KR101809177B1 - bonding apparatus and method for thermoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 기술 분야는 열전소자 접합 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 열전소자 또는 열전모듈을 제조할 시에 열전소재를 순간 가열식으로 고속 접합할 수 있도록 구현한 열전소자 접합 장치 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for joining thermoelectric elements, and more particularly, to a thermoelectric element joining apparatus and method for realizing rapid thermal joining of a thermoelectric material during instantaneous heating in manufacturing thermoelectric elements or thermoelectric modules.
열전 변환 소자를 포함하는 열전소자는, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 P/N 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다. 이러한 P/N 접합 쌍의 양 끝단에 온도 차이를 부여하게 되면, 제베크(seeback) 효과에 의해 전력이 발생됨으로써, 열전소자는 발전 장치로서의 기능을 할 수 있다. 또한, P/N 접합 쌍의 어느 한 쪽은 냉각되고 다른 한 쪽은 발열되는 펠티에(peltier) 효과에 의해, 열전 소자는 온도 제어 장치로서 이용될 수도 있다.A thermoelectric element including a thermoelectric conversion element has a structure in which a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material are bonded between metal electrodes to form a P / N junction pair. When a temperature difference is applied to both ends of the P / N junction pair, power is generated by the seeback effect, so that the thermoelectric element can function as a power generation device. Further, the thermoelectric device may be used as a temperature control device by a peltier effect in which one of the P / N junction pair is cooled and the other is heated.
이러한 열전소자는, 다양한 단결정 또는 다결정 제조 공법에 의해 제조된 잉곳 형태의 열전 재료를 특정 치수의 소자로 기계 가공한 후, 패턴이 인쇄된 세라믹 또는 질화규소 등의 기판에 전극들을 접합하고, 다시 전극과 열전 재료들(P형, N형)을 접합하는 공정에 의해 제조된다. 각각의 열전 재료들은 접합재를 이용하여 상응하는 전극에 접합된다. 이때, 단결정 제조공법으로 제조된 열전 재료들은 결정학적으로 특유의 벽계면을 가지고 있으므로, 열전소자를 가공할 때, 열전 재료가 깨지기 쉽고 이로 인해 회수율이 떨어진다. 이런 이유로, 기계적 특성의 향상과 내부 응력 제거를 위해 열전재료들을 일정 크기로 미분화(파쇄 및 분쇄)한 후 고온고압소결(Hot Press), 방전 플라즈마 소결(Spark Plasma Sintering) 등을 사용하기도 한다.Such a thermoelectric element can be obtained by mechanically processing an ingot-type thermoelectric material manufactured by various monocrystalline or polycrystalline manufacturing methods into a device having a specific dimension, joining electrodes to a substrate such as ceramic or silicon nitride printed with a pattern, Thermoelectric materials (P-type, N-type). Each thermoelectric material is bonded to a corresponding electrode using a bonding material. At this time, the thermoelectric materials manufactured by the single crystal manufacturing method have a crystallographic unique wall interface. Therefore, when the thermoelectric elements are processed, the thermoelectric material is easily broken and the recovery rate is lowered. For this reason, the thermoelectric materials are undifferentiated (crushed and crushed) to a certain size in order to improve the mechanical properties and to remove the internal stress, and then hot press, hot plasma sintering and the like are also used.
이러한 열전소자의 제조 공정은, 금속 도금된 세라믹 기판에 전극을 접합한 후, 다시 열전 재료를 전극과 접합하는 것과 같이, 2회의 접합 공정을 거쳐야 하기 때문에, 제조 공정이 복잡하고, 접합 솔더(solder)의 선정이 어렵다. 또한, 정밀한 치수 제어가 되지 않으면 열전 물질과 전극 사이에 간극이 형성되어 접합 불량이 발생되기 쉽다.Since the manufacturing process of the thermoelectric element is complicated and requires two bonding processes, such as bonding the electrode to the metal-plated ceramic substrate and bonding the thermoelectric material to the electrode again, the solder ) Is difficult to select. In addition, if precise dimensional control is not performed, a gap is formed between the thermoelectric material and the electrode, and bonding failure tends to occur.
한국등록특허 제10-1062129호(2011.08.29 등록)는 열전 소자 모듈 및 열전 소자 제조 방법에 관하여 개시되어 있는데, P형 열전 재료와 N형 열전 재료가 한 쌍의 기판 사이에 교호적으로 접합된 열전 소자의 제조 방법에 있어서, 열전 재료 분말과 저융점 금속 분말이 소정 비율로 각각 혼합된 P형 열전 혼합 분말과 N형 열전 혼합 분말을 준비하며; 다수의 구멍들이 소정 패턴으로 형성된 지지체를 제1 기판에 위치시키며; P형 열전 혼합 분말과 N형 열전 혼합 분말을 각각 지지체의 대응되는 구멍들 속으로 주입하며; 구멍들 속에 주입된 P형 및 N형 열전 혼합 분말을 다지며; 제1 기판으로부터 지지체를 분리하며; 제1 기판과 대향되도록 열전 혼합 분말의 타단에 제2 기판을 위치시키며; 열전 재료의 용융점보다 낮은 온도로 열처리함으로써 열전 혼합 분말을 제1 기판 및 제2 기판에 접합시키는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, N형 또는 P형 열전 재료 분말과 그보다 용융점이 낮은 저융점 금속 분말을 혼합시킨 혼합 열전 분말을 소정 패턴의 구멍들이 형성된 지지체(예, 지그)에 주입한 후 소정의 온도에서 저융점 금속을 용융시킴으로써 각각 P형 및 N형 열전 재료를 성형할 수 있음과 동시에 해당하는 기판에 열전 재료의 접합 공정을 자동화할 수 있으며, 열전 분말을 이용하기 때문에 대면적화도 가능하게 된다.Korean Patent No. 10-1062129 (registered on Aug. 29, 2011) discloses a method of manufacturing a thermoelectric module and a thermoelectric element, wherein a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material are alternately bonded between a pair of substrates A method of manufacturing a thermoelectric element, comprising: preparing a P-type thermoelectric-mixing powder and an N-type thermoelectric-mixing powder in which a thermoelectric material powder and a low-melting point metal powder are mixed at a predetermined ratio; Placing a support having a plurality of holes formed therein in a predetermined pattern on a first substrate; Injecting the P-type thermocomplex powder and the N-type thermocomposite powder into corresponding holes of the support, respectively; P-type and N-type thermoconductive powders injected into the holes; Separating the support from the first substrate; Placing a second substrate on the other end of the thermocompression powder so as to face the first substrate; Heat-treating the thermoelectric-powder mixture at a temperature lower than the melting point of the thermoelectric material to bond the thermoelectric-powder mixture to the first substrate and the second substrate. According to the disclosed technique, a mixed thermoelectric powder obtained by mixing an N-type or P-type thermoelectric material powder with a low melting point metal powder having a melting point lower than that of the N type or P-type thermoelectric material powder is injected into a support (e.g., a jig) By melting the melting point metal, it is possible to mold the P-type and N-type thermoelectric materials, respectively. At the same time, it is possible to automate the bonding process of the thermoelectric material to the corresponding substrate.
한국등록특허 제10-0721925호(2007.05.18 등록)는 열전모듈의 저온부 전극 접합 시 열전소자와 전극 사이에 치밀하고 연속적인 도전층을 형성하고, 도전성 접착제를 사용하여 전극을 외부단자에 연결함으로써, 계면의 전기저항값을 감소시켜 열전발전 및 열전냉각용 모듈로서 실용성이 높은 열전모듈을 제조할 수 있는 열전모듈의 제조 방법에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 열전모듈의 제조 방법에 있어서, 열전모듈의 저온부 전극 접합 시 열전소자와 전극 사이에 치밀하고 연속적인 도전층(ohmic contact layer)을 형성하고, 도전성 접착제를 사용하여 전극에 외부단자를 연결하는 것을 특징으로 한다.In Korean Patent No. 10-0721925 (registered on May 18, 2007), a dense and continuous conductive layer is formed between a thermoelectric element and an electrode when a low-temperature electrode is bonded to a thermoelectric module, and an electrode is connected to an external terminal using a conductive adhesive And a method of manufacturing a thermoelectric module capable of manufacturing a thermoelectric module having high practicality as a module for thermoelectric power generation and thermoelectric cooling by decreasing the electric resistance value of the interface. According to the disclosed technology, in a method of manufacturing a thermoelectric module, a dense and continuous conductive ohmic contact layer is formed between a thermoelectric element and an electrode when a thermoelectric module is bonded to a low temperature electrode, As shown in FIG.
상술한 바와 같은 종래의 기술에서는, 열전소재를 접합시킬 때에 저온 열풍 방식으로 외부에서 열풍 또는 복사열을 제공하여 접합재를 녹이면서 접합시켜 주는데, 특히 다층형(예로, 세그먼트형 모듈 등) 열전소자 및 중온용 열전모듈 제조의 경우에 p형, n형의 열전소재의 바깥 부분에 많은 열풍 또는 복사열을 공급하게 되어 열화(즉, 열 영향)에 의해서 p형, n형의 열전소재의 바깥 부분에 많은 손상을 가져오며, 내부에는 접합재가 완전히 녹지 않는 경우도 발생하며, 또한 내부의 접합재가 완전히 녹으려면 긴 시간동안 열풍 또는 복사열을 제공받아야 하므로 결국 열전소재의 손상 정도가 심해지는 단점을 가지고 있다.In the conventional technology as described above, hot air or radiant heat is externally applied in a low-temperature hot air blowing method to bond the thermoelectric material to the thermoelectric material. In particular, thermoelectric elements such as a multilayer type (for example, In the case of the thermoelectric module for the thermoelectric module, many hot air or radiant heat is supplied to the outer portions of the p-type and n-type thermoelectric materials, and the deterioration (ie, thermal effect) And the bonding material is not completely melted inside. In addition, since the internal bonding material must be supplied with hot air or radiant heat for a long time in order to completely melt the bonding material, there is a disadvantage that the degree of damage of the thermoelectric material is increased.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 단점을 해결하기 위한 것으로, 열전소자 또는 열전모듈을 제조할 시에 열전소재를 순간 가열식으로 고속 접합할 수 있도록 구현한 열전소자 접합 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a thermoelectric element bonding apparatus and method for realizing thermoelectric elements or thermoelectric modules by instantaneous heating at a high speed in order to solve the above- .
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 이송장치를 통해 이송되는 소자배열기판을 공급받아 전달하기 위한 본체부; 상기 본체부의 내부 전단에 형성되어, 상기 본체부에 의해 전달되는 소자배열기판을 기 설정된 저온으로 예열하기 위한 예열부; 상기 본체부의 내부에 형성되어, 기 설정된 고온으로 유지하고 있다가, 상기 예열부에서 예열된 소자배열기판을 전달받아, 기 설정된 고온으로 가열하거나, 기 설정된 순간가열온도로 승온시켜 순간 가열하기 위한 순간가열부; 및 상기 본체부의 내부에 형성되어, 상기 순간가열부에서 순간 가열할 때에 소자배열기판을 가압하여 열전소자를 고속으로 접합시켜 주기 위한 가압부를 포함하는 열전소자 접합 장치를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a means for solving the above problems, comprising: a main body for receiving and delivering a device array substrate transferred through a transfer device; A preheating unit formed at an inner front end of the main body to preheat the device array substrate transferred by the main body unit to a predetermined low temperature; And a heater for heating the wafer at a preset instant temperature or for instant heating the wafer at a predetermined instantaneous heating temperature, A heating unit; And a pressing portion formed inside the body portion and pressing the element array substrate to instantaneously bond the thermoelectric elements when instantly heated in the instantaneous heating portion.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 소자배열기판을 순차적으로 상기 예열부, 상기 순간가열부 및 상기 가압부로 전달하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body portion sequentially transfers the element array substrate to the preheating portion, the instantaneous heating portion, and the pressing portion.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 소자배열기판을 전달할 시에 소자배열기판의 자동장입/추출 장비를 사용하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body part is characterized by using an automatic charging / extracting device for the element array substrate when transferring the element array substrate.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 소자배열기판이 상기 예열부에 유지되는 시간을 조절하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body part is characterized in that the time when the element array substrate is held in the preheating part is adjusted.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 탑/보텀 가압 조절 기능, 자동장입/추출 기능에 대한 자동화 정밀 제어를 위한 PLC(programmable logic controller) 및 PSC(position servo controller)를 구비하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body is provided with a programmable logic controller (PLC) and a position servo controller (PSC) for precise control of the top / bottom pressurizing function, the automatic charging / extracting function.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 3개의 구역으로 나누어진 히팅/쿨링 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the body portion is characterized by having a heating / cooling structure divided into three zones.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 진공장치와 연결 형성되어, 진공장치에 의해 내부를 진공상태로 유지시켜 주는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the body portion is connected to a vacuum device and is configured to maintain the interior of the vacuum device in a vacuum state by a vacuum device.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 진공장치에 의해 내부의 진공도를 10-3(Torr)까지 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body is characterized in that the degree of vacuum of the inside is controlled to 10 -3 (Torr) by a vacuum device.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 퍼징장치와 연결 형성되어, 퍼징장치에 의해 내부에 발생되는 불활성·활성 가스, 접합 중 또는 접합 후의 플럭스 잔류물들을 제거하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the body portion is connected to the purging device to remove inert and active gases generated therein by the purging device, during or after bonding, flux residues.
일 실시 예에서, 상기 예열부는, 상기 본체부의 내부 전단의 하부 또는 상부에 형성되어, 하부 또는 상부에서 상기 본체부에 의해 전달되는 소자배열기판을 예열하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the preheating unit is formed at a lower portion or an upper portion of an inner front end of the main body, and preheats the element array substrate transferred by the main body at a lower portion or an upper portion.
일 실시 예에서, 상기 예열부는, 상기 본체부에 의해 전달되는 소자배열기판을 접합온도보다 낮은 온도(즉, 기 설정해 둔 100~500℃)로 예열하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the preheating part is characterized by preheating the element array substrate transferred by the main body part at a temperature lower than the junction temperature (i.e., 100-500 ° C, which is pre-set).
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 상기 예열부의 후단에 해당하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating unit is formed at a position corresponding to a rear end of the preheating unit.
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 상기 본체부의 내부 상부와 하부에 각각 형성되어, 상하 동시에 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃)로 유지하고 있다가, 열전소자 접합 시에 상하 동시에 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃)로 유지 가압하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating portion is formed at the upper and lower portions of the inside of the main body portion, and is kept at a bonding temperature (for example, 200 to 1000 ° C) set at the same time as the upper and lower portions. (For example, 200 to 1000 占 폚) which is set at the same time as the upper and lower portions.
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 표면접촉식 고온히터를 사용하여 200℃/초 이상의 승온 속도로 승온시켜 주는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating unit is characterized in that the temperature is raised at a temperature raising rate of 200 deg. C / sec or more by using a surface contact type high temperature heater.
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 소자배열기판에 대한 가열 단면적을 100ㅧ100(mm2) 이상으로 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating section is characterized in that the heating cross-sectional area of the element array substrate is 100 ㅧ 100 (mm 2 ) or more.
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 상기 표면접촉식 고온히터의 표면 온도를 측정하여 기 설정된 고온으로 항상 유지되도록, 또는 순간가열온도로 급속 승온되도록 온도 제어하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating section is characterized in that the surface temperature of the surface-contact type high-temperature heater is measured and the temperature is controlled so as to be always maintained at a predetermined high temperature or to be rapidly raised to the instant heating temperature.
일 실시 예에서, 상기 순간가열부는, 레그 기준으로 표면에서 중심부까지 200℃ 이상 온도 차이가 발생하도록 하기 위한 온도 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the instantaneous heating unit performs temperature control to cause a temperature difference of 200 ° C or more from the surface to the center on the basis of the leg.
일 실시 예에서, 상기 가압부는, 상기 순간가열부의 상부에 형성되어, 상기 순간가열부의 상부를 상기 순간가열부의 하부 측으로 하강시켜, 소자배열기판을 기 설정된 시간 동안 순간 가열할 때에 상부 가압하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the pressing portion is formed on the upper portion of the instantaneous heating portion so that the upper portion of the instantaneous heating portion is lowered to the lower side of the instantaneous heating portion, and the upper portion is pressed when the element array substrate is instantaneously heated for a predetermined time .
일 실시 예에서, 상기 열전소자 접합 장치는, 상기 본체부의 내부 후단에 형성되어, 상기 순간가열부와 상기 가압부에 의해 고속 접합된 소자배열기판을 전달받아 후속 열처리 또는 냉각시켜 주기 위한 쿨링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the thermoelectric device bonding apparatus further includes a cooling unit formed at an inner rear end of the main body unit and adapted to receive the element array substrate fast-bonded by the instantaneous heating unit and the pressing unit to perform a subsequent heat treatment or cooling .
일 실시 예에서, 상기 열전소자 접합 장치는, 열전소자의 접합 상황을 확인하기 위한 브레이징 접합 계면 확인을 수행하며, 상기 본체부의 내부 온도를 모니터링하고 기록하기 위한 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the thermoelectric-component-joining apparatus further includes a monitoring unit for performing a brazed joint interface confirmation for checking the bonding state of the thermoelectric elements, and for monitoring and recording the internal temperature of the main body unit.
일 실시 예에서, 상기 본체부는, 투명창을 구비하여 소자 접합 상태 확인용 계면 관찰이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the main body is provided with a transparent window so that interface observation for confirming the state of device bonding can be performed.
일 실시 예에서, 상기 열전소자 접합 장치는, 상기 본체부의 내부를 촬영하여 영상으로 기록하기 위한 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the thermoelectric device bonding apparatus further includes a photographing unit for photographing the inside of the main body unit and recording the image of the inside of the main body unit as an image.
상술한 과제를 해결하는 수단으로는, 본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 본체부가 이송장치를 통해 이송되는 소자배열기판을 공급받아 전달하는 단계; 예열부가 상기 본체부에 의해 전달되는 소자배열기판을 기 설정된 저온으로 예열하는 단계; 순간가열부가 기 설정된 고온으로 유지하고 있다가, 상기 예열부에서 예열된 소자배열기판을 전달받아, 기 설정된 고온으로 가열하거나, 기 설정된 순간가열온도로 승온시켜 순간 가열하는 단계; 및 가압부가 상기 순간가열부에서 순간 가열할 때에 소자배열기판을 가압하여 열전소자를 고속으로 접합시켜 주는 단계를 포함하는 열전소자 접합 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a means for solving the above-mentioned problems, comprising: supplying and receiving an element array substrate transferred by a main body through a transfer device; Preheating the element array substrate to which the preheating section is transferred by the main body section to a predetermined low temperature; Heating the instantaneous heating unit at a preset high temperature, receiving the device array substrate preheated by the preheating unit, heating it to a predetermined high temperature, or raising the temperature to a predetermined instant heating temperature, and instantly heating the instantaneous heating unit; And pressing the element array substrate to rapidly bond the thermoelectric elements when the pressing portion instantaneously heats in the instantaneous heating portion.
본 발명의 효과로는, 열전소자 또는 열전모듈을 제조할 시에 열전소재를 순간 가열식으로 고속 접합할 수 있도록 구현한 열전소자 접합 장치 및 방법을 제공함으로써, 다층형(예로, 세그먼트형 모듈 등) 열전소자 및 중온용 열전모듈 제조의 경우에도 최대한 열화(즉, 열 영향)를 감소시킬 수 있어 열화에 의한 p형, n형의 열전소재의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 열전소재에 열 영향을 주지 않으면서 내외부 모두 접합재만 완전히 녹일 수 있다는 것이다.As the effects of the present invention, it is possible to provide a thermoelectric-element-joining apparatus and method that can realize a high-speed joining of a thermoelectric material by instant heating when a thermoelectric element or a thermoelectric module is manufactured, In addition, it is possible to reduce the deterioration (i.e., thermal effect) of the thermoelectric element and the thermoelectric module for the middle temperature to a minimum, thereby preventing damage to the p-type and n-type thermoelectric materials due to deterioration. It is possible to melt only the bonding material both inside and outside without giving.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자 접합 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자 접합 방법을 설명하는 도면이다.1 and 2 are views illustrating a thermoelectric device bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a thermoelectric device bonding method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas. Also, the purpose or effect of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention, since it does not mean that a specific embodiment should include all or only such effect.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.The terms "first "," second ", and the like are intended to distinguish one element from another, and the scope of the right should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used predefined terms should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the related art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자 접합 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A thermoelectric-device bonding apparatus and method according to embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자 접합 장치를 설명하는 도면이다.1 and 2 are views illustrating a thermoelectric device bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 열전소자 접합 장치(100)는, 본체부(110), 예열부(120), 순간가열부(130), 가압부(140)를 포함한다.1 and 2, the
본체부(110)는, 내부에 예열부(120), 순간가열부(130), 가압부(140)를 설치 형성하며, 이송장치를 통해 이송되는 소자배열기판을 공급받아 순차적으로 예열부(120), 순간가열부(130) 및 가압부(140)(또는, 쿨링부(150))로 전달해 준다. 여기서, 소자배열기판은, 열전소자의 상하에 접합재가 도포된 상태이며, 접합재는, Ag계 또는 Al계 등과 같은 금속계나 페이스트(paste)로, 산화방지용 플럭스(Flux)를 함유할 수 있으며, 고온접합재로서 사용할 수 있다.The
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 자동화 공정에 적용되는 접합 장비의 본체로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 형성과 소자배열기판의 장입/추출을 위해서 소자배열기판의 장입 측에 입구 도어를 구비하고 소자배열기판의 추출 측에 출구 도어를 구비할 수 있으며, 또한 소자배열기판의 전달을 위해서 소자배열기판의 장입 측에 모듈 슬라이딩(sliding) 장치를 구비하고 소자배열기판의 추출 측에 모듈 취출 장치를 구비할 수도 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 선후 공정과 연계를 위해서 소자배열기판의 자동장입/추출 장비(예를 들어, 로봇 팔을 이용한 장비)를 사용함으로써, 내부에서의 소자배열기판의 전달(즉, 이송) 간에 있어 소자배열기판의 위치 변경이 10(um) 이내로 유지해 줄 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 소자배열기판이 내부(즉, 예열부(120))에 유지되는 시간을 조절해 줌으로써, 열전소자의 표면 가열방식으로 열전 레그 보호를 도모할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 탑(top)/보텀(bottom) 가압 조절 기능, 자동장입/추출 기능 등과 같은 자동화 정밀 제어를 위한 PLC(programmable logic controller) 인터페이스(interface) 및 PSC(position servo controller)를 구비할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 산화 방지 및 실험 분위기를 위해서 IGC(inert gas control)가 적용된 HSB(heat sealed body) 체계, 즉 3-구역 히팅/쿨링 구조(3-zone heating and cooling structure)로 이루어질 수 있다. 다시 말해서, 본체부(110)는, 예열부(120)의 한 구역과, 순간가열부(130) 및 가압부(140)의 한 구역과, 쿨링부(150)의 한 구역으로 나누어 구성할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 진공장치와 연결 형성되어, 진공장치에 의해 내부를 진공상태로 유지시켜 줄 수 있다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 본체부(110)는, 진공장치에 의해 내부의 진공도를 10-3(Torr)까지 제어하도록 할 수 있으며, 또한 퍼징(purging)장치와 연결 형성되어, 퍼징장치에 의해 내부에 발생되는 Ar, N2 등과 같은 불활성 가스 및 활성 가스, 접합 중 또는 접합 후의 플럭스 잔류물들을 제거해 줄 수 있으며, 이에 이러한 내부 분위기 제어로 열전소자 성능 유지를 위한 열전소재인 P/N 레그(leg), 전극 및 접합재 등을 보호할 수 있다.In one embodiment, the
예열부(120)는, 본체부(110)의 내부 전단에 형성되어, 본체부(110)에 의해 전달되는 소자배열기판을 기 설정된 저온으로 예열해 준다.The preheating
일 실시 예에서, 예열부(120)는, 히터로서, 본체부(110)의 내부 전단의 하부(또는, 상부)에 형성되어, 하부(또는, 상부)에서 본체부(110)에 의해 전달되는 소자배열기판을 예열할 수 있다.In one embodiment, the preheating
일 실시 예에서, 예열부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같은 예열대를 형성할 수도 있다.In one embodiment, the preheating
일 실시 예에서, 예열부(120)는, 본체부(110)에 의해 전달되는 소자배열기판을 넓은 범위로 기 설정된 저온(예를 들어, 접합온도보다 낮은 온도(즉, 기 설정해 둔 100~500℃)으로 예열해 줄 수 있으며, 이에 순간가열부(130)에서의 순간 가열함에 따른 열 충격을 최소화시켜 줄 수 있다.In one embodiment, the preheating
순간가열부(130)는, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어, 기 설정된 고온으로 항상 유지시켜 주면서, 예열부(120)에서 예열된 소자배열기판을 본체부(110)에 의해 전달받아, 기 설정된 고온으로 소자배열기판을 가열하거나, 기 설정된 순간가열온도로 승온시켜 소자배열기판을 순간 가열해 준다.The instantaneous heating unit 130 is formed at the interior of the main body 110 (i.e., at a position corresponding to the rear end of the preheating unit 120) The device array substrate is received by the
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 상부와 하부에 각각 형성될 수 있는데, 즉 상부에 형성된 순간가열부(130)(구분을 위해서 이하 '상순간가열부(130)'라 함)와 하부에 형성된 순간가열부(130)(구분을 위해서 이하 '하순간가열부(130)'라 함)로 이루어질 수 있다.The instantaneous heating unit 130 may be formed at the upper portion and the lower portion in the interior of the body 110 (i.e., the position corresponding to the rear end of the preheating unit 120), that is, The instantaneous heating unit 130 (hereinafter referred to as an 'instantaneous heating unit 130' for the sake of brevity) and the instantaneous heating unit 130 (hereinafter referred to as the 'instantaneous heating unit 130' ≪ / RTI >
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 열전소자의 정밀 접합을 위해서, 평상시에 상순간가열부(130)와 하순간가열부(130)를 동시에 기 설정된 고온(즉, 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃))으로 항상 유지하고 있다가, 기 설정된 고온으로 소자배열기판을 가열하거나, 열전소자 접합 시에 상순간가열부(130)와 하순간가열부(130)를 동시에 순간가열온도(예를 들어, 1000 ℃ 이상)로 승온시켜 줄 수 있다.In an embodiment, the instantaneous heating unit 130 is configured such that the phase-transition heating unit 130 and the instantaneous heating unit 130 are simultaneously set at a predetermined high temperature (that is, Temperature heating unit 130 and the instantaneous heating unit 130 at the time of thermoelectric device bonding or by heating the device array substrate at a predetermined high temperature, (For example, 1000 ° C or higher) simultaneously.
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 순간가열온도의 최대치를 1000 ℃ 이상으로 해 줌으로써, 다양한 종류의 고온접합재를 사용한 열전소자의 접합에 무리가 없도록 해 줄 수 있다.In one embodiment, the instantaneous heating section 130 can make the maximum value of the instantaneous heating temperature 1000 degrees Celsius or more, so that bonding of the thermoelectric elements using various types of high temperature bonding materials can be made without difficulty.
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 표면접촉식 고온히터를 사용하여 200℃/초 이상의 승온 속도로 승온시켜, 접합재만 녹을 수 있도록 순간 가열이 무리 없이 이루어지도록 할 수 있다.In one embodiment, the instantaneous heating unit 130 can raise the temperature at a temperature raising rate of 200 deg. C / sec or more by using a surface-contact type high-temperature heater, so that instant heating can be performed without difficulty so that only the bonding material can be melted.
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 순간 가열되는 소자배열기판에 대한 가열 단면적을 100×100(mm2) 이상으로 해 줌으로써, 접합재가 도포된 소자배열기판에 가해지는 실제 가열 조건에 대한 열 손실이 없도록 할 수 있다.In one embodiment, the instantaneous heating section 130 makes the heating cross-sectional area of the element array substrate to be instantaneously heated to 100 × 100 (mm 2 ) or more, so that the actual heating condition applied to the element array substrate to which the bonding material is applied So that there is no heat loss.
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 표면접촉식 고온히터의 표면 온도를 측정하여 기 설정된 고온(즉, 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃))으로 항상 유지되도록, 또한 순간가열온도(예를 들어, 1000℃ 이상)로 승온되도록 온도 제어할 수 있으며, 이에 고온 접합 조건을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.In one embodiment, the instantaneous heating unit 130 measures the surface temperature of the surface-contact type high-temperature heater so that it is always maintained at a predetermined high temperature (that is, a predetermined bonding temperature (for example, 200 to 1000 ° C) , And the temperature can be controlled so that the temperature is raised to the instantaneous heating temperature (for example, 1000 ° C or more), and thus the high-temperature bonding condition can be precisely controlled.
일 실시 예에서, 순간가열부(130)는, 열전소자의 성분 보호를 위해서, 레그 기준으로 표면에서 중심부까지 200도 이상 온도 차이가 발생하도록 하기 위한 온도 제어를 수행할 수 있다.In one embodiment, the instantaneous heating unit 130 may perform temperature control to cause a temperature difference of 200 degrees or more from the surface to the center on the basis of the leg, in order to protect the components of the thermoelectric element.
가압부(140)는, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어, 소자배열기판을 순간가열부(130)에서 순간 가열함과 동시에 가압하여 열전소자를 고속으로 접합시켜 준다.The
일 실시 예에서, 가압부(140)는, 유압실린더 등으로 가압하는 프레스 등과 같은 장치로서, 상부 프레스와 하부 프레스를 구비하여 형성할 수 있으며, 상부 프레스는 상하 이동 가능하고 하부면에 상순간가열부(130)가 고정 형성되며, 하부 프레스는 고정 설치되고 상부면에 하순간가열부(130)가 고정 형성된다. 이때, 소자배열기판은 고속 접합 시에 하순간가열부(130)의 상부면에 놓여진다.In one embodiment, the
일 실시 예에서, 가압부(140)는, 상부 프레스를 하부 프레스 측으로 하강시킴으로써, 상순간가열부(130)가 하순간가열부(130) 측으로 하강되어, 상순간가열부(130)와 하순간가열부(130) 사이에서 소자배열기판을 기 설정된 시간(예를 들어, 0.5~2.5초) 동안 순간 가열되어짐과 동시에, 상부 가압할 수 있으며, 이에 소자배열기판의 흔들림 없이 정확하게 고속 접합할 수 있도록 한다.The
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 열전소자 또는 열전모듈을 제조할 시에 열전소재를 순간 가열식으로 고속 접합할 수 있도록 구현함으로써, 다층형(예로, 세그먼트형 모듈 등) 열전소자 및 중온용 열전모듈 제조의 경우에도 최대한 열화(즉, 열 영향)를 감소시킬 수 있어 열화에 의한 p형, n형의 열전소재의 손상을 방지할 수 있으며, 또한 열전소재에 열 영향을 주지 않으면서 내외부 모두 접합재만 완전히 녹일 수 있다.The thermoelectric-element-joining
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 가압부(140)에 의해 가압되는 압력을 측정하기 위한 압력측정기(도 2 참조)를 구비할 수 있으며, 이에 압력측정기에서 측정한 압력에 따라 가압부(140)를 제어하여 가압 압력을 조절할 수도 있다.The thermoelectric
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 열 전달 시에 열전소자 외부로부터 전달하는데, 이때 세라믹 기판, 전극, 접합재, 열전소재 순서로 열을 전달해 줄 수 있으며, 또한 순간 가열식으로 고속 접합해 줌으로써, 열전소자 내부의 열전소재 손상을 최소화할 수 있다. 이에, 상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 열전소자 제작 시에 열전소재의 열화를 최소화하여 고성능의 열전소재 유지와 이로 인한 열전소자 성능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The thermoelectric-component-joining
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 쿨링(cooling)부(150)를 더 포함할 수 있다.The thermoelectric
쿨링부(150)는, 본체부(110)의 내부 후단(즉, 순간가열부(130)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어, 순간가열부(130)와 가압부(140)에 의해 고속 접합된 소자배열기판을 본체부(110)에 의해 전달받아 후속 열처리 또는 냉각시켜 준다.The
일 실시 예에서, 쿨링부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같은 냉각대를 형성할 수도 있다.In one embodiment, the cooling
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 모니터링(monitoring)부(160)를 더 포함할 수 있다.The thermoelectric
모니터링부(160)는, 열전소자의 접합 상황을 확인하기 위한 브레이징(Brazing) 접합 계면 확인을 수행하며, 본체부(110)의 내부 온도를 모니터링하고 기록해 준다.The
상술한 바와 같은 구성을 가진 열전소자 접합 장치(100)는, 본체부(110)에 투명창을 구비시켜 소자 접합 상태 확인용 계면 관찰이 가능하도록 해 주며, 또한 본체부(110) 내부를 촬영하는 촬영부(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함하여 영상으로 기록할 수 있도록 한다.The thermoelectric
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 열전소자 접합 방법을 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a thermoelectric device bonding method according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 예열부(120), 순간가열부(130), 가압부(140)(또는, 쿨링부(150))를 내부에 설치 형성하고 있는 본체부(110)에서는, 이송장치를 통해 이송되는 소자배열기판을 공급받게 된다(S201).3, in the
상술한 단계 S201에서 소자배열기판을 공급받음에 있어서, 본체부(110)에서는, 소자배열기판의 자동장입/추출 장비를 사용하여, 이송장치를 통해 이송되는 소자배열기판을 자동으로 예열부(120)로 장입시켜 줄 수 있다.When the device array substrate is supplied in step S201, the device array substrate transferred through the transfer device is automatically transferred to the preheating unit 120 ).
상술한 단계 S201에서 소자배열기판을 공급받음에 있어서, 본체부(110)에서는, 연결 형성된 진공장치에 의해 내부를 진공상태로 유지시켜 줌과 동시에, 연결 형성된 퍼징장치에 의해 내부에 발생되는 Ar, N2 등과 같은 불활성 가스 및 활성 가스, 접합 중 또는 접합 후의 플럭스 잔류물들을 제거해 줄 수 있다.When the element array substrate is supplied in the above-described step S201, the
상술한 단계 S201에서 소자배열기판을 공급받게 되면, 본체부(110)에서는, 순차적으로 예열부(120), 순간가열부(130) 및 가압부(140)(또는, 쿨링부(150))로 전달해 주게 되는데, 이때 본체부(110)의 내부 전단에 형성되어 있는 예열부(120)에서는, 본체부(110)에 의해 전달되는 소자배열기판을 기 설정된 저온으로 예열해 주게 된다(S202).When the element array substrate is received in the above-described step S201, the preheating
상술한 단계 S202에서 소자배열기판을 예열함에 있어서, 예열부(120)에서는, 하부(또는, 상부)에서 본체부(110)에 의해 전달되는 소자배열기판을 예열하는데, 이때 넓은 범위로 기 설정된 저온(예를 들어, 300도)으로 소자배열기판을 예열해 줄 수 있다.In the preheating of the element array substrate in the above-described step S202, the preheating
상술한 단계 S202에서 소자배열기판을 예열한 다음에, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어 있는 순간가열부(130)에서는, 평상시에 기 설정된 고온으로 항상 유지시켜 주고 있다가, 예열부(120)에서 예열된 소자배열기판을 본체부(110)에 의해 전달받을 경우에, 기 설정된 고온으로 가열해 주거나, 기 설정된 순간가열온도로 순간 승온시켜 소자배열기판을 가열해 주게 된다(S203).In the instant heating section 130 formed in the interior of the main body 110 (i.e., the position corresponding to the rear end of the preheating section 120) after the element array substrate is preheated in the above-described step S202, When the device array substrate preheated by the preheating
상술한 단계 S203에서 순간가열온도로 순간 승온 가열함에 있어서, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 상부와 하부에 각각 형성되어 있는 순간가열부(130)에서는, 상하 동시에 기 설정된 고온(즉, 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃))으로 항상 유지하고 있다가, 열전소자 접합 시에 상하 동시에 순간가열온도(예를 들어, 1000℃ 이상)로 순간 승온시켜 소자배열기판을 가열해 줄 수 있다.The instantaneous heating unit (not shown) formed at the upper portion and the lower portion, respectively, in the interior of the main body 110 (i.e., the position corresponding to the rear end of the preheating unit 120) (For example, 200 to 1000 占 폚)) at the time of thermoelectric element bonding at the same time as the upper and lower heating temperatures (for example, 1000 DEG C or higher) to heat the device array substrate.
상술한 단계 S203에서 순간가열온도로 승온 가열함에 있어서, 순간가열부(130)에서는, 표면접촉식 고온히터의 표면 온도를 측정하여 기 설정된 고온(즉, 기 설정해 둔 접합온도(예를 들어, 200~1000℃))으로 항상 유지되도록, 또한 순간가열온도(예를 들어, 1000℃ 이상)로 승온되도록 온도 제어를 수행할 수 있다.In the above-described step S203, the instantaneous heating unit 130 measures the surface temperature of the surface-contact type high-temperature heater and measures the surface temperature at a preset high temperature (that is, a pre-set bonding temperature To 1000 占 폚)), and to raise the temperature to an instantaneous heating temperature (for example, 1000 占 폚 or more).
상술한 단계 S203에서 순간가열온도로 승온 가열함에 있어서, 순간가열부(130)에서는, 레그 기준으로 표면에서 중심부까지 200도 이상 온도 차이가 발생하도록 하기 위한 온도 제어를 수행할 수도 있다.In the above-described step S203, the instantaneous heating unit 130 may perform temperature control to cause a temperature difference of 200 degrees or more from the surface to the center on the basis of the leg in heating the instantaneous heating temperature.
상술한 단계 S203에서 순간가열온도로 승온 가열함과 동시에, 본체부(110)의 내부(즉, 예열부(120)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어 있는 가압부(140)에서는, 소자배열기판을 가압하여 열전소자를 고속으로 접합시켜 주게 된다(S204).In the
상술한 단계 S204에서 열전소자를 가압 접합함에 있어서, 하부면에 상순간가열부(130)를 고정 설치하고 있는 가압부(140)(즉, 상부 프레스)가, 상부면에 하순간가열부(130)를 고정 설치하고 있는 가압부(140)(즉, 하부 프레스) 측으로 하강됨으로써, 상순간가열부(130)와 하순간가열부(130) 사이에서 소자배열기판을 기 설정된 시간(예를 들어, 0.5~2.5초) 동안 순간 가열할 때에, 가압부(140)(즉, 상부 프레스)가 소자배열기판을 상부 가압할 수 있다.The pressing portion 140 (i.e., the upper press) fixing the phase-change heating portion 130 to the lower surface of the thermoelectric element at the above-described step S204 presses the instantaneous heating portion 130 (For example, a lower press) side, which is fixedly installed on the upper surface of the element mounting substrate 130, between the upper and lower intermittent heating units 130 and 130, 0.5 to 2.5 seconds), the pressing portion 140 (i.e., the upper press) can press the element array substrate upward.
상술한 단계 S204에서 열전소자를 고속 접합한 다음에, 본체부(110)의 내부 후단(즉, 순간가열부(130)의 후단에 해당하는 위치)에 형성되어 있는 쿨링부(150)에서는, 순간가열부(130)와 가압부(140)에 의해 고속 접합된 소자배열기판을 본체부(110)에 의해 전달받아 후속 열처리 또는 냉각시켜 주게 된다(S205).In the
이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 운용방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.As described above, the embodiment of the present invention is not limited to the above-described apparatus and / or method, but may be implemented by a program for realizing functions corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, And the present invention can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
100: 열전소자 접합 장치
110: 본체부
120: 예열부
130: 순간가열부
140: 가압부
150: 쿨링부
160: 모니터링부100: Thermoelectric device bonding device
110:
120:
130: Instantaneous heating unit
140:
150: Cooling section
160: Monitoring section
Claims (5)
상기 가압부에 의해 가압되는 압력을 측정하기 위한 압력측정기를 구비하며, 압력측정기에서 측정한 압력에 따라 상기 가압부를 제어하며;
상기 순간가열부는, 상부에 형성된 상순간가열부와 하부에 형성된 하순간가열부로 이루어지며, 상순간가열부와 하순간가열부를 동시에 기 설정된 접합온도로 유지하고 있다가 기 설정된 고온으로 가열하거나, 열전소자 접합 시에 상순간가열부와 하순간가열부를 동시에 기 설정된 순간가열온도로 승온시켜 순간 가열하는 것을 특징으로 하는 열전소자 접합 장치.
A main body for receiving and delivering the device array substrate transferred through the transfer device; A preheating unit formed at an inner front end of the main body to preheat the device array substrate transferred by the main body unit to a predetermined low temperature; And a heater for heating the wafer at a preset instant temperature or for instant heating the wafer at a predetermined instantaneous heating temperature, A heating unit; And a pressing portion formed inside the main body to press the element array substrate to instantaneously bond the thermoelectric elements when instantly heated by the instantaneous heating portion;
And a pressure measuring unit for measuring a pressure to be pressurized by the pressurizing unit, the pressurizing unit being controlled according to the pressure measured by the pressure measuring unit;
The instantaneous heating unit includes a phase instantaneous heating unit formed at the upper part and a instantaneous heating unit formed at the lower part. The instantaneous heating unit and the instantaneous heating unit are maintained at a predetermined bonding temperature at the same time, Wherein the instantaneous heating portion and the instantaneous heating portion are simultaneously heated to a predetermined instantaneous heating temperature at the time of device bonding, and instantaneous heating is performed.
진공장치와 연결 형성되어, 진공장치에 의해 내부를 진공상태로 유지시켜 주는 것을 특징으로 하는 열전소자 접합 장치.
The apparatus according to claim 1,
Wherein the thermoelectric device is connected to a vacuum device and is kept in a vacuum state by a vacuum device.
상기 본체부의 내부 전단의 하부 또는 상부에 형성되어, 하부 또는 상부에서 상기 본체부에 의해 전달되는 소자배열기판을 예열하는 것을 특징으로 하는 열전소자 접합 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the pre-
Wherein the device array substrate is formed at a lower portion or an upper portion of an inner front end of the main body portion, and preheats the element array substrate transferred by the main body portion at a lower portion or an upper portion.
압력측정기가 상기 가압부에 의해 가압되는 압력을 측정하며, 상기 압력측정기에서 측정한 압력에 따라 상기 가압부를 제어하며;
상기 순간가열부가 상부에 형성된 상순간가열부와 하부에 형성된 하순간가열부로 이루어지며, 상순간가열부와 하순간가열부를 동시에 기 설정된 접합온도로 유지하고 있다가 기 설정된 고온으로 가열하거나, 열전소자 접합 시에 상순간가열부와 하순간가열부를 동시에 기 설정된 순간가열온도로 승온시켜 순간 가열하는 것을 특징으로 하는 열전소자 접합 방법.Receiving and delivering the device array substrate transferred by the main body through the transfer device; Preheating the element array substrate to which the preheating section is transferred by the main body section to a predetermined low temperature; Heating the instantaneous heating unit at a preset high temperature, receiving the device array substrate preheated by the preheating unit, heating it to a predetermined high temperature, or raising the temperature to a predetermined instant heating temperature, and instantly heating the instantaneous heating unit; And pressing the element array substrate to rapidly bond the thermoelectric elements when the pressing portion instantaneously heats in the instantaneous heating portion;
The pressure measuring unit measures a pressure to be pressurized by the pressing unit and controls the pressing unit in accordance with the pressure measured by the pressure measuring unit;
The instantaneous heating part and the instantaneous heating part are simultaneously maintained at a predetermined bonding temperature and then heated to a preset high temperature or the thermoelectric element Wherein the instantaneous heating portion and the instantaneous heating portion are simultaneously heated to a predetermined instantaneous heating temperature at the time of bonding to instantaneously heat the instantaneous heating portion and the instantaneous heating portion.
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