KR102272631B1 - 열전모듈 - Google Patents

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šœ스케 쿠시비키
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Abstract

본 발명의 열전모듈(10)은 제 1 및 제 2 열전소자(1P, 1N)와, 판 형상의 본체부(211)를 갖고, 본체부(211)의 제 1 면에 제 1 열전소자(1P)의 제 1 끝면 및 제 2 열전소자(1N)의 제 1 끝면에 접합되는 제 1 전극(21)과, 제 1 열전소자(1P)의 제 2 끝면에 접합되는 제 2 전극(22A)과, 제 2 열전소자(1N)의 제 2 끝면에 접합되는 제 3 전극(22B)을 구비하고, 제 1 전극(21)은 폭 방향(D2)의 제 1 측(211A)에 형성되는 제 1 노치부(213A)와, 폭 방향(D2)의 제 2 측(211B)에 형성되는 제 2 노치부(213B)를 갖고, 폭 방향(D2)에 대해서, 제 1 전극(21)의 제 1 측(211A)과 제 2 측(211B) 사이의 구간에는 제 1 노치부(213A) 또는 제 2 노치부(213B) 중 적어도 어느 하나가 형성된다.

Description

열전모듈
본 발명은 열전모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 열전모듈에서는 열전소자의 끝면에 전극이 접합되고, 이 전극에 의해 인접하는 열전소자가 서로 전기적으로 접속된다. 이러한 열전모듈은, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는 특히 열전소자의 끝면에 접합하는 전극의 면적을 크게 하면서, 열전소자의 끝면의 네 모퉁이에서의 열응력의 집중을 막을 수 있는 열전모듈이 제안되고 있다.
일본 특허 공개 2014-112587호 공보
상기의 특허문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 열전모듈에 전류가 통전되면, 모듈의 일방의 면에서는 흡열 현상이 발생됨으로써 전극이 냉각되고, 타방의 면에서는 방열 현상이 발생됨으로써 전극이 가열된다. 특허문헌 1에서는 흡열측에 있어서, 열전소자의 끝면의 네 모퉁이로부터 간격을 두고 전극을 배치함으로써 열응력의 집중을 막는 것이 제안되고 있다.
그러나, 특허문헌 1은 열전소자가 직사각형의 끝면을 갖는 경우에 끝면의 네 모퉁이에서 열응력의 집중을 막는 기술을 제안하고 있는 것에 지나지 않고, 그 이외의 열응력에 대처하는 기술을 제안하고 있는 것은 아니다. 예를 들면, 열전모듈의 방열측에 있어서 가열된 전극이 열팽창함으로써 발생되는 열응력에 대처하는 기술은 특허문헌 1을 포함하는 종래의 기술에서는 제안되어 있지 않다.
상기에 감안하여, 본 발명의 목적 중 하나는 전극의 열팽창에 의해 열전소자와 전극의 접합부에 발생되는 응력을 저감시킬 수 있는 열전모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 열전모듈은 제 1 및 제 2 열전소자와, 판 형상의 본체부를 갖고, 상기 본체부의 제 1 면이 상기 제 1 열전소자의 제 1 끝면 및 상기 제 2 열전소자의 제 1 끝면에 접합되어 상기 제 1 및 제 2 열전소자를 서로 전기적으로 접속하는 제 1 전극과, 상기 제 1 열전소자의 상기 제 1 끝면과는 반대측의 제 2 끝면에 접합되는 제 2 전극과, 상기 제 2 열전소자의 상기 제 1 끝면과는 반대측의 제 2 끝면에 접합되는 제 3 전극을 구비하고, 상기 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 열전소자의 각각의 중심을 연결하는 길이 방향에 대응하는 폭 방향의 제 1 측에 형성되는 제 1 노치부와, 상기 폭 방향의 제 2 측에 형성되는 제 2 노치부를 갖고, 상기 폭 방향에 대해서, 상기 제 1 전극의 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이의 구간에는 상기 제 1 노치부 또는 상기 제 2 노치부 중 적어도 어느 하나가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 전극의 열팽창에 의해 발생되는 열응력이 전극의 폭 방향의 양측에 형성된 노치부에 있어서의 변형에 의해 흡수되기 때문에, 열전소자와 전극의 접합부에 발생되는 응력을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열전모듈을 포함하는 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도이다
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 열전모듈에 있어서의 상면측 전극의 평면 배치의 예를 나타내는 도이다.
도 3은 도 2에 나타내어진 상면측 전극의 형상을 확대해서 나타내는 도이다.
도 4는 도 3에 나타내어진 상면측 전극에 열응력이 발생한 상태를 나타내는 도이다.
도 5는 도 4의 예에 대한 비교예로서, 상면측 전극에 노치부가 형성되지 않는 경우에 열응력이 발생한 상태를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서 상면측 전극에 형성되는 슬릿 형상의 노치부의 깊이 및 각도의 정의에 대해서 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 바와 같이 정의된 슬릿 형상의 노치부의 깊이와, 상면측 전극에 발생하는 응력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 6에 나타내는 바와 같이 정의된 슬릿 형상의 노치부의 각도와, 상면측 전극에 발생하는 응력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열전모듈(10)을 포함하는 플라즈마 처리 장치(100)를 나타내는 도이다. 플라즈마 처리 장치(100)는 열전모듈(10), 챔버(101), 플라즈마 전극(102), 고주파 발진기(103), 정전척(104) 및 수냉판(105)을 포함한다. 도시된 예에서는 챔버(101)의 내부에서 실리콘 웨이퍼(110)가 정전척(104)에 의해 흡착되어 있다.
플라즈마 전극(102)은 챔버(101)의 내부에서 정전척(104)에 흡착된 실리콘 웨이퍼(110)와 대향하도록 배치되어 있다. 정전척(104)은 상면(도 중의 상방을 향한 면. 이하, 상면 및 하면의 용어에 대해서 같음)에서 실리콘 웨이퍼(110)를 흡착한다. 한편, 정전척(104)의 하면에는 열전모듈(10) 및 수냉판(105)이 배치된다. 수냉판(105)에는 관로(105A)가 형성되고, 관로(105A) 내에는 냉각 유체가 순환시켜진다.
열전모듈(10)은 정전척(104)과 수냉판(105) 사이에 배치되고, 열전소자(1), 전극(2) 및 폴리이미드 필름(3)을 포함한다. 열전소자(1)는 양단면을 각각 열전모듈(10)의 상면 및 하면을 향해서 교대로 배열된 P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)를 포함한다. P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)의 각각의 끝면에 전극(2)이 접합됨으로써, P형 열전소자(1P)와 N형 열전소자(1N)는 서로 전기적으로 접속된다.
전극(2)은 열전모듈(10)의 상면측에 배치되는 상면측 전극(21)과, 하면측에 배치되는 하면측 전극(22)을 포함한다. 또한, 본 실시형태에서는 도 1에 나타내는 바와 같은 플라즈마 처리 장치(100)의 배치에 의거하여 제 1 전극을 상면측 전극(21), 제 2 및 제 3 전극을 하면측 전극(22)으로서 설명하지만, 다른 실시형태에서는 열전모듈(10)의 배치가 도 1의 예에 대하여 반전하여, 제 1 전극이 하면측 전극, 제 2 및 제 3 전극이 상면측 전극이어도 좋다. 또는, 열전모듈(10)은 제 1 전극과 제 2 및 제 3 전극이 상하 방향의 양측에 위치하는 것은 아니고, 횡 방향 또는 경사 방향의 양측에 위치하도록 배치되어도 좋다. 폴리이미드 필름(3)은 열전모듈(10)의 상면측에 배치되고, 상면측 전극(21)은 폴리이미드 필름(3)에 접합된다. 폴리이미드는 변형되기 쉬운 재질이기 때문에, 상면측 전극(21)은 폴리이미드 필름(3)을 변형시키면서 열팽창할 수 있다. 한편, 하면측 전극(22)은 열전모듈(10)의 하면측의 기판에 고정되어 있다.
상면측 전극(21)과 하면측 전극(22)이 각각 다른 조합의 P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)를 전기적으로 접속함으로써, P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)가 교대로 접속된 직렬 회로가 형성된다. 열전모듈(10)의 동작시에는 이 회로에 전류를 통전함으로써, 상면측 전극(21)에서 흡열 현상을 발생시키고, 하면측 전극(22)에서 방열 현상을 발생시킬 수 있다. 또한, 통전하는 전류의 방향을 역전시키면 상면측 전극(21)에서 방열 현상을 발생시키고, 하면측 전극(22)에서 흡열 현상을 발생시킬 수 있다. 이와 같이 흡열 현상 및 방열 현상을 발생시킴으로써, 정전척(104)에 흡착된 실리콘 웨이퍼(110)의 온도를 제어할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(100)에서는 실리콘 웨이퍼(110)를 정전척(104)에 흡착시킨 후, 챔버(101)의 입구(101A)로부터 내부로 플라즈마 발생용 반응성 가스가 도입되고, 플라즈마 전극(102)에 고주파 발진기(103)에 의해 고주파가 인가됨으로써 플라즈마가 발생한다. 이 플라즈마에 의해, 실리콘 웨이퍼(110)에 에칭 등의 처리가 실시된다. 그 후에, 진공 배기에 의해 챔버(101)의 출구(101B)로부터 반응성 가스가 배출된다.
상기와 같은 플라스마 처리 동안, 실리콘 웨이퍼(110)의 온도를 목표 온도로 제어함으로써 플라스마 처리의 수율을 향상시킬 수 있다. 플라즈마 처리 장치(100)에서는 상기한 바와 같이 열전모듈(10)에 있어서 흡열 현상 및 방열 현상을 발생시킴으로써, 정전척(104)에 흡착된 실리콘 웨이퍼(110)의 온도를 목표 온도로 제어하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 열전모듈(10)에 있어서의 상면측 전극(21)의 평면 배치의 예를 나타내는 도이다. 도 2에는 도 1에 나타내어진 열전모듈(10)을 I-I선 단면으로 본 경우의 상면측 전극(21)의 평면 배치가 부분적으로 나타내어져 있다. 또한, 도 2에서는 열전소자(1) 및 하면측 전극(22)의 도시를 생략하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 상면측 전극(21)은 이차원적으로 배열되어 있다. 각각의 상면측 전극(21)은 판 형상의 본체부(211)를 갖는다. 후술하는 바와 같이, 본체부(211)에는 폭 방향의 양측에 각각 1개의 노치부(213)가 형성된다.
도 3은 도 2에 나타내어진 상면측 전극(21)의 형상을 확대해서 나타내는 도이다. 도 3에는 상면측 전극(21)에 접합되는 P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)도 도시되어 있다. 상면측 전극(21)은 이들의 열전소자(1)의 각각의 끝면 의 중심(C1P, C1N)을 연결하는 방향을 길이 방향(D1)이라고 한 경우에, 이 길이 방향(D1)에 대응하는 폭 방향(D2)의 제 1 측(211A)에 형성되는 슬릿 형상의 노치부(213A)와, 폭 방향(D2)의 제 2 측(211B)에 형성되는 슬릿 형상의 노치부(213B)를 갖는다.
여기에서, 도시되어 있는 바와 같이, 노치부(213A, 213B)는 모두 상면측 전극(21)의 폭 방향(D2)의 중심선(CL)(길이 방향(D1)을 나타내는 선과 같음)까지 연장되어 있다. 즉, 폭 방향(D2)에 대해서, 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B) 사이의 구간(S1)에는 노치부(213A) 또는 노치부(213B) 중 적어도 어느 하나가 형성된다. 또한, 도시된 예에서는 폭 방향(D2)에 대해서, 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B) 사이의 일부의 구간(S2)에는 노치부(213A) 및 노치부(213B) 모두가 형성된다.
도 4는 도 3에 나타내어진 상면측 전극(21)에 열응력(ST)이 발생한 상태를 나타내는 도이다. 도 4(b) 및 도 5(b)의 측면도에는 상면측 전극(21)의 본체부(211)의 하면으로부터 융기해서 P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)의 상단면에 각각 접합되는 한 쌍의 대좌(212)가 도시되어 있다. 또한, 도 4(b) 및 도 5(b)의 측면도에는 P형 열전소자(1P)의 하단면에 접합되는 하면측 전극(22A) 및 N형 열전소자(1N)의 하단면에 접합되는 하면측 전극(22B)도 도시되어 있다. 하면측 전극(22A, 22B)은 상면측 전극(21)의 본체부(211) 및 대좌(212)와 같은 본체부(221) 및 대좌(222)를 갖는다. 또한, 도시하지 않지만, 하면측 전극(22A)은 도시된 N형 열전소자(1N)와는 다른 N형 열전소자에도 접합되고, 하면측 전극(22B)은 도시된 P형 열전소자(1P)와는 다른 P형 열전소자에도 접합된다.
상술한 바와 같이, 열전모듈(10)의 동작시에는 상면측 전극(21)에 있어서 흡열 현상 또는 방열 현상을 발생시킴으로써 실리콘 웨이퍼(110)의 온도가 목표 온도로 제어된다. 이 때, 실리콘 웨이퍼(110)와 상면측 전극(21) 사이에서는 정전척(104) 및 폴리이미드 필름(3)을 통해서 열이 교환되기 때문에, 상기의 목표 온도가 고온이면 상면측 전극(21)도 고온이 된다. 이 경우, 상면측 전극(21)의 본체부(211)는 상술한 바와 같이 폴리이미드 필름(3)을 변형시키면서, 도시된 화살표(TE1)에 따라 열팽창한다. 한편, 상면측 전극(21)에 접합되는 P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)는 각각 하면측 전극(22)을 통해서 기판에 고정됨으로써 기계적으로 구속되어 있다. 그 때문에, P형 열전소자(1P)와 N형 열전소자(1N) 사이에 위치하는 상면측 전극(21)의 부분에는 열응력(ST)이 발생한다.
그러나, 본 실시형태에 따른 열전모듈(10)의 상면측 전극(21)에서는 노치부(213A, 213B)의 부분이 변형함으로써, P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)가 구속되어 있어도 본체부(211)의 열팽창이 저해되기 어렵다. 이 결과적으로, 발생하는 열응력(ST)은 작아진다.
이에 대하여, 도 5는 도 4의 예에 대한 비교예로서, 상면측 전극(21)에 노치부(213A, 213B)가 형성되지 않는 경우에 열응력(ST)이 발생한 상태를 나타내는 도이다. 이 경우, 상면측 전극(21)의 본체부(211)는 도시된 화살표(TE2)에 따라 열팽창하지만, P형 열전소자(1P) 및 N형 열전소자(1N)가 기계적으로 구속되어 있음으로써 열팽창이 저해된다. 그 결과, P형 열전소자(1P)와 N형 열전소자(1N) 사이에 위치하는 상면측 전극(21)의 부분에는 큰 열응력(ST)이 발생한다. 도시되어 있는 바와 같이, 열응력(ST)에 의해 상면측 전극(21)은 길이 방향의 중심 부근이 높아진 아치 형상으로 변형한다. 이 변형에 의해, 상면측 전극(21)의 대좌(212)와 열전소자(1)의 상단면 사이의 접합부(P1), 및 하면측 전극(22A, 22B)의 대좌(222)와 열전소자(1)의 하단면 사이의 접합부(P2)에는 큰 응력(인장 응력과 전단 응력의 합 응력)이 발생한다.
계속해서, 상기와 같은 노치부(213A, 213B)를 형성한 것에 의한 상면측 전극(21)의 응력의 변화에 대해서, 수치 해석에 의해 검증했다. 구체적으로는, 길이 8㎜, 폭 2.9㎜, 두께 0.6㎜(본체부(211)가 0.4㎜, 대좌(212)가 0.2㎜)인 상면측 전극(21)에 폭 0.3㎜의 노치부(213A, 213B)를 형성한 경우에 있어서, 상면측 전극(21)의 온도를 60℃로 고정하고, 상면측 전극(21)의 온도를 60℃와 120℃ 사이에서 진동시킨 경우에, 상면측 전극(21)의 대좌(212)와 열전소자(1)의 끝면 사이의 접합부(도 5에 나타낸 접합부(P1))에 발생하는 응력의 진폭을 산출했다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 있어서 상면측 전극(21)에 형성되는 슬릿 형상의 노치부(213A, 213B)의 깊이(d) 및 각도(θ)의 정의에 대해서 설명하기 위한 도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 노치부(213A, 213B)의 깊이(d)는 상면측 전극(21)의 폭 방향(D2)에 있어서의, 중심선(CL)과 노치부(213A, 213B)의 선단의 거리이다. 이하의 설명에서는 노치부(213A, 213B)의 선단이 마침 중심선(CL)에 도달했을 때의 깊이(d)를 0이라고 해서, 노치부(213A, 213B)의 선단이 중심선(CL)을 넘어서 연장되는 경우에 d>0, 노치부(213A, 213B)의 선단이 중심선(CL)에 도달하지 않는 경우에 d<0이라고 한다. 또한, 이하에서 설명하는 해석에서는 노치부(213A, 213B)는 같은 깊이(d)인 것으로 했다.
도 7은 도 6에 나타내는 바와 같이 정의된 슬릿 형상의 노치부(213A, 213B)의 깊이(d)와, 상면측 전극(21)에 발생하는 응력의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 깊이(d)에 관한 해석에서는 노치부(213A, 213B)의 각도(θ)는 20°로 했다. 도 7의 그래프에 나타내는 바와 같이, d<0의 경우, 즉 폭 방향(D2)에서 보았을 때에 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B)까지의 사이에 노치부(213A)도 노치부(213B)도 형성되지 않는 구간이 있는 경우, 상면측 전극(21)의 대좌(212)와 열전소자(1) 끝면 사이의 접합부에 발생하는 응력의 진폭은 비교적 큰 값이다(d=-0.20㎜에서 64.2㎫, d=0.10㎜에서 63.5㎫). 이에 대하여, d=0인 경우, 즉 폭 방향(D2)에서 보았을 때에 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B)까지 사이의 구간(S1)에 노치부(213A) 또는 노치부(213B) 중 어느 하나가 형성되는 경우, 응력의 진폭은 상기의 경우보다 작아진다(59.9㎫). 또한, d>0의 경우, 즉 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B)까지의 사이의 일부의 구간(S2)에 노치부(213A, 213B)의 양방이 형성되는 경우, 응력의 진폭은 더욱 작아진다(d=0.10㎜에서 56.0㎫, d=0.18㎜에서 53.9㎫, d=0.20㎜에서 54.2㎫, d=0.30㎜에서 51.7㎫).
상기의 결과에 의하면, 폭 방향(D2)에서 보았을 때에 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B)까지의 사이의 구간(S1)에 노치부(213A) 또는 노치부(213B) 중 어느 하나가 형성되는 것이, 상면측 전극(21)의 열팽창에 의해 열전소자(1)와 전극(2)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시키기 때문에 유효하다. 또한, 제 1 측(211A)으로부터 제 2 측(211B)까지의 사이의 일부의 구간(S2)에 노치부(213A, 213B)의 양방을 형성함으로써, 상면측 전극(21)의 열팽창에 의해 열전소자(1)와 전극(2)의 접합부에 발생하는 응력을 더욱 저감시킬 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 노치부(213A, 213B)의 각도(θ)는 상면측 전극(21)의 폭 방향(D2)과, 노치부(213A, 213B)가 연장되는 방향이 이루는 각도이다. 노치부(213A, 213B)가 폭 방향(D2)과 평행하게, 즉 길이 방향(D1)에 대하여 수직하게 연장되는 경우, 각도(θ)는 0이 된다. 노치부(213A, 213B)가 폭 방향(D2) 및 길이 방향(D1)에 대하여 기울어진 방향으로 서로 대향하여 연장되는 경우, 각도(θ)>0이 된다. 여기에서, 노치부(213A, 213B)가 서로 대향하여 연장되는 경우, 노치부(213A, 213B)는 중심선(CL)에 가까워짐에 따라 서로 근접한다. 한편, 노치부(213A, 213B)가 폭 방향(D2) 및 길이 방향(D1)에 대하여 기울어진 방향으로 서로 배향하여 연장되는 경우, 각도(θ)<0이 된다. 여기에서, 노치부(213A, 213B)가 서로 배향하여 연장되는 경우, 노치부(213A, 213B)는 중심선(CL)에 가까워짐에 따라서 서로 이간한다. 또한, 이하에서 설명하는 해석에서는 노치부(213A, 213B)는 대략 평행하게, 즉 대략 같은 각도(θ)로 연장되는 것으로 했다.
도 8은 도 6에 나타내는 바와 같이 정의된 슬릿 형상의 노치부(213A, 213B)의 각도(θ)와, 상면측 전극(21)에 발생하는 응력의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 각도(θ)에 관한 해석에서는 노치부(213A, 213B)의 깊이(d)는 0.18㎜로 했다. 도 8의 그래프에 나타내는 바와 같이, θ≤0의 경우, 즉 노치부(213A, 213B)가 길이 방향(D1)에 대하여 수직하게 연장되거나, 또는 서로 배향하여 연장되는 경우, 상면측 전극(21)의 대좌(212)와 열전소자(1)의 끝면 사이의 접합부에 발생하는 응력의 진폭은 비교적 큰 값이다(θ=-10°에서 58.1㎫, θ=0에서 57.7㎫). 이에 대하여, θ>0의 경우, 즉 노치부(213A, 213B)의 길이 방향(D1)에 대하여 기울어진 방향으로 서로 대향하여 연장되는 경우, 응력의 진폭은 각도(θ)가 커짐에 따라 작아진다(θ=10°에서 55.4㎫, θ=20°에서 53.9㎫, θ=30°에서 52.6㎫).
상기의 결과에 의하면, 노치부(213A, 213B)가 상면측 전극(21)의 길이 방향(D1)에 대하여 기울어진 방향으로 서로 대향하여 연장되는 것이, 상면측 전극(21)의 열팽창에 의해 열전소자(1)와 전극(2)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시키기 때문에 위해서 유효하다.
또한, 열전모듈(10)에 있어서, 상면측 전극(21)은 P형 열전소자(1P)와 N형 열전소자(1N)를 전기적으로 접속함과 아울러, 폴리이미드 필름(3)과 열전소자(1) 사이에서 열을 전달하는 기능을 갖는다. 상기와 같은 노치부(213A, 213B)가 형성된 부분에서는 상면측 전극(21)이 폴리이미드 필름(3)에 접촉하지 않기 때문에, 노치부(213A, 213B)가 차지하는 면적이 커질수록 상면측 전극(21)이 전달 가능한 열의 양은 감소한다. 또한, 노치부(213A, 213B)의 깊이(d)나 각도(θ)에도 의하지만, 노치부(213A, 213B)가 차지하는 면적이 커질수록 P형 열전소자(1P)와 N형 열전소자(1N) 사이의 전기 저항이 증대한다.
그 때문에, 상면측 전극(21)의 길이 방향(D1) 및 폭 방향(D2)을 포함하는 평면으로 생각한 경우, 상면측 전극(21)의 면적(Sd)에 대한 노치부(213A, 213B)의 합계 면적(Ss)의 비율(Ss/Sd)이 소정의 값 이하가 되도록 노치부(213A, 213B)의 형상을 결정하는 것이 바람직하다. 본 발명자들의 지견에 의하면, 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서 열전모듈(10)이 충분한 성능을 발휘하기 위해서는, 상면측 전극(21)의 면적(Sd)에 대한 노치부(213A, 213B)의 합계 면적(Ss)의 비율(Ss/Sd)이 0.33(1/3) 미만인 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 상면측 전극(21)의 면적(Sd)에 대한 노치부(213A, 213B)의 합계 면적(Ss)의 비율(Ss/Sd)은 0.18이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시형태에 의하면, 열전모듈(10)의 상면측 전극(21)의 열팽창에 의해 열전소자(1)와 전극(2)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변형, 개량 등은 본 발명에 포함되는 것이다.
예를 들면, 상기의 실시형태에서는 상면측 전극(21)이 폴리이미드 필름(3)에 접합되고, 하면측 전극(22)은 열전모듈(10)의 하면측의 기판에 고정되게 되어 있었지만, 다른 실시형태에서는 하면측 전극(22)도 폴리이미드 필름을 통해서 기판에 접합되어도 좋다. 이 경우, 하면측 전극(22)에 대해서도 폴리이미드 필름을 변형시키면서 팽창하는 것이 가능하게 되기 때문에, 하면측 전극(22)에도 상면측 전극(21)과 같은 노치부를 형성함으로써 열전소자(1)와 전극(2)의 접합부에 발생하는 응력을 저감시킬 수 있다. 상기의 경우, 노치부는 상면측 전극(21) 및 하면측 전극(22)의 양방에 형성되어도 좋고, 하면측 전극(22)에만 형성되어도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는 상면측 전극(21)의 폭 방향(D2)의 제 1 측(211A) 및 제 2 측(211B)의 각각 1개의 노치부(213A, 213B)가 형성되었지만, 제 1 측(211A) 및 제 2 측(211B)의 각각 복수의 노치부가 형성되어도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는 상면측 전극(21)에 형성되는 노치부(213A, 213B)가 같은 깊이(d)인 것으로 했지만, 다른 실시형태에서는 노치부(213A)와 노치부(213B)가 다른 깊이(d)로 형성되어도 좋다. 마찬가지로, 상기의 실시형태에서는 노치부(213A, 213B)가 대략 같은 각도(θ)로 연장되는 것으로 했지만, 다른 실시형태에서는 노치부(213A)와 노치부(213B)가 다른 각도(θ)로 연장되어도 좋다.
또한, 상기의 실시형태에서는 상면측 전극(21)의 제 1 측(211A) 및 제 2 측(211B)에 각각 형성되는 노치부가 직선적인 슬릿 형상인 예에 대해서 설명했지만, 노치부의 형상은 반드시 직선적인 슬릿 형상이 아니어도 좋다. 예를 들면, 노치부는 만곡한 또는 굴곡 부분을 포함하는 슬릿 형상이어도 좋다. 또는, 상기한 바와 같이 열의 전달의 관점, 및 열전소자 사이의 전기 저항의 관점에서 전극의 노치부 이외의 면적을 확보한 뒤에, 제 1 측(211A) 및 제 2 측(211B)에 가까워질수록 광폭이 되는 V자형의 노치부를 형성해도 좋다.
기타, 본 발명은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등을 채용해도 좋다.
100…플라즈마 처리 장치, 10…열전모듈,
1…열전소자, 2…전극,
21…상면측 전극, 22…하면측 전극,
3…폴리이미드 필름, 211A…제 1 측,
211B…제 2 측, 213A…노치부,
213B…노치부, D1…길이 방향,
D2…폭 방향.

Claims (5)

  1. 열전모듈에 있어서,
    제 1 및 제 2 열전소자와,
    판 형상의 본체부를 갖고, 상기 본체부의 제 1 면이 상기 제 1 열전소자의 제 1 끝면 및 상기 제 2 열전소자의 제 1 끝면에 접합되어 상기 제 1 및 제 2 열전소자를 서로 전기적으로 접속하는 제 1 전극과,
    상기 제 1 열전소자의 상기 제 1 끝면과는 반대측의 제 2 끝면에 접합되는 제 2 전극과,
    상기 제 2 열전소자의 상기 제 1 끝면과는 반대측의 제 2 끝면에 접합되는 제 3 전극을 구비하고,
    상기 제 1 전극은 상기 제 1 및 제 2 열전소자의 각각의 끝면의 중심을 연결하는 길이 방향에 대응하는 폭 방향의 제 1 측에 형성되는 제 1 노치부와, 상기 폭 방향의 제 2 측에 형성되는 제 2 노치부를 갖고,
    상기 폭 방향에 대해서, 상기 제 1 전극의 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이의 구간에는 상기 제 1 노치부 또는 상기 제 2 노치부 중 적어도 어느 하나가 형성되고,
    상기 제 1 및 제 2 노치부는 상기 길이 방향에 대하여 기울어진 방향으로 서로 대향하여 연장되고,
    상기 폭 방향과 상기 제 1 및 제 2 노치부가 연장되는 방향이 이루는 각도는 10°이상이고, 또한, 예각인 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폭 방향에 대해서, 상기 제 1 전극의 상기 제 1 측과 상기 제 2 측 사이의 일부의 구간에는 상기 제 1 노치부 및 상기 제 2 노치부의 양방이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 노치부는 서로 평행한 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.
  5. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 길이 방향 및 상기 폭 방향을 포함하는 평면에 있어서, 상기 제 1 전극의 면적에 대한 상기 제 1 노치부 및 상기 제 2 노치부의 합계 면적의 비율은 0.33 미만인 것을 특징으로 하는 열전모듈.
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