KR20060050777A - 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법 - Google Patents

열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060050777A
KR20060050777A KR1020050079709A KR20050079709A KR20060050777A KR 20060050777 A KR20060050777 A KR 20060050777A KR 1020050079709 A KR1020050079709 A KR 1020050079709A KR 20050079709 A KR20050079709 A KR 20050079709A KR 20060050777 A KR20060050777 A KR 20060050777A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thermoelectric
cover
thermoelectric element
electrode
Prior art date
Application number
KR1020050079709A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100697166B1 (ko
Inventor
다까히로 소고오
가즈끼 다떼야마
히로요시 하나다
나루히또 곤도
야스히또 사이또
마사유끼 아라까와
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20060050777A publication Critical patent/KR20060050777A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100697166B1 publication Critical patent/KR100697166B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/81—Structural details of the junction
    • H10N10/813—Structural details of the junction the junction being separable, e.g. using a spring
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/82—Connection of interconnections

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

고온 환경 하에서도 안정적으로 동작시키기 위해, 열전 변환 장치는 복수의 전극을 구비한 제1 기판 및 제2 기판과, 일단부가 제1 기판의 각 전극에 대응하고 타단부가 제2 기판의 각 전극에 대응하도록 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 열전 소자와, 각 열전 소자의 위치를 규정하는 규정 부재와, 제2 기판의 외측에 배치되어 제2 기판과 제1 기판 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판에 결합되는 덮개를 갖는다.
전극, 덮개, 열전 소자, 규정 부재, 열전 변환 장치

Description

열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법{THERMOELECTRIC DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도1은 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 구성을 도시한 단면도.
도2는 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 구성을 도시한 사시도.
도3은 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 규정 부재의 사시도.
도4는 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 제1 제조 공정의 일부를 도시한 단면도.
도5는 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 제1 제조 공정의 일부를 도시한 단면도.
도6은 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 제2 제조 공정을 도시한 단면도.
도7은 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 제3 제조 공정을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 열전 변환 장치
2 : 덮개
3, 9 : 기판
4, 10 : 전극
5 : 탄성 금속 부재
7, 8 : 열전 소자
11 : 규정 부재
12 : 덮개 접속용 전극
13 : 관통 구멍
본 발명은 열을 전기로 변환 가능 혹은 전기를 열로 변환 가능한 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
열전 변환 장치는, 톰슨 효과, 펠티에 효과, 제베크 효과 등의 열전 효과를 이용한 열전 소자를 조합하여 구성되어 있다. 온도 조정 유닛으로서의 열전 변환 장치는 이미 대량 생산화되어 있다. 또한, 열을 전기로 변환하는 발전 유닛으로서의 열전 변환 장치는 연구 개발이 진행되고 있다.
발전 유닛으로서의 관련되는 열전 변환 장치는, 양단부에 온도차를 부여함으로써 기전력을 발생시키는 복수의 p형 열전 소자 및 n형 열전 소자가 복수의 전극을 갖는 제1 기판과 복수의 전극을 갖는 제2 기판에 협지된 구조이다. 또한, 모든 열전 소자가 전기적으로 직렬로 접속되도록, 각 열전 소자의 일단부는 제1 기판의 전극에, 타단부는 제2 기판의 전극에 땜납을 거쳐서 접속된다. 또한, 이들 열전 소자는 열적으로는 병렬로 배치되어 있다.
열을 전기로 변환할 때의 열전 변환 장치의 발전 효율을 열전 소자 자체의 발전 효율에 근접시키기 위해서는, 열전 소자의 일단부로의 열공급과 열전 소자의 타단부로부터의 방열이 원활하게 행해질 필요가 있다. 이로 인해, 열전 변환 장치를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판에는 열전도가 우수한 세라믹스 기판이 사용된다. 또한, 열전 소자가 접속되는 각 전극은 전기 저항이 낮은 구리 등의 도전성 재료가 사용된다.
그러나, 땜납의 융점은 150 ℃ 내지 300 ℃ 정도이므로 땜납을 사용한 열전 변환 장치를 900 ℃와 같은 고온의 환경 하에서 동작시키는 경우에는, 땜납이 녹아버려 동작상의 신뢰성을 잃게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 고온 환경 하에서도 동작하여 보다 신뢰성이 우수한 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 열전 변환 장치는, 복수의 전극을 구비한 제1 기판 및 제2 기판과, 일단부가 제1 기판의 각 전극에 대응하고, 타단부가 제2 기판의 각 전극에 대응하도록 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 열전 소자와, 각 열전 소자의 위치를 규정하는 규정 부재와, 제2 기판의 외측에 배치되어 제2 기판과 제1 기판 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판에 결합되는 덮개를 구비한다.
본 발명에 있어서는, 각 열전 소자의 위치를 규정하는 규정 부재를 구비함으 로써 종래 각 열전 소자를 접속하고 있었던 땜납이 불필요해진다. 또한, 각 열전 소자의 높이 방향으로 가해지는 압력에 의해 각 열전 소자를 보유 지지할 수 있으므로 열전 변환 장치가 가열되어 열변형한 경우라도 각 열전 소자와 각 전극의 접촉면에서 미끄러짐이 발생하여, 소자의 파손 등을 방지하는 것이 가능해진다.
상기 열전 변환 장치에 있어서, 덮개의 단부를 연장한 부분의 선단부를 이 부분에 의해 규정 부재가 보유 지지되도록 제1 기판에 결합하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 다른 부재를 설치하는 일 없이 규정 부재를 보유 지지하는 것이 가능해진다. 또한, 덮개의 단부를 연장한 부분을 이용함으로써 규정 부재의 제1 기판에 대한 위치 맞춤이 용이해진다.
상기 열전 변환 장치에 있어서, 덮개의 단부를 연장한 부분의 폭은 덮개의 단부변의 길이보다도 짧은 것이 바람직하다.
이에 의해, 덮개에 열을 공급한 경우에 덮개의 단부를 연장한 부분의 열저항이 커지도록 하여, 이 부분을 거쳐서 제1 기판측으로 유출해 버리는 열량을 감소시키는 것이 가능해진다.
상기 열전 변환 장치에 있어서, 규정 부재는 각 열전 소자에 대응하는 위치에 이 열전 소자의 위치를 규정하는 관통 구멍을 가진 절연 기판인 것이 바람직하다.
이에 의해, 높은 온도 환경 하에 있어서도 열전 소자가 서로 전기적으로 영향을 미치는 일 없이 각 열전 소자의 위치를 규정할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 열전 변환 장치의 제조 방법은 복수의 전극을 구비한 제1 기판 상에, 이 각 전극에 대응하도록 각 열전 소자의 일단부의 위치를 규정하는 규정 부재를 배치하는 공정과, 제1 기판 상의 규정 부재에 의해 규정되는 위치에 복수의 열전 소자를 배치하는 공정과, 복수의 전극을 구비한 제2 기판을, 이 각 전극이 각 열전 소자의 타단부에 대응하도록 제1 기판에 대향 배치하는 공정과, 제2 기판의 외측에 덮개를 배치하여 이 덮개를 제2 기판과 제1 기판 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판에 결합하는 공정을 갖는다.
상기 열전 변환 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 결합하는 공정에서는 덮개의 단부를 연장한 부분의 선단부를 이 부분에 의해 규정 부재가 보유 지지되도록 제1 기판에 결합하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 결합하는 공정에서는 덮개의 단부를 연장한 부분의 폭은 덮개의 단부변의 길이보다도 짧게 가공된 덮개를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열전 변환 장치의 제조 방법에 있어서, 규정 부재는 각 열전 소자에 대응하는 위치에 이 열전 소자의 위치를 규정하는 관통 구멍이 마련된 절연 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
도1은 일실시 형태에 있어서의 열전 변환 장치의 구성을 도시한 단면도이다. 상기 도면의 열전 변환 장치(1)는 복수의 전극(10) 및 덮개 접속용 전극(12)을 구비한 절연성의 제1 기판(9)과, 복수의 전극(4)을 구비한 절연성의 제2 기판(3)과, 복수의 p형 열전 소자(7) 및 n형 열전 소자(8)와, 각 열전 소자의 위치를 규정하는 규정 부재(11)와, 덮개(2)를 구비한다. 전극(10)은 제1 기판(9) 상에, 전극(4)은 제2 기판(3) 상에 모든 열전 소자가 전기적으로 직렬 접속되도록 배치되어 있다. 여기서는, 일예로서 제1 기판(9) 및 제2 기판(3)에는 SiN 베이스 부재의 세라믹스를, 전극(4) 및 전극(10)에는 저항성이 좋은 구리를 각각 사용한다.
복수의 p형 열전 소자(7) 및 n형 열전 소자(8)는 일단부가 제1 기판(9)의 전극(10)에 대응하고, 타단부가 제2 기판(3)의 전극(4)에 대응하도록 제1 기판(9)과 제2 기판(3) 사이에 규칙적으로 배치된다. 여기서는 일예로서, p형 열전 소자(7) 및 n형 열전 소자(8)에는 내열성이 높은 하프 휘슬러 구조를 가진 것을 사용한다.
각 열전 소자(7, 8)와 각 전극(4, 10) 사이에는, 구리의 금속 세선이 엮여 형성된 탄성 금속 부재(5)가 각각 배치되어 있다. 이 탄성 금속 부재(5)는 각 전극(4, 10)에 저항 용접에 의해 고정되어 있다. 탄성 금속 부재(5)는 탄성 변형하는 성질을 갖고 있으므로, 이 구성에 의해 고온 환경 하에 있어서 열전 소자(7, 8)가 열변형한 경우에 높이 방향의 신축을 흡수한다. 또한, 탄성 금속 부재(5)는 열전 소자(7, 8)의 제조시에 있어서의 높이의 변동 및 제1 기판(9) 및 제2 기판(3)의 휨 등에 기인하는 조립시에 있어서의 변동을 흡수한다.
규정 부재(11)는 각 열전 소자(7, 8)의 위치를 규정하기 위해, 제1 기판(9) 상에 배치되어 있다. 또한, 덮개(2)는 제2 기판(3)의 외측에 배치되어 제2 기판(3)과 제1 기판(9) 사이에 압력이 가해지도록 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 선단부가 제1 기판(9)에 덮개 접속용 전극(12)을 거쳐서 결합된다. 규정 부재(11) 및 덮개(2)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
열전 변환 장치(1)는 덮개(2)로부터 제1 기판(9)측으로 공급되는 열 및 제2 기판(3)측으로 공급되는 열에 의해 열전 소자(7, 8)의 양단부에 발생하는 온도차를 전기로 변환하여 동작한다. 예를 들어, 제2 기판(3)측의 사용 온도는 900 ℃로, 제1 기판(9)측의 사용 온도는 900 ℃보다도 낮은 온도로 설정된다. 여기서는, 덮개(2)와 제2 기판(3) 사이에 열전도율이 좋은 금속막(14)을 형성하고, 제1 기판(9)의 외측에도 마찬가지로 금속막(15)을 형성함으로써 외부와의 열의 흐름을 원활하게 하여 열효율을 높이고 있다.
다음에, 규정 부재(11)에 대해 도2 및 도3을 이용하여 설명한다.
도2는 본 열전 변환 장치의 구성을 도시한 사시도이다. 상기 도면에 있어서, 규정 부재(11)는 제1 기판(9) 상에 덮개(2) 및 제1 기판(9)과 평행하게 배치되어 있다.
도3은 규정 부재(11)의 구성을 도시한 사시도이다. 도3에 도시한 바와 같이, 규정 부재(11)는 각 열전 소자에 대응하는 위치에 열전 소자의 위치를 규정하는 관통 구멍(13)을 가진 절연 기판이다. 도2에 도시한 바와 같이, 각 열전 소자(7, 8)의 일단부는 규정 부재(11)의 관통 구멍(13)에 삽입되어 전극(4, 10)에 접촉한다. 여기서는, 규정 부재(11)에는 상기 규정 부재(11)가 각 열전 소자에 접촉하는 것 및 사용 온도를 고려하여 절연성 및 내열성이 높은 세라믹스를 사용한다. 이와 같이 규정 부재(11)에 세라믹스를 사용함으로써, 높은 온도 환경 하에 있어서도 열전 소자가 서로 전기적으로 영향을 미치지 않도록 하고 있다.
다음에, 덮개(2)에 대해 도2를 이용하여 설명한다.
도시한 바와 같이, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 선단부는 이 부분(6) 에 의해 규정 부재(11)가 보유 지지되도록 제1 기판(9)에 결합된다. 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)에 의해 규정 부재(11)를 보유 지지함으로써, 규정 부재(11)를 보유 지지하기 위한 다른 부재를 설치하는 것을 불필요하게 하고 있다. 이와 같이 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)과 제1 기판(9)에 의해 규정 부재(11)를 보유 지지함으로써 규정 부재(11)의 위치가 정해져 제1 기판(9)과의 위치 맞춤이 용이해진다.
덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 선단부는 제1 기판(9) 상의 덮개 접속용 전극(12)을 거쳐서 결합된다. 예를 들어, 제1 기판(9)측의 사용 온도를 900 ℃보다도 낮은 온도로 설정한 경우에는, 덮개 접속용 전극(12)에는 용접 가능한 금속박을 사용한다. 그리고, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)과 덮개 접속용 전극(12)을 레이저 용접에 의해 접합한다. 또한, 덮개(2)에는 내열을 위해, 및 제1 기판(9)과의 열변형차를 작게 하기 위해 덮개 접속용 전극(12)인 금속박과 레이저 용접 가능한 코발트를 사용한다.
또한 도2에서는, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 폭(L2)은 덮개(2)의 단부변의 길이(L1)보다도 짧게 되어 있다. 이에 의해, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 열저항을 크게 할 수 있어, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)을 거쳐서 제1 기판(9)측으로 유입되는 열량의 감소를 도모한다. 또한, 본 실시 형태에서는 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)을 덮개(2)의 일단부변마다 2개 설치하였다. 이에 의해 덮개(2)의 안정성을 확보한다.
본 실시 형태의 열전 변환 장치는, 예를 들어 이하와 같은 제조 공정을 이용 하여 실현할 수 있다.
제1 제조 공정에서는, 우선 도4에 도시한 바와 같이 제1 기판(9) 상에 복수의 전극(10) 및 덮개 접속용 전극(12)을 배치하여, 각 전극(10)에 대응하도록 금속 세선이 엮여 형성된 탄성 금속 부재(5)를 저항 용접에 의해 고정한다. 제1 기판(9)의 외측에는 도전성이 좋은 금속막(15)을 형성한다. 계속해서 도5에 도시한 바와 같이, 제1 기판(9) 상에 각 열전 소자의 일단부의 위치를 규정하는 규정 부재(11)를 배치한다.
제2 제조 공정에서는, 도6에 도시한 바와 같이 규정 부재(11)에 의해 규정되는 위치에 복수의 열전 소자(7, 8)를 배치한다. 이에 의해 접합 부재를 사용하는 일 없이 각 열전 소자(7, 8)의 위치를 규정한다.
제3 제조 공정에서는, 도7에 도시한 바와 같이 복수의 전극(4)을 배치한 제2 기판(3)을, 이 각 전극(4)이 각 열전 소자의 일단부에 대응하도록 제1 기판(9)에 대향 배치한다. 또한, 제2 기판에는 미리 각 전극(4)에 대응한 위치에 탄성 금속 부재(5)가 고정되고, 제2 기판(3)의 복수의 전극(4)을 배치한 면과 대향하는 면에 금속막(14)을 형성한 것을 이용한다.
마지막으로, 도1에 도시한 바와 같이 제2 기판(3)의 외측에 덮개(2)를 배치하고, 이 덮개(2)를 제2 기판(3)과 제1 기판(9) 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판(9)에 결합한다. 또한, 이 때 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 선단부를 이 부분(6)에 의해 규정 부재(11)가 보유 지지되도록 제1 기판(9)에 결합한다. 결합시에는, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)과 제1 기판(9) 상의 덮개 접속용 전극 (12)을 용접한다.
이상의 공정에 의해, 각 열전 소자(7, 8)가 제1 기판(9)과 제2 기판(3)에 의해 보유 지지되어 열전 변환 장치(1)를 얻을 수 있다. 여기서는, 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)의 폭(L2)에는 도2에 도시한 바와 같이 덮개(2)의 단부변의 길이(L1)보다도 짧게 가공된 것을 사용한다. 이와 같이 덮개(2)의 단부를 연장한 부분(6)과 제1 기판(9)에 의해 규정 부재(11)를 보유 지지함으로써 규정 부재(11)의 위치가 정해져, 제1 기판(9)의 위치 정렬이 용이해진다. 또한, 제2 기판(3)과 각 열전 소자와의 위치 맞춤도 용이해져 열전 변환 장치(1)의 조립성이 향상된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면 규정 부재에 의해 각 열전 소자의 위치를 규정한 것으로, 종래 각 열전 소자를 전극에 접속되어 있던 땜납이 불필요해진다. 이에 의해, 열전 변환 장치에 900 ℃와 같은 고온 환경 하라도 신뢰성이 우수한 동작을 시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 규정 부재에는 관통 구멍이 형성된 절연 기판을 사용한다. 이에 의해, 열전 소자가 서로 전기적으로 영향을 미치는 일 없이 각 열전 소자의 위치를 규정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 제2 기판의 외측에 배치된 덮개에 의해, 각 열전 소자의 높이 방향으로 가해지는 압력에 의해 각 열전 소자를 보유 지지한다. 이에 의해, 열전 변환 장치가 가열되어 열변형한 경우라도 각 열전 소자와 각 전극의 접촉면에서 미끄러짐이 발생되어 소자의 파손 등을 방지할 수 있다. 또한, 열전 변환 장치는 900 ℃와 같은 높은 온도 영역에 있어서도 안정 동작이 가능해, 신뢰성 을 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 덮개의 단부를 연장한 부분의 선단부를 제1 기판에 결합한다. 이에 의해, 다른 부재를 설치하는 일 없이 규정 부재를 보유 지지할 수 있어, 제조 비용의 증대를 억제할 수 있다. 또한, 덮개의 단부를 연장한 부분을 이용함으로써 규정 부재의 제1 기판에 대한 위치 정렬이 용이해진다.
또한, 본 실시 형태에서는 덮개의 단부를 연장한 부분의 폭을 덮개의 단부변의 길이보다도 짧게 하고 있다. 이에 의해, 덮개에 열을 공급한 경우에 덮개의 단부를 연장한 부분의 열저항이 커지도록 하고, 이 부분을 거쳐서 제1 기판측으로 유출하는 열량을 감소시키는 것이 가능해진다. 이 결과로서, 열량 유출에 기인하는 발전 효율의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서는 각 열전 소자와 각 전극 사이의 부재에는, 금속 세선이 엮여 형성된 구리의 탄성 금속 부재를 사용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 탄성 변형하는 성질을 갖고, 각 열전 소자의 높이 방향의 변동을 흡수할 수 있는 작용을 갖는 부재이면, 예를 들어 금속의 판 스프링이나 코일 스프링이라도 좋다. 또한, 재질에 관해서는 저항 및 열전도율의 관점으로부터 구리를 사용하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용 온도가 더욱 상승하는 경우에는, 탄성 금속 부재는 내열성이 높은 스테인레스라도 좋다.
또한 상기한 실시 형태에 있어서는, 덮개에는 내열을 위해, 및 제1 기판과의 열변형차를 작게 하기 위해 덮개 접속용 전극인 금속박과 레이저 용접 가능한 코발트를 선정하였다. 그러나, 열전 변환 장치의 발전 효율을 저하시키는 것이 아니 면, 재질은 코발트에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서는 덮개의 단부를 연장한 부분을 덮개의 일단부변마다 2개 설치하였지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 1개로 한 경우에는 덮개에 열을 공급한 경우에 덮개의 단부를 연장한 부분의 열저항이 보다 커져, 이 부분을 거쳐서 제1 기판측으로 유출되어 버리는 열량을 더욱 억제하는 것이 가능해진다. 한편, 3개 또는 4개로 한 경우에는 덮개에 의해 보유 지지되는 규정 부재의 위치 안정성을 더욱 확보할 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에 있어서는 온도차에 의해 발전을 행하는 경우에 대해 기재하였지만, 적극적으로 통전시킴으로써 열이동을 행하게 하는 펠티에 소자로서 사용하는 것도 가능하다. 이 때, 고열을 발하는 부재에 대해서는 덮개를 접촉시켜 사용한다.
본 발명에 따르면, 고온 환경 하에서도 동작하여 보다 신뢰성이 우수한 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 복수의 전극을 구비한 제1 기판 및 제2 기판과,
    일단부가 제1 기판의 각 전극에 대응하고, 타단부가 제2 기판의 각 전극에 대응하도록 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 열전 소자와,
    각 열전 소자의 위치를 규정하는 규정 부재와,
    제2 기판의 외측에 배치되어 제2 기판과 제1 기판 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판에 결합되는 덮개를 갖는 열전 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 덮개의 단부를 연장한 부분의 선단부를, 상기 부분에 의해 상기 규정 부재가 보유 지지되도록 상기 제1 기판에 결합하는 열전 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 덮개의 단부를 연장한 부분의 폭은 상기 덮개의 단부변의 길이보다도 짧은 열전 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 규정 부재는 각 열전 소자에 대응하는 위치에 상기 열전 소자의 위치를 규정하는 관통 구멍을 가진 절연 기판인 열전 변환 장치.
  5. 복수의 전극을 구비한 제1 기판 상에, 상기 각 전극에 대응하도록 각 열전 소자의 일단부의 위치를 규정하는 규정 부재를 배치하는 공정과,
    상기 제1 기판 상의 규정 부재에 의해 규정되는 위치에 복수의 열전 소자를 배치하는 공정과,
    복수의 전극을 구비한 제2 기판을, 상기 각 전극이 각 열전 소자의 타단부에 대응하도록 제1 기판에 대향 배치하는 공정과,
    상기 제2 기판의 외측에 덮개를 배치하여, 상기 덮개를 제2 기판과 제1 기판 사이에 압력이 가해지도록 제1 기판에 결합하는 공정을 갖는 열전 변환 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 결합하는 공정에서는 상기 덮개의 단부를 연장한 부분의 선단부를, 상기 부분에 의해 상기 규정 부재가 보유 지지되도록 제1 기판에 결합하는 열전 변환 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 덮개의 단부를 연장한 부분의 폭이 상기 덮개의 단부변의 길이보다도 짧게 가공된 덮개를 사용하는 열전 변환 장치의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 규정 부재에는 각 열전 소자에 대응하는 위치에 상기 열전 소자의 위치를 규정하는 관통 구멍이 마련된 절연 기판을 사용하는 열전 변환 장치의 제조 방법.
KR1020050079709A 2004-08-31 2005-08-30 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법 KR100697166B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004252849A JP4521236B2 (ja) 2004-08-31 2004-08-31 熱電変換装置及び熱電変換装置の製造方法
JPJP-P-2004-00252849 2004-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060050777A true KR20060050777A (ko) 2006-05-19
KR100697166B1 KR100697166B1 (ko) 2007-03-22

Family

ID=35941332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050079709A KR100697166B1 (ko) 2004-08-31 2005-08-30 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060042676A1 (ko)
JP (1) JP4521236B2 (ko)
KR (1) KR100697166B1 (ko)
CN (2) CN101217177A (ko)
TW (1) TWI299581B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014171856A1 (ru) * 2013-04-19 2014-10-23 Valencov Mikhail Jur Evich Тепловой насос

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4273137B2 (ja) * 2005-09-26 2009-06-03 Ｔｄｋ株式会社 熱電素子
CA2698270C (en) * 2007-09-07 2015-06-16 Precision Rubber Plate Co., Inc. System and method for exposing a digital polymer plate
JP5134395B2 (ja) * 2008-02-26 2013-01-30 アイシン精機株式会社 熱電モジュール、熱電モジュールを用いた熱電装置及び熱電モジュールの製造方法
CN101409324B (zh) * 2008-07-24 2013-10-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种碲化铋基热电发电器件的制造方法
JP5066167B2 (ja) * 2009-12-10 2012-11-07 株式会社東芝 熱電デバイス及び熱電モジュール
FR2959876B1 (fr) * 2010-05-05 2013-04-26 Commissariat Energie Atomique Dispositif thermoelectrique a variation de la hauteur effective des plots d'un thermocouple et procede de fabrication du dispositif.
DE102011008378A1 (de) * 2011-01-12 2012-07-12 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Thermoelektrisches Modul mit Mitteln zur Kompensation einer Wärmeausdehnung
DE102011005206A1 (de) * 2011-03-07 2012-09-13 Behr Gmbh & Co. Kg Thermoelektrischer Generator
US20130118542A1 (en) * 2011-11-11 2013-05-16 George S. Levy Energy Generation Device
CN103296190B (zh) * 2012-02-28 2016-01-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 三维热电能量收集器及其制作方法
JP6094136B2 (ja) * 2012-10-12 2017-03-29 日立化成株式会社 熱電変換素子組立体及び熱電変換モジュール及びその製造方法
JP6078412B2 (ja) * 2013-04-17 2017-02-08 日立化成株式会社 熱電変換式発電装置
DE102013214988A1 (de) 2013-07-31 2015-02-05 Behr Gmbh & Co. Kg Thermoelektrisches Modul
CN108780836B (zh) * 2016-03-28 2022-11-04 松下知识产权经营株式会社 热电转换器件以及热电转换模块
KR101827120B1 (ko) * 2016-05-30 2018-02-07 현대자동차주식회사 열전모듈용 하우징
KR101846685B1 (ko) 2016-07-11 2018-05-18 현대자동차주식회사 열전모듈 패키징방법
CN107706296B (zh) * 2017-09-19 2019-12-17 中国科学院上海硅酸盐研究所 一体化封装结构热电器件及其制备方法
US11411154B2 (en) * 2018-06-26 2022-08-09 University Of Houston System ZrCoBi based half Heuslers with high thermoelectric conversion efficiency
KR102429506B1 (ko) * 2018-06-26 2022-08-05 현대자동차주식회사 열전 변환 모듈 및 그의 제조방법
WO2023110156A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Valeo Comfort And Driving Assistance Electronic assembly

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3090206A (en) * 1960-06-23 1963-05-21 Frank W Anders Thermoelectric devices and circuits therefor
US4611089A (en) * 1984-06-11 1986-09-09 Ga Technologies Inc. Thermoelectric converter
JPH03201578A (ja) * 1989-12-28 1991-09-03 Komatsu Ltd 熱電モジュールの製造方法
US5355678A (en) * 1993-05-19 1994-10-18 Shlomo Beitner Thermoelectric element mounting apparatus
US5875098A (en) * 1995-04-06 1999-02-23 Hi-Z Corporation Thermoelectric module with gapless eggcrate
JP3951315B2 (ja) * 1995-05-26 2007-08-01 松下電工株式会社 ペルチェモジュール
EP0805501B1 (en) * 1995-09-29 2003-09-17 Frigistor Trading Co., Ltd. Thermoelectric device and thermoelectric cooler/heater
KR100320983B1 (ko) * 1997-08-22 2002-06-20 포만 제프리 엘 칩조립체및직접적인개방열전도성경로의제공방법
JPH11135845A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Kubota Corp 熱電モジュール
JP2000050661A (ja) * 1998-07-23 2000-02-18 Nishinomiya Kinzoku Kogyo Kk 発電装置
JP4121679B2 (ja) * 1998-11-18 2008-07-23 株式会社小松製作所 温度調節器及びその製造方法
US6347521B1 (en) * 1999-10-13 2002-02-19 Komatsu Ltd Temperature control device and method for manufacturing the same
JP3783571B2 (ja) * 2000-03-23 2006-06-07 ヤマハ株式会社 半導体レーザモジュールおよびその製造方法
JP2001287025A (ja) * 2000-04-05 2001-10-16 Komatsu Ltd 温度制御装置の製造方法
US6700053B2 (en) * 2000-07-03 2004-03-02 Komatsu Ltd. Thermoelectric module
US6324058B1 (en) * 2000-10-25 2001-11-27 Chieh-Jen Hsiao Heat-dissipating apparatus for an integrated circuit device
CN1204662C (zh) * 2000-12-15 2005-06-01 古河电气工业株式会社 半导体激光器模块及其制造方法和光放大器
JP2002208741A (ja) * 2001-01-11 2002-07-26 Nok Corp 熱電半導体デバイス、熱電半導体デバイスを用いた冷暖装置、および、製造方法
JP2002353522A (ja) * 2001-05-29 2002-12-06 Seiko Instruments Inc 熱電素子
JP3629533B2 (ja) * 2001-07-25 2005-03-16 独立行政法人産業技術総合研究所 液体金属接合熱電変換モジュール
US20030057560A1 (en) * 2001-09-25 2003-03-27 Nobuyoshi Tatoh Thermoelectric device and optical module made with the device and method for producing them
JP2003101082A (ja) * 2001-09-27 2003-04-04 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2003142739A (ja) * 2001-11-02 2003-05-16 Yamaha Corp 熱電装置
JP2003273410A (ja) * 2002-03-19 2003-09-26 Citizen Watch Co Ltd 熱電素子とその製造方法
US20040112418A1 (en) * 2002-12-12 2004-06-17 Jihui Yang Thermoelectric material using ZrNiSn-based half-Heusler structures
JP4056382B2 (ja) * 2002-12-24 2008-03-05 学校法人立命館 熱電変換デバイス及びその製造方法
JP2004208476A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Toyota Motor Corp 排熱発電装置
JP4488778B2 (ja) * 2003-07-25 2010-06-23 株式会社東芝 熱電変換装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014171856A1 (ru) * 2013-04-19 2014-10-23 Valencov Mikhail Jur Evich Тепловой насос

Also Published As

Publication number Publication date
KR100697166B1 (ko) 2007-03-22
TW200608612A (en) 2006-03-01
CN1744339A (zh) 2006-03-08
US20060042676A1 (en) 2006-03-02
JP2006073633A (ja) 2006-03-16
TWI299581B (en) 2008-08-01
CN101217177A (zh) 2008-07-09
CN100403569C (zh) 2008-07-16
JP4521236B2 (ja) 2010-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100697166B1 (ko) 열전 변환 장치 및 열전 변환 장치의 제조 방법
KR100630997B1 (ko) 열전 변환 장치 및 그 제조 방법
JP5336373B2 (ja) 熱電変換モジュール
WO2013129057A1 (ja) 熱電モジュール、熱電発電装置および熱電発電器
WO1999010937A1 (fr) Dispositif thermoelectrique
JP4479408B2 (ja) 熱電発電装置
JP5762902B2 (ja) 接触端子
JP2005277206A (ja) 熱電変換装置
JP4832137B2 (ja) 熱電変換モジュール
JP2008177356A (ja) 熱電発電素子
JP2014049582A (ja) 半導体装置
CN111083937A (zh) 热电模块
JP2010287729A (ja) 加熱冷却試験装置
KR102021664B1 (ko) 다중 다열 배열식 열전 발전장치 및 그 제조방법
JP4575106B2 (ja) 熱電変換装置
JPH0793459B2 (ja) 熱電装置
WO2020071036A1 (ja) 熱電変換モジュールおよびそれを用いた冷却装置または温度測定装置または熱流センサまたは発電装置
JPH0333082Y2 (ko)
JPH0333083Y2 (ko)
JP2017041620A (ja) 熱電変換器および熱電変換システム
JP2011086737A (ja) 熱電変換モジュール
JP4294965B2 (ja) 熱電変換モジュール
JP2013247123A (ja) 熱電変換装置
JP2006005154A (ja) 熱電変換モジュール
KR102423607B1 (ko) 열전 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110209

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee