KR20190019648A - 열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치 - Google Patents

Abstract

온도 제어가 보다 효율적이고 신속하게 이루어질 수 있도록, 메모리 모듈에 냉온에너지를 가하는 냉온유닛을 포함하고, 상기 냉온유닛은 냉온에너지를 발생하는 열전소자, 상기 열전소자의 일면에 설치되어 메모리 모듈에 냉기나 열기를 가하는 열전달블럭, 및 상기 열전소자의 타면에 설치되어 열전소자와 열전달이 이루어지는 방열부를 포함하고, 상기 열전소자는, 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체, 상기 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극과 하단전극을 포함하는 반도체유닛, 상기 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판과 제2 열전달판, 및 상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하고, 상기 반도체유닛은 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에서 복수개가 적층된 구조의 모바일 메모리 모듈 온도 검사장치를 제공한다.

Description

열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치{THERMOELECTRIC MODULE AND APPARATUS FOR TESTING TEMPERATURE USING THE SAME}

메모리 모듈에 대한 온도 신뢰성을 검사하기 위한 온도 검사장치와 그 장치에 사용되는 열전소자를 개시한다.

일반적으로, 컴퓨터나 핸드폰 및 데이터 저장장치(Solid State Disk:SSD) 등에는 메모리로 대량의 램(RAM : Random Access Memory)이 사용된다.

장치들이 점차 소형화되는 추세에 맞춰 메모리로 사용되는 램 역시 보다 소형화되고 고집적화되고 있다. 램은 복수개가 집적되어 하나의 메모리 모듈(Memory Module)을 이룬다.

메모리 모듈은 사용되는 조건이 다양하고, 자체 발열로 인해 불량이 발생할 수 있으므로, 제품 출하 전에 온도 신뢰성 검사를 수행하게 된다. 점차적으로 반도체가 고 집적화 됨에 따라 자체 발열량 또한 커지게 되어, 온도 신뢰성 검사는 매우 중요한 검사라 할 수 있다.

한국 등록특허 제10-1396539호는 본 출원인이 개발하여 특허 등록을 받은 종래의 메모리 모듈 온도 검사 장치를 개시하고 있다.

최근 들어, 보다 신속한 검사가 요구되면서 한번에 검사를 시행할 메모리 모듈의 개수가 증가하고 있다. 이에, 시스템이 점차 커지고 전력의 사용량 역시 커지면서, 소형화 및 저전력 그리고 빠른 속도의 온도 검사가 가능한 장치의 개발이 요구되고 있다.

온도 제어가 보다 효율적이고 신속하게 이루어질 수 있도록 된 열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치를 제공한다.

보다 크기를 줄여 장치를 소형화할 수 있도록 된 열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치를 제공한다.

온도 하강 속도를 개선할 수 있도록 된 열전소자 및 이를 이용한 온도 검사장치를 제공한다.

본 구현예의 온도 검사장치는, 검사 대상체에 냉온에너지를 가하는 냉온유닛을 포함하고, 상기 냉온유닛은 냉온에너지를 발생하는 열전소자, 상기 열전소자의 일면에 설치되어 검사 대상체에 냉기나 열기를 가하는 열전달블럭, 및 상기 열전소자의 타면에 설치되어 열전소자와 열전달이 이루어지는 방열부를 포함할 수 있다.

상기 냉온유닛은 상기 열전소자와 열전소자의 양면에 배치되는 방열부와 열전달블럭 사이를 체결하여 고정하는 고정볼트를 포함하고, 상기 고정볼트는 열전소자의 전면에 형성된 체결홀을 관통하여 방열부와 열전달블럭 사이에 체결될 수 있다.

상기 열전소자는, 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체, 상기 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극 및 하단전극을 포함하는 반도체유닛, 상기 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판과 제2 열전달판, 및 상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하고, 상기 반도체유닛은 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에서 복수개가 적층되고, 각 반도체유닛 사이에 중간 열전달판이 설치된 구조일 수 있다.

상기 각 반도체유닛은 반도체의 개수가 동일할 수 있다.

상기 각 반도체유닛은 반도체 배열 위치가 동일한 구조일 수 있다.

상기 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 반도체유닛의 반도체의 크기가 점차 감소하는 구조일 수 있다.

상기 각 반도체유닛의 반도체는 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 높이가 점차 감소하는 구조일 수 있다.

상기 열전소자는 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에 적어도 하나의 체결홀이 관통 형성될 수 있다.

상기 반도체의 측면에 방습 도료가 도포되어 코팅층을 형성한 구조일 수 있다.

상기 코팅층은 반도체에 접속되는 상단전극과 하단전극의 내측면에 형성될 수 있다.

상기 코팅층을 이루는 도료는 탄소계 유기성 도료 또는 탄소계 무기성 도료일 수 있다.

상기 실링부재는 열전소자의 내부에서 반도체와 반도체 사이에 설치될 수 있다.

상기 실링부재는 실리콘 입자를 포함하는 에폭시 재질로 이루어질 수 있다.

상기 실리콘 입자는 전체 실링부재에 대해 2 내지 20중량% 이내로 포함될 수 있다.

상기 방열부는 냉각수가 순환되는 수냉자켓을 포함할 수 있다.

상기 냉온유닛은 열전소자와 열전소자의 양면에 배치되는 방열부 및 열전달블럭을 체결하여 고정하는 고정볼트를 더 포함하고, 상기 고정볼트는 열전소자의 전면에 형성된 체결홀을 관통하여 방열부와 열전달블럭 사이에 체결되는 구조일 수 있다.

상기 냉온유닛은 적어도 두 개 이상의 열전소자를 구비하고, 상기 각 열전소자가 적층된 구조일 수 있다.

상기 각 열전소자는 동일한 크기로 이루어질 수 있다.

상기 각 열전소자는 내부에 구비된 반도체의 개수가 동일할 수 있다.

상기 각 열전소자는 내부에 구비된 반도체의 배열 위치가 동일한 구조일 수 있다.

상기 각 열전소자는 상기 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 반도체의 크기가 점차 감소하는 구조일 수 있다.

상기 각 열전소자는 상기 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 반도체의 높이가 점차 감소하는 구조일 수 있다.

상기 각 열전소자는 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에 적어도 하나의 체결홀이 관통 형성될 수 있다.

상기 냉온유닛은 열전소자 사이에 설치되는 중간서멀블럭을 더 포함할 수 있다.

상기 열전달블럭은 검사면에 형성되는 흡입홀, 상기 열전달블럭의 측면을 통해 내부로 연장되어 상기 흡입홀과 연결되는 진공라인을 더 포함하여 검사면에 진공 흡착력을 가하는 구조일 수 있다.

상기 냉온유닛은 상기 열전달블럭에 설치되어 메모리 모듈에 가해지는 온도를 검출하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 온도 검사장치는, 상기 냉온유닛을 감싸는 하우징, 상기 하우징에 대해 상기 냉온유닛을 탄력적으로 유동시켜 냉온유닛에 전달되는 충격을 완충하기 위한 완충부를 더 포함할 수 있다.

상기 완충부는 상기 하우징 하단에 설치되고 상기 열전달블럭의 단부가 삽입되는 홀이 형성된 단열블럭, 상기 단열블럭에 형성된 관통홀에 끼워져 상기 열전달블럭에 설치되는 연결볼트, 상기 연결볼트에 끼워져 상기 단열블럭과 열전달블럭 사이에 탄력적으로 설치되는 탄성스프링을 포함할 수 있다.

상기 하우징에 대해 상기 냉온유닛을 검사 대상체에 밀착시키기 위한 가압부를 더 포함할 수 있다.

상기 가압부는 하우징 상단에 나사 결합되고 하우징 내부로 돌출되는 가압볼트, 상기 가압볼트 상단에 일체로 형성되어 가압볼트를 회전시키는 회전핸들, 상기 하우징 내부에 설치되고 가압볼트에 연결되어 상기 냉온유닛을 가압하는 가압판, 상기 하우징의 내면 형성되는 가이드홈, 상기 냉온유닛의 측면에 돌출 형성되어 상기 가이드홈을 따라 이동되는 안내돌기를 포함할 수 있다.

상기 하우징을 고정하기 위한 고정부를 더 포함할 수 있다.

상기 고정부는 검사 대상체가 놓여질 작업대 상에 설치되는 홀더판, 상기 하우징 하단에 회동가능하게 설치되는 레버부재, 상기 레버부재에 형성되어 상기 홀더판 측면의 걸림턱에 착탈가능하게 결합되는 걸쇠를 포함할 수 있다.

상기 검사장치는 상기 단열블럭의 측면을 통해 홀 내측으로 공급라인이 관통 형성되어, 상기 공급라인을 통해 홀 내측의 검사공간으로 크린에어를 공급하는 구조일 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 하나의 열전소자 내에 반도체를 다층으로 적층하여 구성함으로써, 보다 신속하고 효과적으로 온도를 제어할 수 있게 된다. 이에, 빠른 온도 하강으로 메모리 모듈에 대한 검사 시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있게 된다.

또한, 구조가 보다 간단하여 조립 체결이 용이하고, 열전소자의 크기를 증대시키지 않고도 저전력으로 더 낮은 온도의 구현이 가능하게 된다.

또한, 열전소자의 크기를 증가시키지 않고도 강도 저하를 방지할 수 있게 된다. 이에, 열전소자의 강성을 높이고, 보다 큰 압력으로 긴밀하게 열전소자를 가압 밀착시킬 수 있어, 열 전달 효율을 보다 극대화할 수 있게 된다.

또한, 열전소자의 구조적 강성 확보로 열전소자를 관통하여 볼트 체결이 가능함에 따라 장치를 보다 소형화할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 3은 본 실시예에 따른 온도 검사장치의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4은 본 실시예에 따른 온도 검사장치의 조립된 상태를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 5은 본 실시예에 따른 온도 검사장치의 열전달블럭을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 열전소자의 분해 사시도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 열전소자의 일부 절개 사시도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 열전소자의 개략적인 단면도이다.
도 9 내지 도 13은 온도 검사장치의 냉온유닛에 대한 다양한 실시예를 나타낸 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 실시예는 검사 대상체로 핸드폰 등에 사용되는 모바일 램이 탑재된 메모리 모듈(이하 메모리 모듈이라 한다)을 검사하는 온도 검사장치를 예로서 설명한다. 물론, 본 장치는 검사 대상체로 이에 한정되지 않으며, 다양한 장치에 사용되는 메모리 모듈에 대해서도 모두 적용 가능하다.

도 1 내지 도 3은 본 실시예에 따른 온도 검사장치의 구성을 분해하여 도시하고 있고, 도 4는 온도 검사장치의 결합된 단면 상태를 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 검사장치(1)는 메모리 모듈(M)에 냉온에너지를 가하는 냉온유닛(100)을 포함할 수 있다. 이에, 검사장치(1)는 냉온유닛(100)을 통해 검사 공간 내에 놓여져 있는 메모리 모듈(M)에 온열 또는 냉열을 가해 온도 신뢰성 검사를 실시한다.

냉온유닛(100)은 냉온에너지를 발생하는 열전소자(10), 열전소자(10)의 일면에 설치되어 메모리 모듈(M)에 냉기나 열기를 가하는 열전달블럭(40), 및 열전소자(10)의 타면에 설치되어 열전소자(10)와 열전달이 이루어지는 방열부(50)를 포함할 수 있다.

냉온유닛(100)의 외측에 하우징(200)이 설치된다. 하우징(200)은 검사장치(1)의 외형을 이루며, 냉온유닛(100)을 감싸 보호한다. 하우징(200)은 사각의 박스형태로 이루어지며 내부에 냉온유닛(100)이 상하로 유동가능하게 결합된다. 하우징(200)의 하단은 개방되어 냉온유닛의 열전달블럭(40)이 외부로 노출된다. 하우징(200)은 단일의 부재 또는 상하 방향을 따라 분리된 두 개의 부재로 이루어질 수 있다. 이하, 상하 방향이라 함은 도 1에서 y축 방향을 따라 위쪽과 아래쪽을 의미한다. 이하 설명의 편의를 위해, y축 방향을 따라 아래쪽에 검사 대상체인 메모리 모듈(M)이 위치하여 검사가 이루어지는 구조를 예로서 설명한다. 하우징의 형태에 대해서는 다양하게 변형가능하다.

온도 검사장치(1)는, 하우징(200)에 대해 상기 냉온유닛(100)을 탄력적으로 유동시켜 냉온유닛에 전달되는 충격을 완충하기 위한 완충부를 더 포함할 수 있다.

완충부는 메모리 모듈(M)에 대한 검사 과정에서 발생되는 충격에너지를 흡수하며, 열전달블럭(40)의 단부(43)를 메모리 모듈(M)에 긴밀하게 밀착시킨다. 이에, 유동에 의한 장치 또는 메모리 모듈의 손상을 방지하고, 열전달블럭과 메모리 모듈 간의 열전달 효율을 보다 극대화시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서, 완충부는 하우징(100) 하단에 설치되고 열전달블럭(40)의 단부(43)가 삽입되는 홀(212)이 형성된 단열블럭(210), 단열블럭(210)에 형성된 관통홀(214)에 끼워져 상기 열전달블럭(40)에 설치되는 연결볼트(216), 연결볼트(216)에 끼워져 단열블럭(210)과 열전달블럭(40) 사이에 탄력적으로 설치되는 탄성스프링(도 4의 218 참조)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 단열블럭(210)은 장치의 하단에 배치되어 열전달블럭(40)에 연결 설치된다.

단열블럭(210)은 소정의 두께를 갖는 사각의 판 구조물로 이루어지며, 중심부에는 열전달블럭(40)의 단부(43)가 관통 삽입되는 홀(212)이 형성된다. 홀(212)을 통해 열전달블럭의 단부(43)가 단열블럭을 관통되어 밑에 놓여지는 메모리 모듈(M)에 접하게 된다. 단열블럭(210)은 메모리 모듈(M)과 열전달블럭의 단부(43) 주위를 감싸 외기와의 열전달을 차단하고 내부를 단열한다. 단열블럭(210)은 단열 성능 및 강성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 단열블럭(210)은 베클라이트(bakelite) 재질로 이루어질 수 있다.

단열블럭(210)의 네 모서리에는 각각 관통홀(214)이 형성된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 연결볼트(216)가 관통홀(214)에 삽입되어 열전달블럭(40)의 하단에 체결된다. 그리고 탄성스프링(218)은 연결볼트(216)에 끼워져 단열블럭(210)과 열전달블럭(40) 사이에서 탄력적으로 설치된다. 이에, 열전달블럭(40)과 단열블럭(210)이 탄성스프링(218)을 매개로 서로 탄력적으로 연결된다. 따라서, 외부 충격에 대해 탄성스프링(218)이 충격에너지를 흡수하여 두 부재 사이를 완충하며, 열전달블럭의 단부를 메모리 모듈에 보다 긴밀하게 밀착시킬 수 있게 된다.

본 실시예의 장치는 단열블럭(210)의 홀(212) 내부로 크린 에어(CDA;clean dry air)를 공급하는 구조일 수 있다. 이를 위해, 단열블럭(210)은 측면을 통해 홀(212) 내측으로 공급라인(219)이 관통 형성된다. 이에, 외부에서 공급되는 클린 에어를 공급라인을 통해 홀 내측의 검사공간으로 공급할 수 있다. 클린 에어는 수분이 제거된 건조된 공기로 단열블럭의 공급라인을 통해 검사가 이루어지는 공간으로 공급된다. 이에, 클린 에어에 의해 열전달블럭과 메모리 모듈 사이를 포함하여 검사 공간 내에 성애가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 온도 검사장치는 검사가 이루어지는 작업대에 장치를 고정하기 위한 고정부를 더 포함할 수 있다. 고정부는 하우징에 설치되어 냉온유닛이 결합된 하우징을 검사 위치에 착탈 가능하게 고정한다.

본 실시예에서, 고정부는 검사 대상체가 놓여질 작업대 상에 설치되는 홀더판(220), 하우징(200) 하단에 회동가능하게 설치되는 레버부재(222), 레버부재(222)에 형성되어 홀더판(220) 측면의 걸림턱(224)에 착탈가능하게 결합되는 걸쇠(225)를 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 홀더판(220)은 온도 검사장치(1)와 별도로 작업대 상의 작업 위치에 고정 설치된다. 홀더판(220)은 사각의 판 구조물로, 중심부에는 메모리 모듈(M)이 놓여질 수 있도록 구멍(221)이 형성된다. 구멍(221) 내에 메모리 모듈(M)이 놓여지며 메모리 모듈 위로 냉온유닛의 열전달블럭 단부(43)가 밀착되어 냉온에너지를 가하게 된다. 홀더판(220)의 대향되는 양 측단에는 걸림턱(224)이 형성된다. 걸림턱(224)은 온도 검사장치에 구비된 레버부재(222)의 걸쇠(225)가 걸려 고정되는 부분이다.

레버부재(222)는 하우징(200)에 회동가능하게 축결합된다. 본 실시예의 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 레버부재(222)는 하우징(200)에 설치되는 별도의 브라켓(228)을 매개로 하우징(200)에 대해 회동가능하게 설치된다. 즉, 하우징(200)의 하단 측면에 브라켓(228)이 설치되고, 브라켓(228) 하단에 레버부재(222)가 회동축(227)을 매개로 회동가능하게 축결합된다.

레버부재(222)는 회동축(227)을 중심으로 하단이 내측으로 절곡되어 걸림턱(224)에 걸리는 걸쇠(225)가 형성되고 상단은 외측으로 연장되어 레버부재(222)를 회동시키는 손잡이(226)를 이룬다. 레버부재(222)의 회동축(227)에는 레버부재(222) 회동시 원위치로 복귀시키기 위한 리턴스프링(도시되지 않음)이 더 설치될 수 있다. 이에 보다 간편하게 레버부재(222)를 작동하여 본 장치의 장착 및 분리를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

이에 도 4에 도시된 바와 같이, 레버부재(222)의 상단 손잡이(226) 부분에 힘을 가해주게 되면, 레버부재(222)가 회동축(227)을 중심으로 회동되어 하단의 걸쇠(225)가 걸림턱(224)에 걸리거나 걸림 해제된다. 따라서, 레버부재(222)가 설치된 하우징(200)을 작업대에 설치된 홀더판(220)에 고정 또는 분리할 수 있게 된다.

또한, 온도 검사장치(1)는 하우징(200)에 대해 상기 냉온유닛(100)을 검사 대상체에 밀착시키기 위한 가압부를 더 포함할 수 있다. 가압부에 의해 냉온유닛이 압력을 받아 눌려짐에 따라 냉온유닛의 하단에 위치한 열전달블럭(40)의 단부(43)가 메모리 모듈(M)에 가압되어 보다 긴밀하게 밀착될 수 있다. 이에, 열전달 효율을 보다 높일 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 가압부는 하우징(200) 상단에 나사 결합되고 하우징(200) 내부로 돌출되는 가압볼트(230), 가압볼트(230) 상단에 일체로 형성되어 가압볼트(230)를 회전시키는 회전핸들(232), 하우징(200) 내부에 설치되고 가압볼트(230)에 연결되어 냉온유닛(100)을 가압하는 가압판(234), 하우징(200)의 내면 형성되는 가이드홈(236), 냉온유닛의 측면에 돌출 형성되어 가이드홈을 따라 이동되는 안내돌기(238)를 포함할 수 있다.

냉온유닛(100)은 하우징(200)과 별도로 분리되어 있어 하우징(200) 내에서 상하로 유동가능하다. 이에, 하우징(200)이 작업대에 고정된 상태에서 냉온유닛(100)을 아래로 눌러주게 되면 냉온유닛의 열전달블럭(40)이 메모리 모듈(M)에 가압되면서 밀착력을 높일 수 있게 된다.

하우징(200)의 상단에는 암나사홀(231)이 형성된다. 가압볼트(230)가 하우징(200)의 암나사홀(231)에 나사체결되어 하우징(200) 내부로 설치된다. 하우징(200) 내부는 가압판(234)이 배치되어 냉온유닛(100)의 상단에 놓여진다. 이에, 회전핸들(232)을 돌려주게 되면 가압볼트(230)가 하우징(200)의 암나사홀(231)에 대해 이동되면서 가압판(234)을 눌러주게 된다. 가압판(234)은 냉온유닛(100)을 가압하여 하우징(200)에 대해 냉온유닛(100)을 아래로 밀어주게 된다. 이에, 냉온유닛(100)이 아래로 눌려지면서 열전달블럭의 단부(43)가 메모리 모듈(M)에 가압 밀착하게 된다.

본 실시예에서, 하우징(200)에 대해 냉온유닛(100)이 눌려져 이동하는 과정에서, 가이드홈(236)과 안내돌기(238)에 의해 냉온유닛(100)이 기울어지지 않고 정확히 수직 상태로 이동할 수 있게 된다.

가이드홈(236)은 하우징(200)의 내주면에 수직 방향으로 길게 연장 형성된다. 가이드홈(236)은 하우징(200)의 내주면 4곳에 형성될 수 있다. 냉온유닛(100)에는 가이드홈(236)과 대응되는 위치에 가이드홈(236)으로 삽입되는 안내돌기(238)가 돌출형성된다. 안내돌기(238)는 예를 들어, 냉온유닛의 방열부(50)에 형성될 수 있다.

이에, 냉온유닛의 안내돌기(238)가 하우징(200)의 가이드홈(236)에 끼워져 안내됨에 따라 냉온유닛(100)이 하우징(200)에 대해 기울어지거나 유동되지 않고 정확히 수직으로 이동할 수 있게 된다. 따라서, 냉온유닛의 열전달블럭 단부가 기울어지지 않고 메모리 모듈에 제대로 밀착할 수 있게 된다.

열전달블럭(40)은 메모리 모듈(M)에 밀착되어 메모리 모듈(M)에 냉열 또는 온열을 가하게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 열전달블럭(40)은 열전소자(10)에 접하는 판부(41)와, 판부에서 하부로 연장 형성되며 메모리 모듈에 접하는 단부(43)를 포함할 수 있다. 단부(43)는 판부(41)의 중심에서 하부로 길게 연장되며 대략 메모리 모듈에 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 판부와 단부는 일체로 형성된다. 판부와 단부 사이는 두꺼운 덧살이 원호형태로 일체로 형성된다. 이에, 면적이 상이한 판부와 단부 사이 보다 원활한 열전도가 이루어진다.

단부(43)는 열전달 효율을 보다 높일 수 있도록 표면에 복수의 슬릿이 더 형성될 수 있다. 슬릿에 의해 단부의 단면적을 줄여 열용량을 줄일 수 있다. 이에 보다 신속한 열전달을 통해 단부 냉각 및 가열에 요구되는 에너지를 최소화할 수 있다.

열전달블럭(40)의 중심부에는 볼트 체결을 위한 암나사홀(42)이 연장 형성된다. 암나사홀(42)은 냉온유닛 조립을 위한 것으로 후술하는 고정볼트(62)가 열전소자(10)를 관통하여 체결된다.

또한, 열전달블럭(40)은 검사면에 형성되는 흡입홀(45), 열전달블럭(40)의 측면을 통해 내부로 연장되어 흡입홀(45)과 연결되는 진공라인(47)을 더 포함하여, 검사면에 진공 흡착력을 가하는 구조일 수 있다. 진공라인(47)은 진공압 형성을 위해 외부에 배치된 진공펌프와 연결될 수 있다.

예를 들어, 진공라인(47)은 열전달블럭의 판부(41) 측면을 통해 단부(43)로 연장 형성될 수 있다. 단부(43) 전면에는 진공라인(47)과 연결되는 복수개의 흡입홀(45)이 형성될 수 있다. 이에, 열전달블럭의 단부(43)가 메모리 모듈(M)에 접한 상태에서 진공라인(47)을 통해 진공압을 가하게 되면 메모리 모듈(M)이 단부(43)에 흡착된다. 이와 같이, 흡착력에 의해 열전달블럭의 단부가 메모리 모듈에 보다 효과적으로 밀착되어 긴밀하게 접촉함에 따라 열전달 효율을 높일 수 있게 된다.

열전달블럭의 단부(43)에는 메모리 모듈(M)에 가해지는 온도를 검출하는 온도센서(44)가 더 설치될 수 있다. 온도센서(44) 설치를 위해 단부(43)의 하단으로 온도센서 장착을 위한 홀(49)이 깊게 형성된다. 이에, 홀(49) 내부로 온도센서(44)가 메모리 모듈(M)에 최대한 근접 설치되어 단부(43)를 통해 메모리 모듈에 가해지는 냉온열의 온도를 정확히 검출할 수 있게 된다.

본 실시예에서, 방열부(50)는 냉각수가 순환되는 수냉자켓(52)을 포함할 수 있다. 수냉자켓(52)은 냉각수를 순환 공급하기 위한 공급부(54)와 연결된다. 이에, 냉각수는 공급부(54)에서 수냉자켓(52) 내부로 순환하면서 열전소자(10)의 타면을 방열시키게 된다. 도면 부호 (53)은 수냉자켓(52)의 상단을 덮는 덮개이다.

방열부(50)는 수냉자켓(52)에 한정되지 않으며, 예를 들어 방열핀과 방열핀으로 외기를 공급하는 방열팬을 구비한 송풍 방식의 방열 구조가 적용될 수 있다.

냉온유닛(100)은 도 4의 y축 방향을 따라 열전소자(10)를 사이에 두고 상부와 하부에 각각 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40)이 배치되어 긴밀하게 결합된다.

본 실시예의 냉온유닛(100)은 중앙에 고정볼트(62)가 체결되어 수냉자켓(52)과 열전소자(10) 및 열전달블럭(40)을 가압 고정하는 구조로 되어 있다. 예를 들어, 상부에 위치한 수냉자켓(52)에는 고정볼트(62)가 삽입되는 홀(56)이 형성되고, 열전달블럭(40)에는 상기 홀(56)에 대응되는 위치에 고정볼트(62)가 체결되는 암나사홀(42)이 형성된다. 그리고, 열전소자(10) 역시 홀(56)에 대응되는 위치에 고정볼트(62)가 관통되는 체결홀(12)이 형성된다. 이에, 고정볼트(62)를 홀(56)과 체결홀(12)을 통해 열전달블럭(40)의 암나사홀(42)에 체결하여 조여줌으로써, 열전소자(10)를 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40)에 가압 밀착시켜 조립할 수 있게 된다.

이와 같이, 냉온유닛(100)의 중앙부에 고정볼트(62)가 장착됨으로써, 종래와 달리 냉온유닛(100)의 크기를 보다 소형화할 수 있다.

종래의 경우 열전소자의 내구성과 효율상의 이유로 열전소자를 벗어난 위치에서 수냉자켓과 열전달블럭 사이를 체결하였다. 이에, 수냉자켓과 열전달블럭의 크기를 열전소자보다 충분히 크게 형성할 필요가 있었다. 이에 반해, 본 실시예의 경우 언급한 바와 같이, 고정볼트(62)가 열전소자(10) 중앙부를 관통하게 되므로, 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40)의 크기를 열전소자(10)의 크기로 줄일 수 있고, 전체적인 장치의 크기를 보다 소형화할 수 있게 된다. 이러한 열전소자(10)의 구체적인 구조와 작용에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

본 실시예의 냉온유닛(100)은 메모리 모듈(M)에 가해지는 냉온에너지를 제어할 수 있도록, 열전달블럭(40)에 설치된 온도센서(44)에 연결되어 온도센서의 출력값에 따라 상기 열전소자(10)를 제어하는 제어부(46)를 더 포함할 수 있다.

제어부(46)는 온도센서(44)의 검출값을 연산하여 열전소자(10)에 필요한 전류를 인가하여 열전소자(10)를 제어한다. 이에, 온도센서(44)를 통해 메모리 모듈(M)에 가해지는 온도를 실시간으로 확인하여 열전소자(10)를 제어함으로써, 보다 정확한 시험을 실시할 수 있게 된다.

열전소자(thermoelectric module)는 이극형 반도체를 조합했을 때에 생기는 냉각효과를 이용하여, 전압차를 통해 온도차를 만들어내는 소자이다. 열전소자에 전압을 가하면 소자의 양면에 온도차가 발생하며, 상대적으로 고온의 면을 냉각시켜 온도를 낮추면 다른 면이 그 온도차에 의해 급격히 온도가 낮아지게 된다.

본 실시예의 냉온유닛(100)은 열전달블럭(40)과 수냉자켓(52) 사이에 하나의 열전소자(10)가 설치된다. 상기 열전소자(10)는 복수개의 반도체유닛(도 8의 21,22,23 참조)이 적층된 구조일 수 있다. 열전소자의 구조에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다.

이와 같이, 내부에서 복수개의 반도체유닛이 적층된 열전소자(10)를 구비함으로써, 본 실시예의 냉온유닛(100)은 저전력으로도 보다 낮은 온도의 구현이 가능하며 보다 신속하고 효과적으로 온도를 제어할 수 있게 된다.

이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 열전소자에 대해 설명한다.

본 실시예의 열전소자(10)는 반도체유닛(20)과, 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26), 및 제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26) 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재(30)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 열전소자(10)는, 복수개의 반도체유닛(20)을 포함하고, 복수개의 반도체유닛은 제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26) 사이에서 적층된 구조일 수 있다.

각 반도체유닛은 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체(13), 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극(16)과 하단전극(17)을 포함할 수 있다.

동일면상에 간격을 두고 복수의 반도체(13)가 배치되어 각 반도체유닛(20)을 이룬다.

열전소자(10) 내에 적층 배치된 반도체유닛이 이웃하는 반도체유닛의 열을 방열하는 역할을 수행함으로써 하나의 열전소자(10) 내에서 다단계로 방열이 이루어지게 된다. 이에, 하나의 열전소자(10)를 사용함에 따라 저전력으로도 구동이 가능하며, 신속하고 효과적으로 보다 낮은 온도의 구현이 가능하게 된다.

이하, 본 실시예에서는 3 개의 반도체유닛이 적층된 구조를 예로서 설명한다. 그러나, 본 장치는 열전소자(10)가 세 개 외에 두 개 또는 4개 이상이 적층 배치된 구조 역시 적용 가능하다.

이하 설명에서, 하 또는 하부라 함은 도 6에서 y축을 따라 아래쪽을 의미하고, 상 또는 상부이라 함은 y축을 따라 위쪽을 의미한다. 또한, 설명의 편의를 위해 y축 방향을 따라 아래에서부터 차례로 적층된 각 반도체유닛을 제1 반도체유닛(21), 제2 반도체유닛(22) 및 제3 반도체유닛(23)이라 한다. 반도체유닛(20)은 적층된 모든 반도체유닛 전체를 지칭할 수 있다. 또한, 열전소자(10) 하면을 이루어 열전달블럭(40)에 접하는 판을 제1 열전달판(24)이라 하고, 열전소자(10) 상면을 이루어 수냉자켓(52)과 접하는 판을 제2 열전달판(26)이라 한다.

제1 반도체유닛(21)은 하면을 통해 실질적으로 메모리 모듈(M)에 검사를 위한 온도 조건을 부여하며, 제2 반도체유닛(22)은 제1 반도체유닛(21)의 상면에서 제1 반도체유닛(21)의 열을 방열시키게 된다. 또한, 제3 반도체유닛(23)은 제2 반도체유닛(22)의 상면에서 제2 반도체유닛(22)의 열을 방열시키게 된다. 이와 같이 열전소자(10) 내부에서 다층에 걸쳐 방열이 이루어짐에 따라 제1 반도체유닛(21)에 접하고 있는 제1 열전달판(24)을 보다 신속하고 효과적으로 냉각 또는 가열시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서, 각 반도체유닛(20)은 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 즉, 각 반도체유닛(20)은 동일한 개수의 반도체(13)를 구비하며, 각 반도체(13)는 동일한 간격으로 동일한 위치에 배열 설치된다.

이에, 적층된 복수개의 반도체유닛(20)은 모두 동일한 반도체(13) 수량을 갖는 동일한 면적의 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 열전소자(10)는 복수개의 반도체유닛을 다단으로 적층하더라도 각 반도체유닛의 면적이 일정하여 구조적인 강성을 충분히 확보할 수 있게 된다.

각 반도체유닛의 반도체(13)는 N형 반도체(14)와 P형 반도체(15)로 이루어지며, 서로 교대로 배치되고 상단과 하단에서 상단전극(16)과 하단전극(17)이 설정된 패턴으로 N형 반도체(14)와 P형 반도체(15)를 전기적으로 연결한다. 이하 설명에서 도면부호 (13)는 N형 또는 P형에 무관하게 반도체를 지칭하며, 도면부호 (14)와 (15)은 각각 N형 반도체와 P형 반도체를 지칭한다.

제1 반도체유닛(21)은 제1 열전달판(24) 상에 배열되는 복수의 반도체(13)에 의해 이루어진다. 제1 반도체유닛(21)의 반도체(13) 위에 적층된 복수의 반도체(13)가 제2 반도체유닛(22)을 이룬다. 제2 반도체유닛(22)의 반도체(13) 위에 적층된 복수의 반도체(13)가 제3 반도체유닛(23)을 이룬다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 반도체유닛(21)과 제2 반도체유닛(22) 사이 및 제2 반도체유닛(22)과 제3 반도체유닛(23) 사이에는 각각 중간 열전달판(28)이 설치될 수 있다.

이에, 본 실시예에서 제1 반도체유닛(21)은 제1 열전달판(24)과 중간 열전달판(28) 사이에 설치되며, 제2 반도체유닛(22)은 중간 열전달판(28) 사이에 설치되고, 제3 반도체유닛(23)은 중간 열전달판(28)과 제2 열전달판(26) 사이에 설치된다.

중간 열전달판(28)은 예를 들어, 제1 열전달판(24) 또는 제2 열전달판(26)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 중간 열전달판(28)은 판상 구조물로 각 반도체유닛의 반도체 사이를 절연한다. 중간 열전달판(28)을 사이에 두고 이웃하는 반도체유닛 간에 발생되는 열이 중간 열전달판(28)으로 전도된다. 이에, 중간 열전달판(28)에서 열 교환이 이루어져 일측 반도체유닛에서 발생된 열이 방열 처리된다.

제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26)은 반도체유닛 전체를 덮는 크기로 이루어져 열전소자(10)의 대향되는 양면을 이룬다. 두 개의 제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26) 사이에 복수개의 반도체유닛(20)이 적층되어 설치된다.

본 실시예에서, 제1 열전달판(24)과 제2 열전달판(26) 및 중간 열전달판(28)은 전면에 체결홀(12)이 관통 형성된 구조로 되어 있다.

체결홀(12)은 제1 열전달판(24), 제2 열전달판(26) 및 중간 열전달판(28)에 동일한 위치에 동일한 크기로 형성될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우 체결홀(12)은 열전소자(10)의 중심부에 한 개가 형성된 구조일 수 있다. 체결홀(12)은 열전소자(10)를 관통하여 형성되는 구조면 그 형성 개수나 형성 위치에 있어 다양하게 변형가능하다.

언급한 바와 같이, 본 실시예의 열전소자(10)는 적층된 각 반도체유닛(20)의 반도체가 동일한 개수를 이룸에 따라 구조적인 강성을 확보하고 있다. 이에 상기와 같이 열전소자(10)를 관통하여 체결홀(12)을 형성하더라도 구조적 강성 저하를 방지할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예의 경우 열전소자(10)에 체결홀(12)을 형성하여 냉온유닛(100)을 조립할 수 있고, 이에, 강성을 충분히 확보하면서도 냉온유닛(100)의 크기를 보다 소형화시킬 수 있게 된다.

상기 각 반도체유닛(20) 사이는 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전류 흐름을 따라 제1 반도체유닛(21)의 반도체와 제2 반도체유닛(22)의 반도체를 연결하고, 제2 반도체유닛(22)의 반도체와 제3 반도체유닛(23)의 반도체를 전기적으로 연결할 수 있다.

이에, 도 7에 도시된 바와 같이, 열전소자(10) 내부로 두 개의 전선(18,19)을 연결하는 것으로 복수개의 적층된 반도체유닛으로 전류를 인가할 수 있다. 따라서, 열전소자(10)의 전류 인가 구조를 보다 단순화하여, 열전소자로 연결된 단지 두 개의 전선을 통해, 열전소자(10)의 전체 반도체에 전류를 인가할 수 있다.

이와 같이, 복수개의 반도체를 상하 방향으로 적층하면서도 열전소자(10)에 대한 전기적 연결 구조를 단순화하여 장치로 인가되는 전선의 개수와 배선 구조를 간략화할 수 있게 된다. 이에, 장치의 구조를 단순화하고 장치를 소형화할 수 있게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 열전소자(10)의 둘레를 따라 제1 열전달판(24)과 중간열전달판(28), 중간 열전달판들 사이 및 중간 열전달판(28)과 제2 열전달판(26) 사이에 실링부재(30)가 설치된다. 실링부재(30)는 열전소자(10)의 내부 빈공간에 채워져 반도체(13)와 반도체(13) 사이에도 설치될 수 있다. 이에 열전소자(10)는 실링부재(30)에 의한 습기 차단 효과 및 충격 흡수에 의한 열전소자(10)의 내구성을 더욱 높일 수 있게 된다.

본 실시예에서, 실링부재(30)는 실리콘 입자(34)를 포함하는 에폭시 재질(32)로 이루어질 수 있다. 실링부재가 실리콘 재질로 이루어진 경우 실리콘 소재 자체의 미세 틈새 발생으로 습기가 열전소자(10) 내부로 침투하게 된다. 또한, 실링부재가 에폭시 재질로만 이루어진 경우에는 저온에서 실링부재가 경화되어 외부 충격을 흡수하지 못하는 문제가 발생된다.

그러나, 본 실시예의 실링부재(30)는 에폭시(32) 내에 실리콘 입자(34)가 포함되어, 열전소자(10)는 에폭시에 의한 작용효과와 실리콘에 의한 작용효과를 동시에 확보할 수 있게 된다. 이에, 본 실시예의 열전소자(10)는 실링부재(30)가 저온에서 보다 확실하게 제1 열전달판(24)과 중간 열전달판(28) 및 제2 열전달판(26) 사이를 차단하여 외부 습기 침투를 방지함과 더불어 열전소자(10)에 가해지는 외부 충격을 흡수하여 내구성을 높일 수 있게 된다.

본 실시예에서, 실리콘 입자(34)는 전체 실링부재(30)에 대해 2중량% 내지 21중량%로 포함될 수 있다. 실리콘 입자가 2중량%보다 적게 혼합되는 경우에는 저온에서 실링부재가 경화되어 열전소자의 내구성을 확보하기 어렵고 외부 충격에 의해 열전소자의 손상을 초래할 수 있다. 실리콘 입자가 21중량%를 넘는 경우에는 실리콘 입자를 통해 외부 습기가 열전소자 내부로 침투할 수 있어, 실링부재의 역할을 제대로 수행하지 못하게 된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 열전소자(10)는 습기에 의한 부식 방지를 위해, 반도체의 측면에 방습 도료가 도포되어 코팅층(36)을 형성한 구조로 되어 있다.

코팅층(36)은 반도체(13) 측면 외에 반도체에 접속되는 상단전극(16)과 하단전극(17)의 내측면에도 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 코팅층(36)은 도료는 탄소계 유기성 도료 또는 탄소계 무기성 도료로 형성될 수 있다. 즉, 열전소자(10)는 상기 도료를 반도체의 측면과 반도체에 접속되는 상단전극 및 하단전극의 내측면에 도포하여 코팅층(36)을 형성한다.

상기 코팅층의 형성은 다양한 방법이 적용될 수 있고, 코팅층의 형성 두께 역시 특별히 한정되지 않으며 다양하게 변형가능하다.

본 실시예에서, 상기 코팅층(36)은 탄소계 유기성 도료 또는 탄소계 무기성 도료로 이루어짐에 따라 열전소자(10)의 내부 구성에 대한 내열성과 내후성, 화학안정성, 전기절연성 등을 충분히 확보할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 열전소자(10)는 코팅층(36)을 통해 반도체를 포함하여 열전소자 내부 구성부에 대한 피막을 형성함으로써, 내습성을 향상시켜 열전소자 내부로 침투되는 습기에 대해 열전소자가 부식되는 것을 방지하게 된다. 또한, 상기 코팅층(36)은 반도체(13)의 강도를 증가시켜 열전소자에 가해지는 하중과 외부 충격에 대해 열전소자(10)의 내구성을 높이게 된다.

여기서, 각 반도체유닛(20)의 반도체(13)는 y축 방향을 따라 제1 열전달판(24)에서 제2 열전달판(26)으로 갈수록 크기가 점차 감소하는 구조로 되어 있다. 본 실시예에서는 y축 방향을 따라 하부에서 상부로 갈수록 각 반도체유닛의 반도체(13)의 높이가 점차 감소하는 구조일 수 있다. 높이라 함은 y축 방향에 대한 길이를 의미한다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 반도체유닛(21)의 반도체 높이(A)보다 제2 반도체유닛(22)의 반도체 높이(B)가 상대적으로 작으며, 제2 반도체유닛(22)의 반도체 높이보다 제3 반도체유닛(23)의 반도체 높이(C)가 상대적으로 작다.

이에, 열전소자(10) 내에서 각 반도체유닛(20)의 크기와 반도체 개수를 동일하게 형성하면서도, 적층되어 있는 각 반도체유닛의 저항 용량은 달라지게 된다. 즉, 적층되어 있는 각 반도체유닛의 반도체(13) 크기를 달리함으로써, 제1 반도체유닛(21)에서 제3 반도체유닛(23)으로 갈수록 반도체의 저항값은 점차적으로 줄게 된다.

각 반도체유닛에 있어, 열량은 구비된 반도체의 저항값에 따라 달라진다. 따라서, 본 실시예는 각 반도체유닛의 갯수가 동일하여 적층된 각 반도체유닛간의 방열 면적은 동일하게 유지하면서 각 반도체유닛의 열량을 달리할 수 있게 된다.

이에, 본 실시예에서 열전소자(10) 내에서 적층된 제1 반도체유닛(21)에 대해 제2 반도체유닛(22)이 상대적으로 열량이 크고, 제3 반도체유닛(23)이 제2 반도체유닛(22)보다 상대적으로 열량이 더 크다. 이에 제1 반도체유닛(21)에서 제3 반도체유닛(23)으로 갈수록 열량을 보다 높일 수 있게 된다.

이와 같이, 하나의 열전소자(10)만을 구동함에 따라 저전력을 사용하면서도 내부에 구비된 복수의 반도체유닛(20)을 통해 다단계로 열량을 높여 줌으로써, 보다 신속하고 효과적으로 더 낮은 온도의 구현이 가능하게 된다.

상기한 구조에 따라 본 실시예의 열전소자(10)에 전류가 인가되어 메모리 모듈(M)에 냉열 또는 온열을 가하게 된다.

도 9 내지 도 13은 상기한 구조의 열전소자를 구비한 냉온유닛의 다양한 실시예들을 나타내고 있다.

도 9는 위에서 기재한 바와 같은 3단의 반도체유닛을 포함하는 단일 열전소자(10)가 구비된 냉온유닛(100)을 나타내고 있다. 반도체유닛의 적층 구조와 열전소자의 구조에 대해서는 위에서 설명한 내용으로 갈음하며 이하 상세한 설명은 생략한다. 열전소자(10)의 상하단에 각각 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40)이 배치된다. 냉온유닛(100)의 중심부에 고정볼트(62)가 관통하여 수냉자켓(52), 열전소자(10) 및 열전달블럭(40)을 체결 고정한다. 본 실시예의 경우, 하나의 열전소자를 사용하면서 열전소자 내에 용량을 달리하는 3개의 반도체유닛이 적층되어 있어 저전력으로도 더 낮은 온도의 구현이 가능하다.

도 10은 냉온유닛의 다른 실시예로, 도 9에 도시된 실시예의 열전소자(10) 외에 별도의 고용량 열전소자(101)가 추가로 구비된 구조를 나타내고 있다.

도 10의 실시예에 따른 냉온유닛(100)은 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 두 개의 열전소자(10,101)가 적층되며 두 개의 열전소자 사이에 중간 서멀블럭(102)이 설치된 구조로 되어 있다. 냉온유닛(100)의 중심부에 고정볼트(62)가 관통하여 수냉자켓(52), 각 열전소자(10,101), 중간 서멀블럭(102) 및 열전달블럭(40)을 체결 고정한다.

두 개의 열전소자 중 아래쪽에 배치된 열전소자(10)는 도 9에서 언급한 바와 같은 열전소자이고, 그 위에 적층되는 열전소자는 하나의 반도체유닛만이 구비된 고용량의 열전소자(101)이다. 고용량이라 함은 본 실시예의 열전소자에 구비된 반도체유닛 중 가장 위쪽의 반도체유닛과 비교하여 상대적으로 열량이 더 큰 것을 의미한다. 고용량의 열전소자(101) 역시 그 크기는 아래쪽에 배치된 열전소자와 동일하다. 또한, 고용량의 열전소자(10) 중심부 및 중간 서멀블럭(102)에도 역시 고정볼트(62)가 관통되도록 홀이 형성된다. 고정볼트(62)는 두 개의 열전소자(10,101)와 중간 서멀블럭(102)을 관통하여 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 체결된다.

도 10에 도시된 냉온유닛(100)의 경우, 열전소자(10) 위에 또다른 고용량의 열전소자(101)를 설치함으로써, 아래쪽 열전소자(10)에서 발생된 열을 그 위쪽에 배치된 고용량의 열전소자(101)가 추가로 방열시킬 수 있게 된다. 이에, 냉각 온도를 보다 더 낮출 수 있게 된다.

도 11에 도시된 실시예의 냉온유닛(100)은, 용량을 달리하는 복수개의 열전소자(111,112,113)가 적층된 구조로 되어 있다. 도 11에서 3개의 열전소자가 적층된 구조가 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 열전소자는 두 개 또는 4개 이상 구비될 수 있다.

도 11의 실시예에 따른 냉온유닛(100)은 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 3 개의 열전소자(111,112,113)가 적층된다. 냉온유닛(100)의 중심부에 고정볼트(62)가 관통하여 수냉자켓(52), 열전소자(111,112,113) 및 열전달블럭(40)을 체결 고정한다.

3개의 열전소자는 각각 용량이 상이하다. 본 실시예의 냉온유닛(100)은, 열전달블럭(40)에서 수냉자켓(52)쪽으로 갈수록 각 열전소자의 열량이 점차적으로 커지는 구조로 되어 있다.

각 열전소자(111,112,113)는 동일한 크기로 이루어지며, 내부에 구비된 반도체의 개수 및 배열 위치가 동일한 구조로 되어 있다. 다만, 각 열전소자에 구비된 반도체는 그 높이가 상이한 구조로 되어 있다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 가장 아래쪽에 배치된 열전소자(111)의 반도체 높이보다 그 위쪽에 배치된 열전소자(112)의 반도체 높이가 상대적으로 작고, 가장 위쪽에 배치된 열전소자(113)의 반도체 높이가 그보다 상대적으로 더 작다.

이에, 각 열전소자의 크기와 반도체의 개수와 배치를 동일하게 형성하면서도, 적층되어 있는 각 열전소자의 저항 용량은 달라지게 된다. 즉, 적층되어 있는 각 열전소자의 반도체 크기를 달리함으로써, 가장 아래쪽의 열전소자에서 위쪽으로 갈수록 각 열전소자의 저항값은 점차적으로 줄게 된다.

각 열전소자에 있어, 열량은 구비된 반도체의 저항값에 따라 달라진다. 따라서, 본 실시예는 각 열전소자의 크기를 동일하게 유지하면서 각 열전소자의 열량을 달리할 수 있게 된다.

이에, 본 실시예의 경우, 아래쪽에서부터 상대적으로 저용량의 열전소자(111), 상대적으로 중용량의 열전소자(112), 및 상대적으로 고용량의 열전소자(113))가 적층된다.

아래에서 위로 갈수록 각 열전소자의 반도체 크기를 줄여 열전소자의 열량을 보다 높임으로써, 보다 낮은 온도의 구현이 가능하게 된다.

적층된 3개의 열전소자(111,112,113)는 중심부에 역시 고정볼트(62)가 관통되도록 홀이 형성된다. 고정볼트(62)는 3 개의 열전소자를 관통하여 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 체결된다.

이와 같이 3개의 열전소자를 적층하는 구조의 경우, 각 열전소자의 반도체 크기를 달리함으로써, 종래와 달리 적층되는 각 열전소자의 크기를 동일하게 유지할 수 있게 된다. 이에, 각 열전소자의 강성을 충분히 확보하여 중심부에 고정볼트(62) 체결을 위한 홀을 형성하더라도 구조적 강성 저하를 방지할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예의 경우 열전소자의 중심부를 관통하여 냉온유닛(100)을 조립할 수 있고, 이에, 강성을 충분히 확보하면서도 냉온유닛(100)의 크기를 보다 소형화시킬 수 있게 된다.

도 12는 냉온유닛(100)의 다른 실시예로, 도 11에 도시된 실시예의 3개의 열전소자(111,112,113) 외에 별도의 최고용량 열전소자(121)가 추가로 구비된 구조를 나타내고 있다.

도 12의 실시예에 따른 냉온유닛(100)은 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 도 11에 기재된 구조의 열전소자(111,112,113)가 적층되며 그 위에 중간 서멀블럭(122)을 매개로 별도의 고용량 열전소자(121)가 적층된 구조로 되어 있다. 중간 서멀불럭(122) 아래에 배치된 열전소자(111,112,113)는 도 11에서 언급한 바와 같은 열전소자들과 같은 구조이다. 그 위에 적층되는 열전소자(121)는 하나의 반도체유닛만이 구비된 고용량의 열전소자이다. 고용량이라 함은 중간 서멀불럭 아래에 배치된 열전소자 중 가장 위쪽의 열전소자(113)와 비교하여 상대적으로 열량이 더 큰 것을 의미한다. 고용량의 열전소자(121) 역시 그 크기는 아래쪽에 배치된 열전소자들과 동일하다. 또한, 고용량의 열전소자(121) 중심부 및 중간 서멀블럭(122)에도 역시 고정볼트(62)가 관통되도록 홀이 형성된다. 고정볼트(62)는 4 개의 열전소자와 중간 서멀블럭을 관통하여 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 체결된다.

도 12에 도시된 냉온유닛(100)의 경우, 3개의 적층된 열전소자(111,112,113) 위에 또다른 고용량의 열전소자(121)를 설치함으로써, 아래쪽 열전소자에서 발생된 열을 그 위쪽에 배치된 고용량의 열전소자(121)가 추가로 방열시킬 수 있게 된다. 이에, 냉각 온도를 보다 더 낮출 수 있게 된다.

도 13은 냉온유닛의 또다른 실시예를 예시하고 있다.

도 13에 도시된 실시예의 냉온유닛(100)은, 동일한 열량을 갖는 복수개의 반도체유닛이 적층된 열전소자(131,132) 복수개가 적층되며, 각 열전소자(131,132)는 열량이 상이한 구조로 되어 있다.

수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 두 개의 열량이 상이한 열전소자(131,132)가 적층되며, 각 열전소자는 내부에 복수의 반도체유닛이 적층된 구조로 되어 있다. 두 개의 열전소자(131,132) 사이에 중간 서멀불럭(133)이 더 설치될 수 있다.

도 13에서 2개의 열전소자가 적층된 구조가 예시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 열전소자는 3개 이상 구비될 수 있다. 냉온유닛(100)의 중심부에 고정볼트(62)가 관통하여 수냉자켓(52), 두 개의 열전소자(131,132) 및 열전달블럭(40)을 체결 고정한다.

각 열전소자(131,132)는 내부에 두 개의 반도체유닛(100)이 적층된 구조로 되어 있다. 반도체유닛의 개수는 두 개에 한정되지 않으며 3개 이상 구비될 수 있다. 반도체유닛(100)이 적층된 구조는 적층 개수만 상이할 뿐 도 9에서 설명된 바와 동일하므로 이하 반도체유닛의 적층 구조에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

각 열전소자(131,132) 내부에 구비된 반도체유닛(100)의 반도체 개수나 배열은 동일하다. 또한, 각 열전소자 간에도 반도체 개수나 배열은 동일하다.

적층된 2개의 열전소자(131,132)는 모두 중심부에 고정볼트(62)가 관통되도록 홀이 형성된다. 고정볼트(62)는 2개의 열전소자(131,132)를 관통하여 수냉자켓(52)과 열전달블럭(40) 사이에 체결된다.

이와 같이 종래와 달리 적층되는 각 열전소자의 크기를 동일하게 유지할 수 있게 된다. 이에, 각 열전소자의 강성을 충분히 확보하여 중심부에 고정볼트(62) 체결을 위한 홀을 형성하더라도 구조적 강성 저하를 방지할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예의 경우 열전소자의 중심부를 관통하여 냉온유닛(100)을 조립할 수 있고, 이에, 강성을 충분히 확보하면서도 냉온유닛(100)의 크기를 보다 소형화시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서, 2개의 열전소자는 각각 용량이 상이하다. 본 실시예의 냉온유닛(100)은, 열전달블럭(40)에서 수냉자켓(52)쪽으로 갈수록 각 열전소자의 열량이 커지는 구조로 되어 있다. 각 열전소자는 동일한 크기로 이루어지며, 내부에 구비된 반도체의 개수 및 배열 위치가 동일한 구조로 되어 있다. 다만, 각 열전소자에 구비된 반도체는 그 높이가 상이한 구조로 되어 있다.

즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 중간 서멀블럭(133)을 사이에 두고 아래쪽에 배치된 열전소자(131)의 반도체 높이보다 그 위쪽에 배치된 열전소자(132)의 반도체 높이가 상대적으로 작다.

이에, 각 열전소자의 크기와 반도체의 개수와 배치를 동일하게 형성하면서도, 적층되어 있는 각 열전소자의 저항 용량은 달라지게 된다. 즉, 적층되어 있는 각 열전소자의 반도체 크기를 달리함으로써, 가장 아래쪽의 열전소자보다 위쪽에 배치된 열전소자가 저항값이 작다.

각 열전소자에 있어, 열량은 구비된 반도체의 저항값에 따라 달라진다. 따라서, 본 실시예는 각 열전소자의 크기를 동일하게 유지하면서 각 열전소자의 열량을 달리할 수 있게 된다.

이에, 본 실시예의 경우, 중간 서멀블럭(133)을 기준으로 아래쪽에 상대적으로 저용량의 열전소자(131)가 배치되고 위쪽에 고용량의 열전소자(132)가 적층된다. 아래에서 위로 갈수록 각 열전소자의 반도체 크기를 줄여 열전소자의 열량을 보다 높임으로써, 보다 낮은 온도의 구현이 가능하게 된다.

이하, 메모리모듈(M)에 냉열을 가해 저온 시험하는 경우를 예로써 설명한다.

열전소자(10)가 구동되어 열전소자(10) 내에 적층된 각 반도체유닛(20)의 반도체(13)로 전류가 흐르게 된다. 제1 반도체유닛(21)의 하부면은 상대적으로 저온 냉각되고, 제1 반도체유닛(21)이 접하고 있는 제1 열전달판(24)을 통해 메모리 모듈(M)에 냉기를 가하게 된다.

제1 반도체유닛(21)의 상부면은 발열면으로 제2 반도체유닛(22)과의 열교환을 통해 방열되어 하부면과의 온도차를 유지한다.

제2 반도체유닛(22)의 하부면은 상대적으로 저온 냉각되고, 제2 반도체유닛(22) 하부면과 접하고 있는 중간 열전달판(28)을 통해 제1 반도체유닛(21)의 상부면에 냉기를 가한다. 이에, 제1 반도체유닛(21)의 상부면이 제2 반도체유닛(22)에 의해 방열되면서 냉각된다.

제2 반도체유닛(22)의 상부면은 발열면으로 제3 반도체유닛(23)과의 열교환을 통해 방열되어 하부면과의 온도차를 유지한다. 제3 반도체유닛(23)의 하부면은 상대적으로 저온 냉각되고, 제3 반도체유닛(23) 하부면과 접하고 있는 중간 열전달판(28)을 통해 제2 반도체유닛(22)의 상부면에 냉기를 가한다. 이에, 제2 반도체유닛(22)의 상부면이 제3 반도체유닛(23)에 의해 방열되면서 냉각된다.

제3 반도체유닛(23)의 상부면은 발열면으로 제2 열전달판(26)에 설치되어 있는 수냉자켓(52)을 통해 방열 처리된다.

이와 같이, 본 실시예에서는 하나의 열전소자(10) 내에서 일측 반도체유닛 상에 또 다른 반도체유닛이 적층되어 열교환됨으로써, 최종적으로 보다 저온의 냉기를 신속하게 가할 수 있게 된다.

비교항목	비교예	실시예	비고
최저온도	-45℃	-65℃	-21℃ 차이
전력사용량	170W	100W	40% 절감
크기	8×8×6cm	5×5×5cm	32% 축소
용적	384	125
온도하강속도	23분	11분	50% 단축

본 실시예에 따라 제조된 냉온유닛의 특성을 종래와 비교하여 실험하였다.

표 1에서 실시예는 언급한 바와 같이 본 실시예에 따른 열전소자를 구비한 냉온유닛에 대한 실험 결과를 나타내고 있고, 비교예는 종래 기술에 따라 복수개의 열전소자가 적층된 냉온유닛에 대한 실험 결과를 나타내고 있다.

본 실험에서 비교예의 냉온유닛에는 50×50mm 크기의 121W급(DC24V, 6A) 열전소자 1개와 30×30mm 크기의 50W(DC12V, 4A) 열전소자 1개로 모두 2개의 열전소자가 적층되었다.

실시예의 냉온유닛에는 40×40mm 크기의 102W 급(DC12V, 8.5A)의 열전소자 하나가 사용되었다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 실험 결과, 비교예의 경우 최대 -45℃의 온도를 가할 수 있는 데 반해, 실시예의 경우 -65℃로 보다 온도를 낮출 수 있음을 확인할 수 있다. 전력 사용량에 있어서도, 실시예는 비교예와 비교하여 약 40%의 전력 절감 효과를 얻을 수 있고, 크기 역시 비교예보다 더 줄일 수 있음을 알 수 있다.

표 1의 비교 항목 중 온도하강속도는 온도를 -40℃에서 125℃로 상승시킨 후 다시 -40℃로 하락시키는 1사이클에 걸리는 시간을 측정하는 항목이다. 온도하강속도에 있어서도, 실시예는 비교예보다 50% 이상 빠른 하강 속도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 열전소자 12 : 체결홀
13 : 반도체 16 : 상부전극
17 : 하부전극 20 : 반도체유닛
21 : 제1 반도체유닛 22 : 제2 반도체유닛
23 : 제3 반도체유닛 24 : 제1 열전달판
26 : 제2 열전달판 28 : 중간 열전달판
30 : 실링부재 36 : 코팅층
40 : 열전달블럭 42 : 암나사홀
44 : 온도센서 46 : 제어부
50 : 방열부 52 : 수냉자켓
54 : 공급부 62 : 고정볼트

Claims (17)

1. 검사 대상체에 냉온에너지를 가하는 냉온유닛을 포함하고,
   상기 냉온유닛은 냉온에너지를 발생하는 열전소자, 상기 열전소자의 일면에 설치되어 검사 대상체에 냉기나 열기를 가하는 열전달블럭, 및 상기 열전소자의 타면에 설치되어 열전소자와 열전달이 이루어지는 방열부를 포함하며,
   상기 열전소자는, 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체와 상기 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극 및 하단전극을 포함하는 반도체유닛, 상기 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판과 제2 열전달판, 및 상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하고, 상기 반도체유닛은 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에서 복수개가 적층되고, 각 반도체유닛 사이에 중간 열전달판이 설치된 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
2. 검사 대상체에 냉온에너지를 가하는 냉온유닛을 포함하고,
   상기 냉온유닛은 냉온에너지를 발생하는 열전소자, 상기 열전소자의 일면에 설치되어 검사 대상체에 냉기나 열기를 가하는 열전달블럭, 상기 열전소자의 타면에 설치되어 열전소자와 열전달이 이루어지는 방열부, 및 상기 열전소자와 열전소자의 양면에 배치되는 상기 방열부와 열전달블럭을 체결하여 고정하는 고정볼트를 포함하고, 상기 고정볼트는 열전소자의 전면에 형성된 체결홀을 관통하여 방열부와 열전달블럭 사이에 체결되는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 열전소자는, 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체와 상기 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극 및 하단전극을 포함하는 반도체유닛, 상기 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판과 제2 열전달판, 및 상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하고, 상기 반도체유닛은 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에서 복수개가 적층되고, 각 반도체유닛 사이에 중간 열전달판이 설치된 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 냉온유닛은 적어도 두 개 이상의 열전소자가 적층되고, 상기 각 열전소자는 동일한 크기로 이루어지고, 상기 열전달블럭에서 상기 방열부로 갈수록 각 열전소자의 반도체의 높이가 점차 감소하는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 냉온유닛은 열전소자 사이에 설치되는 적어도 하나의 중간서멀블럭을 더 포함하는 메모리 모듈 온도 검사장치.
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 반도체유닛의 반도체의 크기가 점차 감소하는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 각 반도체유닛의 반도체는 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 높이가 점차 감소하는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 냉온유닛은 상기 열전소자 상에 적층되는 상대적으로 고용량의 열전소자를 더 포함하는 메모리 모듈 온도 검사장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 냉온유닛을 감싸는 하우징, 상기 하우징에 대해 상기 냉온유닛을 탄력적으로 유동시켜 냉온유닛에 전달되는 충격을 완충하기 위한 완충부를 더 포함하고,
   상기 완충부는 상기 하우징 하단에 설치되고 상기 열전달블럭의 단부가 삽입되는 홀이 형성된 단열블럭, 상기 단열블럭에 형성된 관통홀에 끼워져 상기 열전달블럭에 설치되는 연결볼트, 상기 연결볼트에 끼워져 상기 단열블럭과 열전달블럭 사이에 탄력적으로 설치되는 탄성스프링을 포함하는 메모리 모듈 온도 검사장치.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열전달블럭은 단부에 형성되는 흡입홀, 상기 열전달블럭의 측면을 통해 내부로 연장되어 상기 흡입홀과 연결되는 진공라인을 더 포함하여, 검사면에 진공 흡착력을 가하는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 검사장치는 상기 단열블럭의 측면을 통해 홀 내측으로 공급라인이 관통 형성되어, 상기 공급라인을 통해 홀 내측의 검사공간으로 크린에어를 공급하는 구조의 메모리 모듈 온도 검사장치.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 하우징을 고정하기 위한 고정부를 더 포함하고,
    상기 고정부는 검사 대상체가 놓여질 작업대 상에 설치되는 홀더판, 상기 하우징 하단에 회동가능하게 설치되는 레버부재, 상기 레버부재에 형성되어 상기 홀더판 측면의 걸림턱에 착탈가능하게 결합되는 걸쇠를 포함하는 메모리 모듈 온도 검사장치.
13. 간격을 두고 배치되는 복수개의 반도체, 상기 반도체의 상단과 하단에 설정된 패턴으로 배치되어 반도체와 전기적으로 접속되는 상단전극 및 하단전극을 포함하는 반도체유닛, 상기 반도체유닛의 외측에 접합되는 제1 열전달판과 제2 열전달판, 및 상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 선단 사이를 실링하여 내부를 밀폐하는 실링부재를 포함하고, 상기 반도체유닛은 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에서 복수개가 적층되고, 각 반도체유닛 사이에 중간 열전달판이 설치된 구조의 열전소자.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 각 반도체유닛은 반도체의 개수가 동일한 구조의 열전소자.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 반도체유닛의 반도체의 크기가 점차 감소하는 구조의 열전소자.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 반도체유닛의 반도체는 제1 열전달판에서 제2 열전달판으로 갈수록 각 높이가 점차 감소하는 구조의 열전소자.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 열전달판과 제2 열전달판 사이에 적어도 하나의 체결홀이 관통 형성된 열전소자.

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