KR20100096593A - Manufacturing method of heat exchanger using thermoelectric module - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of a heat exchanger is provided to improve heat exchange efficiency by metal-welding a thermoelectric element module and a heating plate with a soldering process. CONSTITUTION: A thermoelectric element module(10) is formed by electrically and serially connecting a p-type semiconductor element and a n-type semiconductor element. A copper layer is formed by depositing copper on the surface of the ceramic substrate of the thermoelectric element module. A plating layer is formed by plating a metal on the surface of a heating plate(21) which is welded in the copper layer. The plating layer formed on the surface of the copper layer and the heating plate is fixed with a soldering process.

Description

열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF HEAT EXCHANGER USING THERMOELECTRIC MODULE}Manufacturing method of heat exchanger using thermoelectric module {MANUFACTURING METHOD OF HEAT EXCHANGER USING THERMOELECTRIC MODULE}

본 발명은 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 열전소자 모듈과 방열판과 흡열판이 서로 솔더링에 의해 접합됨으로써 별도의 체결 수단 없이 견고하게 결합될 수 있어 소형제작이 가능하며, 아울러 열교환 성능이 대폭 향상되는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, and more particularly, the thermoelectric module, the heat sink, and the heat absorbing plate are bonded to each other by soldering to each other, so that they can be firmly combined without a separate fastening means, and thus the compact manufacturing is possible. It is possible, and also relates to a method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module that significantly improves heat exchange performance.

일반적으로 열전소자 모듈을 이용한 열교환기는 방열측 열교환체와 흡열측 열교환체 및 이들 방열측 열교환체와 흡열측 열교환체 사이에 개재되어 열을 흡수하거나 열을 발생시키는 열전소자 모듈(100)을 포함하여 이루어진다.In general, a heat exchanger using a thermoelectric module includes a heat dissipation side heat exchanger and an endothermic side heat exchanger, and a thermoelectric module 100 interposed between these heat dissipation side heat exchanger and the endothermic side heat exchanger to absorb heat or generate heat. Is done.

열전소자 모듈(100)은 일반적으로 P형 반도체 열전소자(110)와 N형 반도체 열전소자(120)가 교대로 배열되며, 이들 반도체 열전소자들(110, 120)은 전기적으로 직렬 연결되어 있고 열적으로는 병렬 연결되어 있는데, 이를 위해 반도체 열전 소자들(110, 120)의 상부 및 하부 표면에는 각각 상부전극연결판(131)과 하부전극연결판(132)이 P형 및 N형 반도체 열전소자(110, 120)들이 직렬로 연결되도록 교대로 반도체 열전소자의 표면에 부착되어 있으며, 이들 반도체 열전소자(110, 120)들에는 좌우측단에 위치하는 하부전극열결판(132)을 통해 DC 전원이 공급된다.In the thermoelectric module 100, a P-type semiconductor thermoelectric element 110 and an N-type semiconductor thermoelectric element 120 are alternately arranged, and these semiconductor thermoelectric elements 110 and 120 are electrically connected in series and thermally. In this case, the upper and lower surfaces of the semiconductor thermoelectric elements 110 and 120 are connected to the upper electrode connecting plate 131 and the lower electrode connecting plate 132, respectively. 110 and 120 are alternately attached to the surface of the semiconductor thermoelectric elements so as to be connected in series, and DC semiconductor power is supplied to the semiconductor thermoelectric elements 110 and 120 through the lower electrode thermal coupling plates 132 positioned at left and right ends thereof. do.

그리고 상부전극연결판(131) 및 하부전극연결판(132)의 외부에는 전기적 절연판(140)을 그 사이에 넣고 그 상부에 세라믹 기판(151, 152)을 접착하여 열전소자 모듈(100)을 구성한다. The thermoelectric module 100 is formed by inserting an electrical insulating plate 140 therebetween and attaching ceramic substrates 151 and 152 therebetween to the outside of the upper electrode connecting plate 131 and the lower electrode connecting plate 132. do.

상기와 같은 구성 즉, 반도체 열전소자(110, 120), 상하부전극연결판(131, 132), 절연판(140) 및 세라믹 기판(151, 152)으로 이루어진 열전소자 모듈(100)에 전선을 연결하여 DC 전원을 공급하게 되면 한쪽은 열을 흡수하고 다른 쪽은 열을 방출하게 되는데, 먼저 열전소자 모듈(100)의 좌우측단의 하부전극연결판(132)에 형성된 하부전극을 통해 전원을 공급할 때 N형 반도체측이 +(plus)가 되고, P형 반도체측이 -(minus)가 되도록 DC 전원을 공급하게 되면, 전류가 N형 반도체 소자(120)로부터 P형 반도체 소자(110)로 흐르게 되고, 이때 펠티에(Peltier) 효과(두 종류의 금속을 접합하여 전류가 흐를 때 두 금속의 접합부에서 열의 발생 또는 흡수가 일어나는 현상)에 의해 열전소자 모듈(100)의 상부의 세라믹 기판(151)은 냉각부로서 기능하고, 하부의 세라믹 기판(152)은 발열부로서 기능하게 된다.That is, by connecting the wires to the thermoelectric module 100 consisting of the semiconductor thermoelectric element (110, 120), the upper and lower electrode connecting plates (131, 132), the insulating plate 140 and the ceramic substrate (151, 152) as described above When the DC power is supplied, one side absorbs heat and the other side emits heat. First, when supplying power through the lower electrode formed on the lower electrode connecting plate 132 of the left and right ends of the thermoelectric module 100, N is supplied. When the DC power is supplied such that the type semiconductor side becomes + (plus) and the P type semiconductor side becomes-(minus), current flows from the N type semiconductor element 120 to the P type semiconductor element 110, At this time, the ceramic substrate 151 on the upper portion of the thermoelectric module 100 is cooled by a Peltier effect (a phenomenon in which heat is generated or absorbed at a junction of two metals when a current flows by joining two kinds of metals). Function as the lower ceramic substrate 152 as a heat generating portion It is neunghage.

이러한 구조로 이루어진 열전소자 모듈(100)을 이용하여 열교환기(200) 등을 제작할 때는 평면의 세라믹 기판(151, 152)의 상부에 바로 평판상의 방열판(210) 또는 흡열판(220, 이하 "전열판"이라 한다)을 맞대어 제작하는 것이 아니라, 세라 믹 기판(151, 152)과 전열판(210, 220)의 평면을 바로 맞대게 되면 아무리 정밀한 가공을 하더라도 이들 판 사이에 틈새가 있을 수 있고, 이 때문에 전열 효율이 떨어지므로 이를 방지하기 위해 통상 도 2에 도시된 바와 같이 열전소자 모듈(100)의 세라믹 기판(151, 152)의 표면에 써말 그리스(thermal grease)와 같은 열전달 물질을 도포한 후 볼트(B) 등의 체결수단을 통해 이들을 체결하여 열교환기(200)를 구성하거나 또는 전열성 접착제로 열전소자 모듈(100)의 세라믹 기판(151, 152)과 전열판을 접착시켜 제작하고 있다.When manufacturing the heat exchanger 200 and the like using the thermoelectric element module 100 having such a structure, a flat heat sink 210 or a heat absorbing plate 220 (hereinafter, "heat transfer plate") immediately above the flat ceramic substrates 151 and 152. Rather than fabricating "to", but directly facing the planes of the ceramic substrates 151 and 152 and the heat transfer plates 210 and 220, there may be a gap between these plates no matter how precise the processing. In order to prevent the heat transfer efficiency, as shown in FIG. 2, after applying a heat transfer material such as thermal grease to the surfaces of the ceramic substrates 151 and 152 of the thermoelectric module 100, a bolt ( B) is fastened to the heat exchanger 200 by fastening them, or the ceramic substrates 151 and 152 of the thermoelectric element module 100 are bonded to each other with a heat-sensitive adhesive.

그러나 써멀 그리스나 접착제는 비록 열을 잘 전달하는 전열성 물질이어서 세라믹 기판(151, 152)과 전열판(210, 220) 사이에 개재되는 경우 이들 판 사이의 틈새를 빈 공간으로 두는 것보다 열전달 효율이 높기는 하지만, 이들 물질은 금속에 비해서는 열전도도가 매우 낮기 때문에 열전소자 모듈(100)로부터 생성된 열을 전열판(210, 220)에 효과적으로 전달하지 못하여 열교환 효율이 저하되는 단점이 있을 뿐만 아니라, 절연물질로서 써멀 그리스를 사용하는 경우에는 열전소자 모듈(100)과 전열판(210, 220)의 체결상태가 고정 유지되도록 하기 위해서는 반드시 볼트 등의 체결수단으로 체결하여야 하고 이를 위해서는 고정판 등의 부자재를 별도로 사용하여야 하기 때문에 결과적으로 제작되는 열교환기의 두께가 두꺼워지게 되어 컴팩트화가 어려울 뿐만 아니라 구조적으로 복잡한 문제점이 있다.However, thermal grease or adhesive is a heat transfer material that transfers heat well, so when interposed between the ceramic substrates 151 and 152 and the heat transfer plates 210 and 220, the heat transfer efficiency is higher than leaving a gap between the plates. Although high, these materials have a very low thermal conductivity as compared to metals, and thus, the heat generated from the thermoelectric module 100 may not be effectively transferred to the heat transfer plates 210 and 220, and thus the heat exchange efficiency may be lowered. In case of using thermal grease as an insulating material, in order to maintain the fastening state of the thermoelectric module 100 and the heat transfer plates 210 and 220, it must be fastened by a fastening means such as a bolt. As the result, the heat exchanger produced is thick, which makes it difficult to compact. There are complex structural problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 열전달 효율을 높이기 위해 전열판과 세라믹 기판 사이에 게재되는 써멀 그리스 또는 접착제를 없애는 대신에 이들 표면에 각각 금속 도금층을 형성하여 이들 도금층들을 솔더링에 의해 금속접합함으로써 열교환 효율을 높이고 아울러 컴팩트화가 가능한 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention is to improve the problems of the prior art as described above, and the present invention is to form a metal plating layer on each of these surfaces instead of removing the thermal grease or adhesives disposed between the heat transfer plate and the ceramic substrate in order to increase the heat transfer efficiency It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module capable of increasing heat exchange efficiency and compacting by metal bonding of plating layers by soldering.

상기와 같은 본 발명의 목적은 P형 반도체 소자와 N형 반도체 소자를 전기적으로 직렬 연결하여 구성되는 열전소자 모듈의 외부 세라믹 기판의 표면에 고온에서 구리를 열 증착시켜 구리층을 형성하는 구리층 형성단계와; 상기 열전소자 모듈의 세라믹 기판에 형성된 구리층에 접합되는 전열판의 표면에 솔더링에 의해 접합이 가능한 금속을 도금하여 도금층을 형성하는 도금층 형성 단계와; 상기 열전소자 모듈의 세라믹 기판의 표면에 형성된 구리층과 상기 전열판의 표면에 형성된 도금층을 금속 접합하여 고정하는 솔더링 작업 단계로 구성된 것에 의해 달성된다.An object of the present invention as described above is to form a copper layer by thermally depositing copper at a high temperature on the surface of an external ceramic substrate of a thermoelectric element module formed by electrically connecting a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device in series. Steps; A plating layer forming step of forming a plating layer by plating a metal that can be joined by soldering on a surface of a heat transfer plate bonded to a copper layer formed on a ceramic substrate of the thermoelectric module; It is achieved by consisting of a soldering operation step of metal bonding and fixing the copper layer formed on the surface of the ceramic substrate of the thermoelectric module and the plating layer formed on the surface of the heat transfer plate.

또한 본 발명의 목적은 P형 반도체 소자와 N형 반도체 소자를 전기적으로 직렬로 연결하는 상하부전극연결판과, 상기 상하전극연결판의 외부에 적층되는 세라믹 기판으로 이루어지는 열전소자 모듈과; 상기 열전소자 모듈의 세라믹 기판의 표 면에 열 증착되는 구리층 및; 그 일측면의 표면에 도금층에 형성된 전열판으로 이루어지되; 상기 전열판의 도금층과 세라믹 기판의 구리층은 솔더링에 의해 금속 접합되는 것에 의해 달성된다.In addition, an object of the present invention is a thermoelectric module comprising a top and bottom electrode connecting plate for electrically connecting a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device, and a ceramic substrate stacked on the outside of the vertical electrode connecting plate; A copper layer thermally deposited on the surface of the ceramic substrate of the thermoelectric module; It is made of a heat transfer plate formed on the surface of one side of the plating layer; The plating layer of the heat transfer plate and the copper layer of the ceramic substrate are achieved by metal bonding by soldering.

이때 상기 전열판의 재질이 구리인 경우의 도금층은 주석 또는 니켈로 이루어진 도금층이고, 전열판의 재질이 알루미늄인 경우의 도금층은 구리, 주석 또는 니켈로 이루어진 도금층인 것으로 실시될 수 있다.In this case, the plated layer when the material of the heat transfer plate is copper may be a plated layer made of tin or nickel, and the plated layer when the material of the heat transfer plate is aluminum may be implemented as a plated layer made of copper, tin or nickel.

본 발명은 써멀 그리스나 접착제를 사용하는 대신에 그 보다 열전달 효율이 높은 금속접합을 이용하여 열전소자 모듈과 전열판을 접합함으로써 열정달 효율을 높일 수 있으며, 아울러 고온에 내성이 강한 장점이 있다.In the present invention, instead of using a thermal grease or an adhesive, the heat transfer efficiency may be increased by joining the thermoelectric element module and the heat transfer plate using a metal junction having a higher heat transfer efficiency, and furthermore, a strong resistance to high temperature is provided.

또한 본 발명은 열전소자 모듈과 전열판을 솔더링에 의해 금속 접합시킴으로써 별도의 체결 수단 없이도 열전소자 모듈과 전열판을 고정할 수 있어 단순하고 컴팩트한 구조의 열교환기의 제조가 가능하다.In addition, the present invention can fix the thermoelectric module and the heat transfer plate without a separate fastening means by metal bonding the thermoelectric module and the heat transfer plate by soldering, it is possible to manufacture a heat exchanger of a simple and compact structure.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing an embodiment of the present invention.

본 발명은 열전소자 모듈과 전열판을 볼트, 너트와 같은 별도의 체결 수단을 사용하지 않고도 간단하고 견고하게 고정시킬 수 있으며, 아울러 열전소자 모듈 상 하측의 세라믹 기판과 전열판 사이에 써멀 그리스 또는 접착제가 사용되지 않아 사용하지 않아 열전달 효율이 향상되는 열교환기의 제조방법을 제공하고자 하는 것으로 이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 열교환기는 도 3의 공정 순서도에 도시된 바와 같이 구리층 형성단계(S100), 도금층 형성 단계(S200) 및 솔더링 단계(S300)의 순으로 제조된다.According to the present invention, the thermoelectric module and the heating plate can be fixed simply and firmly without using a separate fastening means such as bolts and nuts, and a thermal grease or an adhesive is used between the ceramic substrate and the heating plate above and below the thermoelectric module. The heat exchanger of the present invention, as shown in the process flow chart of Figure 3 to achieve the above object to provide a method for manufacturing a heat exchanger that is not used because the heat transfer efficiency is improved to improve the heat transfer efficiency (S100), It is manufactured in the order of the plating layer forming step (S200) and the soldering step (S300).

이하에서는 상기의 제조순서를 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing procedure will be described in more detail.

(1) 구리층 형성단계(S100)(1) copper layer forming step (S100)

구리층 형성단계(S100)는 열전소자 모듈(10) 외부의 절연판 상부에 적층되는 세라믹 기판(13)의 상부 표면에 각각 구리를 증착시켜 구리층(14)을 형성하는 단계이다.Copper layer forming step (S100) is a step of forming a copper layer 14 by depositing copper on the upper surface of the ceramic substrate 13 stacked on the insulating plate outside the thermoelectric module 10, respectively.

열전소자 모듈(10)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 P형 반도체 소자(11)와 N형 반도체 소자(12)를 전기적으로 직렬이 되도록 그 상하측을 연결하는 상하부전극연결판(15, 16)이 설치되고, 상기 상하부전극연결판(15, 16)의 외측에는 전기적 절연판이 형성되고 그 상부에는 금속 세라믹 기판(13)이 부착된다.As shown in FIGS. 4 and 5, the thermoelectric module 10 includes upper and lower electrode connecting plates 15 connecting upper and lower sides thereof so that the P-type semiconductor element 11 and the N-type semiconductor element 12 are electrically connected in series. 16 is provided, and an electrical insulating plate is formed on the outer side of the upper and lower electrode connecting plates 15 and 16, and a metal ceramic substrate 13 is attached to the upper side thereof.

재질문제 때문에 이러한 세라믹 기판(13)을 전열판(21)에 바로 금속 접합시키기가 곤란하므로 본 발명에서는 이들 판 간에 금속접합이 가능하도록 세라믹 기판(13)의 표면에 구리를 고온에서 열 증착시켜 구리층(14)을 형성하게 되며, 이 구리층(14)을 통해 후술하는 전열판(21)과의 접합 작업, 즉 솔더링 작업이 가능해지는 것이다.Because of the material problem, it is difficult to directly bond the ceramic substrate 13 to the heat transfer plate 21, and according to the present invention, the copper layer is thermally deposited on the surface of the ceramic substrate 13 at a high temperature to enable metal bonding between the plates. (14) is formed, and through this copper layer 14, the joining work with the heat-transfer plate 21 mentioned later, ie, a soldering work, is attained.

(2) 도금층 형성 단계(S200)(2) plating layer forming step (S200)

도금층 형성 단계(S200)는 상기 열전소자 모듈(10)의 외측에 적층되는 세라믹 기판(13)과 접합되는 쪽의 전열판(21)의 표면에 각각 도금층(23)을 형성하는 단계이다.The plating layer forming step (S200) is a step of forming the plating layers 23 on the surfaces of the heat transfer plates 21 on the side to be bonded to the ceramic substrate 13 stacked outside the thermoelectric module 10.

이때 전열판(21) 중에서 열을 방열하는 목적의 전열판(20A)에는 도 6에서와 같이 도금층(23)이 형성되는 표면의 반대편 표면에 다수의 방열핀(22)을 브레이징에 의해 부착시켜 방열이 효과적으로 이루어지도록 실시될 수 있다.At this time, the heat dissipation fins 22 are attached to the heat dissipation plate 20A for heat dissipation among the heat dissipation plates 21 by attaching a plurality of heat dissipation fins 22 to the opposite surface of the surface on which the plating layer 23 is formed, as shown in FIG. Can be implemented.

도금층(23)은 후속되는 솔더링 작업에 의해 금속접합이 용이하게 수행되도록 전열판(21)의 재질에 따라 다르게 실시되는데 일반적으로 전열판(21)의 재질은 구리 또는 알루미늄 중 어느 하나를 선택하여 실시되고 있다.The plating layer 23 is performed differently according to the material of the heat transfer plate 21 so that metal bonding is easily performed by a subsequent soldering operation. In general, the material of the heat transfer plate 21 is selected from copper or aluminum. .

먼저, 전열판(21)의 재질이 구리인 경우에는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 그 도금층(23)은 니켈 또는 주석으로 이루어지며, 이 도금층(23)의 전기도금에 의해 표면에 형성된다.First, when the material of the heat transfer plate 21 is copper, the plating layer 23 is made of nickel or tin, as shown in Fig. 7 (a), formed on the surface by the electroplating of this plating layer 23 do.

니켈 또는 주석으로 이루어진 도금층(23)은 세라믹 기판(13)의 표면에 증착된 구리층(14)과의 접착이 용이하도록 해준다.The plating layer 23 made of nickel or tin facilitates adhesion with the copper layer 14 deposited on the surface of the ceramic substrate 13.

한편, 전열판(21)이 알루미늄으로 이루어지는 경우에는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 전열판(21)의 표면에 각각 구리를 전기 도금하여 구리층(23A)을 먼저 형성하고, 이 구리층(23A) 위로 다시 니켈 또는 주석으로 이루어진 도금층(23B)을 형성하게 된다.On the other hand, when the heat exchanger plate 21 is made of aluminum, as shown in FIG. 7B, copper is electroplated on the surface of the heat transfer plate 21 to form a copper layer 23A first, and the copper layer ( Above 23A), a plating layer 23B made of nickel or tin is formed.

이처럼 전열판(21)의 재질이 알루미늄인 경우에는 도금층(23)에 먼저 구리층(23A)을 형성하게 되는데, 이는 니켈 또는 주석으로 이루어진 도금층(23B)이 알루미늄재의 전열판(21)에 직접 도금되기 어렵기 때문에 알루미늄과 주석 또는 니켈과의 접합이 용이한 구리층(23A)을 먼저 형성하고 그 위에 니켈 또는 주석 도금층(23B)을 형성하는 것이다.As such, when the material of the heat exchanger plate 21 is aluminum, the copper layer 23A is first formed on the plated layer 23, which is difficult to plate the plated layer 23B made of nickel or tin directly onto the plate 21 made of aluminum. For this reason, the copper layer 23A which is easy to join aluminum and tin or nickel is first formed, and then the nickel or tin plating layer 23B is formed thereon.

(3) 솔더링 작업 단계(S300)(3) Soldering Work Steps (S300)

솔더링 작업 단계(S300)는 상기 공정을 통해 그 표면에 각각 구리막(14)이 형성된 열전소자 모듈(10)과 니켈 또는 주석 도금층(23)이 형성된 전열판(21B)을 솔더링 작업에 의해 접합하는 단계이다.The soldering step (S300) is a step of bonding the thermoelectric element module 10 having the copper film 14 formed on the surface thereof and the heat transfer plate 21B having the nickel or tin plating layer 23 formed thereon by the soldering operation. to be.

솔더링(soldering) 작업은 열전소자 모듈(10)의 표면에 형성된 구리층(14)과 전열판(21)의 표면에 형성된 도금층(23)에 각각 크림 솔더(cream solder)를 도포한 다음, 상기 구리층(14)과 도금층(23)을 맞대어 밀착시킨 상태에서 100∼200℃의 온도에서 열에 의해 크림 솔더를 녹여 양자를 접합하는 작업이다.Soldering operation is to apply a cream solder to each of the copper layer 14 formed on the surface of the thermoelectric module 10 and the plating layer 23 formed on the surface of the heat transfer plate 21, and then the copper layer (14) and the plating layer 23 in contact with each other in a state in which the cream solder is melted by heat at a temperature of 100 to 200 ℃ to join both.

이때 크림 솔더는 납이 포함되지 않은 무연 솔더를 사용하는 것이 바람직한데 이는 납을 이용한 솔더에 비해 친환경적이기 때문이다.In this case, it is preferable to use lead-free solder containing no lead because the cream solder is more environmentally friendly than a solder using lead.

그러나 상기 솔더링 작업 단계(S300)의 접합은 먼저 납을 고온으로 가열하여 녹여 방전열판(21)의 도금층(23)의 표면에 도포한 후, 납이 도포된 도금층(23)의 표면을 열전소자 모듈(10)의 구리층(14)에 맞대어 밀착시킨 다음 냉각시키는 것으로도 실시될 수 있다.However, in the soldering operation step (S300), the lead is first melted by heating to a high temperature, and then applied to the surface of the plating layer 23 of the discharge hot plate 21, and then the surface of the plating layer 23 coated with lead is thermoelectric module. It may also be carried out by bringing it into close contact with the copper layer 14 of (10) and then cooling it.

이상과 같은 방법 및 절차에 의해 제조되는 본 발명의 열교환기(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 P형 반도체 소자(11)와 N형 반도체 소자(12)를 전기적으로 직렬로 연결하는 상하부전극연결판(15, 16)과, 상기 상하부전극연결판(15, 16)의 외부에 적층되는 세라믹 기판(13)으로 이루어지는 열전소자 모듈(10)과; 상기 열전소자 모듈(10)의 세라믹 기판(13)의 표면에 증착되는 구리층(14)과; 그 일측면의 표면에 도금층(23)에 형성된 전열판(21)으로 이루어지고, 상기 전열판(21)의 도금층(23)과 세라믹 기판의 구리층(14)은 솔더링에 의해 금속 접합됨으로써 구성된다.The heat exchanger 1 of the present invention manufactured by the method and procedure described above has an upper and lower electrodes for electrically connecting the P-type semiconductor element 11 and the N-type semiconductor element 12 in series as shown in FIG. 3. A thermoelectric module (10) comprising a connecting plate (15, 16) and a ceramic substrate (13) stacked outside the upper and lower electrode connecting plates (15, 16); A copper layer 14 deposited on the surface of the ceramic substrate 13 of the thermoelectric module 10; It consists of the heat exchanger plate 21 formed in the plating layer 23 on the surface of the one side surface, The plating layer 23 of the said heat exchanger plate 21 and the copper layer 14 of a ceramic substrate are comprised by metal bonding by soldering.

이러한 구조의 열교환기(1)는 별도로 볼트, 너트와 같은 체결수단을 사용하지 않고도 열전소자 모듈(10)과 전열판(21)을 견고하게 고정 부착할 수 있으므로 두께를 얇게 실시할 수 있어 열교환기(1)를 소형으로 제작할 수 있으며, 또한 열전소자 모듈(10)과 전열판(21)이 서로 금속 접합에 의해 밀착 고정유지 되므로 열 교환 효율이 높다.The heat exchanger 1 having such a structure can be fixedly attached to the thermoelectric module 10 and the heat transfer plate 21 without using a fastening means such as a bolt or a nut, so that the heat exchanger 1 can be made thin. 1) can be manufactured in a small size and heat exchange efficiency is high because the thermoelectric module 10 and the heat transfer plate 21 are held in close contact with each other by metal bonding.

도 1은 종래의 열전소자 모듈의 예를 보인 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional thermoelectric module;

도 2는 종래의 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 조립상태를 보인 단면도,2 is a cross-sectional view showing an assembled state of a heat exchanger using a conventional thermoelectric module;

도 3은 본 발명에 따른 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법을 보인 공정 순서도,3 is a process flowchart showing a method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 예를 보인 사시도,4 is a perspective view showing an example of a heat exchanger using a thermoelectric module according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 열전소자 모듈의 예를 보인 사시도,5 is a perspective view showing an example of a thermoelectric module according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 방열/흡열판의 예를보인 사시도,6 is a perspective view showing an example of a heat radiation / heat sink according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 도금층의 예를 보인 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing an example of a plating layer according to the present invention.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

1: 열교환기 10: 열전소자 모듈1: heat exchanger 10: thermoelectric module

11: P형 반도체 소자 12: N형 반도체 소자11: P-type semiconductor element 12: N-type semiconductor element

13: 세라믹 기판 14: 구리층13: ceramic substrate 14: copper layer

15, 16: 상하부전극연결판 21: 전열판15, 16: upper and lower electrode connecting plate 21: heating plate

22: 방열핀 23: 도금층22: heat dissipation fin 23: plating layer

Claims (5)

열전소자 모듈을 이용하여 열교환기를 제조하는 열교환기의 제조방법에 있어서,In the heat exchanger manufacturing method for manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, P형 반도체 소자(11)와 N형 반도체 소자(12)를 전기적으로 직렬 연결하여 구성되는 열전소자 모듈(10)의 외부 세라믹 기판(13)의 표면에 고온에서 구리를 열 증착시켜 구리층을 형성하는 구리층 형성단계(S100)와;A copper layer is formed by thermally depositing copper at a high temperature on the surface of the external ceramic substrate 13 of the thermoelectric element module 10 formed by electrically connecting the P-type semiconductor element 11 and the N-type semiconductor element 12 in series. Copper layer forming step (S100) and; 상기 열전소자 모듈(10)의 세라믹 기판(13)에 형성된 구리층(14)에 접합되는 전열판(21)의 표면에 솔더링에 의해 접합이 가능한 금속을 도금하여 도금층(23)을 형성하는 도금층 형성 단계(S200)와;Plating layer forming step of forming a plating layer 23 by plating a metal that can be bonded by soldering on the surface of the heat transfer plate 21 bonded to the copper layer 14 formed on the ceramic substrate 13 of the thermoelectric element module 10 (S200); 상기 열전소자 모듈(10)의 세라믹 기판(13)의 표면에 형성된 구리층(14)과 상기 전열판(21)의 표면에 형성된 도금층(23)을 금속 접합하여 고정하는 솔더링 작업 단계(S300)로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법.It consists of a soldering operation step (S300) of metal bonding and fixing the copper layer 14 formed on the surface of the ceramic substrate 13 of the thermoelectric element module 10 and the plating layer 23 formed on the surface of the heat transfer plate 21. Method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, characterized in that. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 솔더링 작업 단계(S300)는 열전소자 모듈(10)의 구리층(14)과 전열판(21)의 도금층(23) 사이에 크림 솔더를 도포한 후 양자를 맞댄 상태에서 100∼200℃의 온도에서 크림 솔더를 녹여 양자를 접합하되, 상기 크림 솔더는 무연 솔더 인 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법.The soldering operation step (S300) is a cream solder is applied between the copper layer 14 of the thermoelectric module 10 and the plating layer 23 of the heat transfer plate 21 at a temperature of 100 ~ 200 ℃ in both states Melting the cream solder to bond the two, the cream solder is a method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, characterized in that the lead-free solder. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 솔더링 작업 단계(S300)에서의 접합은 납을 고온으로 가열하여 녹여 방전열판(21)의 도금층(23)의 표면에 도포한 후, 납이 도포된 도금층(23)의 표면을 열전소자 모듈(10)의 구리층(14)에 맞대어 밀착시킨 다음 냉각시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법.In the soldering operation step (S300), the lead is heated to a high temperature to melt and applied to the surface of the plating layer 23 of the discharge hot plate 21, and then the surface of the plating layer 23 coated with lead is applied to the thermoelectric module ( 10) A method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, characterized in that it is made by bringing it into close contact with the copper layer (14). 청구항 1 내지 청구항 3 중 선택된 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 도금층 형성 단계(S200)에서 사용되는 전열판(21)의 재질은 구리이고, 상기 구리 재질의 전열판(21)의 표면에 형성되는 도금층(23)은 니켈 또는 주석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법.The material of the heat exchanger plate 21 used in the plating layer forming step (S200) is copper, and the plated layer 23 formed on the surface of the heat exchanger plate 21 of copper material is made of nickel or tin. Method of manufacturing a heat exchanger using. 청구항 1 내지 청구항 3 중 선택된 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 도금층 형성 단계(S200)에서 사용되는 전열판(21)의 재질은 알루미늄이고, 상기 알루미늄 재질의 전열판(21)의 표면에 형성되는 도금층(23)은 구리층(14)과 상기 구리층(14)의 상부에 니켈 또는 주석 도금층으로 이루어지는 것을 특징으 로 하는 열전소자 모듈을 이용한 열교환기의 제조방법.The material of the heat transfer plate 21 used in the plating layer forming step (S200) is aluminum, and the plating layer 23 formed on the surface of the heat transfer plate 21 made of aluminum is a copper layer 14 and the copper layer 14. Method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric module, characterized in that consisting of a nickel or tin plating layer on the top.
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