KR102224461B1 - Thermoelectric element thermoelectric moudule using the same, and cooling device using thermoelectric moudule - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기재상의 반도체층을 포함하는 단위부재; 상기 단위부재가 적층되어 배치되는 단위소자; 및 상기 단위부재들 사이에 삽입되어 배치되는 금속 중간층을 포함하는 열전소자에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, Leg의 강도를 높게 하기 위해 글래스프릿(Glass frit)을 함유한 금속 중간층(metal interlayer)을 형성하여, 강도가 개선되며, 전기전도도가 향상되는 열전소자 및 열전모듈을 제공할 수 있다.
The present invention provides a unit member comprising a semiconductor layer on a substrate; A unit element in which the unit members are stacked and arranged; And a metal intermediate layer interposed between the unit members.
According to the present invention, by forming a metal interlayer containing a glass frit to increase the strength of the leg, it is possible to provide a thermoelectric device and a thermoelectric module with improved strength and improved electrical conductivity. have.

Description

열전소자 및 이를 포함하는 열전모듈, 열전환장치{THERMOELECTRIC ELEMENT THERMOELECTRIC MOUDULE USING THE SAME, AND COOLING DEVICE USING THERMOELECTRIC MOUDULE}Thermoelectric element, thermoelectric module including the same, and heat conversion device {THERMOELECTRIC ELEMENT THERMOELECTRIC MOUDULE USING THE SAME, AND COOLING DEVICE USING THERMOELECTRIC MOUDULE}

본 발명이 실시예들은 냉각용으로 사용되는 열전소자 및 열전모듈에 관한 것이다.The embodiments of the present invention relate to a thermoelectric device and a thermoelectric module used for cooling.

P형 열전 재료와 N형 열전 재료로 이루어지는 소자는 냉각장치에 적용되는 경우에도 동일한 규격으로 벌크(bulk)형으로 제조되고 있으며, 이는 전기 전도특성이 다른 P형 열전 재료와 N형 열전 재료의 차이로 인해 냉각효율에 한계를 보이고 있는 실정이다.Devices made of P-type thermoelectric material and N-type thermoelectric material are manufactured in bulk with the same standard even when applied to a cooling device, which is the difference between P-type thermoelectric material and N-type thermoelectric material with different electrical conduction characteristics. As a result, the cooling efficiency is showing a limit.

특히 이러한 벌크형의 열전소자를 제조하는 방식에서는 잉곳(Ingot) 형태의 소재를 열처리하고, 분말로 분쇄(Ball Mill)한 후, 미세 사이즈로 시빙(sieving)한 후, 다시 소결 공정을 거친후 필요한 열전소자의 크기로 절단(cutting)하는 공정을 거쳐서 제조된다. 이러한 벌크형 열전소자를 제조하는 공정에서는 분말의 소결후커팅시 많은 부분의 재료 손실이 발생하게 되며, 양산화하는 경우 벌크형 소재의 크기 측면에서 균일성이 떨어지게 되며, 이러한 열전소자의 두께를 박형화하기 어려워, 박형화(slim)요구되는 제품에 적용이 어려운 문제가 있었다.In particular, in the method of manufacturing such a bulk type thermoelectric device, the material in the form of an ingot is heat treated, pulverized into powder (Ball Mill), then sieved to a fine size, and then subjected to a sintering process, followed by required thermoelectricity. It is manufactured through a process of cutting to the size of the device. In the process of manufacturing such a bulk type thermoelectric element, a large part of material loss occurs during cutting after sintering of the powder, and when mass-producing, the uniformity in terms of the size of the bulk type material decreases, and it is difficult to reduce the thickness of such a thermoelectric element. There was a problem that it was difficult to apply to products requiring slim.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 열전소재 분말을 페이스트(paste)화하여 여러번프린팅(printing)을 하여 소결하면 시트 형태의 열전소재를 제작하는데, 인쇄 횟수로 시트 두께를 조절할 수 있으며, 시트 형태의 소재를 절삭하여 사용하면 소재의 손실없이 소자를 제작할 수 있다.To solve this problem, the thermoelectric material powder is pasted and printed several times to sinter to produce a sheet-shaped thermoelectric material. The sheet thickness can be adjusted by the number of printing, and the sheet-shaped material If you cut and use it, you can manufacture the device without loss of material.

그러나, 페이스트 열전 소재를 여러번프린팅하여 소결한 레그(Leg)를 제작하면 강도가 현저히 좋지 않아 열전소자로 제작하여 사용하는데 어려움이 있다.However, if a sintered leg is manufactured by printing a paste thermoelectric material several times, it is difficult to manufacture and use a thermoelectric element because the strength is remarkably poor.

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, Leg의 강도를 높게 하기 위해 글래스프릿(Glass frit)을 함유한 금속 중간층(metal interlayer)을 형성하여, 강도가 개선되며, 전기전도도가 향상되는 열전소자 및 열전모듈을 제공할 수 있도록 한다.Embodiments of the present invention are to solve the above-described problem, by forming a metal interlayer containing a glass frit to increase the strength of the leg, the strength is improved, and the electrical conductivity is improved. It is possible to provide a thermoelectric device and a thermoelectric module.

본 발명의 실시예는 상기의 목적을 달성하기 위하여, 기재상의 반도체층을 포함하는 단위부재; 상기 단위부재가 적층되어 배치되는 단위소자; 및 상기 단위부재들 사이에 삽입되어 배치되는 금속 중간층을 포함하는 열전소자를 제공한다.In an embodiment of the present invention, in order to achieve the above object, a unit member including a semiconductor layer on a substrate; A unit element in which the unit members are stacked and arranged; And a metal intermediate layer interposed between the unit members.

또한, 상기 금속 중간층은 금속 전극인 것을 특징으로 한다.In addition, the metal intermediate layer is characterized in that the metal electrode.

또한, 상기 금속은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.In addition, the metal is characterized in that it is a mixture of at least one selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni), gold (Au), titanium (Ti), and copper (Cu).

또한, 상기 금속은 입경이 150 내지 500㎚인 것을 특징으로 한다.In addition, the metal is characterized in that the particle diameter is 150 to 500 ㎚.

또한, 상기 금속 중간층은 글래스프릿(glass frit)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal intermediate layer is characterized in that it includes a glass frit (glass frit).

또한, 상기 글래스프릿(glass frit)의 조성은 Bi2O3 및 ZnO로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the composition of the glass frit is characterized by consisting of Bi2O3 and ZnO.

또한, 상기 글래스프릿의 조성의 함량은 Bi2O3 40 ~ 80 중량% 및 ZnO 10 ~ 35 중량%인 것을 특징으로 한다.In addition, the content of the composition of the glass frit is characterized in that 40 to 80% by weight of Bi2O3 and 10 to 35% by weight of ZnO.

또한, 상기 단위소자는, 인접하는 단위부재 상의 전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the unit device is characterized in that it further comprises a conductive layer on the adjacent unit member.

또한, 상기 전도층은, 상기 단위부재의 표면이 노출되는 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the conductive layer is characterized in that it includes a pattern in which the surface of the unit member is exposed.

또한, 상기 패턴은, 폐쇄형 개구패턴을 포함하는 메쉬타입 구조 또는 개“‡형개구패턴을 포함하는 라인타입 구조인 것을 특징으로 한다.In addition, the pattern is characterized in that it has a mesh type structure including a closed opening pattern or a line type structure including an open “‡ type opening pattern.

또한, 본 발명의 실시예는 상호 대향하는 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 제1반도체소자와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자를 포함하는 단위셀;을 적어도 1 이상 포함하며, 상기 제1반도체소자 또는 상기 제2반도체소자 중 적어도 하나는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 열전소자인 열전모듈을 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention includes a first substrate and a second substrate facing each other; Including at least one unit cell comprising a second semiconductor device electrically connected to the first semiconductor device between the first and second substrates, and at least one of the first semiconductor device or the second semiconductor device Provides a thermoelectric module that is the thermoelectric element of any one of claims 1 to 8.

또한, 상기 제1기판 및 제2기판은 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first substrate and the second substrate may further include an electrode layer.

또한, 상기 제1반도체소자 및 상기 제2반도체소자의 높이는 0.01mm~0.5mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the height of the first semiconductor device and the second semiconductor device is characterized in that 0.01mm ~ 0.5mm.

또한, 본 발명의 실시예는 상기의 열전모듈을 포함하는 열전환장치를 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a heat conversion device including the thermoelectric module.

본 발명의 실시예에 의하면, Leg의 강도를 높게 하기 위해 글래스프릿(Glass frit)을 함유한 금속 중간층(metal interlayer)을 형성하여, 강도가 개선되며, 전기전도도가 향상되는 열전소자 및 열전모듈을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by forming a metal interlayer containing a glass frit to increase the strength of the leg, a thermoelectric element and a thermoelectric module with improved strength and improved electrical conductivity are provided. Can provide.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열전 단위소자의 제조공정 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 중간층이 삽입된 단위소자의 형태를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 실시형태에 따른 전도성층(C)의 다양한 변형예를 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 실시예예 따른 단위소자를 포함하는 열전소자를 적용하여 열전모듈을 구현한 실시형태의 요부를 도시한 단면 개념도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 단위소자의 예시도를도시한 것이다.
도6은 도 4에서 상술한 단위셀을 포함하는 열전모듈의 구조를 구현하는 실시예를 도시한 것이다.
1 is a conceptual diagram of a manufacturing process of a thermoelectric unit device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the shape of a unit device into which a metal intermediate layer is inserted according to an embodiment of the present invention.
3 shows various modifications of the conductive layer (C) according to the embodiment of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a main part of an embodiment in which a thermoelectric module is implemented by applying a thermoelectric device including a unit device according to an embodiment of the present invention.
5 shows an exemplary diagram of a unit device according to an embodiment of the present invention.
6 shows an embodiment of implementing the structure of a thermoelectric module including the unit cell described above in FIG. 4.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
Hereinafter, the configuration and operation according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

본 발명의 실시예는 열전소재를 레그(Leg)로 제작하는데 소실분을 최대로 줄이기 위해 열전소재를 페이스트 상태로 제작하여, 이를 여러번프린팅하여 쌓아 올린 시트를 단위부재로 하여, 이를 소결시켜레그(Leg)를 얻는데 있어서, 열전소자에 포함되는 레그(Leg)의 강도를 높게 하기 위해 글래스프릿(Glass frit)를 함유한 금속 중간층(metal interlayer)을 단위부재들 사이에 삽입하여 배치함으로써, 제작된 열전소자의 강도를 개선하며, 전기전도도를 향상시킬 수 있도록 한다.
In an embodiment of the present invention, a thermoelectric material is manufactured as a leg. In order to minimize the loss, the thermoelectric material is manufactured in a paste state, and the sheets stacked by printing it several times are used as a unit member, and then sintered to reduce the loss. In obtaining the leg, a metal interlayer containing glass frit is inserted between unit members to increase the strength of the leg included in the thermoelectric element. It improves the strength of the device and makes it possible to improve the electrical conductivity.

본 발명의 실시예에 따른 금속 중간층은 금속 전극의 형태로서, 주성분은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 티타늄(Ti), 구리(Cu) 등의 금속이며, 입경은 150 ~ 500nm을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 입경 범위보다 적은 것을 사용하면 공정 진행 시 Powder가 뭉쳐 분산이 제대로 일어나지 못해 바람직하지 못하고, 상기 입경 범위보다 큰 것을 사용하면 Powder의 입자가 커서 sheet 제작이 어렵기 때문에 바람직하지 못하다. 이와 같은 금속 전극은 열처리 공정을 거친 후 전기전도도가 향상된다.
The metal intermediate layer according to the embodiment of the present invention is in the form of a metal electrode, and the main component is a metal such as silver (Ag), nickel (Ni), gold (Au), titanium (Ti), and copper (Cu), and has a particle diameter of 150 It is preferable to use ~ 500nm. If a particle size smaller than the particle diameter range is used, it is not preferable because the powder aggregates during the process and dispersion does not occur properly.If a particle diameter larger than the particle diameter range is used, the powder particle is large, making it difficult to manufacture a sheet. The electrical conductivity of such a metal electrode is improved after a heat treatment process.

본 발명의 실시예에 따른 금속 중간층은, 강도를 향상시키기 위하여 글래스프릿을 첨가하는데, 이는 Bi2O3를 주성분으로 하며, ZnO를 구성물질로 갖는다. 본 발명의 실시예에 따른 글래스프릿의 주성분 Bi2O3 40 ~ 80 중량% 및 ZnO 10 ~ 35 중량%포함할 수 있다. The metal interlayer according to an embodiment of the present invention has a glass frit added to improve strength, which is mainly composed of Bi2O3 and has ZnO as a constituent material. The glass frit according to an embodiment of the present invention may contain 40 to 80% by weight of Bi2O3 and 10 to 35% by weight of ZnO.

상기 함량보다 적은 양이 포함되는 경우 glass frit때문에 소결 온도가 달라지기 때문에 바람직하지 못하며, 많은 양이 포함되는 경우 전기전도도의 제어가 불가능하므로 바람직하지 못하다.
If an amount less than the above content is contained, it is not preferable because the sintering temperature varies due to the glass frit, and if a large amount is contained, it is not preferable because it is impossible to control the electrical conductivity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전 단위소자의 제조공정 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a manufacturing process of a thermoelectric unit device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전 단위소자는 기본적으로 벌크(Bulk) 타입의 제조공정과는 달리, 다층으로 적층되는 구조를 가지는 구조물이다.
Referring to FIG. 1, a thermoelectric unit device according to an exemplary embodiment of the present invention is a structure having a structure in which multiple layers are stacked, unlike a bulk-type manufacturing process.

이러한 열전 단위소자를 제조하는 공정은 반도체 소재 물질을 포함하는 재료를 페이스트 형태로 제작하고, 시트, 필름 등의 기재(111) 상에 페이스트를 도포하여 반도체층(112)을 형성하여 하나의 단위부재(110)를 형성한다. 상기 단위부재(110)은 도 1에 도시된 것과 같이 다수의 단위부재(110a, 110b, 110c)를 적층하여적층구조물을 형성하고, 이후 적층구조물을 절단하여 단위소자(120)를 형성한다. 즉, 본 발명에 따른 단위소자(120)은 기재(111) 상에 반도체 층(112)가 적층된 단위부재(110)이 다수가 적층된 구조물로 형성될 수 있다.In the process of manufacturing such a thermoelectric unit device, a material including a semiconductor material is prepared in the form of a paste, and a semiconductor layer 112 is formed by applying the paste on a substrate 111 such as a sheet or film to form one unit member. Form 110. As shown in FIG. 1, the unit member 110 forms a laminated structure by stacking a plurality of unit members 110a, 110b, and 110c, and then cuts the laminated structure to form a unit device 120. That is, the unit device 120 according to the present invention may be formed as a structure in which a plurality of unit members 110 in which the semiconductor layer 112 is stacked on the substrate 111 are stacked.

상술한 공정에서 기재(111) 상에 반도체 페이스트를 도포하는 공정은 다양한 방법을 이용하여 구현될 수 있으며, 일예로는 테이프캐스팅(Tape casting), 즉 매우 미세한 반도체 소재 분말을 수계 또는 비수계 용매(solvent)와 결합제(binder), 가소제(plasticizer), 분산제(dispersant), 소포제(defoamer), 계면활성제 중 선택되는 어느 하나를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한 후 움직이는 칼날(blade) 또는 움직이는 운반 기재위에 일정한 두께로 목적하는 바에 따라서 성형하는 공정으로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 기재의 두께는 10um ~ 100um의 범위의 필름, 시트 등의 자재를 사용할 수 있으며, 도포되는 반도체소재는 P 형 반도체 또는 N 형 반도체 재료를 적용할 수 있다. 이러한 N 형 반도체 재료는, 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다. 이를테면, 상기 주원료물질은 Bi-Se-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Se-Te 전체 중량의 00.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다.즉, Bi-Se-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1.0g의 범위에서 투입하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.In the above-described process, the process of applying the semiconductor paste on the substrate 111 may be implemented using various methods, and as an example, tape casting, that is, a very fine semiconductor material powder, is used in an aqueous or non-aqueous solvent ( solvent), a binder, a plasticizer, a dispersant, a defoamer, or a surfactant to prepare a slurry, and then a moving blade or a moving carrier. It can be implemented as a process of molding according to the purpose of a certain thickness on the top. In this case, the thickness of the substrate may be a material such as a film or sheet in the range of 10 um to 100 um, and the applied semiconductor material may be a P-type semiconductor or an N-type semiconductor material. Such N-type semiconductor materials include selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and tellurium ( Te), bismuth (Bi), bismuth telluride-based (BiTe-based) including indium (In) and a mixture of Bi or Te corresponding to 0.001 to 1.0 wt% of the total weight of the main raw material It can be formed using For example, the main raw material may be a Bi-Se-Te material, and Bi or Te may be formed by adding a weight corresponding to 00.001 to 1.0 wt% of the total weight of Bi-Se-Te. That is, Bi When the weight of -Se-Te is 100g, it is preferable to add Bi or Te to be further mixed in the range of 0.001g to 1.0g. As described above, the weight range of the material added to the above-described main raw material is significant in that the thermal conductivity is not lowered outside the range of 0.001 wt% to 0.1 wt%, and the electrical conductivity decreases, so that an improvement in the ZT value cannot be expected. Have.

상기 P형 반도체 재료는, 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성함이 바람직하다. 이를 테면, 상기 주원료물질은 Bi-Sb-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Sb-Te 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다. 즉, Bi-Sb-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1g의 범위에서 투입될 수 있다. 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.The P-type semiconductor material is antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium ( Te), bismuth (Bi), bismuth telluride-based (BiTe-based) including indium (In) and a mixture of Bi or Te corresponding to 0.001 to 1.0 wt% of the total weight of the main raw material It is preferable to form using. For example, the main raw material is a Bi-Sb-Te material, and Bi or Te may be formed by adding a weight corresponding to 0.001 to 1.0 wt% of the total weight of Bi-Sb-Te. That is, when the weight of Bi-Sb-Te is 100 g, the additionally mixed Bi or Te may be added in the range of 0.001 g to 1 g. The weight range of the material added to the above-described main raw material is significant in that the thermal conductivity does not decrease and the electrical conductivity decreases outside the range of 0.001 wt% to 0.1 wt%, so that an improvement in the ZT value cannot be expected.

또한, 상기 단위부재(110)을 다층으로 어라인하여적층하는 공정은 50℃ ~ 250℃의 온도로 압착하여 적층구조로 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이러한 단위부재(110)의 적층 수는 2 ~ 50개의 범위에서 이루어질 수 있다. 이후, 원하는 형태와 사이즈로 커팅공정이 이루어질 수 있으며, 소결공정이 추가될 수 있다.In addition, the process of arranging and laminating the unit members 110 in multiple layers can be formed into a stacked structure by pressing at a temperature of 50°C to 250°C. In the embodiment of the present invention, the number of stacking of the unit members 110 Can be made in the range of 2 to 50. Thereafter, a cutting process may be performed in a desired shape and size, and a sintering process may be added.

상술한 공정에 따라 제조되는 단위부재(110)이 다수 적층되어 형성되는 단위소자는 두께 및 형상 사이즈의 균일성을 확보할 수 있다. 즉, 기존의 벌크(Bulk) 형상의 열전소자는 잉곳분쇄, 미세화 볼-밀(ball-mill) 공정 후, 소결한 벌크구조를 커팅하게 되는바, 커팅공정에서 소실되는 재료가 많음은 물론, 균일한 크기로 절단하기도 어려우며, 두께가 3mm~5mm 정도로 두꺼워 박형화가 어려운 문제가 있었으나, 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 구조의 단위소자는, 시트형상의 단위부재를 다층 적층한 후, 시트 적층물을 절단하게 되는바, 재료 손실이 거의 없으며, 소재가 균일한 두께를 가지는바 소재의 균일성을 확보할 수 있으며, 전체 단위소자의 두께도 1.5mm 이하로 박형화가 가능하게 되며, 다양한 형상으로 적용이 가능하게 된다.A unit device formed by stacking a plurality of unit members 110 manufactured according to the above-described process can secure uniformity in thickness and shape and size. In other words, the conventional bulk-shaped thermoelectric element cuts the sintered bulk structure after ingot crushing and micronizing ball-mill process. As a result, there are many materials lost in the cutting process, as well as uniformity. It is difficult to cut into one size, and it is difficult to reduce the thickness due to the thickness of 3 mm to 5 mm. However, in the unit device of the stacked structure according to the embodiment of the present invention, a sheet stack is formed after multilayer stacking of sheet-shaped unit members. As it is cut, there is almost no material loss, and since the material has a uniform thickness, the uniformity of the material can be secured, and the thickness of the entire unit device can be reduced to less than 1.5mm, and it can be applied in various shapes. It becomes possible.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 단위소자의 제조공정에서, 상기 금속 중간층을 형성하는 방법은 다음과 같다. 금속 중간층을 바람직한 두께의 시트(sheet)를 제조한 후 상기 단위부재들 사이에 적절하게 삽입하여 배치할 수 있다.상기 금속 중간층의 제조는 캐스팅방법과 같은 종래의 분말을 이용하여 시트를 제조하는 방법을 이용하여 제조할 수 있다.도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속 중간층이 삽입된 단위소자의 형태를 나타낸 도면이다.도면에서 볼 수 있는 바와 같이,단위부재들 사이에 시트 형탤 제조된 금속중간층을 삽입하여 배치함으로써 바람직한 두께의 금속중간층이 포함된 단위소자를 제조할 수 있다.
As described above, in the manufacturing process of the unit device according to the embodiment of the present invention, a method of forming the metal intermediate layer is as follows. The metal intermediate layer may be disposed by appropriately inserting between the unit members after manufacturing a sheet having a desired thickness. The manufacturing of the metal intermediate layer is a method of manufacturing a sheet using conventional powder such as a casting method. FIG. 2 is a diagram showing the shape of a unit element in which a metal intermediate layer is inserted according to an embodiment of the present invention. As can be seen in the drawing, a sheet-shaped metal manufactured between unit members is formed. By inserting and arranging the intermediate layer, a unit device including a metal intermediate layer having a desired thickness can be manufactured.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 단위소자의 제조공정에서, 단위부재(110)의 적층구조를 형성하는 공정 중에 각 단위부재(110)의 표면에 전도성층을 형성하는 공정을 더 포함하여 구현될 수 있다.As described above, in the manufacturing process of the unit device according to the embodiment of the present invention, a process of forming a conductive layer on the surface of each unit member 110 during the process of forming a stacked structure of the unit members 110 is further included. Can be implemented.

즉, 도 1의 (c)의 적층구조물의 단위부재의 사이 사이에 도 3의 구조와 같은 전도성층을 형성할 수 있다. 상기 전도성층은 반도체층이 형성되는 기재면의반대면에 형성될 수 있으며, 이 경우 단위부재의 표면이 노출되는 영역이 형성되도록 패턴화된 층으로 구성할 수 있다. 이는 전면 도포되는 경우에 비하여 전기전도도를 높일 수 있음과 동시에 각 단위부재간의 접합력을 향상시킬 수 있게 되며, 열전도도를 낮추는 장점을 구현할 수 있게 된다. 즉, 도 3에 도시된 것은 본 발명의 실시형태에 따른 전도성층(C)의 다양한 변형예를 도시한 것으로, 단위부재의 표면이 노출되는 패턴이라 함은 도 2의 (a),(b)에 도시된 것과 같이, 폐쇄형 개구패턴(c1, c2)을 포함하는 메쉬타입 구조 또는 도 3의 (c), (d)에 도시된 것과 같이, 개방형 개구패턴(c3, c4)을 포함하는 라인타입 등으로 다양하게 변형하여 설계될 수 있다. 이상의 전도성층은 단위부재의 적층구조로 형성되는 단위소자의 내부에서 각 단위부재간의 접착력을 높이는 것은 물론, 단위부재간 열전도도를 낮추며, 전기전도도는 향상시킬 수 있게 하는 장점이 구현되며, 종래 벌크형 열전소자 대비 냉각용량(Qc) 및 ΔT(℃) 가 개선되며, 특히 파워 팩터(Power factor)가 1.5배, 즉 전기전도도가 1.5배 상승하게 된다. 전기전도도의 상승은 열전효율의 향상과 직결되는바, 냉각효율을 증진하게 된다.
That is, a conductive layer such as the structure of FIG. 3 may be formed between the unit members of the laminated structure of FIG. 1(c). The conductive layer may be formed on the opposite surface of the substrate on which the semiconductor layer is formed, and in this case, the conductive layer may be formed of a patterned layer such that a region where the surface of the unit member is exposed is formed. This makes it possible to increase the electrical conductivity compared to the case where it is applied to the entire surface, and at the same time, it is possible to improve the bonding strength between each unit member, and it is possible to realize the advantage of lowering the thermal conductivity. That is, what is shown in FIG. 3 shows various modified examples of the conductive layer C according to the embodiment of the present invention, and the pattern in which the surface of the unit member is exposed is shown in FIGS. 2A and 2B. As shown in, a mesh-type structure including a closed-type opening pattern (c 1 , c 2 ) or an open-type opening pattern (c 3 , c 4 ) as shown in (c) and (d) of FIG. 3 It can be designed by variously transforming into a line type including a. The above conductive layer has the advantage of not only increasing the adhesion between each unit member, but also lowering the thermal conductivity between the unit members and improving the electrical conductivity inside the unit element formed as a stacked structure of unit members. Compared to the thermoelectric device, the cooling capacity (Qc) and ΔT (℃) are improved, and in particular, the power factor is increased by 1.5 times, that is, the electrical conductivity is increased by 1.5 times. The increase in electrical conductivity is directly connected to the improvement of the thermoelectric efficiency, thereby improving the cooling efficiency.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단위소자를 포함하는 열전소자를 적용하여 열전모듈을 구현한 실시형태의 요부를 도시한 단면 개념도이다.4 is a cross-sectional conceptual view showing a main part of an embodiment in which a thermoelectric module is implemented by applying a thermoelectric device including a unit device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 포함하는 열전모듈은 상호 대향하는 제1기판(140) 및 제2기판(150)과 상기 제1기판(140) 및 제2기판(150) 사이에 제1반도체소자(120)와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자(130)를 포함하는 단위셀;을 적어도 1 이상 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 도4의 실시예는단위셀 중 하나만 도시한 것이다. 특히, 이 경우 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈은, 상기 제1반도체소자 또는 상기 제2반도체소자 중 적어도 하나는 도 1에서 상술한 적층형 구조의 열전소자를 적용할 수 있음은 물론이다.The thermoelectric module including the thermoelectric device according to the embodiment of the present invention includes a first substrate 140 and a second substrate 150 facing each other, and a first substrate between the first substrate 140 and the second substrate 150. A unit cell including the second semiconductor device 130 electrically connected to the semiconductor device 120 may be formed in a structure including at least one or more. That is, the embodiment of FIG. 4 shows only one of the unit cells. In particular, in this case, in the thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, at least one of the first semiconductor device and the second semiconductor device may be applied to the thermoelectric device of the stacked structure described in FIG. 1.

상기 제1기판(140) 및 상기 제2기판(150)은 냉각용 열전모듈의 경우 통상 절연기판, 이를테면 알루미나 기판을 사용할 수 있으며, 또는 본 발명의 실시형태의 경우 금속기판을 사용하여 방열효율 및 박형화를 구현할 수 있도록 할 수 있다. In the case of the cooling thermoelectric module, the first substrate 140 and the second substrate 150 may use an insulating substrate, such as an alumina substrate, or, in the case of an embodiment of the present invention, heat dissipation efficiency and heat dissipation efficiency and It can be made to be able to implement thinning.

물론, 금속기판으로 형성하는 경우에는 도 4에 도시된 것과 같이 제1기판 및 제2기판(140, 150)에 형성되는 전극층(160a, 160b)과의 사이에 유전체층(170a, 170b)를 더 포함하여 형성됨이 바람직하다. 금속기판의 경우, Cu 또는 Cu 합금을 적용할 수 있으며, 박형화가 가능한 두께는 0.1mm~0.5mm 범위로 형성이 가능하다. 이 경우 금속기판의 두께가 0.1mm 보나 얇은 경우나 0.5mm를 초과하는 두께에서는 방열 특성이 지나치게 높거나 열전도율이 너무 높아 열전모듈의 신뢰성이 크게 저하되게 된다.Of course, in the case of forming a metal substrate, dielectric layers 170a and 170b are further included between the electrode layers 160a and 160b formed on the first and second substrates 140 and 150 as shown in FIG. 4. It is preferable that it is formed. In the case of a metal substrate, Cu or a Cu alloy may be applied, and a thickness capable of thinning may be formed in the range of 0.1mm to 0.5mm. In this case, when the thickness of the metal substrate is 0.1mm or thinner, or when the thickness exceeds 0.5mm, the heat dissipation characteristic is too high or the thermal conductivity is too high, so that the reliability of the thermoelectric module is greatly reduced.

또한, 상기 유전체층(170a, 170b)의 경우 고방열 성능을 가지는 유전소재로서 냉각용 열전모듈의 열전도도를 고려하면 5~10W/K의 열전도도를 가지는 물질을 사용하며, 두께는 0.01mm~0.15mm의 범위에서 형성될 수 있다. 이 경우, 두께가 0.01mm 미만에서는 절연효율(혹은 내전압 특성)이 크게 저하되며, 0.15mm를 초과하는 경우에는 열전전도도가 낮아져 방열효율이 떨어지게 된다.
In addition, in the case of the dielectric layers 170a and 170b, a material having a thermal conductivity of 5 to 10 W/K is used as a dielectric material having high heat dissipation performance, considering the thermal conductivity of the cooling thermoelectric module, and the thickness is 0.01 mm to 0.15. It can be formed in the range of mm. In this case, if the thickness is less than 0.01mm, the insulation efficiency (or withstand voltage characteristic) is significantly lowered, and if it exceeds 0.15mm, the thermal conductivity is lowered and the heat dissipation efficiency is lowered.

상기 전극층(160a, 160b)은 Cu, Ag, Ni 등의 전극재료를 이용하여 제1반도체 소자 및 제2반도체 소자를 전기적으로 연결하며, 도시된 단위셀이 다수 연결되는 경우(도 6 참조) 인접하는 단위셀과 전기적으로 연결을 형성하게 된다.The electrode layers 160a and 160b electrically connect the first semiconductor device and the second semiconductor device using electrode materials such as Cu, Ag, and Ni, and when a plurality of illustrated unit cells are connected (refer to FIG. 6), they are adjacent to each other. It is to form an electrical connection with the unit cell.

상기 전극층의 두께는 0.01mm~0.3mm의 범위에서 형성될 수 있다. 전극층의 두께가 0.01mm 미만에서는 전극으로서 기능이 떨어져 전기 전도율이 불량하게 되며, 0.3mm를 초과하는 경우에도 저항의 증가로 전도효율이 낮아지게 된다.The thickness of the electrode layer may be formed in a range of 0.01mm to 0.3mm. If the thickness of the electrode layer is less than 0.01mm, the function as an electrode is deteriorated, resulting in poor electrical conductivity. Even if it exceeds 0.3mm, the conduction efficiency decreases due to an increase in resistance.

이와 같이, 제1기판(140)과 제2기판(150)의 사이에 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 배치하고, 전극층 및 유전체층을 포함하는 구조의 단위셀로 열전모듈을 구현하는 경우 전체 두께(Th)는 1.mm~1.5mm의 범위로 형성이 가능하게 되는바, 기존 벌크형 소자를 이용하는 것에 비해 현저한 박형화를 실현할 수 있게 된다.In this way, when the thermoelectric device according to the embodiment of the present invention is disposed between the first substrate 140 and the second substrate 150 and the thermoelectric module is implemented as a unit cell having a structure including an electrode layer and a dielectric layer, Since the thickness (Th) can be formed in the range of 1.mm to 1.5mm, it is possible to realize a remarkable thinning compared to using the existing bulk type device.

또한, 도 5에 도시된 것과 같이, 도 3에서 상술한 열전소자(120, 130)는 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이, 상부 방향(X) 및 하부방향(Y)으로수평하게 배치되어, 제1기판 및 제2기판과 반도체층 및 기재의 표면이 인접하도록 배치되는 구조로 열전모듈을 형성할 수 있으나, (b)에 도시된 것과 같이, 열전소자 자체를 수직으로 세워, 단위소자의 측면부가 상기 제1 및 제2기판에 인접하게 배치 되도록 하는 구조도 가능하다. 이와 같은 구조에서는 수평배치구조보다 측면 부에 전도층의 말단부가 노출되며, 수직방향의 열전도 효율을 낮추는 동시에 전기전도특성을 향상할 수 있어 냉각효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
In addition, as shown in FIG. 5, the thermoelectric elements 120 and 130 described above in FIG. 3 are horizontally arranged in an upper direction (X) and a lower direction (Y), as shown in FIG. 5A. As a result, a thermoelectric module can be formed in a structure in which the first and second substrates, the semiconductor layer, and the surface of the substrate are disposed adjacent to each other, but as shown in (b), the thermoelectric element itself is vertically erected, It is also possible to have a structure such that the side portions of the are disposed adjacent to the first and second substrates. In such a structure, the distal end of the conductive layer is exposed on the side surface than in the horizontal arrangement structure, and the heat conduction efficiency in the vertical direction can be lowered and the electrical conduction characteristics can be improved, thereby further increasing the cooling efficiency.

도 6은 도 4에서 상술한 단위셀을 포함하는 열전모듈의 구조를 구현하는 실시예를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 것과 같이, 일반적으로 냉각용으로 이용되는 열전소자를 이용하는 열전모듈은 서로 다른 재질 및 특성을 가지는 반도체소자가 쌍을 이루며 배치되며, 쌍을 이루는 각각의 반도체 소자는 금속전극에 의해 전기적으로 연결되는 단위셀이 다수 개가 배치되는 구조로 구현될 수 있다. 즉, 도 6은 도 4에서 제1반도체소자(120)와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자(130)를 포함하는 단위셀을 적어도 2 이상 포함하는 구조로 구현되는 열전모듈의 예시도이다.6 illustrates an embodiment of implementing the structure of a thermoelectric module including the unit cell described above in FIG. 4. As shown in FIG. 6, in a thermoelectric module using a thermoelectric element generally used for cooling, semiconductor elements having different materials and characteristics are arranged in pairs, and each of the semiconductor elements forming the pair is formed by a metal electrode. It may be implemented in a structure in which a plurality of unit cells that are electrically connected are arranged. That is, FIG. 6 is an exemplary diagram of a thermoelectric module implemented in a structure including at least two unit cells including a second semiconductor device 130 electrically connected to the first semiconductor device 120 in FIG. 4.

특히, 이 경우 단위셀을 이루는 열전소자는 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 구조의 단위소자를 포함하는 열전소자를 적용할 수 있으며, 이 경우 한 쪽은 제1반도체소자(120)로서 P형 반도체 와 제2반도체소자(130)로서 N형 반도체로 구성될 수 있으며, 상기 제1반도체 및 상기 제2반도체는 금속 전극 (160a, 160b)과 연결되며, 이러한 구조가 다수 형성되며 상기 반도체 소자에 전극을 매개로 전류가 공급되는 회로선(181, 182)에 의해 펠티어 효과를 구현하게 된다. In particular, in this case, the thermoelectric element constituting the unit cell can be applied to a thermoelectric element including a unit element having a stacked structure according to an embodiment of the present invention, and in this case, one side is the first semiconductor element 120, which is a P-type semiconductor. And the second semiconductor device 130 may be composed of an N-type semiconductor, and the first semiconductor and the second semiconductor are connected to the metal electrodes 160a and 160b, and a plurality of such structures are formed, and electrodes are formed on the semiconductor device. The Peltier effect is implemented by circuit lines 181 and 182 through which current is supplied.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈에서는 도 1 내지 도 5에서 상술한 적층형 구조의 단위소자를 포함하는 열전소자, 단위부재 사이에 전도성층이 형성되는 열전소자 등의 실시예를 포함하여 구성될 수 있음은 상술한 바 있다. 또한, 단위셀을 이루며 상호 대향하는 제1반도체소자 및 제2반도체소자의 형상 및 크기는 동일하게 이루어지나, 이 경우 P 형 반도체소자의 전기전도도와 N 형 반도체 소자의 전기전도도 특성이 서로 달라 냉각효율을 저해하는 요소로 작용하게 되는 점을 고려하여, 어느 한쪽의 체적을 상호 대향하는 다른 반도체소자의 체적과는 상이하게 형성하여 냉각성능을 개선할 수 있도록 하는 것도 가능하다. In the thermoelectric module according to the embodiment of the present invention, the thermoelectric device including the unit device of the stacked structure described above in FIGS. 1 to 5, and the thermoelectric device in which a conductive layer is formed between the unit members may be included. It has been described above. In addition, the shape and size of the first and second semiconductor devices that form a unit cell and face each other are the same, but in this case, the electrical conductivity of the P-type semiconductor device and the electrical conductivity of the N-type semiconductor device are different from each other. Considering that it acts as a factor that hinders efficiency, it is also possible to improve the cooling performance by forming one volume different from the volume of the other semiconductor devices facing each other.

즉, 상호 대향하여 배치되는 단위셀의 반도체 소자의 체적을 상이하게 형성하는 것은, 크게 전체적인 형상을 다르게 형성하거나, 동일한 높이를 가지는 반도체소자에서 어느 한쪽의 단면의 직경을 넓게 형성하거나, 동일한 형상의 반도체 소자에서 높이나 단면의 직경을 다르게 하는 방법으로 구현하는 것이 가능하다. 특히 N형 반도체소자의 직경을 P형 반도체소자보다 더 크게 형성하여 체적을 증가시켜 열전효율을 개선할 수 있도록 한다.In other words, forming different volumes of semiconductor devices of unit cells arranged opposite to each other greatly differs in overall shape, or in semiconductor devices having the same height, the diameter of one cross section is wide, or the same shape In a semiconductor device, it is possible to implement a different height or cross-sectional diameter. In particular, the diameter of the N-type semiconductor device is made larger than that of the P-type semiconductor device to increase the volume, thereby improving thermoelectric efficiency.

상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 다양한 구조의 열전소자 및 이를 포함하는 열전모듈은 단위셀의 상 하부의 기판의 표면에 발열 및 흡열 부위의 특성에 따라 물이나 액체 등의 매체의 열을 빼앗아 냉각을 구현하거나, 특정 매체에 열을 전달하여 가열을 시키는 용도로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시형태의 열전모듈에서는 냉각효율을 증진하여 구현하는 냉각장치의 구성을 들어 실시형태로 설명하고 있으나, 냉각이 이루어지는 반대면의 기판에서는 발열특성을 이용해 매체를 가열하는 용도로 사용하는 장치에 적용할 수 있다. 즉,하나의 장치에서 냉각과 가열을 동시에 기능하도록 구현하는 열전환장치 등의 장비로도 응용이 가능하다.
The thermoelectric elements of various structures and the thermoelectric module including the same according to an embodiment of the present invention described above take heat from a medium such as water or liquid according to the characteristics of the heat generating and heat absorbing part on the surface of the substrate above and below the unit cell. It can be used for implementing cooling or for heating by transferring heat to a specific medium. That is, in the thermoelectric module of various embodiments of the present invention, the configuration of a cooling device that is implemented by improving cooling efficiency is described as an embodiment, but the substrate on the opposite side where cooling is performed is used to heat a medium by using a heat generating property. Applicable to your device. That is, it can be applied to equipment such as a heat conversion device that implements cooling and heating functions simultaneously in one device.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for describing the present invention in more detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

[실시예][Example]

1. Ingot 제조1. Ingot manufacturing

조성물의 구성성분 : Bi, Sb, Te 혼합물Composition of the composition: Bi, Sb, Te mixture

성분들의 함량 : Bi : 12.64wt%, Sb : 29.46wt%, Te : 57.89wt%Content of ingredients: Bi: 12.64wt%, Sb: 29.46wt%, Te: 57.89wt%

사용한 장비 : Rocking FurnaceEquipment Used: Rocking Furnace

온도 : 800℃ / 승온속도 : 3℃/hr / 공정시간 : 10hr / 냉각 : 급냉Temperature: 800℃ / Heating rate: 3℃/hr / Process time: 10hr / Cooling: Rapid cooling

2. Multi layer 제조2. Multi layer manufacturing

조성물의 구성성분 : Bi, Sb, Te 혼합물 사용Composition of the composition: Bi, Sb, Te mixture used

공정 : Powder Mixing -->Casting -->Stacking -->정수압착 -->BBO -->Heat treatmentProcess: Powder Mixing -->Casting -->Stacking -->Water purification -->BBO -->Heat treatment

3. 실시예(Metal layer) 제조3. Example (Metal layer) preparation

Matal powder를 이용하여 casting 공정까지 진행 후 sheet화 시킴After proceeding to the casting process using matal powder, make a sheet

Metal layer의 경우 위의 Multilayer 제조과정에서 Casting을 진행 후 Stacking 진행 시 sheet 화 된 metal 전극 (Glass frit)을 같이 stacking 진행 하여 정수 압착, cutting, BBO, Heat treatment의 공정을 진행 한다.
In the case of the metal layer, casting is performed in the multilayer manufacturing process above, and then the sheeted metal electrode (Glass frit) is stacked together when stacking is performed in the above multilayer manufacturing process to proceed with the processes of water purification, cutting, BBO, and heat treatment.

[실험방법][Experiment method]

1. 시료파손압력 측정1. Measurement of sample breaking pressure

Instron 장비를 이용하여 시료의 파손 압력을 측정Measure the breakdown pressure of the sample using Instron instruments

2. 비저항 측정2. Resistivity measurement

ZEM-3 장비를 이용하여 측정
Measurement using ZEM-3 equipment

이와 같은 측정결과 값을 하기에 정리하였다.
These measurement results are summarized below.

[실험결과][Experiment result]

시료sample 시료파손압력Sample breaking pressure IngotIngot 40Mpa40Mpa Multilayer 열전재료Multilayer thermoelectric material 17~20Mpa17~20Mpa 실시예(Metal layer 형성)Example (Metal layer formation) 30~33Mpa30~33Mpa

시료sample 비저항Resistivity Multilayer 열전재료Multilayer thermoelectric material 40μΩ40μΩ 실시예(Metal layer 형성)Example (Metal layer formation) 10μΩ10μΩ

위의 실험결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자는 종래의 방법에 의해 제조된 Multilayer 열전소자에 비하여 파손압력이 증가하였으며, 비저항값이 감소하였다.
As can be seen from the above experimental results, the thermoelectric device according to the embodiment of the present invention has an increased breakdown pressure and a reduced resistivity compared to the multilayer thermoelectric device manufactured by the conventional method.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
In the detailed description of the present invention as described above, specific embodiments have been described. However, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. The technical idea of the present invention is limited to the above-described embodiments of the present invention and should not be defined, and should not be defined by the claims as well as the claims and equivalents.

Claims (14)

기재상의 반도체층을 포함하는 단위부재;
상기 단위부재가 적층되어 배치되는 단위소자;및
상기 단위부재들 사이에 삽입되어 배치되는 금속 중간층
을 포함하는 열전소자.
A unit member including a semiconductor layer on a substrate;
A unit element in which the unit members are stacked and arranged; And
Metal intermediate layer interposed and disposed between the unit members
Thermoelectric device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 금속 중간층은 금속 전극인 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 1,
The thermoelectric device, wherein the metal intermediate layer is a metal electrode.
제2항에 있어서,
상기 금속은 은(Ag), 니켈(Ni), 금(Au), 티타늄(Ti) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 2,
The metal is a thermoelectric device, characterized in that at least one mixture selected from the group consisting of silver (Ag), nickel (Ni), gold (Au), titanium (Ti), and copper (Cu).
제3항에 있어서,
상기 금속은 입경이 150 내지 500㎚인 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 3,
The thermoelectric device, wherein the metal has a particle diameter of 150 to 500 nm.
제1항에 있어서,
상기 금속 중간층은 글래스프릿(glass frit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 1,
The thermoelectric device, wherein the metal intermediate layer includes a glass frit.
제5항에 있어서,
상기 글래스프릿(glass frit)의 조성은 Bi2O3 및 ZnO로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 5,
The composition of the glass frit is a thermoelectric device, characterized in that consisting of Bi2O3 and ZnO.
제6항에 있어서,
상기 글래스프릿의 조성의 함량은 Bi2O3 40 ~ 80 중량% 및 ZnO 10 ~ 35 중량%인 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 6,
The thermoelectric device, characterized in that the content of the composition of the glass frit is 40 to 80% by weight of Bi2O3 and 10 to 35% by weight of ZnO.
제1항에 있어서,
상기 단위소자는,
인접하는 단위부재 상의 전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 1,
The unit device,
Thermoelectric device, characterized in that it further comprises a conductive layer on the adjacent unit member.
제8항에 있어서,
상기 전도층은,
상기 단위부재의 표면이 노출되는 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 8,
The conductive layer,
A thermoelectric device comprising a pattern in which the surface of the unit member is exposed.
제9항에 있어서,
상기 패턴은,
폐쇄형 개구패턴을 포함하는 메쉬타입 구조 또는 개“‡형개구패턴을 포함하는 라인타입 구조인 것을 특징으로 하는 열전소자.
The method of claim 9,
The pattern is,
A thermoelectric device having a mesh type structure including a closed opening pattern or a line type structure including an open “‡ type opening pattern.
상호 대향하는 제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판 및 제2기판 사이에 제1반도체소자와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자를 포함하는 단위셀;을 적어도 1 이상 포함하며,
상기 제1반도체소자 또는 상기 제2반도체소자 중 적어도 하나는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 열전소자인 열전모듈.
A first substrate and a second substrate facing each other;
And at least one unit cell including a second semiconductor device electrically connected to the first semiconductor device between the first and second substrates, and
At least one of the first semiconductor device and the second semiconductor device is a thermoelectric module according to any one of claims 1 to 8.
제11항에 있어서,
상기 제1기판 및 제2기판은 전극층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
The method of claim 11,
The first substrate and the second substrate further comprises an electrode layer.
제11항에 있어서,
상기 제1반도체소자 및 상기 제2반도체소자의 높이는 0.01mm~0.5mm인 것을 특징으로 하는 열전모듈.
The method of claim 11,
The thermoelectric module, wherein the first semiconductor device and the second semiconductor device have a height of 0.01mm to 0.5mm.
제11항에 따른 열전모듈을 포함하는 열전환장치.
A heat conversion device comprising the thermoelectric module according to claim 11.
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