KR101875902B1 - Thermoelectric module and method for manufacturing thermoelectric module - Google Patents
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Abstract
부식을 방지하고, 내구성을 높일 수 있도록, 간격을 두고 배열되는 복수개의 반도체, 상기 반도체의 양측 선단에 각각 설정된 패턴으로 배치되어 반도체 사이를 전기적으로 연결하는 전극, 상기 반도체의 양측 선단에서 각각 상기 전극을 덮어 설치되는 기판, 및 상기 기판 사이에 설치되어 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하는 열전소자를 제공한다.A plurality of semiconductors arranged at intervals so as to prevent erosion and enhance durability, electrodes arranged in patterns respectively set at both ends of the semiconductors to electrically connect the semiconductors, And a sealing member provided between the substrate and sealing the inside of the thermoelectric element.
Description
본 발명은 열전소자 및 열전소자 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric element and a method of manufacturing a thermoelectric element.
일반적으로, 열전소자는 이극형 반도체를 조합했을 때에 생기는 냉각효과를 이용한 소자이다. 열전소자는 직류 전원의 공급만으로 열에너지를 빼앗기거나 열에너지를 방출하여 냉각, 가열, 항온 및 발전을 동시에 이룰 수 있게 된다. 이에, 열전소자는 전류의 방향을 전환하는 것으로 온도 승하강이 가능하여, 온도 제어가 필요한 곳에서 폭넓게 사용되고 있다. Generally, a thermoelectric element is an element using a cooling effect generated when a bipolar semiconductor is combined. The thermoelectric element is capable of simultaneously cooling, heating, constant temperature and power generation by depriving the heat energy by the supply of DC power or emitting heat energy. Therefore, the thermoelectric element is widely used where temperature control is required because the temperature can be raised and lowered by changing the direction of the current.
열전소자는 복수개로 배열되는 반도체와, 반도체 상단과 하단에 배치되는 전극, 반도체 상하단에서 전극에 접합 설치되는 열전달판을 포함한다.The thermoelectric elements include a plurality of semiconductors, an electrode disposed at the upper and lower ends of the semiconductor, and a heat transfer plate bonded to the electrodes at upper and lower ends of the semiconductor.
열전소자는 고체 구조로 높은 신뢰성과 온도 제어가 용이한 장점이 있으나, 저온 구현에 따른 결로와 습기에 의해 열전소자가 부식되는 심각한 문제가 있다.The thermoelectric element has a solid structure and has high reliability and easy temperature control. However, there is a serious problem that the thermoelectric element is corroded by condensation and moisture due to low temperature implementation.
또한, 점차적으로 열전소자의 사양이 높아짐에 따라 고출력에 의한 발열로 내부 용해납이 녹거나, 열전소자의 발열면과 냉각면 사이의 온도차가 커져 열팽창이나 열수축 등의 물리적 충격으로 인해 열전소자가 손상되는 문제가 나타나고 있다. In addition, as the specification of the thermoelectric element gradually increases, the heat dissipation due to the high output causes the internal dissolved lead to melt, or the temperature difference between the heat generating surface of the thermoelectric element and the cooling surface becomes large and the thermoelectric element is damaged due to physical impact such as thermal expansion and heat shrinkage Is emerging.
이에, 부식을 방지할 수 있도록 된 열전소자 및 열전소자 제조 방법을 제공한다.Thus, a thermoelectric element and a method of manufacturing a thermoelectric element that can prevent corrosion are provided.
또한, 내구성을 높일 수 있도록 된 열전소자 및 열전소자 제조 방법을 제공한다.A thermoelectric device and a method for manufacturing a thermoelectric device that can increase durability are provided.
또한, 열전도를 높일 수 있도록 된 열전소자 및 열전소자 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a thermoelectric element and a method of manufacturing a thermoelectric element that can increase the thermal conductivity.
본 구현예의 열전소자는, 간격을 두고 배열되는 복수개의 반도체, 상기 반도체의 양측 선단에 각각 설정된 패턴으로 배치되어 반도체 사이를 전기적으로 연결하는 전극, 상기 반도체의 양측 선단에서 각각 상기 전극을 덮어 설치되는 기판, 및 상기 기판 사이에 설치되어 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함할 수 있다.The thermoelectric element of this embodiment includes a plurality of semiconductors arranged at intervals, electrodes arranged in patterns respectively set at both ends of the semiconductors to electrically connect the semiconductors, and electrodes provided at both ends of the semiconductors, A substrate, and a sealing member installed between the substrate and sealing the inside of the substrate.
본 구현예의 열전소자는 상기 기판과 전극 사이에 설치되는 신축성 완충재를 더 포함할 수 있다.The thermoelectric element of this embodiment may further include a stretchable buffer material disposed between the substrate and the electrode.
상기 완충재는 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.The buffer material may be made of an epoxy resin.
본 구현예의 열전소자는 반도체가 원형으로 이루어지고, 기판에 배열된 반도체로 둘러 쌓인 공간 내에 온도센서가 설치된 구조일 수 있다.The thermoelectric element of this embodiment may be a structure in which the semiconductor is circular and a temperature sensor is installed in a space surrounded by the semiconductor arranged on the substrate.
본 구현예의 열전소자는 반도체 양 선단에 배치된 두 개의 기판 중 적어도 일측 기판이 실링부재보다 외측으로 돌출되도록 연장된 연장부를 형성하고, 상기 연장부에는 기판의 전극과 연결되는 보조단자가 설치되며, 상기 보조단자에 전류를 인가하기 위한 전선이 접속되는 구조일 수 있다.In the thermoelectric device of this embodiment, at least one of the two substrates disposed at both ends of the semiconductor is formed with an extension extended to protrude outward from the sealing member, and an auxiliary terminal connected to the electrode of the substrate is provided in the extension, And a wire for applying a current to the auxiliary terminal is connected.
상기 보조단자는 상기 전극에 일체로 형성될 수 있다.The auxiliary terminal may be formed integrally with the electrode.
상기 보조단자는 상기 연장부의 모서리를 따라 굽어져 연장된 구조일 수 있다.The auxiliary terminal may have a structure bent and extended along an edge of the extended portion.
본 구현예의 열전소자는, 반도체 양 선단에 배치된 두 개의 기판 중 적어도 일측 기판이 분할되어 복수개의 플레이트로 이루어질 수 있다.In the thermoelectric device of this embodiment, at least one of the two substrates disposed at both ends of the semiconductor is divided into a plurality of plates.
상기 복수개의 플레이트는 서로 간격을 두고 배치되고, 각 플레이트 사이는 실링부재가 설치되어 내부를 밀폐하는 구조일 수 있다.The plurality of plates may be spaced apart from each other, and a sealing member may be provided between the plates to seal the inside of the plates.
상기 실링부재는 경화성 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.The sealing member may be made of a curable epoxy resin.
상기 반도체는 전극과 접하는 단부에 도금 피막이 형성될 수 있다.The semiconductor may have a plated film formed at an end thereof in contact with the electrode.
본 구현예의 열전소자는 상기 기판에 열전소자를 관통하는 구멍이 형성된 구조일 수 있다.The thermoelectric element of this embodiment may have a structure in which a hole penetrating the thermoelectric element is formed on the substrate.
상기 구멍은 기판의 중앙부에 형성될 수 있다.The hole may be formed in the central portion of the substrate.
본 구현예의 열전소자 제조 방법은 열전달을 위한 기판 상에 전극을 배열 설치하는 일단 배열 단계, 전극에 반도체의 일단을 부착하는 부착 단계, 반도체의 타단에 전극을 배열하여 부착하는 타단 배열 단계, 반도체 타단에 부착된 전극 상에 기판을 부착하는 기판부착단계를 포함할 수 있다.The thermoelectric-element manufacturing method of this embodiment includes a step of arranging electrodes on a substrate for heat transfer, a step of attaching one end of the semiconductor to the electrodes, a step of arranging the electrodes on the other end of the semiconductor, And a substrate attaching step of attaching the substrate on the electrode attached to the substrate.
상기 일단 배열 단계에서, 기판 상에 전극을 배열 설치하기 전에 기판 상에 신축성 완충재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the one-step arrangement step, the step of arranging the elastic cushioning material on the substrate before arranging the electrodes on the substrate may further comprise the steps of:
상기 타단 배열 단계 이후 전극 상에 기판을 부착하기 전에 반도체 타단에 부착된 전극과 기판 사이에 신축성 완충재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of arranging the elastic cushioning material between the electrode attached to the other end of the semiconductor and the substrate before the substrate is attached to the electrode after the step of arranging the other end.
상기 신축성 완충재는 에폭시 계열일 수 있다.The stretchable cushioning material may be epoxy-based.
상기 제조 방법은 전극에 전선을 연결하는 단계 및 기판 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include a step of connecting electric wires to the electrode, and a step of sealing between the substrates to seal the interior.
상기 제조 방법은 전극과 접하는 반도체의 단부에 도금 피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include the step of forming a plating film on an end portion of the semiconductor in contact with the electrode.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 열팽창이나 열수축에 의한 물리적 충격을 완화시킴으로써, 고출력 하에서도 열전소자의 내구성을 높일 수 있게 된다.As described above, according to this embodiment, durability of a thermoelectric element can be enhanced even under a high output power by alleviating a physical impact caused by thermal expansion or heat shrinkage.
또한, 열전소자의 내습성이 개선되어 습기에 의한 부식을 방지하고 수명을 극대화할 수 있게 된다.Further, the moisture resistance of the thermoelectric element is improved, so that corrosion due to moisture can be prevented and the service life can be maximized.
또한, 대면적의 열전소자 제조가 가능하게 된다.In addition, it becomes possible to manufacture a large area thermoelectric device.
또한, 고전류 인가에 따른 고열을 신속하고 효과적으로 방열시킬 수 있어, 고열에 의해 전선의 접점부위가 떨어지는 것을 방지하고, 열전소자의 기계적 강도를 개선할 수 있게 된다.In addition, it is possible to quickly and effectively dissipate heat due to the application of a high current, to prevent the contact point of the electric wire from falling due to the high temperature, and to improve the mechanical strength of the thermoelectric element.
또한, 열전도가 개선되어 고효율 고출력의 열전소자를 제조할 수 있게 된다.Further, the thermal conductivity is improved, and a thermoelectric device with high efficiency and high output can be manufactured.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열전소자를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are perspective views illustrating a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Wherever possible, the same or similar parts are denoted using the same reference numerals in the drawings.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
도 1과 도 2는 본 실시예에 따른 열전소자를 도시하고 있으며, 도 3은 본 실시예에 따른 열전소자의 단면 상태를 도시하고 있다.FIG. 1 and FIG. 2 show a thermoelectric device according to this embodiment, and FIG. 3 shows a cross-sectional view of the thermoelectric device according to this embodiment.
본 실시예의 열전소자(10)는 간격을 두고 배열되는 복수개의 반도체(11), 상기 반도체(11)의 양측 선단에 각각 설정된 패턴으로 배치되어 반도체(11) 사이를 전기적으로 연결하는 전극(14,15), 상기 반도체(11)의 양측 선단에서 각각 상기 전극(14,15)을 덮어 설치되는 기판(16,17), 및 상기 기판(16,17)의 외주부를 따라 기판(16,17) 사이에 설치되어 내부를 밀폐하는 실링부재(18)를 포함한다.The
상기 반도체(11)는 N형 반도체(12)와 P형 반도체(13)로 이루어지며, 서로 교대로 배치되고 상단과 하단에서 각각 전극(14,15)이 설정된 패턴으로 N형 반도체(12)와 P형 반도체(13)를 전기적으로 연결한다. 이하 설명에서 도면부호 (11)는 N형 또는 P형에 무관하게 반도체를 지칭하며, 도면부호 (12)와 (13)은 각각 N형 반도체와 P형 반도체를 지칭한다. 그리고, 상 또는 상부라 함은 도 2에서 z축 방향을 따라 위쪽을 의미하고, 하 또는 하부이라 함은 z축 방향을 따라 아래쪽을 의미한다. The
상기 전극(14,15)은 반도체(11)의 상단과 하단에 각각 배치되어 이웃하는 반도체(11)의 상단 사이 및 하단 사이를 각각 전기적으로 연결한다. 상기 전극(14,15)은 반도체(11)의 상단에 배치되는 상단 전극(14)과 반도체(11)의 하단에 배치되는 하단전극(15)으로 이루어진다. 이하 설명에서 전극(14,15)은 상단전극과 하단전극 전체를 지칭할 수 있다.The
상기 전극(14,15)의 배치 구조에 따라 열전소자(10) 내 전체 반도체(11)는 직렬로 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체(11)를 직렬 연결시키도록 배치된 전극 중 시작과 끝쪽에 배치된 전극이 단자 역할을 하며, 상기 전극에 전선(19)이 연결되어 반도체(11)에 전류를 인가할 수 있다.According to the arrangement structure of the
본 실시예에서, 상기 반도체(11)는 분말 야금 압축 가공 공정을 통해 분말 형태의 열전금속을 고온 고압으로 압축 가공하여 제조할 수 있다. 본 실시예에서 상기 반도체는 압축강도가 35MPa 내지 80MPa일 수 있다.In the present embodiment, the
이와 같이, 반도체(11)의 압축강도가 획기적으로 높아져 열전소자(10)의 성능을 2.8 내지 2.95×10-3K-1(25℃ 진공 상태)까지 높일 수 있게 된다. 따라서, 종래와 비교하여 전기적 에너지를 열로 혹은 온도차를 열로 바꾸는 효율을 20 내지 28% 개선할 수 있게 된다.Thus, the compressive strength of the
또한, 상기 반도체(11)의 압축강도를 높임으로써, 반도체(11)의 기계적 강도와 치밀도를 높일 수 있게 된다. 이에, 열전소자(10)의 기계적 강도를 증가시킬 수 있고, 종래 구현이 어려웠던 고효율(100와트 이상)의 열전소자를 제조할 수 있게 된다.In addition, by increasing the compressive strength of the
본 실시예에서, 상기 반도체(11)는 전극(14,15)과 접하는 단부에 도금 피막(22)이 형성될 수 있다. 상기 도금 피막(22)은 열전도가 높은 금속일 수 있다. 상기 도금 피막(22)은 예를 들어, 금(Au), 은, 구리 또는 알루미늄이 도금된 구조일 수 있다. 반도체(11)의 단부에 도금 피막을 형성하여 열전도가 뛰어난 금속을 도포함으로써, 열전도를 향상시킬 수 있게 된다. In this embodiment, the
또한, 도금피막(22)을 통해 부식성이 큰 Bi2Te3 금속 표면을 코팅함으로써, 부식 방지 효과를 높일 수 있고, 반도체(11) 접합을 위한 솔더의 디퓨전(diffusion)을 방지할 수 있게 된다. Further, by coating the surface of Bi2Te3 metal having high corrosiveness through the plating film 22, the corrosion prevention effect can be enhanced and the diffusion of the solder for bonding the
디퓨전(diffusion)은 금속학적으로 확산이라고 하는 데, 시간이 흐르면서 담배연기가 공중으로 퍼지듯이 반도체 접합에 사용된 납이 반도체인 열전금속 속으로 퍼져 나가는 현상을 의미한다. 저온에서의 용이한 작업성 때문에 열전소자를 제조함에 있어서 세라믹과 열전금속인 반도체를 납으로 용접하여 접합하게 된다. 금속의 내구성에 가장 치명적인 원소는 납, 크롬, 실리콘, 인, 황 등으로, 반도체 접합을 위해 사용된 납이 서서히 반도체 속으로 들어가 딱딱하게 굳어지게 된다. 이에, 반도체가 시효 경화되면서 외부의 작은 충격에도 쉽게 파손되는 문제가 발생된다. Diffusion refers to metallurgical diffusion, which means that the lead used for semiconductor junctions spreads into thermoelectric semiconductors, like cigarette smoke spreads over time. In the production of thermoelectric elements due to easy workability at low temperatures, ceramics and semiconductors, which are thermoelectric metals, are welded together by welding. The most critical elements in the durability of metals are lead, chromium, silicon, phosphorus, and sulfur. Lead used for semiconductor bonding gradually enters the semiconductor and hardens. As a result, there arises a problem that the semiconductor is hardened due to aging and is easily broken even in a small external impact.
본 실시예의 반도체(11)는 납이 접합되는 표면에 도금 피막(22)이 형성됨으로써, 도금 피막이 납의 유입을 차단하게 된다. 따라서, 본 실시예의 반도체는 납의 디퓨전 현상을 방지하여 외부 충격에 대해 반도체의 강성을 높이고 파손을 방지할 수 있게 된다. 아울러, 반도체에 형성된 도금 피막은 금과 같이 자체적으로 신축성을 가지고 있어, 외부 충격을 흡수함으로써 반도체에 가해지는 충격을 보다 완화시킬 수 있게 된다.In the
상기 반도체(11)는 단면이 원형인 구조일 수 있다. The
본 실시예의 경우 반도체가 압출 공정을 통해 제조됨에 따라 압출공정에서 원료가 토출되는 노즐의 단면을 원형으로 함으로써, 보다 용이하게 원형 단면 구조의 반도체를 제조할 수 있다. 물론, 원형 구조 외에 사각 등 다각형태의 단면구조를 갖는 노즐을 사용하는 경우 사각 등 다각의 단면구조를 갖는 반도체 역시 용이하게 제조 가능하다. 종래의 경우 판재를 직각으로 절단하여 반도체를 제조함에 따라 원형의 반도체 제조가 거의 불가능하였다. In the present embodiment, since the semiconductor is manufactured through the extrusion process, the nozzle having the nozzles through which the raw material is discharged in the extrusion process is made circular, so that the semiconductor having the circular cross-sectional structure can be manufactured more easily. Of course, in the case of using a nozzle having a cross-sectional structure of a square shape such as a square shape in addition to a circular shape, a semiconductor having a square cross-sectional structure can also be easily manufactured. Conventionally, circular semiconductors can not be manufactured by manufacturing a semiconductor by cutting the plate at right angles.
본 실시예에서 상기 반도체가 원형으로 이루어짐에 따라 다양한 기능의 열전소자 구현이 가능하다. 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.In this embodiment, since the semiconductor is circular, it is possible to realize a thermoelectric device having various functions. I will explain this again later.
상기 기판(16,17)은 상단 전극(14)쪽에 배치되는 상부기판(16)과 하단 전극(15)쪽에 배치되는 하부기판(17)으로 이루어진다. 이하 설명에서 기판(16,17)은 상부기판과 하부기판 전체를 지칭할 수 있다.The
상기 두 개의 기판(16,17)은 반도체(11) 전체를 덮는 크기로 이루어져 상단전극(14)과 하단전극(15) 외측에서 각 전극(14,15)에 부착되어 열전소자(10)의 대향되는 양면을 이룬다. 상기 두 개의 기판(16,17) 사이에 복수개의 반도체(11)가 배치되는 것이다. 상기 기판(16,17)은 그 사이에 배치되는 반도체(11)를 외부로부터 보호하며 외부로 열을 전달하는 열전달체로서 작용하게 된다. 예를 들어, 상기 기판(16,17)은 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The two
상기 열전소자(10)의 둘레를 따라 상기 두 개의 기판(16,17) 사이에 상기 실링부재(18)가 설치된다.The sealing
상기 실링부재(18)는 반도체의 열팽창 계수와 대응되는 열팽창 계수를 갖는 경화성 에폭시 수지로 이루어질 수 있다. The sealing
실링부재(18)가 R Butyl 고무 계열의 실리콘 재질로 이루어지는 경우, 시간이 지남에 따라 실리콘 도포 부분의 미세 틈새(micro porosity) 발생으로 수분이 내부로 침투하고, 접착력 저하로 열전소자의 내구성이 떨어지게 된다.When the sealing
본 실시예의 경우, 열전소자 가동시 열팽창 계수를 감안하여 실링부재(18)가 경화성 에폭시 수지로 이루어짐에 따라, 실링부재가 반도체 열팽창 또는 열수축시 같은 비율로 팽창 수축되어 열전소자 실링 상태를 계속 유지할 수 있게 된다. 이에, 외부 수분이 열전소자(10) 내부로 침투하는 것을 확실하게 방지할 수 있게 된다. 따라서, 열전소자의 내부 반도체 및 금속성분의 부식을 방지하고 수분에 의한 합선 발생을 방지할 수 있게 된다. In the case of this embodiment, the sealing
열전소자 가동시 금속의 팽창과 실링부재의 열팽창 계수가 상이한 경우 외부 습기와 공기가 유입됨과 더불어 실링부재 설치 부분에서의 강도가 약해져 조립시 열전소자 모서리 부분이 깨지게 된다. When the expansion of the metal and the thermal expansion coefficient of the sealing member are different at the time of operating the thermoelectric device, external moisture and air are introduced, and the strength at the part where the sealing member is attached is weakened, and the edge of the thermoelectric device is broken at the time of assembling.
상기와 같이, 본 실시예의 실링부재는 반도체의 열팽창계수와 같은 열팽창계수를 갖는 경화성 에폭시 수지로 이루어짐에 따라 반도체 열팽창 또는 열수축시 같은 비율로 팽창 수축되어 계속 열전소자 모서리 부분을 부착 지지하는 상태를 유지하게 된다. 이에, 실링부재(18)가 설치되는 부분인 열전소자(10) 모서리 부분의 강성을 높여 열전소자 조립시 기판(16,17)의 모서리 파손을 최소화할 수 있게 된다. As described above, since the sealing member of the present embodiment is made of the curable epoxy resin having the thermal expansion coefficient equal to the thermal expansion coefficient of the semiconductor, the sealing member expands and shrinks at the same rate during the semiconductor thermal expansion or thermal contraction, . Accordingly, it is possible to increase the rigidity of the edge portion of the
경화성 에폭시 수지는 외부 충격에 대한 흡수율이 낮을 수 있으나, 언급한 바와 같이, 본 실시예의 반도체(11)는 열전금속 분말을 고압으로 압출하여 제조됨에 따라 압축강도가 높아 외부 충격에 충분히 견딜 수 있는 강성을 확보하고 있으므로, 경화성 에폭시 수지가 기판(16,17) 사이에 설치되더라도 외부 충격에 대해 반도체 등 열전소자가 손상되는 것을 최소화할 수 있게 된다. The curable epoxy resin may have a low water absorption rate with respect to an external impact. However, as mentioned above, the
본 실시예의 열전소자(10)는 상기 기판(16,17) 중 적어도 어느 하나의 기판과 전극(14,15) 사이에 설치되는 신축성 완충재(20)를 더 포함할 수 있다.The
상기 완충재는 상부기판(16) 또는 하부기판(17)에 설치되거나, 상부기판과 하부기판 모두에 설치될 수 있다. The buffer material may be provided on the
상기 완충재(20)는 예를 들어, 기판(16,17) 상에 도포되어 설치될 수 있다. 또한, 상기 완충재(20)는 미리 제조되어 판 형태의 구조로 이루어질 수 있다. The cushioning
상기 완충재(20)는 신축성과 내열성을 갖는 재질에서 선택될 수 있으며, 예를 들어 실리콘 등 에폭시 계열의 수지로 이루어질 수 있다.The
열전소자에 전기를 공급하면 반도체의 팽창과 수축이 일어나며 지속적인 팽창 수축에 따라 굉장한 응력이 발생된다. 완충재(20)는 자체의 신축성을 통해, 열전소자(10) 구동시 반도체(11)나 전극(14,15)의 열팽창과 열수축을 흡수하여 열전소자(10)에 가해지는 물리적 충격을 완충시키게 된다. When electricity is supplied to the thermoelectric element, the semiconductor expands and shrinks, and a great stress is generated due to the continuous expansion contraction. The cushioning
따라서, 고출력하에서 열전소자(10)의 내구성을 높일 수 있게 된다. Therefore, the durability of the
이하, 본 실시예의 열전소자 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a thermoelectric device of this embodiment will be described.
열전소자 제조 과정을 살펴보면, 열전달을 위한 기판 상에 전극을 배열 설치하는 일단 배열 단계, 전극에 반도체의 일단을 부착하는 부착 단계, 반도체의 타단에 전극을 배열하여 부착하는 타단 배열 단계, 반도체 타단에 부착된 전극 상에 기판을 부착하는 기판부착단계를 포함한다. The thermoelectric device manufacturing process includes a step of arranging the electrodes on the substrate for heat transfer, a step of attaching one end of the semiconductor to the electrodes, a step of arranging the electrodes on the other end of the semiconductor, And a substrate attaching step of attaching the substrate on the attached electrode.
또한, 전극에 전선을 연결하는 단계를 더 포함하며, 최종적으로 기판과 기판 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 단계를 더 포함한다.The method may further include the step of connecting a wire to the electrode, and finally sealing between the substrate and the substrate to seal the inside.
이에, 준비된 기판 상에 설정된 패턴에 따라 전극을 배열하여 설치하고, 배열된 전극에 반도체의 일단을 부착한다. 그리고, 반도체의 타단에 전극을 설정된 패턴에 따라 배열하여 부착한 후, 반도체 타단에 설치된 전극에 기판을 부착한다. 전극과 반도체는 예를 들어 솔더(solder) 접합 공정을 통해 접합될 수 있다. 상기 과정 중에 일측 전극에 전선을 연결하고, 최종적으로 기판 사이를 에폭시 수지로 실링하여 열전소자가 제조된다. Thus, electrodes are arranged and arranged according to a pattern set on a prepared substrate, and one end of the semiconductor is attached to the arranged electrodes. Then, after the electrodes are arranged and attached to the other end of the semiconductor in accordance with the set pattern, the substrate is attached to the electrode provided at the other end of the semiconductor. The electrodes and the semiconductor can be bonded, for example, through a solder bonding process. During the above process, electric wires are connected to one electrode, and finally, the space between the substrates is sealed with an epoxy resin to produce a thermoelectric device.
여기서, 본 실시예의 제조 방법은 기판과 전극을 부착하기 전에 기판 상에 신축성 완충재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the manufacturing method of the present embodiment may further include a step of providing an elastic cushioning material on the substrate before attaching the substrate and the electrode.
본 실시예에서 상기 완충재는 두 개의 기판 중 일측 기판에만 설치될 수 있다. 상기 완충재는 두 개의 기판 모두에 설치가 가능하나, 상하 두 개의 기판 모두에 설치시 반도체 냉각, 가열 작용에 따른 열전도 속도가 떨어질 수 있다. In the present embodiment, the buffer material may be installed only on one of the two substrates. The cushioning material can be installed on both substrates, but the heat conduction rate due to the cooling and heating action of the semiconductor may be lowered when the substrate is installed on both the upper and lower substrates.
이에, 본 제조 방법은 상기 일단 배열 단계에서, 기판 상에 전극을 배열 설치하기 전에 기판 상에 신축성 완충재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.Thus, the manufacturing method may further include the step of arranging the stretchable cushioning material on the substrate before arranging the electrodes on the substrate in the single-step arranging step.
또한, 본 제조 방법은 완충재가 일측 기판 뿐만 아니라 모든 기판과 전극 사이에도 설치될 수 있다. 이를 위해 본 제조 방법은 상기 타단 배열 단계 이후 전극 상에 기판을 부착하기 전에 반도체 타단에 부착된 전극과 기판 사이에 신축성 완충재를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, in the present manufacturing method, the buffer material may be provided not only on one side substrate, but also between all substrates and electrodes. To this end, the manufacturing method may further include a step of providing an elastic buffer material between the electrode attached to the other end of the semiconductor and the substrate before the substrate is attached onto the electrode after the other end arraying step.
상기 완충재 설치 단계는, 액상의 완충재를 기판 상에 분사하거나 칠하여 부착 설치할 수 있다. The cushioning material mounting step may be installed by spraying or painting the liquid cushioning material on the substrate.
상기한 구조 외에 완충재를 별도로 판 형태로 제조하고, 제조된 판상의 완충재를 기판 상에 부착하여 설치할 수 있다. In addition to the above structure, a buffer material may be separately prepared in a plate form, and the plate-like buffer material may be attached on the substrate.
본 실시예에서, 상기 신축성 완충재는 실리콘 등 에폭시 계열의 수지일 수 있다.In the present embodiment, the stretchable cushioning material may be a silicone-based epoxy resin.
이와 같이, 본 실시예에 따라 제조된 열전소자는 기판과 전극 사이에 설치된 신축성 완충재가 열전소자 구동시 반도체나 전극의 열팽창과 열수축을 흡수함으로써, 열전소자에 가해지는 물리적 충격을 완충시키게 된다. As described above, the thermoelectric device manufactured according to the present embodiment absorbs thermal expansion and heat shrinkage of the semiconductor or the electrode when the thermoelectric device is driven when the stretchable cushioning material provided between the substrate and the electrode absorbs physical shocks applied to the thermoelectric device.
또한, 본 실시예의 제조 방법은 전극과 접하는 반도체의 단부에 도금 피막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 도금 피막은 금(Au)이 도금된 구조일 수 있다. 반도체(11)의 단부에 금 도금 피막이 형성됨에 따라 열전도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 반도체(11) 접합을 위한 솔더의 디퓨전(diffusion)을 방지할 수 있게 된다.In addition, the manufacturing method of this embodiment may further include the step of forming a plating film on the end portion of the semiconductor in contact with the electrode. The plating film may be a structure in which gold (Au) is plated. As the gold plating film is formed on the end portion of the
도 4은 다른 실시예의 열전소자로, 온도 제어 기능이 구현된 열전소자를 예시하고 있다. 이하 설명에서 열전소자의 각 구성부 중 이미 언급한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.4 is a thermoelectric element of another embodiment, which illustrates a thermoelectric element having a temperature control function implemented therein. In the following description, the same reference numerals are used for the parts that are already mentioned among the respective constituent parts of the thermoelectric elements, and a detailed description thereof will be omitted.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 열전소자(10)는 반도체(11)가 원형으로 이루어지고 기판(16,17)에 배열된 반도체로 둘러 쌓인 공간 내에 온도센서(25)가 설치된 구조로 되어 있다.4, the
상기 온도센서(25)는 다양한 온도 검출 방식으로 구현될 수 있으며, 온도센서 또는 온도센서와 연결된 전선은 반도체(11) 사이를 지나 기판 외측으로 연장될 수 있다.The temperature sensor 25 may be implemented by various temperature detection methods, and a wire connected to the temperature sensor or the temperature sensor may extend outside the substrate through the
본 실시예의 열전소자(10)는 반도체(11)가 원형으로 제조됨에 따라 기판에 종횡으로 배치된 반도체들 사이에 형성되는 공간의 크기를 극대화할 수 있게 된다.The
도 4에 도시된 바와 같이, 종횡으로 배치된 4개의 반도체(11) 사이에 형성되는 공간이 바로 온도센서(25)를 설치할 수 있도록 허용된 공간이 된다. 열전소자(10)의 크기를 줄이면서도 온도센서의 설치가 가능하기 위해서는 상기 공간이 충분히 확보되어야 한다.As shown in Fig. 4, a space formed between the four
언급한 바와 같이, 본 실시예의 경우 반도체(11)가 원형으로 이루어짐에 따라 상기 공간의 크기가 충분히 확보되어, 반도체 사이에 온도센서를 설치하면서도 열전소자의 크기를 줄일 수 있게 된다. As described above, in the present embodiment, since the
여기서 상기 반도체(11)는 압출 공정을 통해 제조됨에 따라 원형 외에 타원형태나 반원형태 등 다양한 구조로도 용이하게 제조 가능하므로, 예를 들어 반원형태의 반도체를 사용하는 경우 상기 공간을 보다 크게 확보할 수 있다.Since the
도 4에서 비교예도 도시된 것은 종래 사각의 반도체가 사용된 열전소자이다. 비교예의 경우 반도체가 사각형태로 이루어짐에 따라 반도체의 모서리에 의해 반도체 사이의 공간 크기가 줄어들게 된다. 이에, 비교예의 경우 본 실시예와 달리 반도체 사이의 공간을 충분히 확보하기 어려워 온도센서를 설치하기 어려운 문제가 있다. 비교예에서 온도센서를 설치하기 위해서는 반도체의 크기를 줄이거나 반도체의 배치 간격을 넓혀야 하므로, 열전소자의 크기가 커지는 문제가 발생된다.The comparative example shown in Fig. 4 is a thermoelectric element in which a square semiconductor is used. In the comparative example, the size of the space between the semiconductors is reduced by the edges of the semiconductor as the semiconductor is formed in a rectangular shape. Therefore, in the comparative example, unlike the present embodiment, it is difficult to secure a sufficient space between the semiconductors, which makes it difficult to provide a temperature sensor. In order to install the temperature sensor in the comparative example, the size of the semiconductor must be reduced or the spacing of the semiconductor must be increased.
이와 같이, 본 실시예의 열전소자는 그 크기를 보다 작게하면서도 내부에 온도센서를 구비할 수 있고, 내부에 온도센서를 구비함으로써 기존의 열전소자 표면에 설치되는 알루미늄 블록을 구비하지 않고도 온도 제어가 가능하게 된다.As described above, the thermoelectric element of this embodiment can be provided with a temperature sensor while reducing the size of the thermoelectric element, and by providing a temperature sensor therein, the temperature can be controlled without providing an aluminum block provided on the surface of the conventional thermoelectric element .
도 5는 또 다른 실시예의 열전소자를 도시하고 있다.Fig. 5 shows a thermoelectric device according to another embodiment.
도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예의 열전소자(10)는 반도체(11) 양 선단에 배치된 두 개의 기판(16,17) 중 적어도 일측 기판이 실링부재(18)보다 외측으로 돌출되도록 연장된 연장부(30)를 형성하고, 상기 연장부(30)에는 기판의 전극(14,15)과 연결되는 보조단자(32)가 설치되며, 상기 보조단자(32)에 전류를 인가하기 위한 전선(19)이 접속되는 구조일 수 있다. 이하 설명에서 이미 언급한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 기재하며 그 상세한 설명은 생략한다.5, the
상기 연장부(30)는 기판(16,17) 상에 일체로 형성될 수 있다.The
본 실시예의 열전소자(10)는 두 개의 기판(16,17) 중 전선(19)이 연결되는 전극(14,15)이 배치된 쪽의 기판(16,17)에 연장부(30)가 형성되어 다른 쪽의 기판보다 그 크기가 더 큰 구조로 되어 있다. The
도 5는 열전소자(10)를 이루는 두 개의 기판(16,17) 중 전선(19)이 연결되는 하부기판(17)에 연장부(30)가 형성되어 상부기판(16)보다 더 큰 구조를 예시하고 있다. 이하 도 5에 도시된 바와 같이 하부기판(17)에 연장부가 설치된 구조를 예로서 설명한다.5 shows a structure in which an
이에, 상기 열전소자(10)는 상부기판(16)과 하부기판(17) 사이에 실링부재(18)가 설치되었을 때, 실링부재(18) 외측면을 기준으로 하부기판(17)에 형성된 연장부(30)가 실링부재(18) 밖에 위치하여 외부에 노출된 상태를 이룬다.The
상기 연장부(30)에는 전극(도 2의 15 참조)과 연결되는 보조단자(32)가 설치된다. 따라서, 상기 열전소자(10)는 실링부재(18) 외측에 위치한 보조단자(32)에 전선(19)을 연결하는 것으로 전극(15)에 전선(19)을 전기적으로 연결할 수 있게 된다. 본 실시예에서 상기 보조단자(32)는 전선(19)이 접합되는 전극(15)과 일체로 형성된 구조일 수 있다. 예를 들어, 전선(19)과 접합되는 전극(15)의 일측 선단이 연장부(30)로 연장되어 보조단자(32)를 형성할 수 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보조단자(32)는 상기 연장부(30)의 모서리를 따라 굽어져 연장된 구조일 수 있다. 상기 보조단자(32)는 상기한 구조 외에 직선 형태나 굽어진 형태 등 다양한 형태를 이룰 수 있다. As shown in FIG. 5, the
이와 같이, 하부기판(17)에 열전소자(10)의 실링부재(18) 외측으로 연장되는 연장부(30)를 형성하고, 상기 연장부(30) 상에서 보조단자(32)를 매개로 전선(19)이 전극(15)과 연결되도록 함으로써, 고열에 의해 전극(15)에서 전선(19)이 떨어져 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다. As described above, the
즉, 열전소자(10)의 실링부재(18) 외측에 위치한 상기 연장부(30)와 연장부(30)에 형성된 보조단자(32)를 통해 열이 방열됨으로써, 보조단자(32)에 연결된 전선(19)이 고열에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있게 된다.That is, the heat is dissipated through the
100와트 이상의 고효율 열전소자의 경우 전극의 높은 전류로 인해 발열이 증가하므로 전극과 열전소자가 부착된 부분이 고열에 의해 녹아 전선이 떨어져 분리되는 현상이 발생된다. 상기 전극과 전선은 솔더 접합되어 있어 고열에 의해 접합부가 녹아 전선이 떨어지게 되는 것이다. 이에, 고효율 열전 소자의 경우 기계적 강도를 확보하더라도 고열에 의해 구현이 쉽지 않다.In the case of a high efficiency thermoelectric device of 100 watt or more, since the heat of the electrode is increased due to the high current of the electrode, the portion where the electrode and the thermoelectric device are attached is melted due to the high temperature, The electrode and the electric wire are soldered to each other, and the joint is melted due to the high temperature, so that the electric wire is dropped. Thus, even if the mechanical strength of the high-efficiency thermoelectric element is secured, it is difficult to realize the high-efficiency thermoelectric element due to the high temperature.
본 실시예의 열전소자(10)는 종래 실링부재(18)로 둘러쌓인 열전소자(10) 내부에 위치한 전선(19)의 연결부를 열전소자(10) 외측에 위치시킴으로써, 고열에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다. 더욱이 상기 연장부(30)와 보조단자(32)는 열전소자(10) 외측에서 방열플레이트로서 작용하여, 열전소자(10)의 고열을 방열시키게 된다. 여기서, 보조단자(32)는 연장부(30)와의 접촉면적을 크게 할 수 있도록 충분히 넓은 크기로 형성될 수 있다. 이에, 보조단자(32)로 인가된 고열이 연장부(30)를 통해 방열되어 보다 신속하게 냉각될 수 있다.The
따라서, 연장부(30)의 보조단자(32)와 전선(19)의 접합부위에서의 온도가 충분히 낮아져 전선(19)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the temperature above the junction between the
이와 같이, 본 실시예는 기판의 연장부(30)를 통해 방열 효과를 높임으로써 기계적 강도를 높인 고효율의 열전소자(10)를 구현할 수 있게 된다.As described above, in this embodiment, the heat dissipation effect is enhanced through the
알려진 바와 같이, 열전소자는 전자부품 중에서 전류가 굉장히 높으며, 이는 동일 저항을 가지고 있는 다른 부품에 비해 발열이 높다는 것을 의미한다. 대면적의 열전소자의 경우 최대 55×55mm 정도의 크기를 갖고 있고, 전기적 발열의 한계성으로 인해 통상 크기와는 무관하게 100와트 급으로 사용되고 있다. 100와트 급 이상의 출력을 구현하고자 하는 경우에는, 예를 들어 열전소자의 특성을 12V 10A 보다는 24V 5A로 조절하여 가급적 전압을 높이고 전류를 낮추게 된다. As is known, a thermoelectric device has a very high current among electronic components, which means that the heat generation is higher than other components having the same resistance. In the case of a large-area thermoelectric device, it has a maximum size of about 55 × 55 mm and is used in a 100-watt class regardless of the normal size due to the limitation of electric heat generation. When it is desired to achieve a power of 100 watts or more, for example, the characteristics of a thermoelectric device are adjusted to 24V 5A rather than 12V 10A, thereby increasing the voltage and decreasing the current as much as possible.
열전소자의 면적을 최소화하면서 출력을 극대화하기 위해서는, 예를 들어 40×40mm에 24V 10A 이상의 전류를 인가하여야 하나, 이 경우 열전소자 면적 한계성과 높은 전류에 따른 발열로 전선, 열전소자와 세라믹 혹은 열전소자와 내부 완충재인 글루(glue)의 용접시 사용된 용해납이 녹아 버리게 된다.In order to maximize the output while minimizing the area of the thermoelectric element, for example, a current of 24 V 10 A or more should be applied to 40 × 40 mm. In this case, heat generation due to the limit of the area of the thermoelectric element and high current, The molten lead used for welding the device and glue, which is an internal cushioning material, melts.
따라서, 언급한 바와 같이 본 실시예의 열전소자는 기판의 연장부(30)를 통해 방열 효과를 높임으로써 보다 작은 면적의 고출력의 열전소자를 구현할 수 있게 된다.Therefore, as described above, the thermoelectric element of the present embodiment increases the heat radiation effect through the extended
도 6은 또 다른 실시예의 열전소자를 도시하고 있다.Figure 6 shows a thermoelectric device in another embodiment.
도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예의 열전소자(10)는 반도체(11) 양 선단에 배치된 두 개의 기판(16,17) 중 적어도 일측 기판이 분할되어 복수개의 플레이트(40)로 이루어질 수 있다. 이하 설명에서 이미 언급한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 기재하며 그 상세한 설명은 생략한다.As shown in FIG. 6, the
도 6은 열전소자(10)를 이루는 두 개의 기판(16,17) 중 상부기판(16)이 4개의 플레이트(40)로 분할되어 배치된 구조를 예시하고 있다. 이하 도 6에 도시된 바와 같이, 상부기판(16)이 복수개의 플레이트(40)로 분할되어 배치된 구조를 예로서 설명한다. 상기 상부기판(16)은 4개의 플레이트(40)로 분할되는 구조 외에 2개, 3개 또는 4개 이상 다양한 개수로 분할될 수 있다. 6 illustrates a structure in which the
상기 복수개의 플레이트(40)는 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 복수개의 플레이트(40)는 모여 하나의 상부기판(16)을 이룬다. The plurality of
상기 복수개의 플레이트(40)는 서로 간격을 두고 배치된다. 상기 각 플레이트(40) 사이의 간격은 열전소자(10) 구동에 따라 플레이트(40)가 열팽창되거나 열수축되었을 때, 서로 간섭되면서 손상되지 않는 정도면 충분하며 특별히 한정되지 않는다. The plurality of
상기 상부기판(16)의 플레이트(40) 사이에는 분리되어 있는 플레이트(40) 사이를 통해 외부 수분이 열전소자(10) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재(42)가 설치된다. 이에, 실링부재(42)가 플레이트(40) 사이를 막아 열전소자(10) 내부를 밀폐하게 된다.A sealing
상기 플레이트(40) 사이에 설치되는 실링부재(42)는 기판(16,17)과 기판(16,17) 사이에 설치되는 실링부재(18)와 동일한 재질로 이루어질 수 있다.The sealing
이와 같이, 상부기판(16)을 다수개의 플레이트(40)로 분할하여 열전소자(10)의 일면에 배치함으로써, 고효율의 열전소자(10)를 보다 대형의 크기로 제조할 수 있게 된다.By dividing the
100와트 이상의 고효율 열전소자의 경우 전극의 높은 전류로 인해 발열이 증가하므로 대면적의 열전소자로 제조할 경우, 대면적의 세라믹 기판이 열팽창 또는 열수축함에 따라 내구성이 떨어지게 된다. 이에, 고효율 열전소자의 경우 대면적의 크기로 제조하기 쉽지 않다.In the case of a high efficiency thermoelectric device of 100 watt or more, heat generation is increased due to the high current of the electrode. Therefore, when a large area thermoelectric device is manufactured, the durability of the large ceramic substrate is reduced due to thermal expansion or heat shrinkage. Therefore, the high-efficiency thermoelectric element is not easily manufactured in a large-sized area.
본 실시예의 열전소자(10)는 종래 단일 형태로 된 기판을 분할하여 다수개의 플레이트로 기판을 형성함으로써, 대면적에 따른 내구성 저하를 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 고효율 열전소자 구동시 기판으로 인가되는 물리적 충격이 분할된 각 플레이트(40)로 분산되어, 상대적으로 소형의 플레이트(40)가 열팽창 또는 열수축하게 된다. 이에, 대면적의 열전소자(10)라 하더라도 기판에 가해지는 열충격이 소형의 플레이트(40)로 분산되어 열전소자의 내구성을 높일 수 있게 된다.The
이와 같이, 본 실시예는 기판을 분할하여 열팽창이나 열수축에 따른 충격을 줄임으로써 대면적을 갖는 고효율의 열전소자를 구현할 수 있게 된다.As described above, in this embodiment, by dividing the substrate and reducing the impact due to thermal expansion and heat shrinkage, a highly efficient thermoelectric element having a large area can be realized.
도 7은 또 다른 실시예의 열전소자를 도시하고 있다.Fig. 7 shows a thermoelectric element of another embodiment.
도 7에 도시된 바와 같이 본 실시예의 열전소자(10)는 기판(16,17)에 열전소자(10)를 관통하는 구멍(50)이 형성된 구조일 수 있다. 상기 구멍(50)은 열전소자(10)의 중앙부에 형성될 수 있다. 상기 구멍(50)은 열전소자(10)를 이루는 두 개의 기판(16,17)에 각각 동일한 위치에 형성된다. As shown in FIG. 7, the
상기 구멍(50)은 예를 들어, 레이저빔이 통과할 수 있거나, 온도센서가 설치될 수 있다. 상기 구멍(50)의 크기는 다양하게 변형가능하다.The
본 실시예에서 상기 구멍(50)이 형성된 위치에서 기판과 기판 사이에는 실링부재(18)가 설치되어 열전소자(10) 내부를 밀페할 수 있다.In this embodiment, a sealing
상기 구멍(50)은 기판(16,17)의 중앙부에 형성될 수 있다. The
상기와 같이, 본 실시예의 열전소자(10)는 중앙에 구멍(50)이 형성됨으로써, 구멍(50)에 온도센서를 설치하거나 구멍(50)을 통해 열전소자(10)를 관통하는 레이저빔을 조사할 수 있어, 보다 다양한 장비에 활용할 수 있게 된다.As described above, the
열전소자는 기판에 구멍을 형성하는 경우 기계적 강도가 낮아지게 된다. 언급한 바와 같이, 본 실시예의 열전소자(10)는 내부에 구비된 반도체가 분말 야금 압축 가공 공정을 통해 분말 형태의 열전금속을 고온 고압으로 압축 가공하여 제조됨에 따라 기계적 강도를 충분히 확보하고 있으므로, 본 실시예와 같이 기판(16,17)에 구멍(50)을 형성하더라도 외부 충격에 대해 열전소자(10)가 손상되는 것을 최소화할 수 있게 된다. The thermoelectric element has a low mechanical strength when a hole is formed in the substrate. As mentioned above, the
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.While the illustrative embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and alternative embodiments may be made by those skilled in the art. These variations and other embodiments are to be considered and included in the appended claims so as not to depart from the true spirit and scope of the invention.
10 : 열전소자 11 : 반도체
12 : N형 반도체 13 : P형 반도체
14 : 상단전극 15 : 하단전극
16 : 상부기판 17 : 하부기판
18 : 실링부재 19 : 전선
20 : 완충재 22 : 도금 피막
25 : 온도센서 30 : 연장부
32 : 보조단자 40 : 플레이트
42 : 실링부재 50 : 구멍10: thermoelectric element 11: semiconductor
12: N-type semiconductor 13: P-type semiconductor
14: upper electrode 15: lower electrode
16: upper substrate 17: lower substrate
18: sealing member 19: wire
20: buffer material 22: plated film
25: temperature sensor 30: extension part
32: auxiliary terminal 40: plate
42: sealing member 50: hole
Claims (26)
상기 기판 중 적어도 어느 하나의 기판은 실링부재보다 외측으로 돌출되도록 연장된 연장부를 형성하고, 상기 연장부에는 기판의 전극과 연결되는 보조단자가 설치되며, 상기 보조단자에 전류를 인가하기 위한 전선이 접속되고, 상기 보조단자는 상기 연장부의 모서리를 따라 굽어져 연장된 구조의 열전소자.A plurality of semiconductors arranged at intervals, electrodes arranged in patterns respectively set at both ends of the semiconductors to electrically connect the semiconductors, substrates mounted on both ends of the semiconductors to cover the electrodes, And a flexible cushioning material disposed between the substrate and at least one of the substrate and the sealing member,
At least one substrate of the substrate is formed with an extension extended to protrude outwardly from the sealing member, an auxiliary terminal connected to the electrode of the substrate is provided in the extended portion, and a wire for applying a current to the auxiliary terminal is provided And the auxiliary terminal is bent and elongated along an edge of the extended portion.
상기 완충재는 에폭시 수지를 포함하는 열전소자.The method according to claim 1,
Wherein the buffer material comprises an epoxy resin.
상기 반도체 양 선단에 배치된 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나의 기판이 분할되어 복수개의 플레이트로 이루어진 열전소자.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the two substrates disposed at both ends of the semiconductor is divided into a plurality of plates.
상기 기판에 열전소자를 관통하는 구멍이 형성된 구조의 열전소자.5. The method of claim 4,
And a hole penetrating the thermoelectric element is formed on the substrate.
상기 반도체가 원형으로 이루어지고, 기판에 배열된 반도체로 둘러 쌓인 공간 내에 온도센서가 설치된 구조의 열전소자.6. The method of claim 5,
Wherein the semiconductor is circular, and a temperature sensor is provided in a space surrounded by the semiconductor arranged on the substrate.
상기 기판 중 적어도 어느 하나의 기판은 실링부재보다 외측으로 돌출되도록 연장된 연장부를 형성하고, 상기 연장부에는 기판의 전극과 연결되는 보조단자가 설치되며, 상기 보조단자에 전류를 인가하기 위한 전선이 접속되고,
상기 보조단자는 상기 연장부의 모서리를 따라 굽어져 연장된 구조의 열전소자.A plurality of semiconductors arranged at intervals, electrodes arranged in patterns respectively set at both ends of the semiconductors to electrically connect the semiconductors, a substrate provided on both sides of the semiconductor so as to cover the electrodes, And a sealing member which is installed and seals the inside,
At least one substrate of the substrate is formed with an extension extended to protrude outwardly from the sealing member, an auxiliary terminal connected to the electrode of the substrate is provided in the extended portion, and a wire for applying a current to the auxiliary terminal is provided Respectively,
And the auxiliary terminal is bent and elongated along an edge of the extended portion.
상기 반도체 양 선단에 배치된 두 개의 기판 중 적어도 어느 하나의 기판이 분할되어 복수개의 플레이트로 이루어진 열전소자.8. The method of claim 7,
Wherein at least one of the two substrates disposed at both ends of the semiconductor is divided into a plurality of plates.
상기 기판에 열전소자를 관통하는 구멍이 형성된 구조의 열전소자.11. The method of claim 10,
And a hole penetrating the thermoelectric element is formed on the substrate.
상기 반도체가 원형으로 이루어지고, 기판에 배열된 반도체로 둘러 쌓인 공간 내에 온도센서가 설치된 구조의 열전소자.12. The method of claim 11,
Wherein the semiconductor is circular, and a temperature sensor is provided in a space surrounded by the semiconductor arranged on the substrate.
상기 반도체는 전극과 접하는 단부에 도금피막이 형성된 열전소자.8. The method of claim 1 or 7,
Wherein the semiconductor has a plated film formed on an end portion in contact with the electrode.
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