 12)를 가진 반도체부(10)와, 반도체부(10)의 하면에 접속된 전극패드(21)와, 전극패드(21)의 하면에 배치된 절연기판(41)과, 반도체부(10)의 각 반도체소자(11, 12)를 냉각시키는 냉각수단을 포함할 수 있다. The thermoelectric module according to various embodiments of the present invention includes a semiconductor portion 10 having a pair of semiconductor elements 11 and 12 having opposite polarities, An insulating substrate 41 disposed on the lower surface of the electrode pad 21 and a cooling means for cooling the semiconductor elements 11 and 12 of the semiconductor portion 10.

반도체부(10)는 서로 반대극성의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)가 서로 쌍으로 이루어도록 구성된다. 예컨대, 제1반도체소자(11)는 N형 반도체소자이고, 제2반도체소자(12)는 P형 반도체소자(12)일 수 있다. The semiconductor section 10 is configured such that the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 having mutually opposite polarities are paired with each other. For example, the first semiconductor element 11 may be an N-type semiconductor element and the second semiconductor element 12 may be a P-type semiconductor element 12.

전극패드(21)는 반도체부(10)의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)의 하면에 접속되고, 특히 제1반도체소자(11)와 제2반도체소자(12)는 전극패드(21)의 상면에서 일정 간격으로 이격되게 접속됨으로써 제1반도체소자(11)와 제2반도체소자(12) 사이의 전기적 접속을 원활하게 할 수 있다. The electrode pad 21 is connected to the lower surface of the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of the semiconductor portion 10 and the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 The electrical connection between the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 can be facilitated by being spaced apart from the upper surface of the electrode pad 21 at a predetermined distance.

절연기판(41)은 세라믹 등과 같은 다양한 절연재질로 이루어져 전극패드(21)의 하면에 접착제 등을 통해 부착될 수 있다. The insulating substrate 41 is made of various insulating materials such as ceramics and can be attached to the lower surface of the electrode pad 21 through an adhesive or the like.

다양한 실시예에 따르면, 냉각수단은 복수의 반도체부(10)를 관통하여 설치된 냉각파이프(30)를 포함할 수 있고, 냉각파이프(30)의 내부에는 냉각유체가 통과할 수 있다. According to various embodiments, the cooling means may include a cooling pipe 30 installed through a plurality of semiconductor sections 10, and a cooling fluid may pass through the interior of the cooling pipe 30.

특히, 냉각파이프(30)는 반도체부(10)들의 상부를 관통하여 설치됨에 따라 절연기판(40)의 반대측에 위치할 수 있다. 요컨대, 냉각파이프(30)는 반도체부(10)의 상부에 배치되고, 전극패드(21)는 반도체부(10)의 하단에 배치됨으로써 냉각파이프(30)와 전극패드(21)는 반도체부(10)의 높이방향에서 서로 이격될 수 있고, 이를 통해 반도체부(10)를 기준으로 상측의 저온부와 하측의 고온부를 안정되게 구현할 수 있다. Particularly, the cooling pipe 30 may be located on the opposite side of the insulating substrate 40 as installed through the upper portions of the semiconductor portions 10. That is, the cooling pipe 30 is disposed on the upper portion of the semiconductor portion 10 and the electrode pad 21 is disposed on the lower end of the semiconductor portion 10 so that the cooling pipe 30 and the electrode pad 21 are connected to the semiconductor portion 10, so that the low temperature portion on the upper side and the high temperature portion on the lower side can be stably realized through the semiconductor portion 10 as a reference.

이와 같이 반도체부(10)를 관통한 냉각파이프(30)의 내부에 냉각유체가 통과함에 따라 반도체부(10)에 대한 냉각이 매우 효과적으로 수행될 수 있고, 이에 저온부의 냉각성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. As the cooling fluid passes through the inside of the cooling pipe 30 passing through the semiconductor unit 10, the cooling of the semiconductor unit 10 can be performed very effectively and the cooling performance of the low temperature unit can be effectively improved have.

한편, 냉각파이프(30)는 절연재질로 이루어지고, 복수의 반도체부(10)를 연결하도록 각 반도체부(10)의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)를 연속적으로 관통하도록 설치된다. On the other hand, the cooling pipe 30 is made of an insulating material, and the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor part 10 are continuously passed through the semiconductor part 10 so as to connect the plurality of semiconductor parts 10 .

그리고, 냉각파이프(30)의 일부 외면 특히, 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)에 삽입되지 않은 노출부의 일부 외면에 도전체 재질의 전극층(35)이 피복될 수 있고, 이러한 전극층(35)은 인접한 반도체부(10)들을 전기적으로 직렬 접속시키도록 구성된다.An electrode layer 35 made of a conductive material can be coated on a part of the outer surface of the cooling pipe 30, particularly, on the outer surface of a part of the exposed portion not inserted into the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12, The electrode layer 35 is configured to electrically connect adjacent semiconductor sections 10 in series.

도 1의 실시예에 따르면, 단일의 반도체부(10)가 단일의 전극패드(21)에 접속되고, 단일의 전극패드(21)는 단일의 절연기판(41)에 개별적으로 부착됨으로써 최소단위의 열전모듈을 구성할 수 있다. 1, a single semiconductor section 10 is connected to a single electrode pad 21, and a single electrode pad 21 is individually attached to a single insulating substrate 41, A thermoelectric module can be constructed.

도 2는 도 1의 실시예에 따른 최소단위의 열전모듈들이 냉각파이프(30)에 의해 연결된 구조를 예시한 도면이다.2 is a view illustrating a structure in which a minimum unit of thermoelectric modules according to the embodiment of FIG. 1 is connected by a cooling pipe 30. FIG.

도 2를 참조하면, 냉각파이프(30)가 복수의 반도체부(10)를 관통하고, 냉각파이프(30)의 전극층(35)은 인접한 반도체부(10)들 사이에 배치되며, 이러한 냉각파이프(30)의 전극층(35)에 의해 인접한 반도체부(10)들은 전기적으로 직렬 접속될 수 있다. 2, a cooling pipe 30 penetrates a plurality of semiconductor sections 10 and an electrode layer 35 of the cooling pipe 30 is disposed between adjacent semiconductor sections 10, The adjacent semiconductor sections 10 can be electrically connected in series by the electrode layer 35 of the first and second electrodes 30 and 30.

이를 구체적으로 살펴보면, 도 2에 예시된 바와 같이 중앙에 위치한 전극층(35)의 좌측 및 우측 각각에 전극패드(21)가 배치되고, 좌측의 전극패드(21)에 접속된 제2반도체소자(12)와 우측의 전극패드(21)에 접속된 제1반도체소자(11)가 전극층(35)에 의해 전기적으로 접속됨으로써 복수의 반도체(10)는 냉각파이프(30)의 전극층(35)에 의해 직렬로 접속될 수 있다. 2, the electrode pads 21 are disposed on the left and right sides of the electrode layer 35 located at the center, and the second semiconductor elements 12 connected to the left electrode pads 21 And the first semiconductor element 11 connected to the right electrode pad 21 are electrically connected by the electrode layer 35 so that the plurality of semiconductors 10 are connected in series by the electrode layer 35 of the cooling pipe 30. [ Lt; / RTI >

상기와 같은 구성에 의해, 각 반도체부(10)의 제1반도체소자(11)와 제2반도체소자(12)를 접속시키는 전극패드(21)는 제1전극부를 구성하는 한편, 인접한 반도체부(10)들 사이의 반도체소자들을 직렬 접속시키는 냉각파이프(30)의 전극층(35)은 제2전극부를 구성할 수 있다. The electrode pad 21 connecting the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor section 10 constitutes the first electrode section and the adjacent semiconductor section 11 The electrode layer 35 of the cooling pipe 30 connecting the semiconductor elements in series between the first electrode portion 10 and the second electrode portion 10 may constitute the second electrode portion.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각파이프(30)에 의해 최소단위의 열전모듈들이 전기적으로 접속된 상태에서 각 전극패드(21)에 절연기판(41)이 개별적으로 부착되어 있으므로, 인접한 절연기판(41)들은 서로에 대해 이격되어 독립적으로 구성되어 있다. 이에, 열전모듈이 장착되는 열원부의 표면이 비평탄면일 경우에도 복수의 절연기판(41)을 그 비평탄면에 맞춰 적절히 조절하여 장착할 수도 있다. 2, since the insulating substrates 41 are attached to the respective electrode pads 21 in a state where the minimum unit thermoelectric modules are electrically connected by the cooling pipe 30, The substrates 41 are arranged independently from each other. Accordingly, even when the surface of the heat source unit on which the thermoelectric module is mounted is a non-flattened surface, a plurality of the insulating substrates 41 can be properly adjusted to fit the non-flattened surface thereof.

특히, 냉각파이프(30)는 그 외면이 원형단면 구조로 이루어짐에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 각 반도체부(10)는 냉각파이프(30)의 원주방향을 따라 회전할 수 있다. 이와 같이, 원형단면의 냉각파이프(30)가 각 반도체부(10)를 관통한 상태에서, 각 반도체부(10)가 냉각파이프(30)를 중심축으로 하여 회전할 수 있으므로 열원부의 표면이 곡면 등과 같이 비평탄면인 경우에도 본 발명에 의한 열원모듈을 매우 견고하고 안정적으로 장착할 수 있다. Particularly, since the outer surface of the cooling pipe 30 has a circular cross-sectional structure, each semiconductor unit 10 can rotate along the circumferential direction of the cooling pipe 30 as shown in FIG. Since the semiconductor part 10 can rotate around the cooling pipe 30 as the center axis in the state where the cooling pipe 30 having a circular section passes through each semiconductor part 10, It is possible to mount the heat source module according to the present invention very firmly and stably.

다양한 실시예에 따르면, 냉각파이프(30)는 고무, 합성수지 등과 같은 플렉시블(flexible) 재질로 이루어지거나 주름관 등과 같은 플렉시블한 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 냉각파이프(30)가 플렉시블한 재질 또는 구조로 이루어짐에 따라 냉각파이프(30) 자체의 변형(굽힘 등)이 용이하고, 이를 통해 본 발명에 의한 열전모듈은 다양한 비평탄면에 용이하게 대응하여 장착될 수 있다. According to various embodiments, the cooling pipe 30 may be made of a flexible material such as rubber, synthetic resin, or the like, or may have a flexible structure such as a corrugated pipe. As described above, since the cooling pipe 30 is made of a flexible material or structure, the cooling pipe 30 itself is easily deformed (bent or the like), and the thermoelectric module according to the present invention can easily cope with various non- .

또 다른 실시예에 따르면, 냉각파이프(30)가 플렉시블 재질 또는 구조로 이루어지지 않은 경우에는 냉각파이프의 굽힘이 요구되는 부분에 엘보형 조인트 또는 관절형 파이프를 설치할 수도 있다. According to another embodiment, when the cooling pipe 30 is not made of a flexible material or structure, an elbow joint or an articulated pipe may be provided at a portion where bending of the cooling pipe is required.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전모듈을 도시한 도면이다. 4 to 6 are views showing a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 열전모듈은, 절연기판(40)과, 절연기판(40)의 상면에 부착된 복수의 전극패드(21)와, 각 전극패드(21)에 접속된 반도체부(10)와, 반도체부(10)를 냉각시키는 냉각수단을 포함할 수 있다. 4 to 6, a thermoelectric module according to the present invention includes an insulating substrate 40, a plurality of electrode pads 21 attached to the upper surface of the insulating substrate 40, A connected semiconductor section 10, and a cooling means for cooling the semiconductor section 10.

절연기판(40)은 열원부에 부착될 수 있고, 이에 열원부의 열이 절연기판(40)을 통해 전극패드(21)로 전달됨으로써 고온부를 구성할 수 있다. The insulating substrate 40 may be attached to the heat source, and the heat of the heat source may be transmitted to the electrode pad 21 through the insulating substrate 40 to constitute the high temperature portion.

복수의 전극패드(21)는 절연기판(40)의 표면에 행방향 및 열방향에서 일정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. The plurality of electrode pads 21 may be disposed on the surface of the insulating substrate 40 at a predetermined interval in the row direction and the column direction.

반도체부(10)는 서로 반대극성의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)가 서로 쌍으로 이루어도록 구성된다. 예컨대, 제1반도체소자(11)는 N형 반도체소자이고, 제2반도체소자(12)는 P형 반도체소자(12)일 수 있다. The semiconductor section 10 is configured such that the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 having mutually opposite polarities are paired with each other. For example, the first semiconductor element 11 may be an N-type semiconductor element and the second semiconductor element 12 may be a P-type semiconductor element 12.

각 반도체부(10)의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)는 각 전극패드(21)에 전기적으로 접속되도록 부착될 수 있다. 또한, 각 반도체부(10)의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)는 각 전극패드(21)의 상면에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. The first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor section 10 may be attached so as to be electrically connected to the respective electrode pads 21. [ The first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor section 10 may be disposed apart from each other on the upper surface of each electrode pad 21. [

그리고, 복수의 반도체부(10)는 복수의 전극패드(21)에 대응하여 복수개가 전열기판(40) 위에 행방향 및 열방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다. A plurality of semiconductor sections 10 may be arranged on the heat transfer plate 40 so as to be spaced along the row direction and the column direction corresponding to the plurality of electrode pads 21. [

다양한 실시예에 따르면, 냉각수단은 복수의 반도체부(10)를 관통하여 설치된 냉각파이프(30)를 포함할 수 있고, 냉각파이프(30)의 내부에는 냉각유체가 통과할 수 있다. According to various embodiments, the cooling means may include a cooling pipe 30 installed through a plurality of semiconductor sections 10, and a cooling fluid may pass through the interior of the cooling pipe 30.

특히, 냉각파이프(30)는 반도체부(10)들의 상부를 관통하여 설치됨에 따라 절연기판(40)의 반대측에 위치할 수 있다. 요컨대, 냉각파이프(30)는 반도체부(10)의 상부에 배치되고, 전극패드(21)는 반도체부(10)의 하단에 배치됨으로써 냉각파이프(30)와 전극패드(21)는 반도체부(10)의 높이방향에서 서로 이격될 수 있고, 이를 통해 반도체부(10)를 기준으로 상측의 저온부와 하측의 고온부를 안정되게 구현할 수 있다. Particularly, the cooling pipe 30 may be located on the opposite side of the insulating substrate 40 as installed through the upper portions of the semiconductor portions 10. That is, the cooling pipe 30 is disposed on the upper portion of the semiconductor portion 10 and the electrode pad 21 is disposed on the lower end of the semiconductor portion 10 so that the cooling pipe 30 and the electrode pad 21 are connected to the semiconductor portion 10, so that the low temperature portion on the upper side and the high temperature portion on the lower side can be stably realized through the semiconductor portion 10 as a reference.

이와 같이 반도체부(10)를 관통한 냉각파이프(30)의 내부에 냉각유체가 통과함에 따라 반도체부(10)에 대한 냉각이 매우 효과적으로 수행될 수 있고, 이에 저온부의 냉각성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다. As the cooling fluid passes through the inside of the cooling pipe 30 passing through the semiconductor unit 10, the cooling of the semiconductor unit 10 can be performed very effectively and the cooling performance of the low temperature unit can be effectively improved have.

한편, 냉각파이프(30)는 절연재질로 이루어지고, 복수의 반도체부(10)를 연결하도록 각 반도체(10)의 제1반도체소자(11) 및 제2반도체소자(12)를 순차적으로 관통하도록 설치된다. The cooling pipe 30 is made of an insulating material so that the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor 10 are sequentially passed through to connect the plurality of semiconductor sections 10 Respectively.

그리고, 냉각파이프(30)의 일부 외면 특히, 복수의 반도체부(100)에 삽입되지 않은 노출부의 일부 외면에 도전체 재질의 전극층(35)이 피복될 수 있고, 전극층(35)은 인접한 반도체부(10)들을 전기적으로 직렬 접속시키도록 구성된다. An electrode layer 35 made of a conductive material can be coated on a part of the outer surface of the cooling pipe 30, in particular, a part of the exposed portion not inserted into the plurality of semiconductor parts 100. The electrode layer 35, (10) to be electrically connected in series.

이를 구체적으로 살펴보면, 전극층(35)은 도전재질로 이루어져 서로 인접한 전극패드(21) 중에서 일측의 전극패드(21)에 접속된 제2반도체소자(12)와 타측의 전극패드(21)에 접속된 제1반도체소자(11)를 전기적으로 접속시킴으로써 복수의 반도체(10)는 냉각파이프(30)의 전극층(35)에 의해 직렬로 접속될 수 있다. Specifically, the electrode layer 35 is made of a conductive material and is connected to the second semiconductor element 12 connected to the electrode pad 21 on one side and the electrode pad 21 on the other side among the electrode pads 21 adjacent to each other. The plurality of semiconductors 10 can be connected in series by the electrode layer 35 of the cooling pipe 30 by electrically connecting the first semiconductor elements 11. [

예컨대, 도 5에 예시된 바와 같이, 냉각파이프(30)의 일부가 벤딩되고, 이러한 냉각파이프(30)의 벤딩부를 기준으로 좌측 상부에 위치한 전극패드(21)의 제2형 반도체소자(12)와 우측 상부에 위치한 전극패드(21)의 제1반도체소자(11)는 냉각파이프(30)의 전극층(35)에 의해 전기적으로 직렬 접속될 수 있다. 5, a portion of the cooling pipe 30 is bent, and the second-type semiconductor element 12 of the electrode pad 21 located at the upper left side with respect to the bending portion of the cooling pipe 30, And the first semiconductor element 11 of the electrode pad 21 located on the upper right side can be electrically connected in series by the electrode layer 35 of the cooling pipe 30.

이와 같이, 각 반도체부(10)의 제1반도체소자(11)와 제2반도체소자(12)를 개별적으로 접속시키는 복수의 전극패드(21)가 제1전극부를 구성하는 한편, 인접한 반도체부(10)들의 반도체소자들을 직렬 접속시키는 냉각파이프(30)의 전극층(35)들이 제2전극부를 구성할 수 있다. As described above, the plurality of electrode pads 21 for individually connecting the first semiconductor element 11 and the second semiconductor element 12 of each semiconductor section 10 constitute the first electrode section, while the adjacent semiconductor sections The electrode layers 35 of the cooling pipe 30 connecting the semiconductor elements of the first electrode unit 10 and the second electrode unit 10 in series can constitute the second electrode unit.

이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. .

10: 반도체부 11: N형 반도체소자
12: P형 반도체소자 21: 전극패드
30: 냉각파이프 35: 전극층
40: 절연기판10: semiconductor part 11: N-type semiconductor element
12: P-type semiconductor element 21: electrode pad
30: cooling pipe 35: electrode layer
40: insulating substrate

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 일정간격으로 이격된 복수의 전극패드;
서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가지고, 상기 전극패드에 접속된 복수의 반도체부; 및
상기 복수의 반도체부를 관통하여 설치되고, 내부에 냉각유체가 통과하는 냉각파이프;를 포함하고,
상기 냉각파이프는 절연재질로 이루어지며, 상기 냉각파이프는 복수의 반도체부를 연속적으로 관통하고,
상기 냉각파이프의 외면 일부에 전극층이 형성되며, 상기 전극층은 인접한 반도체부들 사이에 배치되고, 상기 냉각파이프는 플렉시블한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈.A plurality of electrode pads spaced apart at regular intervals;
1. A semiconductor device comprising: a plurality of semiconductor parts having a pair of semiconductor elements of mutually opposite polarities and connected to the electrode pads; And
And a cooling pipe which penetrates the plurality of semiconductor parts and through which a cooling fluid passes,
Wherein the cooling pipe is made of an insulating material, the cooling pipe continuously penetrates a plurality of semiconductor parts,
Wherein an electrode layer is formed on a part of an outer surface of the cooling pipe, the electrode layer is disposed between adjacent semiconductor portions, and the cooling pipe is made of a flexible material. 청구항 3에 있어서,
상기 냉각파이프와 상기 전극패드는 반도체부의 높이방향을 따라 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
.The method of claim 3,
Wherein the cooling pipe and the electrode pad are spaced apart from each other along a height direction of the semiconductor portion.
. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 3에 있어서,
상기 복수의 전극패드는 절연기판의 상면에 부착되고,
상기 절연기판의 상면에 상기 복수의 전극패드가 일정간격으로 이격되게 부착되는 것을 특징으로 하는 열전모듈. The method of claim 3,
Wherein the plurality of electrode pads are attached to an upper surface of an insulating substrate,
And the plurality of electrode pads are attached to the upper surface of the insulating substrate so as to be spaced apart from each other at a predetermined interval. 청구항 3에 있어서,
상기 복수의 전극패드의 하면에 복수의 절연기판이 개별적으로 부착되고,
상기 복수의 절연기판은 서로 이격되어 독립적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.The method of claim 3,
A plurality of insulating substrates are individually attached to the lower surface of the plurality of electrode pads,
Wherein the plurality of insulating substrates are spaced apart from each other and configured independently of each other. 열원 측에 설치된 절연기판;
상기 절연기판 위에 일정간격으로 이격된 복수의 전극패드를 가진 제1전극부;
서로 반대극성으로 이루어진 한 쌍의 반도체소자를 가지고, 상기 제1전극부의 전극패드에 접속된 복수의 반도체부;
상기 절연기판의 반대측에서 상기 복수의 반도체부를 관통하고, 내부에 냉각유체가 통과하는 냉각파이프; 및
상기 냉각파이프의 외면 일부에 형성된 전극층;을 포함하고,
상기 냉각파이프는 절연재질로 이루어지며, 상기 전극층은 인접한 반도체부들 사이에 배치되고, 상기 냉각파이프는 플렉시블한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
An insulating substrate provided on a heat source side;
A first electrode unit having a plurality of electrode pads spaced apart from each other at a predetermined interval on the insulating substrate;
A plurality of semiconductor parts having a pair of semiconductor elements of opposite polarities and connected to electrode pads of the first electrode part;
A cooling pipe passing through the plurality of semiconductor sections on the opposite side of the insulating substrate and through which the cooling fluid passes; And
And an electrode layer formed on a part of the outer surface of the cooling pipe,
Wherein the cooling pipe is made of an insulating material, the electrode layer is disposed between adjacent semiconductor parts, and the cooling pipe is made of a flexible material.
삭제delete 삭제delete
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