KR102366388B1 - Thermo electric element - Google Patents

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조용상
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 교대로 배치되는 복수의 P형 열전 레그 및 복수의 N형 열전 레그, 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 상에 배치되는 제2 기판, 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그를 직렬 연결하는 복수의 전극, 그리고 상기 복수의 전극 사이에 배치되는 더미 패드를 포함한다.A thermoelectric element according to an embodiment of the present invention includes a first substrate, a plurality of P-type thermoelectric legs and a plurality of N-type thermoelectric legs alternately disposed on the first substrate, the plurality of P-type thermoelectric legs, and the plurality of A second substrate disposed on the N-type thermoelectric leg, the plurality of P-type thermoelectric legs, a plurality of electrodes connecting the plurality of N-type thermoelectric legs in series, and a dummy pad disposed between the plurality of electrodes.

Description

열전 소자{THERMO ELECTRIC ELEMENT}Thermoelectric element {THERMO ELECTRIC ELEMENT}

본 발명은 열전 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes inside a material, and refers to direct energy conversion between heat and electricity.

열전 소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등이 있다.Thermoelectric element is a generic term for elements using thermoelectric phenomenon, elements using temperature change of electrical resistance, element using Seebeck effect, a phenomenon in which electromotive force is generated by temperature difference, and Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat is generated by current There are devices using .

열전 소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있으며, 열전 소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric elements are being applied in various ways to home appliances, electronic parts, communication parts, and the like, and the demand for thermoelectric performance of thermoelectric elements is increasing.

열전 소자는 기판, 전극 및 열전 레그를 포함한다. 기판 상에는 복수의 전극이 인접하여 배치되며, 각 전극 상에는 P형 열전 레그와 N형 열전 레그가 배치된다.A thermoelectric element includes a substrate, an electrode, and a thermoelectric leg. A plurality of electrodes are disposed adjacent to each other on the substrate, and a P-type thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg are disposed on each electrode.

한편, 고온 고습 환경 하에서 열전 소자 내에 전압이 인가되면, 하나의 전극이 인접하는 다른 전극으로 마이그레이션(migration)하는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 열전 소자를 구성하는 회로가 쇼트될 수 있다. Meanwhile, when a voltage is applied to the thermoelectric element under a high temperature and high humidity environment, a phenomenon in which one electrode migrates to another adjacent electrode may occur. In this case, a circuit constituting the thermoelectric element may be shorted.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전 성능 및 신뢰성이 우수한 열전 소자를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric device having excellent thermoelectric performance and reliability.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자는 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 교대로 배치되는 복수의 P형 열전 레그 및 복수의 N형 열전 레그, 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 상에 배치되는 제2 기판, 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그를 직렬 연결하는 복수의 전극, 그리고 상기 복수의 전극 사이에 배치되는 더미 패드를 포함한다. A thermoelectric element according to an embodiment of the present invention includes a first substrate, a plurality of P-type thermoelectric legs and a plurality of N-type thermoelectric legs alternately disposed on the first substrate, the plurality of P-type thermoelectric legs, and the plurality of A second substrate disposed on the N-type thermoelectric leg, the plurality of P-type thermoelectric legs, a plurality of electrodes connecting the plurality of N-type thermoelectric legs in series, and a dummy pad disposed between the plurality of electrodes.

상기 복수의 전극은, 상기 제1 기판과 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제1 전극, 그리고 상기 제2 기판과 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하며, 상기 더미 패드는 상기 제1 기판 상에서 상기 복수의 제1 전극 사이에 배치되거나, 상기 제2 기판 상에서 상기 복수의 제2 전극 사이에 배치될 수 있다.The plurality of electrodes may include a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs, and the second substrate and the plurality of P-type thermoelectric legs; a plurality of second electrodes disposed between the plurality of N-type thermoelectric legs, wherein the dummy pad is disposed between the plurality of first electrodes on the first substrate or the plurality of second electrodes on the second substrate It may be disposed between the electrodes.

상기 더미 패드는 상기 복수의 제1 전극 사이에서 상기 복수의 제1 전극과 이격되어 배치되거나, 상기 복수의 제2 전극 사이에서 상기 복수의 제2 전극과 이격되어 배치될 수 있다. The dummy pad may be disposed to be spaced apart from the plurality of first electrodes between the plurality of first electrodes, or disposed to be spaced apart from the plurality of second electrodes between the plurality of second electrodes.

상기 더미 패드는 Cu를 포함할 수 있다. The dummy pad may include Cu.

상기 더미 패드는 은(Ag), 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. The dummy pad may further include at least one of silver (Ag), gold (Au), and platinum (Pt).

상기 더미 패드 상에는 상기 P형 열전 레그 및 상기 N형 열전 레그가 배치되지 않을 수 있다.The P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg may not be disposed on the dummy pad.

본 발명의 실시예에 따르면, 열전 성능 및 신뢰성이 우수한 열전 소자를 얻을 수 있다. 특히, 고온 또는 고습 환경 하에서 전극의 마이그레이션(migration)이 발생하더라도, 열전 소자를 구성하는 회로의 쇼트가 방지되는 구조를 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a thermoelectric device having excellent thermoelectric performance and reliability may be obtained. In particular, even if migration of the electrode occurs under a high temperature or high humidity environment, it is possible to obtain a structure in which a short circuit of a circuit constituting the thermoelectric element is prevented.

도 1은 열전소자의 단면도이고, 도 2는 열전소자의 사시도이다.
도 3은 전극과 열전 레그 간의 관계를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 5는 전극의 마이그레이션 현상을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자이다.
1 is a cross-sectional view of a thermoelectric element, and FIG. 2 is a perspective view of the thermoelectric element.
3 is a diagram for describing a relationship between an electrode and a thermoelectric leg in detail.
4 to 5 are diagrams showing the migration phenomenon of the electrode.
6 is a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
7 is a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
8 to 10 are thermoelectric devices according to still another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the present invention may have various changes and may have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including an ordinal number such as second, first, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are given the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1은 열전소자의 단면도이고, 도 2는 열전소자의 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a thermoelectric element, and FIG. 2 is a perspective view of the thermoelectric element.

도 1내지 2를 참조하면, 열전소자(100)는 하부 기판(110), 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)을 포함한다.1 to 2 , the thermoelectric element 100 includes a lower substrate 110 , a lower electrode 120 , a P-type thermoelectric leg 130 , an N-type thermoelectric leg 140 , an upper electrode 150 , and an upper substrate. (160).

하부 전극(120)은 하부 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 하부 바닥면 사이에 배치되고, 상부 전극(150)은 상부 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 상부 바닥면 사이에 배치된다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)는 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 의하여 전기적으로 연결된다. The lower electrode 120 is disposed between the lower substrate 110 and the lower bottom surfaces of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 , and the upper electrode 150 is formed between the upper substrate 160 and the P-type thermoelectric leg 140 . It is disposed between the thermoelectric leg 130 and the upper bottom surface of the N-type thermoelectric leg 140 . Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 are electrically connected by the lower electrode 120 and the upper electrode 150 .

예를 들어, 리드선을 통하여 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 전압을 인가하면, 펠티에 효과로 인하여 P형 열전 레그(130)로부터 N형 열전 레그(140)로 전류가 흐르는 기판은 열을 흡수하여 냉각부로 작용하고, N형 열전 레그(140)로부터 P형 열전 레그(130)로 전류가 흐르는 기판은 가열되어 발열부로 작용할 수 있다.For example, when a voltage is applied to the lower electrode 120 and the upper electrode 150 through a lead wire, the substrate through which current flows from the P-type thermoelectric leg 130 to the N-type thermoelectric leg 140 due to the Peltier effect is heated. The substrate in which current flows from the N-type thermoelectric leg 140 to the P-type thermoelectric leg 130 may be heated to act as a heat generating part.

여기서, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Ti)를 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그(130)는 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. N형 열전 레그(140)는 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. Here, the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be bismuth telluride (Bi-Te)-based thermoelectric legs including bismuth (Bi) and tellurium (Ti) as main raw materials. P-type thermoelectric leg 130 is antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium It may be a bismuthtelluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg including at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In). N-type thermoelectric leg 140 is selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium It may be a bismuthtelluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg including at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In).

P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(130) 또는 벌크형 N형 열전 레그(140)는 열전 소재를 열처리하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득한 후, 이를 소결하고, 소결체를 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(130) 또는 적층형 N형 열전 레그(140)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.The P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be formed in a bulk type or a stack type. In general, the bulk-type P-type thermoelectric leg 130 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 140 heat-treats a thermoelectric material to manufacture an ingot, grinds the ingot and sieves to obtain a powder for the thermoelectric leg, and then It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body. The laminated type P-type thermoelectric leg 130 or the laminated type N-type thermoelectric leg 140 is formed by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, then stacking the unit member and cutting the unit through the process. can be obtained

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 제벡 지수로 나타낼 수 있다. 제백 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention may be expressed as a Seebeck index. The Seebeck index (ZT) can be expressed as in Equation (1).

Figure 112016003929835-pat00001
Figure 112016003929835-pat00001

여기서, α는 제벡계수[V/K]이고, σ는 전기 전도도[S/m]이며, α2σ는 파워 인자(Power Factor, [W/mK2])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는 a·cp·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.Here, α is the Seebeck coefficient [V/K], σ is the electrical conductivity [S/m], and α 2 σ is the power factor (Power Factor, [W/mK 2 ]). And, T is the temperature, k is the thermal conductivity [W/mK]. k can be expressed as a·c p ·ρ, a is the thermal diffusivity [cm 2 /S], c p is the specific heat [J/gK], ρ is the density [g/cm 3 ].

열전 소자의 제백 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산할 수 있다.In order to obtain the Seebeck index of the thermoelectric element, a Z value (V/K) is measured using a Z meter, and the Seebeck index (ZT) can be calculated using the measured Z value.

도 3은 전극과 열전 레그 간의 관계를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a relationship between an electrode and a thermoelectric leg in detail.

도 3을 참조하면, 하부 전극(120-1) 상에는 N형 열전 레그(140-1) 및 P형 열전 레그(130-1)가 배치된다. 그리고, 상부 전극(150-1) 아래에는 P형 열전 레그(130-1) 및 N형 열전 레그(140-2)가 배치된다. 그리고, 하부 전극(120-2) 상에는 N형 열전 레그(140-2) 및 P형 열전 레그(130-2)가 배치된다. 그리고, 상부 전극(150-2) 아래에는 P형 열전 레그(130-2) 및 N형 열전 레그(140-3)가 배치된다. 이와 같은 방법으로, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)는 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)을 통하여 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3 , an N-type thermoelectric leg 140-1 and a P-type thermoelectric leg 130-1 are disposed on the lower electrode 120-1. In addition, a P-type thermoelectric leg 130-1 and an N-type thermoelectric leg 140-2 are disposed under the upper electrode 150-1. In addition, an N-type thermoelectric leg 140-2 and a P-type thermoelectric leg 130-2 are disposed on the lower electrode 120-2. In addition, a P-type thermoelectric leg 130-2 and an N-type thermoelectric leg 140-3 are disposed under the upper electrode 150-2. In this way, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 may be electrically connected in series through the lower electrode 120 and the upper electrode 150 .

한편, 도 4 내지 5에서 도시한 바와 같이, 고온 또는 고습 환경 하에서 열전 소자 내에 전압이 인가되는 경우, 전극의 마이그레이션(migration) 현상이 발생할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(120-2)이 인접하여 배치되는 하부 전극(120-5)를 향하여 성장하는 경우, 하부 전극(120-2)과 하부 전극(120-5)의 접촉으로 인하여 열전 소자(100)의 회로가 쇼트될 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIGS. 4 to 5 , when a voltage is applied to the thermoelectric element under a high temperature or high humidity environment, an electrode migration phenomenon may occur. For example, when the lower electrode 120 - 2 grows toward the adjacent lower electrode 120 - 5 , the thermoelectric element is caused by the contact between the lower electrode 120 - 2 and the lower electrode 120 - 5 . The circuit of (100) may be shorted.

본 발명의 실시예에 따르면, 전극 사이에 더미 패드를 배치하여 전극의 마이그레이션으로 인한 쇼트를 방지하고자 한다.According to an embodiment of the present invention, a dummy pad is disposed between the electrodes to prevent a short circuit due to migration of the electrodes.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자이다. 설명의 편의를 위하여, 하부 기판, 하부 전극 및 열전 레그만을 도시하여 설명하고 있으나, 동일한 구조가 상부 기판 및 상부 전극에도 적용될 수 있다.6 is a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, only the lower substrate, the lower electrode, and the thermoelectric leg are illustrated and described, but the same structure may be applied to the upper substrate and the upper electrode.

도 6을 참조하면, 하부 기판(110) 상에는 복수의 하부 전극(120)이 배치되며, 각 하부 전극(120) 상에는 P형 열전 레그와 N형 열전 레그가 배치된다. 복수의 P형 열전 레그와 복수의 N형 열전 레그는 복수의 하부 전극(120) 및 복수의 상부 전극을 통하여 직렬 연결되며, 이를 통하여 전류가 흐를 수 있다.Referring to FIG. 6 , a plurality of lower electrodes 120 are disposed on the lower substrate 110 , and a P-type thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg are disposed on each lower electrode 120 . The plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs are connected in series through the plurality of lower electrodes 120 and the plurality of upper electrodes, through which current may flow.

그리고, 하부 기판(110) 상에서 복수의 하부 전극(120) 사이에 더미 패드(170)가 배치된다. 그리고, 더미 패드(170) 상에는 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그가 배치되지 않는다. 이에 따라, 열전 소자 내에 전압이 인가되더라도, 더미 패드(170)를 통해서는 전류가 흐르지 않는다. In addition, a dummy pad 170 is disposed between the plurality of lower electrodes 120 on the lower substrate 110 . In addition, the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg are not disposed on the dummy pad 170 . Accordingly, even when a voltage is applied to the thermoelectric element, no current flows through the dummy pad 170 .

이와 같이, 고온 또는 고습 환경 하에서 열전 소자 내에 전압이 인가되어 하부 전극(120-2)의 마이그레이션이 발생하더라도, 인접하는 하부 전극(120-5)과 접촉하지 않으므로, 열전 소자(100)의 회로의 쇼트를 방지할 수 있다. As such, even if a voltage is applied to the thermoelectric element under a high temperature or high humidity environment to cause migration of the lower electrode 120 - 2 , it does not come into contact with the adjacent lower electrode 120 - 5 , so the circuit of the thermoelectric element 100 is not in contact. Short circuit can be prevented.

이때, 더미 패드(170)는 하부 전극(120)과 동일한 소재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 전극(120)이 구리(Cu)로 이루어지는 경우, 더미 패드(170)도 Cu로 이루어질 수 있다.In this case, the dummy pad 170 may include the same material as the lower electrode 120 . For example, when the lower electrode 120 is made of copper (Cu), the dummy pad 170 may also be made of Cu.

또는, 하부 전극(120)이 Cu로 이루어지는 경우, 더미 패드(170)는 Cu뿐만 아니라 은(Ag), 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다. 은(Ag), 금(Au) 및 백금(Pt)는 Cu와의 응집력이 우수한 소재이다. 따라서, 고온 또는 고습 환경 하에서 열전 소자 내에 전압이 인가되는 경우, 하부 전극(120)은 더미 패드(170) 방향으로 성장하게 된다. 이와 같이, 더미 패드(170)는 하나의 하부 전극(120-2)이 인접하는 하부 전극(120-5)으로 성장하는 경로를 차단하므로, 열전 소자(100) 내 회로의 쇼트를 방지할 수 있다.Alternatively, when the lower electrode 120 is made of Cu, the dummy pad 170 may further include at least one of silver (Ag), gold (Au), and platinum (Pt) as well as Cu. Silver (Ag), gold (Au), and platinum (Pt) are materials with excellent cohesion with Cu. Accordingly, when a voltage is applied to the thermoelectric element under a high temperature or high humidity environment, the lower electrode 120 grows in the direction of the dummy pad 170 . As described above, since the dummy pad 170 blocks the growth path of one lower electrode 120 - 2 to the adjacent lower electrode 120 - 5 , a short circuit in the thermoelectric element 100 can be prevented. .

이때, 더미 패드(170)는 복수의 하부 전극(120) 사이에서 복수의 하부 전극(120)과 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 더미 패드(170)의 폭이 100인 경우, 더미 패드(170)와 하부 전극(120) 간의 이격 거리는 1 내지 10일 수 있다. 더미 패드(170)와 하부 전극(120) 간의 이격 거리가 상기 범위 이내인 경우, 하부 전극(120)의 마이그레이션 시 더미 패드(170)로 성장하며, 인접 하부 전극(120)을 향하여 성장하는 경로를 차단하기 용이하다. In this case, the dummy pad 170 may be disposed between the plurality of lower electrodes 120 to be spaced apart from the plurality of lower electrodes 120 . For example, when the width of the dummy pad 170 is 100, the separation distance between the dummy pad 170 and the lower electrode 120 may be 1 to 10. When the distance between the dummy pad 170 and the lower electrode 120 is within the above range, the dummy pad 170 grows into the dummy pad 170 during migration of the lower electrode 120, and a growth path toward the adjacent lower electrode 120 is taken. easy to block

한편, 도 6에서는 더미 패드(170)와 양 하부 전극(120-2, 120-5) 간의 간격이 동일한 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, although it is illustrated in FIG. 6 that the distance between the dummy pad 170 and the lower electrodes 120 - 2 and 120 - 5 is the same, the present invention is not limited thereto.

도 7에서 도시한 바와 같이, 하나의 열의 하부 전극(120-1, 120-2, 120-3)과 더미 패드(170) 간의 간격은 인접하는 다른 열의 하부 전극(120-4, 120-5, 120-6)과 더미 패드(170) 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있다. 이에 따라, 양쪽의 하부 전극(120-2, 120-5)이 동시에 동일한 더미 패드(170)에 접촉할 가능성을 낮출 수 있다. As shown in FIG. 7 , the spacing between the lower electrodes 120-1, 120-2, and 120-3 in one row and the dummy pad 170 is equal to the lower electrode 120-4, 120-5, and 120-5 in the other adjacent row. 120 - 6 ) and the dummy pad 170 may be formed to be narrower than the gap. Accordingly, it is possible to reduce the possibility that both lower electrodes 120 - 2 and 120 - 5 simultaneously contact the same dummy pad 170 .

한편, 도 6 내지 7에서는 전극의 길이와 더미 패드의 길이가 동일한 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더미 패드의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. Meanwhile, although it is illustrated that the length of the electrode and the length of the dummy pad are the same in FIGS. 6 to 7 , the present invention is not limited thereto. The shape of the dummy pad may be variously modified.

도 8 내지 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자를 나타낸다.8 to 10 show a thermoelectric device according to still another embodiment of the present invention.

도 8 내지 10을 참조하면, 하부 기판(110) 상에는 복수의 하부 전극(120)이 배치되며, 각 하부 전극(120) 상에는 P형 열전 레그와 N형 열전 레그가 배치된다. 복수의 P형 열전 레그와 복수의 N형 열전 레그는 복수의 하부 전극(120) 및 복수의 상부 전극을 통하여 직렬 연결되며, 이를 통하여 전류가 흐를 수 있다.8 to 10 , a plurality of lower electrodes 120 are disposed on the lower substrate 110 , and a P-type thermoelectric leg and an N-type thermoelectric leg are disposed on each lower electrode 120 . The plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs are connected in series through the plurality of lower electrodes 120 and the plurality of upper electrodes, through which current may flow.

그리고, 하부 기판(110) 상에서 복수의 하부 전극(120) 사이에 더미 패드(170)가 배치된다. 그리고, 더미 패드(170) 상에는 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그가 배치되지 않는다. 이에 따라, 열전 소자 내에 전압이 인가되더라도, 더미 패드(170)를 통해서는 전류가 흐르지 않는다.In addition, a dummy pad 170 is disposed between the plurality of lower electrodes 120 on the lower substrate 110 . In addition, the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg are not disposed on the dummy pad 170 . Accordingly, even when a voltage is applied to the thermoelectric element, no current flows through the dummy pad 170 .

도 8에서 예시하는 바와 같이, 더미 패드(170)는 복수의 하부 전극(120-1, 120-2, 120-3)이 이루는 열에 대응하도록 배치될 수 있다. 이에 따르면, 더미 패드(170)를 형성하기 위한 공정이 간단하므로, 제조 비용이 저렴한 장점이 있다. As illustrated in FIG. 8 , the dummy pad 170 may be disposed to correspond to a column formed by the plurality of lower electrodes 120 - 1 , 120 - 2 , and 120 - 3 . Accordingly, since the process for forming the dummy pad 170 is simple, manufacturing cost is low.

또는, 도 9에서 예시하는 바와 같이, 더미 패드(170)는 하나의 하부 전극(120-1)보다 작은 크기로 배치될 수도 있다. 이에 따르면, 양쪽의 하부 전극이 하나의 더미 패드에 동시에 접촉할 가능성이 낮아질 수 있다. Alternatively, as illustrated in FIG. 9 , the dummy pad 170 may be disposed to have a size smaller than that of one lower electrode 120 - 1 . Accordingly, the possibility that both lower electrodes contact one dummy pad at the same time may be reduced.

또는, 도 10에서 예시하는 바와 같이, 도 8 및 도 9의 더미 패드 구조가 혼합되어 배치될 수도 있다.Alternatively, as illustrated in FIG. 10 , the dummy pad structures of FIGS. 8 and 9 may be mixed and disposed.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the claims below. You will understand that it can be done.

120: 하부 전극
130: P형 열전 레그
140: N형 열전 레그
170: 더미 패드
120: lower electrode
130: P-type thermoelectric leg
140: N-type thermoelectric leg
170: dummy pad

Claims (6)

제1 기판,
상기 제1 기판 상에 교대로 배치되는 복수의 P형 열전 레그 및 복수의 N형 열전 레그,
상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 상에 배치되는 제2 기판,
상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그를 직렬 연결하는 복수의 전극, 그리고
상기 복수의 전극 사이에 배치되는 더미 패드를 포함하고,
상기 복수의 전극은,
상기 제1 기판과 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제1 전극, 그리고
상기 제2 기판과 상기 복수의 P형 열전 레그 및 상기 복수의 N형 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제2 전극을 포함하고,
상기 더미 패드는 상기 제1 기판 상에서 상기 복수의 제1 전극 중 제1 열 전극 및 제2 열 전극 사이에 배치되고,
상기 제1 열 전극과 상기 더미 패드 간 간격 및 상기 제2 열 전극과 상기 더미 패드 간 간격은 각각 상기 더미 패드의 폭의 1 내지 10%이고,
상기 제1 열 전극과 상기 더미 패드 간 간격은 상기 제2 열 전극과 상기 더미 패드 간 간격과 상이한 열전 소자.
a first substrate;
a plurality of P-type thermoelectric legs and a plurality of N-type thermoelectric legs alternately disposed on the first substrate;
a second substrate disposed on the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs;
a plurality of electrodes connecting the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs in series; and
a dummy pad disposed between the plurality of electrodes;
The plurality of electrodes,
a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs; and
a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs;
the dummy pad is disposed between a first column electrode and a second column electrode among the plurality of first electrodes on the first substrate;
A distance between the first column electrode and the dummy pad and a distance between the second column electrode and the dummy pad are 1 to 10% of a width of the dummy pad, respectively;
A distance between the first column electrode and the dummy pad is different from a distance between the second column electrode and the dummy pad.
제1항에 있어서,
상기 더미 패드는 상기 제2 기판 상에서 상기 복수의 제2 전극 사이에 더 배치되는 열전 소자.
According to claim 1,
The dummy pad is further disposed between the plurality of second electrodes on the second substrate.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 더미 패드는 Cu를 포함하는 열전 소자.
According to claim 1,
The dummy pad is a thermoelectric element including Cu.
제4항에 있어서,
상기 더미 패드는 은(Ag), 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 더 포함하는 열전 소자.
5. The method of claim 4,
The dummy pad further includes at least one of silver (Ag), gold (Au), and platinum (Pt).
제4항에 있어서,
상기 더미 패드 상에는 상기 P형 열전 레그 및 상기 N형 열전 레그가 배치되지 않는 열전 소자.
5. The method of claim 4,
A thermoelectric device in which the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg are not disposed on the dummy pad.
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