KR20130052361A - 열전 모듈 및 이의 제조 방법 - Google Patents

열전 모듈 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전시트와 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전시트가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 각각의 N형 열전시트와 P형 열전시트 사이에 절연시트가 구비된 열전 적층체; 상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 구비된 금속 전극; 및 상기 금속 전극의 외측면에 구비된 기판;을 포함하는 열전 모듈 및 이의 제조 방법을 제시한다.

Description

열전 모듈 및 이의 제조 방법{THERMOELECTRIC MODULE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 열전 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 시트 형태의 열전 소자로 이루어지는 열전 모듈에 관한 것이다.
열전 소자(Thermoelectric device)란 열전 변환을 이용하여 자연계, 기계 빌딩 등의 인공물에 존재하는 온도의 차이를 이용하여 온도차에 의한 기전력이 발생하는 현상인 제백 효과(Seebeck effect)를 이용한 소자이다. 일반적으로 열전 소자는 미국 특허 공개 제 2009-0025773호에 개시된 바와 같이, 열전체 내부의 열 또는 캐리어의 이동 방향이 저온 영역 및 고온 영역의 대향면 사이에 수직 방향으로 형성된다.
열전 변환(Thermoelectric conversion)이란 열에너지와 전기에너지 사이의 에너지 변환으로, 이와 같은 열전 소자는 크게 열전 재료의 양단에 온도 차이가 있을 때 전기가 발생하는 제백 효과(Seebeck effect)를 이용한 발전이나, 열전 재료에 전류를 흘려주면 그 양단 사이에 온도 구배가 발생하는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 냉각의 두 가지 응용처가 있다.
제백 효과(Seebeck effect)를 이용하면, 컴퓨터나 자동차 엔진 등에서 발생한 열을 전기에너지로 변환할 수 있고, 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용하면, 냉매가 필요 없는 각종 냉각 시스템을 구현할 수 있다. 따라서, 최근 신에너지 개발, 폐에너지 회수, 환경보호 등에 대한 관심이 고조되면서, 열전 소자에 대한 관심도 높아지고 있다.
도 1은 종래의 일반적인 열전 소자 모듈을 개략적으로 도시한 부분 절개 사시도로써, 도 1을 참조하면, 종래 열전 모듈(1)은 P형 열전 재료들(3)과 N형 열전 재료들(5)을 구비한다. 세라믹 또는 질화 규소로 제조된 한 쌍의 절연 기판(7)에는 각각 소정 패턴으로 전극들(9)이 부착되어 상기 열전 재료들(3, 5)은 상기 전극들(9)에 의해 전기적으로 직렬 연결된다.
종래의 열전 소자 모듈(1)에 있어서, 단자(2)에 연결된 리드선(4)을 통해 전극(9)에 직류 전압을 인가하면, 펠티에 효과에 의해, P형 열전 재료(3)에서 N형 열전 재료(5)로 전류가 흐르는 측은 열이 발생되고, 반대로 N형 열전 재료(5)에서 P형 열전 재료(3)로 전류가 흐르는 측은 열을 흡수하게 된다. 따라서, 발열측에 접합된 절연 기판(7)은 가열되고, 흡열측에 접합된 절연 기판(7)은 냉각된다.
이와 같이, 종래의 열전 모듈은 P형 열전 소자와 N형 열전소자로 구성된 단일 모듈을 사용 조건에 맞게 직렬로 반복된 구조를 이룬다. 그리고, 각 단일 모듈은 금속 전극으로 연결되며, 금속 전극은 세라믹 기판과 연결된다.
이러한 종래의 직렬형 열전 모듈 구조는 회로 단선에 대한 문제점을 내포하고 있으며, 구성하는 단일 모듈 중 하나라도 고장이 발생하면 전체 복합모듈이 작동하지 못하는 치명적인 위험을 가지고 있다.
또한, 제조상으로도 여러 공정을 거쳐야 하며, 이에 따라 제조 비용이 증가하고 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여 창안된 본 발명은, 시트 형태의 열전 소자로 이루어진 열전 모듈의 제공을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명은, N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전시트와 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전시트가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 각각의 N형 열전시트와 P형 열전시트 사이에 절연시트가 구비된 열전 적층체; 상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 구비된 금속 전극; 및 상기 금속 전극의 외측면에 구비된 기판;을 포함하는 열전 모듈을 제공한다.
이때, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 조도가 형성된 열전 모듈을 제공한다.
그리고, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 접합제가 구비된 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 N형 및 P형 열전 재료는 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물이고, 상기 절연시트는 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물인, 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 N형 및 P형 열전시트의 두께는, 1 내지 100 ㎛ 인 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 절연시트의 두께는, 0.1 내지 10 ㎛ 인 열전 모듈을 제공한다.
또한, 상기 절연시트에는 상기 N형 및 P형 열전시트 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치하는 열전 모듈을 제공한다.
한편, 본 발명은 (a)N형 열전시트, P형 열전시트 및 절연시트를 제공하는 단계; (b)상기 N형 열전시트와 P형 열전시트가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 N형 열전시트와 P형 열전시트 사이에 절연시트가 구비된 열전 적층체를 형성하는 단계; (c)상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 금속 전극을 형성하는 단계; 및 (d)상기 금속 전극의 외측면에 기판을 구비하는 단계;를 포함하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 (a)단계에서 제공되는 상기 N형 열전시트, P형 열전시트 및 절연시트는, N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전 슬러리 및 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전 슬러리, 그리고 절연성 물질로 이루어진 절연제 슬러리를 이용하여 각각 형성되는, 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
그리고, 상기 N형 및 P형 열전 재료는, 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물이고, 상기 절연성 물질은, 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물인, 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b)단계에서 형성된 열전 적층체를 가압 및 소성하는 단계;를 추가로 포함하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a)단계에서 제공되는 상기 절연시트에는, 상기 N형 및 P형 열전시트 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 N형 및 P형 열전시트의 단부에서 상기 금속 전극의 타면까지의 거리가 상기 N형 및 P형 열전시트의 단부에서 상기 돌출부의 단부까지의 거리 이상인 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계에서 금속 전극이 형성된 이후, 상기 절연시트의 돌출부가 노출되도록, 상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 형성된 금속 전극의 외측면을 절단하는 단계;를 추가로 포함하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 금속성 슬러리를 도포하는 단계; 및 상기 열전 적층체에 도포된 금속성 슬러리를 경화시키는 단계;로 이루어지는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계는, 상기 열전 적층체의 좌측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시킨 후 추출하는 단계; 상기 열전 적층체의 우측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시킨 후 추출하는 단계; 및 상기 추출된 열전 적층체의 금속성 페이스트를 경화시키는 단계;로 이루어지는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a)단계 이후, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 조도를 형성하는 단계;를 추가로 포함하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a)단계 이후, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 접합제를 구비하는 단계;를 추가로 포함하는 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a)단계에서 제공되는 상기 N형 및 P형 열전시트의 두께는, 1 내지 100 ㎛ 인 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
또한, 상기 (a)단계에서 제공되는 상기 절연시트의 두께는, 0.1 내지 10 ㎛ 인 열전 모듈의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 열전 모듈에 따르면, 시트 형태의 적층형 구조를 갖춘 열전 모듈을 구현함에 따라 종래 열전 모듈에 비해, 제품의 생산성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전 모듈의 제조 방법에 따르면, 열전 적층체를 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시킨 후 추출하는 단계를 거쳐 금속 전극을 형성함으로써 금속 전극의 제조 공정을 단순화할 수 있고, 이에 따라 제품 생산 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 종래 열전 모듈 제조시와 같이 금속 전극을 납땜하는 방식에 비해 보다, 정밀하게 금속 전극을 형성할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 열전 소자 모듈을 개략적으로 도시한 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전 모듈의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열전 모듈의 사시도이다.
도 4는 돌출부가 형성되는 위치를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 열전 모듈을 제조하는 공정을 순서대로 도시한 공정도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comPrise)' 및/또는 '포함하는(comPrisiNg)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열전 모듈(100)의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열전 모듈(100)의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열전 모듈(100)은 N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전시트(111)와 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전시트(112)가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 각각의 N형 열전시트(111)와 P형 열전시트(112) 사이에 절연시트(113)가 구비된 열전 적층체(110); 상기 열전 적층체(110)의 좌,우측 단에 구비된 금속 전극(120); 및 상기 금속 전극(120)의 외측면에 구비된 기판(130);을 포함할 수 있다.
여기서, N형 열전시트(111), P형 열전시트(112) 및 절연시트(113)는, N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전 슬러리, P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전 슬러리 및 절연성 물질로 이루어진 절연제 슬러리를 이용하여 시트 형태로서 각각 형성될 수 있다.
상기 N형 및 P형 열전 재료는 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물로 구성될 수 있고, 이 외에도, 동일한 기술 분야에서 열전 효과를 나타내는 다른 물질로도 구성될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 상기 절연성 물질은, 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물로 구성될 수 있다.
상기 절연시트(113)는 상기 N형 및 P형 열전시트(112) 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부(113a)가 구비될 수 있고, 상기 돌출부(113a)는 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.
도 4는 돌출부(113a)가 형성되는 위치를 예시한 도면으로, 예를 들어, 도 4a와 같이, 상기 N형 열전시트와 상기 N형 열전시트(211)의 바로 위에 위치하는 P형 열전시트(212) 사이에 구비되는 절연시트(213)의 좌측부에 돌출부(213a)가 형성되고, 상기 P형 열전시트(212)와 상기 P형 열전시트(212)의 바로 위에 위치하는 N형 열전시트(214) 사이에 구비되는 절연시트(215)의 우측부에 돌출부(215a)가 형성될 수 있다.
또는, 도 4b와 같이, 상기 N형 열전시트(311)와 상기 N형 열전시트(311)의 바로 위에 위치하는 P형 열전시트(312) 사이에 구비되는 절연시트(313)의 우측부에 돌출부(313a)가 형성되고, 상기 P형 열전시트(312)와 상기 P형 열전시트(312)의 바로 위에 위치하는 N형 열전시트(314) 사이에 구비되는 절연시트(315)의 좌측부에 돌출부(315a)가 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 절연시트(213,215,313,315)는 N형 열전시트와 P형 열전시트가 직접 단락되는 것을 방지하는 동시에, 도 4a와 같이, 상기 절연시트(213)의 좌측부에 구비된 돌출부(213a)에 의해 상기 N형 열전시트(211)의 좌측부와 상기 N형 열전시트(211)의 바로 위에 위치하는 P형 열전시트(212)의 좌측부가 금속 전극에 의해 전기적으로 단락되는 것을 방지하며, 상기 절연시트(215)의 우측부에 구비된 돌출부(215a)에 의해 상기 P형 열전시트(212)의 우측부와 상기 P형 열전시트(212)의 바로 위에 위치하는 N형 열전시트(214)의 우측부가 금속 전극에 의해 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 도 4b와 같이, 상기 절연시트(313)의 우측부에 구비된 돌출부(313a)에 의해 상기 N형 열전시트(311)의 우측부와 상기 N형 열전시트(311)의 바로 위에 위치하는 P형 열전시트(312)의 우측부가 금속 전극에 의해 전기적으로 단락되는 것을 방지하며, 상기 절연시트(315)의 좌측부에 구비된 돌출부(315a)에 의해 상기 P형 열전시트(312)의 우측부와 상기 P형 열전시트(312)의 바로 위에 위치하는 N형 열전시트(314)의 우측부가 금속 전극에 의해 전기적으로 단락되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 N형 열전시트(111)와 절연시트(113) 사이, 그리고 상기 P형 열전시트(112)와 절연시트(113) 사이의 접합력을 향상시키기 위하여, 상기 N형 열전시트(111) 및 P형 열전시트(112)의 상,하면에 조도(미도시)가 형성되거나, 또는, 상기 N형 열전시트(111) 및 P형 열전시트(112)의 상,하면에 접합제(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 절연시트(113)는 최소한의 절연 기능만을 수행할 수 있도록, 그 두께를 0.1 내지 10 ㎛ 범위 내로 구성함이 바람직하고, 상기 N형 및 P형 열전시트(111, 112)는 열전특성을 나타내는 동시에 시트 형태로 되어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록, 그 두께를 1 내지 100 ㎛ 범위 내로 구성함이 바람직하다.
이제, 본 발명에 따른 열전 모듈(100)을 제조하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 열전 모듈을 제조하는 공정을 순서대로 도시한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 열전 모듈(100)을 제조하는 방법은 먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, N형 열전시트(111), P형 열전시트(112) 및 절연시트(113)를 제공하는 단계를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제공되는 N형 열전시트(111), N형 열전시트(111) 및 절연시트(113)는, N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전 슬러리 및 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전 슬러리, 그리고 절연성 물질로 이루어진 절연제 슬러리를 이용하여 각각 형성될 수 있다.
상기 N형 및 P형 열전 재료는, 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물로 이루어질 수 있고, 상기 절연성 물질은, 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 제공되는 절연시트(113)는, 상기 N형 및 P형 열전시트(112) 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치할 수 있다. 이에 대한 구체적 예시는 이미 전술하였는바 자세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 상기 절연시트(113)는 최소한의 절연 기능만을 수행할 수 있도록 그 두께를 0.1 내지 10 ㎛ 범위 내로 구성함이 바람직하고, 상기 N형 및 P형 열전시트(111, 112)는 열전특성을 나타내는 동시에 시트 형태로 되어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있도록, 그 두께를 1 내지 100 ㎛ 범위 내로 구성함이 바람직하다.
그 다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 N형 열전시트(111)와 P형 열전시트(112)가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 N형 열전시트(111)와 P형 열전시트(112) 사이에 절연시트(113)가 구비된 열전 적층체(110)를 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
이때, 상기 열전 적층체(110)를 가압 및 소성하여 상기 N형 열전시트(111), N형 열전시트(111) 및 절연시트(113)를 접합하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
그리고, 상기 N형 열전시트(111)와 절연시트(113) 사이, 그리고 상기 P형 열전시트(112)와 절연시트(113) 사이의 접합력을 향상시키기 위하여, 상기 N형 열전시트(111) 및 P형 열전시트(112)의 상,하면에 조도를 형성하는 단계를 추가로 수행하거나, 상기 N형 열전시트(111) 및 P형 열전시트(112)의 상,하면에 접합제를 구비하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
그 다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 열전 적층체(110)의 좌,우측 단에 금속 전극(120)을 형성하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 금속 전극(120)은, 상기 열전 적층체(110)의 좌,우측 단에 금속성 슬러리를 도포하는 단계를 수행한 다음, 열전 적층체(110)에 도포된 상기 금속성 슬러리를 경화시키는 단계를 수행함으로써 형성될 수 있다.
또는, 상기 열전 적층체(110)의 좌측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시킨 후 추출하는 단계 및 상기 열전 적층체(110)의 우측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시킨 후 추출하는 단계를 수행한 다음, 상기 추출된 열전 적층체(110)의 금속성 페이스트를 경화시키는 단계를 수행함으로써 이루어질 수 있다. 이때, 상기 열전 적층체(110)를 추출시 상기 금속성 페이스트가 흘러내리지 않도록 커버를 덮을 수 있다.
시트 형태의 적층 구조로 이루어진 본 발명에 따른 열전 모듈(100)에 있어, 상기와 같은 단계에 따라 상기 금속 전극(120)을 형성하는 경우, 금속 전극(120)의 제조 공정을 단순화할 수 있고, 이에 따라 제품 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한, 종래 열전 모듈 제조시와 같이 금속 전극을 납땜하는 방식에 비해 보다, 정밀하게 상기 금속 전극(120)을 형성할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기와 같은 단계에 따라 상기 금속 전극(120)을 형성하는 경우, 상기 N형 및 P형 열전시트(111, 112)의 단부에서 상기 금속 전극(120)의 타면까지의 거리(a)가 상기 N형 및 P형 열전시트(111, 112)의 단부에서 상기 돌출부(113a)의 단부까지의 거리(b) 이상이 될 수 있다. 따라서, 금속 전극(120)이 형성된 이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 절연시트(113)의 돌출부(113a)가 노출될 수 있도록, 상기 열전 적층체(110)의 좌,우측 단에 형성된 금속 전극(120)의 외측면을 소정치 절단하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.
그 다음, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 금속 전극(120)의 외측면에 기판(130)을 구비하는 단계를 수행하여 본 발명에 따른 열전 모듈(100)을 제조할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 본 발명에 따른 열전 모듈
110 : 열전 적층체
111, 211, 214, 311, 314 : N형 열전 소자
112, 212, 312 : P형 열전 소자
113, 213, 215, 313, 315 : 절연시트
113a, 213a, 215a, 313a, 315a : 돌출부
120 : 금속 전극
130 : 기판

Claims (20)

  1. N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전시트와 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전시트가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 각각의 N형 열전시트와 P형 열전시트 사이에 절연시트가 구비된 열전 적층체;
    상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 구비된 금속 전극; 및
    상기 금속 전극의 외측면에 구비된 기판;
    을 포함하는
    열전 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 조도가 형성된
    열전 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 접합제가 구비된
    열전 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 및 P형 열전 재료는 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물이고,
    상기 절연시트는 에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물인,
    열전 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 N형 및 P형 열전시트의 두께는,
    1 내지 100 ㎛ 인
    열전 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연시트의 두께는,
    0.1 내지 10 ㎛ 인
    열전 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연시트에는 상기 N형 및 P형 열전시트 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 N형 및 P형 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치하는
    열전 모듈.
  8. (a)N형 열전시트, P형 열전시트 및 절연시트를 제공하는 단계;
    (b)상기 N형 열전시트와 P형 열전시트가 상하방향으로 교대로 복수 개 배치되고, 상기 N형 열전시트와 P형 열전시트 사이에 절연시트가 구비된 열전 적층체를 형성하는 단계;
    (c)상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 금속 전극을 형성하는 단계; 및
    (d)상기 금속 전극의 외측면에 기판을 구비하는 단계;
    를 포함하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 제공되는 상기 N형 열전시트, P형 열전시트 및 절연시트는,
    N형 열전 재료로 이루어진 N형 열전 슬러리 및 P형 열전 재료로 이루어진 P형 열전 슬러리, 그리고 절연성 물질로 이루어진 절연제 슬러리를 이용하여 각각 형성되는,
    열전 모듈의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 N형 및 P형 열전 재료는,
    비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 텔루르(Te), 및 셀렌(Se) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물이고,
    상기 절연성 물질은,
    에폭시(Epoxy), 폴리 이미드(Poly Imide), 폴리 아미드(Poly Amide) 중 선택되는 적어도 한 물질 또는 적어도 두 물질의 혼합물인,
    열전 모듈의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 (b)단계에서 형성된 열전 적층체를 가압 및 소성하는 단계;
    를 추가로 포함하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 금속성 슬러리를 도포하는 단계; 및
    상기 열전 적층체에 도포된 금속성 슬러리를 경화시키는 단계;
    로 이루어지는
    열전 모듈의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 열전 적층체의 좌측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시키는 단계;
    상기 열전 적층체의 우측 단을 금속성 페이스트가 담겨있는 용기에 침지시키는 단계; 및
    상기 열전 적층체의 금속성 페이스트를 경화시키는 단계;
    로 이루어지는
    열전 모듈의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 제공되는 상기 절연시트는,
    상기 N형 및 P형 열전시트 외측으로 일부가 돌출되어 형성되는 돌출부가 구비되고, 상기 돌출부는 N형 및 P형 열전시트를 기준으로 서로 반대 방향에 위치하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 N형 및 P형 열전시트의 단부에서 상기 금속 전극의 타면까지의 거리가 상기 N형 및 P형 열전시트의 단부에서 상기 돌출부의 단부까지의 거리 이상인
    열전 모듈의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 금속 전극이 형성된 이후,
    상기 절연시트의 돌출부가 노출되도록, 상기 열전 적층체의 좌,우측 단에 형성된 금속 전극의 외측면을 절단하는 단계;
    를 추가로 포함하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  17. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계 이후, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 조도를 형성하는 단계;
    를 추가로 포함하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  18. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계 이후, 상기 N형 열전시트 및 P형 열전시트의 상,하면에 접합제를 구비하는 단계;
    를 추가로 포함하는
    열전 모듈의 제조 방법.
  19. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 제공되는 상기 N형 및 P형 열전시트의 두께는,
    1 내지 100 ㎛ 인
    열전 모듈의 제조 방법.
  20. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 제공되는 상기 절연시트의 두께는,
    0.1 내지 10 ㎛ 인
    열전 모듈의 제조 방법.
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