KR20190054023A - Adhesive unit having uniform flatness and manufacturing method thereof, Heat exchanger using adhesive unit having uniform flatness and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전반도체소자와 이에 밀착되는 열전달블록을 열전도열경화접착제로 접착고정하여 단일 부품형태로 만들고 이 접착물의 두께가 일치되도록 열전달블록 표면을 가공하여 평탄도를 균일하게 함으로써 동일 평면상에 접착물들을 복수 개 조립할 때 일정한 두께에 의해 평탄도가 일치되어 조립과정에서 종래 문제점으로 지적된 평탄도를 맞추는 공정을 제거하여 조립을 간편하게 하고, 또한 이 접착물을 이용하여 열교환장치를 제조할 때 하우징과 스크류를 사용하지 않은 상태로 접착물을 고정함으로써 조립공수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 스크류 체결 장소 확보를 위해 필요 이상으로 두꺼울 수 밖에 없었던 종래 방열판의 접촉면 두께를 얇게 구성하여 열전달 효율을 높이고, 더 나아가 열전반도체소자 고장시 해당 접착물을 교체하여 평탄도를 간단히 일치시키므로 교체 과정에서 다시 평탄도를 일치시키는 공정을 수행해야 하는 종래의 번거로움을 해소할 수 있는 평탄도가 균일한 접착물 및 그의 제조방법과 평탄도가 균일한 접착물을 이용한 열교환장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a heat exchange device, and more particularly, to a heat exchange device, in which a thermoelectric semiconductor element and a heat transfer block adhered thereto are adhered and fixed with a thermally conductive thermosetting adhesive to form a single component, It is possible to simplify the assembly by eliminating the process of matching the flatness pointed out as a conventional problem in the assembling process by matching the flatness by a certain thickness when a plurality of adhesive substances are assembled on the same plane by making the degrees uniform, It is possible to reduce the number of assembly holes by fixing the adhesive without using the housing and the screw when the heat exchanger is manufactured using the heat exchanger, and the thickness of the contact surface of the conventional heat sink, The heat transfer efficiency can be increased, and furthermore, An adhesive having uniform flatness which can eliminate the hassle of replacing the adhesive when the conductor element fails and matching the flatness with the flatness simply by matching the flatness again in the replacement process, and a method of manufacturing the same And a heat exchange apparatus using an adhesive material having a uniform flatness, and a method of manufacturing the same.
열교환장치는 열교환매체를 이용하여 열교환 대상이 되는 열교환 목적물을 냉각 또는 가열하는 공기 조화기의 일종이다. 본 발명은 열교환매체로 열전반도체소자를 이용한다. The heat exchanger is a type of air conditioner that uses a heat exchange medium to cool or heat a heat exchange object to be heat exchanged. The present invention uses a thermoelectric semiconductor element as a heat exchange medium.
열전반도체소자는 냉매를 순환시키기 위해 압축기를 사용하는 기존의 냉각시스템을 탈피한 환경친화적인 냉각방식을 가능하게 하는 요소로서, 소형이면서도 세라믹 재질로 이루어진 박판의 양측면이 전극전환을 통해 냉각과 방열을 동시에 수행하는 부품이고, 그와 밀착되는 열전달블록과 함께 유니트를 형성하여 현재 열교환 산업분야에서 널리 사용되고 있다.The thermoelectric semiconductor device is an element that enables an environmentally friendly cooling system that breaks the existing cooling system using a compressor to circulate the refrigerant. Both sides of the thin plate made of a ceramic material are cooled and radiated Is a component to be carried out at the same time, and forms a unit together with a heat transfer block closely attached thereto, and is widely used in the heat exchange industry at present.
이러한 열전반도체소자는 얇은 판상의 형태로 구성되어, 전원이 공급되면 일측면이 냉각되고 이 냉각상태가 계속해서 유지될 수 있도록 타측면은 반드시 방열되는 특성이 있다. 따라서 방열면의 온도가 낮아지면 낮아질수록 냉각면의 온도도 함께 낮아져 냉각효율이 좋게 된다. Such a thermoelectric semiconductor device is formed in a thin plate shape, and one side is cooled when power is supplied, and the other side is necessarily dissipated so that the cooling state can be continuously maintained. Therefore, the lower the temperature of the heat dissipation surface, the lower the temperature of the cooling surface as well as the cooling efficiency.
그러므로, 열전반도체소자를 사용한 열교환장치는 열전반도체소자의 방열면을 최대한 냉각시켜야 하므로 이를 위해 방열판과 같이 냉각수단으로 방열면의 온도를 낮추고 있다.Therefore, the heat exchanging device using the thermoelectric semiconductor device has to cool the heat radiating surface of the thermoelectric semiconductor element as much as possible. Therefore, the temperature of the heat radiating surface is lowered by the cooling means like the heat radiating plate.
다음은 종래에 열전반도체소자를 이용한 열교환장치의 기술을 살펴본다.Hereinafter, the technology of a heat exchanger using a thermoelectric semiconductor device will be described.
공개특허 제10-2006-0100882호(2006년 09월 21일 공개)의 열전소자를 이용한 냉각장치가 있다. 이 기술은 그의 도면 1 내지 도면 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 베이스판(10), 상기 베이스판(10)의 상부면에 그리스에 의해 부착되는 열전소자(20), 상기 열전소자(20)의 상부면에 그리스에 의해 부착되는 냉각블럭(30), 상기 냉각블럭(30)과 베이스판(10)에 결합되는 케이스(40), 및 상기 케이스(40)에 결합되는 냉각블럭(30)과 베이스판(10) 사이를 밀폐시키는 기밀부재(50)를 포함하고 있다.Open No. 10-2006-0100882 (published on September 21, 2006), there is a cooling apparatus using a thermoelectric element. As can be seen from FIGS. 1 to 4, this technique includes a
이 기술은 열전소자(20)에 전원이 공급되면 열전소자(20)는 어느 일측면이 냉각되어 그와 밀접하게 접촉하고 있는 냉각블럭(30)을 냉각시키고, 타측면이 방열되어 그와 밀접하게 접촉하고 있는 베이스판(10)을 가열하게 된다. 따라서 냉각블럭(30)은 항상 냉각상태를 유지하여 그와 밀접하게 접촉하는 열교환 목적물을 냉각시키는 본래의 목적을 수행하고, 베이스판(10)은 별도로 구비된 방열판(미도시)에 고정되어 방열을 수행하게 된다.In this technique, when power is supplied to the thermoelectric element 20, the thermoelectric element 20 cools one side of the cooling block 30, which is in close contact with the other side thereof, and the other side is radiated, Thereby heating the
상기 열교환장치는 케이스(40) 내부에 열전소자(20)와 냉각블럭(30)을 수납한 상태에서 스크류를 이용하여 상기 케이스(40)를 베이스판(10)에 체결 고정하였기 때문에 독립된 부품인 열전소자(20)와 냉각블럭(30)을 고정시키기 위해서는 반드시 케이스(40)와 스크류를 사용해야만 했다. Since the case 40 is fastened and fixed to the
그러나, 상기 케이스(40)는 열전소자(20)와 냉각블럭(30)를 감쌀 수 있도록 그들의 외곽 둘레를 따라 상당한 폭을 가지고 연장부가 돌출되어야 하므로 부피가 크고, 그 연장부에 스크류가 체결되는 체결공(41)이 형성되어 있으므로 구조가 복잡하며, 열교환 성능을 높이기 위해 열전소자(20)를 조밀하게 많이 배치할 경우에 케이스(40)가 방해하여 열전소자(20)를 조밀하게 배치하는데 한계가 있었다. However, since the case 40 has a large width along the periphery of the thermoelectric element 20 and the cooling block 30 so as to protrude therefrom with a considerable width, the case 40 has a large volume, The structure is complicated because the cavity 41 is formed and the case 40 is disturbed when the thermoelectric elements 20 are densely arranged in order to increase the heat exchange performance so that the thermoelectric elements 20 can not be densely arranged there was.
또한, 케이스(40)가 스크류에 의해 베이스판(10)에 고정되므로, 베이스판(10)은 스크류가 안정되게 체결 고정될 수 있도록 충분한 두께를 가져야 하는 문제가 있다. 더 구체적으로, 베이스판(10)은 별도로 구비된 방열판에 고정되어 방열을 수행하게 되는데, 그의 두께가 필요 이상으로 두꺼우면 그만큼 방열판으로 전달되는 열 이동이 늦어져 방열 효율이 낮아지고, 방열 효율이 낮으면 결국 열교환장치의 냉각 성능이 저하되는 문제가 있다.Further, since the case 40 is fixed to the
상기와 같은 문제점이 발생되는 원인은 열전소자(20)와 냉각블럭(30)을 단순히 적층시킨 상태에서 이들을 수용하는 케이스(40)를 스크류로 고정시키기 때문이다. 즉, 긴밀하게 밀착되어야 하는 열전소자(20)와 냉각블럭(30)을 단순히 적층시키고 이들을 케이스(40)로 밀착 고정시키므로, 케이스(40) 사용에 따른 원가 상승 및 조립의 불편함을 피할 수 없고, 특히 열전도율을 높이기 위해 열전소자(20)와 냉각블럭(30)은 긴밀히 접착되어야 하는데 단순히 적층된 상태를 유지하므로 그들의 접촉면 사이에 형성된 미세한 공극(접촉면의 거칠기에 의한 공극)이 존재하여 긴밀하게 접촉되지 않아 냉각효율이 좋지 않은 문제도 발생된다. This is because the thermoelectric element 20 and the cooling block 30 are simply stacked and the case 40 accommodating the thermoelement 20 and the cooling block 30 is fixed with a screw. That is, since the thermoelectric elements 20 and the cooling block 30, which should be tightly adhered to each other, are simply stacked and tightly fixed to the case 40, the cost increase and assembly inconvenience associated with the use of the case 40 can not be avoided In particular, the thermoelectric elements 20 and the cooling block 30 must be closely adhered to each other in order to increase the thermal conductivity. Since the thermoelectric elements 20 and the cooling block 30 are simply stacked, fine voids (voids due to roughness of the contact surfaces) The cooling efficiency is not good.
특히, 열전소자는 제조시 내부에 접착제를 사용하는데, 접착제 사용량에 따라 두께가 달라지므로 모든 제조사에서 만들어진 열전소자는 사용에 따른 허용 오차를 두고 있다. 즉 동일 조건 하에서 제조된 열전소자라 하더라도 접착제 사용에 따라 각자 두께가 다를 뿐만 아니라 단일 몸체라도 양측면의 경사도가 달라 평탄도도 일치하지 않는다. In particular, since thermoelectric elements use an adhesive in the inside of the manufacturing process, the thickness of the thermoelectric device varies depending on the amount of adhesive used. That is, even thermoelectrons manufactured under the same conditions have different thicknesses depending on the use of the adhesive, and the flatness of the single body does not match due to the inclination of both sides.
그러므로, 열전소자(20)와 냉각블럭(30)을 적층하여 수용한 케이스(40) 복수 개를 동일 평면상에 복수 개 설치하여 목적물을 냉각시킬 때 각 케이스(40) 내부에 적층된 열전소자(20)의 두께와 평탄도가 케이스(40) 내부 적층물은 각자 다르므로 두꺼운 열전소자(20)와 접촉하는 베이스판(10)과 냉각블럭(30)이 그들과 접촉하는 방열판과 목적물에 긴밀하게 접촉되고, 얇은 열전소자(20)와 접촉하는 베이스판(10)과 냉각블럭(30)은 그들과 접촉해야 하는 방열판과 목적물에 아예 접촉되지 않거나 긴밀하게 접촉되지 않아 결국 냉각효율이 낮아지는 문제점을 피할 수 없었다. Therefore, when a plurality of cases 40, in which the thermoelectric elements 20 and the cooling blocks 30 are laminated and housed, are provided on the same plane to cool the object, the thermoelectric elements The thickness and the flatness of the
즉, 각 케이스(40)에 수용된 열전소자(20)들은 두께와 평탄도가 일치되지 않으므로 두꺼운 열전소자(20)와 적층된 베이스판(10)과 냉각블럭(30)만 방열판과 목적물에 접촉되는 심각한 문제가 있었다. That is, since the thermoelectric elements 20 accommodated in the respective cases 40 are not coincident in thickness and flatness, only the thick thermoelectric elements 20, the
또한, 종래 다른 기술로는 특허출원 제10-2010-0004145호(2010년 11월 03일 공고)의 열전반도체소자 유니트 및 그 제조방법이 공개되었다. 이 기술의 경우도 하우징(20) 내부에 독립된 부품인 열전반도체소자(30)와 제1,2블록(40)(50)을 수납한 상태에서 스크류를 이용하여 상기 하우징(20)을 그의 도면 1과 같이 방열판(H)에 고정하였다. In addition, a thermoelectric semiconductor element unit of a patent application No. 10-2010-0004145 (published on Nov. 03, 2010) and a manufacturing method thereof have been disclosed. In this case, the housings 20 are housed in the housing 20 in a state in which the thermoelectric semiconductor elements 30 and the first and second blocks 40 and 50 are housed in the housing 20, (H) as shown in Fig.
그러므로, 열전반도체소자(30)와 제1,2블록(40)(50)를 방열판(H)에 고정하기 위해서는 하우징(20)과 스크류를 사용해야 하므로, 이미 설명한 하우징(20) 사용에 따른 문제점, 그리고 스크류가 안정되게 체결되는 두께를 확보하기 위해 방열판(H)의 체결부분을 불필요하게 두껍게 해야하는 문제점을 그대로 가지고 있다. Therefore, in order to fix the thermoelectric semiconductor element 30 and the first and second blocks 40 and 50 to the heat sink H, the housing 20 and the screw must be used. Therefore, And the connecting portion of the heat sink H must be made unnecessarily thick in order to secure a thickness at which the screw is stably clamped.
또한, 열전반도체소자(30)와 제1,2블록(40)(50)이 수용된 하우징(20) 복수 개를 동일 평면상에 복수 개 설치하여 목적물을 냉각시킬 때 하우징(20) 내부에 적층된 열전반도체소자(30)의 두께와 평탄도가 각자 다르므로 두꺼운 열전반도체소자(30)와 적층된 제1,2블록(40)(50)만 방열판과 목적물에 접촉되는 종래의 심각한 문제점을 여전히 피할 수 없었다. A plurality of housings 20 accommodating the thermoelectric semiconductor elements 30 and the first and second blocks 40 and 50 are provided on the same plane so that when the object is cooled, Since the thickness and the flatness of the thermoelectric semiconductor elements 30 are different from each other, the conventional serious problem that only the thick thermoelectric semiconductor element 30 and the first and second blocks 40 and 50 which are laminated to the heat sink and the object are still avoided I could not.
종래 다른 기술은 특허출원 제10-2009-0058735호(2010년 09월 28일 공고)의 열전반도체소자 유니트 및 그 제조방법이 공개되었다. 이 기술의 경우는 이미 설명한 특허출원 제10-2010-0004145호의 기술과 유사하여 이미 설명한 하우징과 스크류 사용에 따른 문제점, 그리고 복수 개의 하우징(20)을 동일 평면에 사용하여 넓은 목적물을 냉각시킬 때 두꺼운 두께를 가진 열전반도체소자(30)와 함께 적층된 제1,2블록(40)(50)만 방열판과 목적물에 접촉되는 문제가 해결되지 않아 여전히 존재한다.Other prior arts have disclosed a thermoelectric semiconductor element unit of Patent Application No. 10-2009-0058735 (issued on September 28, 2010) and a manufacturing method thereof. This technology is similar to the technology of the already-mentioned Patent Application No. 10-2010-0004145 described above, and has a problem in using the housing and the screw as described above, and a problem that when a plurality of the housings 20 are used on the same plane, Only the first and second blocks 40 and 50 stacked together with the thermoelectric semiconductor element 30 having a thickness are in contact with the heat sink and the object.
한편, 종래 또 다른 기술로는 공개특허 제10-2010-0123320호(2010년 11월 24일 공개)의 열전반도체소자 유니트, 특허출원 제10-2012-0013936호(2014년 03월 10일 공고)의 열전반도체소자유니트가 공개되었다. 이 기술도 이미 설명한 바와 같이 하우징과 스크류 사용에 따른 문제점을 그대로 가지고 있다. 그리고 하우징 내부에 스프링을 내장하여 블록과 열전반도체소자를 긴밀하게 압착 고정하고 있으나, 스프링을 사용하는 만큼 높이가 높아져 열교환장치의 두께를 두껍게 하는 문제가 있었다.On the other hand, another conventional technique is a thermoelectric semiconductor device unit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-2010-0123320 (published on Nov. 24, 2010), a patent application No. 10-2012-0013936 (published on Mar. 10, 2014) Has been disclosed. This technique, as already described, has the same problems as using the housing and the screw. Although the spring and the spring are embedded in the housing to tightly fix the block and the thermoelectric semiconductor element, the height of the block is increased by the use of the spring, thereby increasing the thickness of the heat exchanger.
종래의 또 다른 기술로는 공개특허 제10-2012-0132018호(2012년 12월 05일 공개)의 칠러 및 그의 제조방법이 공개되었다. 이 기술은 본 발명자가 개발한 기술로서 복수 개의 열전소자의 방열면을 방열판에 고정하는 방법에 관한 것으로, 평탄도를 맞추는 기술을 갖추고 있어 종래보다 좀 더 진보적인 기술이다.As another conventional technique, a chiller disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0132018 (published on Dec. 5, 2012) and a manufacturing method thereof have been disclosed. This technique is a technique developed by the present inventor and relates to a method of fixing a heat radiating surface of a plurality of thermoelectric elements to a heat sink, and it is a more advanced technology than the conventional technology because it has a technique of matching flatness.
구체적으로, 방열판(22) 일측면 또는 양측면에 복수 개의 열전소자(23)를 면접촉 상태로 배치하는 단계; 상기 배치된 각 열전소자(23) 상부에 쿨블록(24)을 탑재하는 단계; 상기 쿨블록(24)이 노출되게 쿨블록(24)과 열전소자(23)를 덮개(25)로 씌우고, 이 덮개(25)를 상기 방열판(22)에 고정하여 쿨블록(24)과 열전소자(23)를 고정시키는 단계; 케이스(26) 내부에 상기 각 열전소자(23)를 수용하여 보호할 수 있도록 케이스(26)를 상기 방열판(22)에 고정하는 단계; 상기 방열판(22)을 지그(G)에 고정한 후 노출된 쿨블록(24)들 및 케이스(26)를 동일 높이로 가공하여 평탄도를 일치시키는 단계; 상기 가공된 쿨블록(24)들이 장착된 방열판(22)을 열교환기(21) 일측면 또는 양측면에 고정할 수 있도록 상기 쿨블록(24)들과 케이스(26)를 열교환기(21) 외측면에 면접촉 상태로 고정하는 단계; 및 상기 케이스(26) 측면에 주입구(26a)를 관통하고, 이 주입구(26a)를 통해 케이스(26) 내부에 단열부재(27)를 충전시켜 내부 공기를 외부로 토출시킨 후 주입구(26a)를 밀폐시키는 단계;를 포함한다.Specifically, arranging a plurality of thermoelectric elements (23) in a surface contact state on one side or both sides of the heat sink (22); Mounting a cool block (24) on each of the thermoelectric elements (23) arranged; The cool block 24 and the thermoelectric element 23 are covered with the lid 25 so that the cool block 24 is exposed and the lid 25 is fixed to the heat radiating plate 22, (23); Fixing the case (26) to the heat sink (22) so as to receive and protect the thermoelectric elements (23) inside the case (26); Fixing the heat sink (22) to the jig (G), processing the exposed cool blocks (24) and the case (26) to the same height to match the flatness; The cool blocks 24 and the case 26 are connected to the outside of the heat exchanger 21 so as to fix the heat sink 22 on which the processed cool blocks 24 are mounted to one side or both sides of the heat exchanger 21. [ In a surface contact state; And the case 26 is inserted into the case 26 through the injection port 26a and the case 26 is filled with the heat insulating member 27 to discharge the inside air to the outside, And sealing.
이 기술은 그의 도면 14 내지 도면 16과 같이 양 외측 방열판(22) 사이에 열전소자(23)와 쿨블록(24)이 장착된 열교환기(21)를 장착하는 것으로, 먼저 양 외측 방열판(22) 접촉면에 열전소자(23)와 쿨블록(24)을 적층식으로 복수 개 배열하고 상기 쿨블록(24) 상부가 노출되게 덮개(25)로 이들을 감싼 후 스크류를 방열판(22) 접촉면에 체결하여 덮개(25)를 고정하고, 이후 상기 방열판(22)을 지그(G)에 고정한 후 노출된 쿨블록(24)들을 공작기계 등을 이용하여 동일 높이로 가공하여 평탄도를 맞추었다. This technique mounts a heat exchanger 21 having a thermoelectric element 23 and a cooling block 24 mounted between two outer heat sinks 22 as shown in FIGS. 14 to 16, A plurality of thermoelectric elements 23 and a cool block 24 are stacked on the contact surface and the cool block 24 is covered with a lid 25 so that the upper part of the cool block 24 is exposed. Then, the screw is fastened to the contact surface of the heat sink 22, The heat sink 22 is fixed to the jig G and then the exposed cool blocks 24 are processed to the same height by using a machine tool or the like to achieve a flatness.
이와 같이 노출된 쿨블록(24)들을 가공하여 평탄도를 맞추는 이유는 두께가 다른 각 열전소자(23)와 이에 적층되는 쿨블록(24)을 합산한 높이와 평탄도를 균일하게 하기 위한 것이다. The reason why the exposed cool blocks 24 are processed to adjust the flatness is to uniformize the height and flatness of the thermoelectric elements 23 having different thicknesses and the cool block 24 stacked thereon.
만약, 복수 개 사용된 열전소자(23)가 평탄도가 일치하지 않으면, 즉 각각의 열전소자(23)의 두께와 평탄도가 다르면 그들과 접촉하는 각 쿨블록(24)들이 일정한 두께로 가공되어도 얇은 두께를 가진 열전소자(23)는 방열판(22)에 긴밀하게 접촉되지 않고 또한 그 얇은 열전소자(23)에 적층되는 쿨블록(24)도 열교환기(21) 접촉면과 긴밀하게 접촉되지 않는다. 따라서 열전소자(23)의 냉각면의 낮은 온도가 열교환기(21)에 원활하게 전달하지 못하는 것은 물론이고 방열면도 방열판(22)과 분리되어 방열이 원활하게 진행되지 않기 때문에 결국 열교환기(21)는 냉각 성능이 현저히 낮아지는 문제가 발생한다. If the flatness of the plurality of thermoelectric elements 23 does not coincide with each other, that is, if the thickness and flatness of the thermoelectric elements 23 are different from each other, The thermoelectric element 23 having a small thickness does not come into close contact with the heat sink 22 and the cool block 24 which is laminated on the thin thermoelectric element 23 does not come into close contact with the contact surface of the heat exchanger 21. Therefore, not only the low temperature of the cooling surface of the thermoelectric element 23 can be transmitted smoothly to the heat exchanger 21, but also the heat radiating surface is separated from the heat radiating plate 22, There arises a problem that the cooling performance is significantly lowered.
이러한 문제점을 해결하기 위해 열교환기(21)와 방열판(22) 사이에 병렬로 적층되는 각각의 열전소자(23)와 쿨블록(24)들의 높이와 평탄도를 균일하게 하는 공정이 요구되며, 그 방법의 하나로 상기 종래 기술은 열전소자(23)를 가공할 수 없으니 도 11과 같이 열전소자(23)에 적층되고 덮개(25)에 노출되게 고정된 각 쿨블록(24)들의 표면을 공작기계(M)를 이용하여 일률적으로 가공하여 평탄도를 균일하게 맞추었다.In order to solve such a problem, a process is required to uniformize the height and flatness of each of the thermoelectric elements 23 and the cool blocks 24 stacked in parallel between the heat exchanger 21 and the heat sink 22, The surface of each cool block 24, which is laminated on the thermoelectric element 23 and is fixed to be exposed to the lid 25, as shown in Fig. 11, M) to uniformly adjust the flatness.
그러나, 상기 종래 기술은 적층되는 열전소자(23)와 쿨블록(24)을 덮개(25)로 감싸고 이 덮개(25)를 스크류를 이용하여 방열판(22)에 체결하기 때문에 이미 지적한 종래 기술과 같이 덮개(25)의 사용에 따른 제반 문제점을 그대로 가지고 있다. 그리고 제조된 칠러 사용 중 어느 하나의 열전소자(23)가 고장이 발생하면 그 고장난 열전소자(23)를 교체해야 하는데, 교체된 열전소자(23)는 이미 사용 중인 것들과 평탄도가 다르므로 두께와 평탄도를 일치시킬 방법이 없으므로 다시 방열판(22)을 지그에 고정시킨 후 각 쿨블록(24)들의 표면을 공작기계(M)로 재 가공해야 하는 번거로움이 있다. 이러한 문제점 때문에 종래 칠러는 열전소자(23)가 고장날 때 그의 교체작업이 번거로워 칠러 자체를 폐기하고 있는 것이 현실이다.However, in the related art, since the laminated thermoelectric element 23 and the cool block 24 are wrapped with the lid 25 and the lid 25 is fastened to the heat sink 22 using screws, And it has all the problems associated with the use of the lid 25. If any one of the thermoelectric elements 23 of the manufactured chiller is broken, the failed thermoelement 23 must be replaced. Since the replaced thermoelement 23 has a flatness different from that of the already used thermoelement 23, It is troublesome to fix the heat sink 22 to the jig again and then to rework the surface of each cool block 24 with the machine tool M. [ Due to such a problem, it is a reality that the conventional chiller disposes of the chiller itself when the thermoelectric element 23 breaks down because its replacement work is troublesome.
이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 열교환장치의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 열전반도체소자와 이에 밀착되는 열전달블록을 열전도열경화접착제로 접착고정하여 단일 부품형태로 만들고 이 접착물의 두께가 일치되도록 열전달블록 표면을 가공하여 평탄도를 균일하게 함으로써 동일 평면상에 접착물들을 복수 개 조립할 때 일정한 두께에 의해 평탄도가 일치되어 조립과정에서 종래 문제점으로 지적된 평탄도를 맞추는 공정을 제거하여 조립을 간편하게 할 수 있는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.The object of the present invention is to solve the problems of the conventional heat exchanger as described above, and it is an object of the present invention to provide a thermoelectric semiconductor device and a heat transfer block closely attached thereto by thermally- The surface of the heat transfer block is processed to uniformize the flatness of the heat transfer block so that the flatness is matched by a predetermined thickness when a plurality of adhesives are assembled on the same plane to eliminate the process of matching the flatness pointed out in the conventional process And to provide a thermoelectric semiconductor element adhesive that can be easily assembled and has a uniform flatness, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 상기 접착물을 이용하여 열교환장치를 제조할 때 하우징과 스크류를 사용하지 않은 상태로 접착물을 고정함으로써 조립공수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 스크류 체결 장소 확보를 위해 필요 이상으로 두꺼울 수 밖에 없었던 종래 방열판의 접촉면 두께를 얇게 구성하여 열전달 효율을 높일 수 있는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to reduce the number of assemblies by fixing the adhesive in a state in which the housing and the screw are not used when the heat exchanger is manufactured using the adhesive, The present invention also provides a heat exchanging apparatus using the thermoelectric semiconductor element adherend having a uniform flatness which can increase the heat transfer efficiency by making the thickness of the contact surface of the conventional heat sink plate small.
본 발명의 또 다른 목적은 열전반도체소자 고장시 해당 접착물을 교체하여 평탄도를 간단히 일치시키므로 교체 과정에서 다시 평탄도를 일치시키는 공정을 수행해야 하는 종래의 번거로움을 해소할 수 있는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a thermoelectric semiconductor device, in which a flatness is easily matched by replacing a corresponding adhesive when a thermoelectric semiconductor device fails, and therefore, a flatness capable of eliminating the conventional hassle, A heat exchanger using a thermoelectric semiconductor element adhered uniformly, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용하여 제조한 열교환장치 외부 표면을 진공상태에서 기밀부재로 코팅하여 밀폐함으로써 사용시 열전반도체소자 냉각면 주변에 응결된 물이 내부로 침투하여 이에 의해 열교환장치 내부에 전기가 흐르는 것을 원천적으로 차단하여 사용의 안전성을 확보할 수 있는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.It is a further object of the present invention to provide a heat exchanger having an outer surface, which is manufactured by using a thermoelectric semiconductor element adhesive having a uniform flatness, by coating the outer surface of the heat exchanger with a hermetic member in a vacuum state, A heat exchanging device using the thermoelectric semiconductor device adhered with uniformity in flatness to penetrate into the heat exchanger, thereby preventing the flow of electricity to the inside of the heat exchanger, thereby ensuring safety of use, and a method of manufacturing the heat exchanger.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물 제조방법은 열전반도체소자 표면에 열전달블록을 접착제로 밀접하게 접착시키는 단계(S1); According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness, comprising the steps of: (S1) closely bonding a heat transfer block to a surface of a thermoelectric semiconductor element with an adhesive;
상기 열전반도체소자와 열전달블록이 접착된 접착물을 지그에 고정시키는 단계(S2); 및(S2) fixing the adhesive to which the thermoelectric semiconductor element and the heat transfer block are adhered to the jig; And
상기 지그에 고정된 열전달블록의 노출된 표면을 커터로 평면가공하여 접착물의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3);를 포함한다.(S3) of flattening the exposed surface of the heat transfer block fixed to the jig by planarizing the surface with a cutter to make the thickness of the adhesive constant.
본 발명은 상기 S1단계에서 열전반도체소자와 열전달블록을 접착하는 접착제는 열전도열경화접착제이며, 이의 물성은 점도 8,000∼8,800Pa·s, 열전도도 1∼1.44 W/m·K, 경도 Shore(D형) 55∼62D인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the adhesive for bonding the thermoelectric semiconductor element and the heat transfer block in the step S1 is a thermally conductive thermosetting adhesive, and its physical properties are a viscosity of 8,000 to 8,800 Pa · s, a thermal conductivity of 1 to 1.44 W / m · K, Type) 55 to 62D.
본 발명의 열전달블록은 가로 또는 세로 너비가 열전반도체소보다 더 크게 형성되고, 너비가 더 큰 가로 또는 세로의 두께를 형성하는 양측면이 지그에 밀착 고정되며, 상기 지그는 상단부가 열전달블록의 상면보다 낮은 상태로 열전달블록을 고정하여 커터가 열전달블록 표면을 가공할 때 커터와 충돌하지 않도록 한다.The heat transfer block of the present invention is formed such that the width or width of the heat transfer block is larger than that of the thermoelectric semiconductor and both sides of the width or width of the heat transfer block are fixed tightly to the jig. Fix the heat transfer block to a low state so that the cutter does not collide with the cutter when machining the surface of the heat transfer block.
한편, 본 발명에 따른 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법은 열전반도체소자 표면에 열전달블록을 접착제로 밀접하게 접착시키는 단계(S1)와, 상기 열전반도체소자와 열전달블록이 접착된 접착물을 지그에 고정시키는 단계(S2), 상기 지그에 고정된 열전달블록의 노출된 표면을 커터로 평면가공하여 접착물의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3)를 진행하여 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 제조하는 단계(S10); 및A method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness according to the present invention comprises the steps of: S1) closely bonding a heat transfer block to a surface of a thermoelectric semiconductor element with an adhesive; A step S2 of fixing the adhered adhesive to the jig, a step S3 of flattening the exposed surface of the heat-conducting block fixed to the jig by flattening the adhesive with the thickness of the adhered material, (S10) a thermoelectric semiconductor element adhesive having a uniform flatness; And
복수 개의 열전반도체소자 접착물들의 열전달블록 표면이 열교환 목적물의 접촉면에 열전반도체소자 표면이 방열판의 접촉면에 각각 밀착되게 열교환 목적물과 방열판 사이에 열전반도체소자 접착물을 배치하여 상기 열교환 목적물과 방열판을 고정하는 단계(S20);를 포함한다.A thermoelectric semiconductor element adhesive is disposed between the heat exchange target and the heat sink so that the surface of the heat transfer block of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives is in contact with the contact surface of the heat exchange object on the contact surface of the heat sink, (Step S20).
본 발명의 다른 실시예에 따른 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법은 열전반도체소자 표면에 열전달블록을 접착제로 밀접하게 접착시키는 단계(S1)와, 상기 열전반도체소자와 열전달블록이 접착된 접착물을 지그에 고정시키는 단계(S2), 상기 지그에 고정된 열전달블록의 노출된 표면을 커터로 평면가공하여 접착물의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3)를 진행하여 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 제조하는 단계(S10); According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness, comprising the steps of: (S1) closely bonding a heat transfer block to a surface of a thermoelectric semiconductor element with an adhesive; A step S2 of fixing the adhesive to which the heat transfer block is adhered to the jig, a step S3 of flattening the exposed surface of the heat transfer block fixed to the jig by flattening the adhesive with the thickness of the adhesive, (S10) of producing a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness;
복수 개의 열전반도체소자 접착물들의 각 열전달블록 표면이 열교환 목적물의 접촉면에 각 열전반도체소자 표면이 방열판의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S20);Arranging the surfaces of the heat transfer blocks of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives so that the surface of each thermoelectric semiconductor element is in contact with the contact surface of the heat sink on the contact surface of the heat exchange object;
상기 열교환 목적물과 방열판 사이 가장자리에 가스켓을 배치하는 단계(S30); 및Disposing a gasket at an edge between the heat exchange target and the heat sink (S30); And
상기 열교환 목적물과 방열판 가장자리를 스크류로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물들과 가스켓을 밀착 고정하는 단계(S40);를 포함한다.And a step (S40) of fastening the gasket and the thermoelectric semiconductor device adhesives located inside by screwing the heat exchange target and the edge of the heat sink to each other.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법은 열전반도체소자 표면에 열전달블록을 접착제로 밀접하게 접착시키는 단계(S1)와, 상기 열전반도체소자와 열전달블록이 접착된 접착물을 지그에 고정시키는 단계(S2), 상기 지그에 고정된 열전달블록의 노출된 표면을 커터로 평면가공하여 접착물의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3)를 진행하여 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 제조하는 단계(S10);According to still another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness, comprising the steps of: (S1) closely bonding a heat transfer block to a surface of a thermoelectric semiconductor element with an adhesive; (S2) fixing the adhesive to which the heat transfer block is adhered to the jig (S2), flattening the exposed surface of the heat transfer block fixed to the jig by a cutter to make the thickness of the adhesive constant, (S10) of producing a thermoelectric semiconductor element adherend having a uniform flatness;
복수 개의 열전반도체소자 접착물들의 각 열전달블록 표면이 열교환 목적물의 접촉면에 각 열전반도체소자 표면이 방열판의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S20);Arranging the surfaces of the heat transfer blocks of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives so that the surface of each thermoelectric semiconductor element is in contact with the contact surface of the heat sink on the contact surface of the heat exchange object;
상기 열교환 목적물과 방열판 사이 가장자리에 가스켓을 배치하는 단계(S30); Disposing a gasket at an edge between the heat exchange target and the heat sink (S30);
상기 열교환 목적물과 방열판 가장자리를 스크류로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물들과 가스켓을 밀착 고정하는 단계(S40); 및(S40) tightening the gasket and the thermoelectric semiconductor element adhesives located inside by fastening the heat-exchange target and the edge of the heat sink with screws; And
S40단계를 마친 열교환장치를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치의 외부에 기밀부재를 코팅하는 단계(S50);를 포함한다.And a step (S50) of inserting the heat exchanger completed in step S40 into the vacuum chamber and coating the hermetic member on the outside of the heat exchanger in a vacuum state.
본 발명의 방열판은 내부 열교환실에 방열핀이 수납되고, 이 열교환실은 덮개로 밀폐되며, 열교환실과 연통되는 측면에 냉각수가 출입하는 입구와 출구가 형성되고, 열전반도체소자가 밀착되는 접촉면은 평면가공되며;In the heat sink of the present invention, the heat-radiating fins are housed in the inner heat-exchange chamber, the heat-exchanging chambers are sealed by the lid, and the inlet and the outlet through which the cooling water flows in and out are formed on the side communicating with the heat exchange chamber. ;
열전반도체소자가 밀착되는 방열판의 접촉면 가공은 방열판의 두께를 형성하는 양측면을 지그로 압착고정한 상태에서 노출된 상부면, 하부면 또는 상,하부면을 커터로 평면가공하여 평탄도를 균일하게 하며, 상기 지그는 열교환실의 벽체가 위치하는 방열판의 측면 가장자리를 압착고정하여 가공 후 지그의 압착고정상태를 해제하더라도 접촉면의 평탄도가 변하지 않도록 한다.The contact surfaces of the heat sinks to which the thermoelectric semiconductor elements are closely contacted are processed by planarizing the upper surface, the lower surface, or the upper and lower surfaces exposed with the cutter in a state where both side surfaces forming the thickness of the heat sink are compressed by jig, The jig is provided with a side edge of the heat sink on which the wall of the heat exchange chamber is located to be fixed by pressing so that the flatness of the contact surface does not change even if the jig is released from the clamped state.
본 발명은 열전반도체소자와 열전달블록을 열전도열경화접착제로 접착한 후 이 접착물들을 준비된 지그에 고정시켜 열전달블록 표면을 일정한 높이로 가공하여 두께와 평탄도를 맞춤으로써 열전반도체소자와 열전달블록의 접착물을 하나의 독립된 부품처럼 대량 생산하여 열전반도체소자 사용시 가장 문제점으로 지적된 평탄도 문제를 간단히 해결함으로써 조립을 간편할 수 있는 장점을 가진다.The present invention relates to a thermoelectric semiconductor device and a heat transfer block by bonding a thermoelectric semiconductor element and a heat transfer block with a thermally conductive thermosetting adhesive, fixing the adhesives to a prepared jig, It is possible to simplify the assembly by simply mass-producing the adhesive material as one independent component and solving the flatness problem which is pointed out as the most problem in using the thermoelectric semiconductor device.
또한, 본 발명은 열전반도체소자 고장시 이미 평탄화된 새로운 접착물로 간단히 교체하여 전체 접착물들의 평탄도를 처음 조립상태와 동일하게 하여 교체작업을 간편하게 할 뿐만 아니라 사용 중인 열교환장치를 계속 재사용할 수 있는 장점을 가진다.In addition, the present invention simplifies the replacement operation by simply replacing a new bonding material that has already been planarized in the event of a thermoelectric semiconductor device failure, by making the flatness of all the bonding materials the same as the initial assembly state, .
또한, 본 발명은 열전반도체소자를 고정하기 위해 열전반도체소자와 블록을 감싸아 방열판에 체결 고정되는 하우징과 이 하우징을 체결하는 스크류를 사용하지 않아도 되므로 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 조립공수를 더욱 줄일 수 있는 장점을 가진다.Further, in order to fix the thermoelectric semiconductor element, the present invention does not require a thermoelectric semiconductor element and a housing for fastening and fixing the thermoelectric semiconductor element to the heat sink, and a screw for fastening the thermoelectric semiconductor element to the heat sink. Thus, not only cost can be reduced, .
또한, 본 발명은 스크류 체결 장소 확보를 위해 필요이상으로 두꺼울 수 밖에 없었던 종래 방열판의 접촉면 두께를 얇게 구성함으로써 열전달이 신속하게 진행되면서도 방열판에 숨어 있는 잠열을 제거하여 열전달 효율을 높일 수 있는 장점을 가진다. In addition, the present invention has an advantage that the heat transfer efficiency can be improved by eliminating the latent heat hidden in the heat radiating plate while the heat transfer is proceeding rapidly by making the contact surface thickness of the conventional heat radiating plate thinner than necessary for securing the screw fastening place .
즉, 열전반도체소자가 밀착되는 방열판 접촉면의 두께를 종래보다 현저히 감소시켜 열전반도체소자에서 방열되는 열이 얇은 접촉면의 두께를 통해 방열판으로 즉시 전달되어 방열효율을 높이게 된다. That is, the thickness of the heat sink contact surface to which the thermoelectric semiconductor elements are closely contacted is remarkably reduced, and the heat radiated from the thermoelectric semiconductor elements is immediately transferred to the heat sink through the thickness of the thin contact surface to increase the heat radiation efficiency.
또한, 본 발명은 제조 마지막 단계에서 열교환장치를 진공실에 넣고 진공상태에서 외부 표면에 기밀부재를 코팅함으로써, 내부의 공기를 제거하여 열전반도체소자가 열전달블록을 냉각시킬 때 내부에 응결수가 생성되는 것을 차단하고 또한 코팅된 기밀부재가 열교환장치를 밀폐시켜 내부로 전기가 흐르는 것을 원천적으로 차단하여 응결수에 의해 전기 누설이 발생하는 종래 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the present invention, when the heat exchanging device is put into a vacuum chamber at the final stage of manufacturing and the airtight member is coated on the outer surface in a vacuum state, air inside is removed so that condensation water is generated inside the thermoelectric semiconductor device And the sealed airtight member hermetically closes the heat exchanger to block the electric current from flowing into the interior of the heat exchanger, thereby solving the conventional problem of electric leakage due to condensation water.
도 1은 본 발명에 따른 열교환장치의 정단면도
도 2는 본 발명에 따른 접착물 확대 개념도
도 3은 본 발명의 접착물이 지그에 고정된 상태를 보인 개념도
도 4는 본 발명에 따른 접착물과 가스켓이 조립된 열교환장치의 정단면도
도 5는 본 발명에 따른 방열판 내부를 보인 평면도
도 6은 본 발명에 따른 접착물이 배치된 방열판 평면도
도 7은 본 발명에 따른 접착물 제조 순서도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환장치 제조 순서도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환장치 제조 순서도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환장치 제조 순서도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환장치 제조 순서도 1 is a front elevational view of a heat exchanger according to the present invention;
Fig. 2 is a conceptual diagram of a glue enlargement according to the present invention
3 is a conceptual view showing a state in which the adhesive of the present invention is fixed to a jig
4 is a front elevational view of a heat exchanger in which an adhesive and a gasket are assembled according to the present invention
5 is a plan view showing the interior of the heat sink according to the present invention.
Figure 6 is a top view of a heat sink in which an adhesive according to the present invention is disposed.
Fig. 7 is a flow chart of the adhesive preparation process according to the present invention
8 is a flowchart of a heat exchange apparatus manufacturing process according to an embodiment of the present invention
9 is a flowchart of a heat exchanger manufacturing process according to another embodiment of the present invention
10 is a flowchart of a heat exchanger manufacturing process according to another embodiment of the present invention
11 is a flowchart of a heat exchanger manufacturing process according to another embodiment of the present invention
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환장치 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a heat exchanger and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1) 제조방법은 도 7과 같이 열전반도체소자(2) 표면에 열전달블록(3)을 접착제(4)로 밀접하게 접착시키는 단계(S1); As shown in the figure, the method for manufacturing the thermoelectric semiconductor element adhesive 1 according to the present invention is such that the
상기 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)이 접착된 접착물(1)을 지그(5)에 고정시키는 단계(S2); 및(S2) fixing the adhesive (1) to which the thermoelectric semiconductor element (2) and the heat transfer block (3) are bonded to the jig (5); And
상기 지그(5)에 고정된 열전달블록(3)의 노출된 표면을 커터(61)로 평면가공하여 접착물(1)의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3);를 포함한다.(S3) of flattening the exposed surface of the heat transfer block (3) fixed to the jig (5) by planarizing the surface of the heat transfer block (3) with the cutter (61) while keeping the thickness of the adhesive (1) constant.
상기 열전반도체소자(2) 표면에 열전달블록(3)을 접착제(4)로 밀접하게 접착시키는 단계(S1)에서 사용되는 접착제(4)는 열전도열경화접착제를 사용한다. A thermally conductive thermosetting adhesive is used as the adhesive 4 used in the step S1 of closely bonding the
이미 설명한 바와 같이 전원이 공급되면 열전반도체소자(2)의 어느 일측면은 온도가 낮아 냉각면이 되고, 타측면은 상기 냉각면의 열을 빼앗아 외부로 방열하는 방열면이 되므로 이 방열면은 냉각면에 비해 온도가 상당히 높다. 그러므로 방열면의 열이 원활하게 방열되어 온도가 낮아지면 그와 비례하여 냉각면의 온도도 함께 낮아지므로, 냉각효율을 높이기 위해서는 방열면의 온도를 최대한 낮추는 것이 요구된다.As described above, when power is supplied, one side of the
본 발명에서는 열전반도체소자(2)의 냉각면이 열전도열경화접착제를 이용하여 열전달블록(3)과 긴밀하게 접착된다. 물론 전원의 극성을 바꾸면 냉각면이 방열면이 되고, 방열면이 냉각면이 될 수 있으며, 이러한 극성 변화는 사용자의 전원 극성 선택에 따라 변화시킬 수 있다.In the present invention, the cooling surface of the
열전달블록(3)을 사용하지 않고, 열전반도체소자(2)의 냉각면에 냉각 대상이 되는 열교환 목적물(7)을 직접 밀착시키면 열교환 목적물(7)을 더욱 빨리 그리고 더 낮은 온도로 냉각시킬 수 있다. 그럼에도 불구하고 열전반도체소자(2)에 열전달블록(3)을 밀착시키고 굳이 열전달블록(3)을 열교환 목적물(7)에 긴밀하게 고정시키는 이유는 평탄도를 맞추기 위해서 어쩔 수 없이 사용한다. 즉 넓은 면적을 가진 열교환 목적물(7)을 냉각시키기 위해서는 도 6과 같이 복수 개의 열전반도체소자(2)를 일정한 간격으로 배치하여 열교환 목적물(7) 전역을 균일하게 냉각시키게 되는데, 여기에 사용되는 복수 개의 열전반도체소자(2)들은 각각 두께와 평탄도가 다르므로 그들 모두의 냉각면을 열교환 목적물(7)에 방열면을 방열판(8)에 긴밀하게 접착시키는 것이 불가능하다. If the
더 자세히 설명하면, 현재 출시되고 있는 열전반도체소자들을 자세히 살펴보면 각자 두께가 다르면서도 각자의 양측면이 평행하지 않고 경사져 평탄도까지 일치하지 않는다. 따라서 일부 두꺼운 열전반도체소자(2)만 그들의 냉각면이 열교환 목적물(7)에 방열면이 방열판(8)에 밀착되고, 얇은 두께를 가진 열전반도체소자(2)들은 그들의 냉각면만 열교환 목적물(7)에 접촉되고 방열면은 방열판(8)에 접촉되지 않아 방열이 원활하게 진행되지 않으므로 냉각효율이 낮아 결국 열교환 목적물(7)을 원하는 냉각온도로 낮추지 못하게 된다. More specifically, when examining closely the present thermoelectric semiconductor devices, the thicknesses of the thermoelectric semiconductor devices are different from each other, but the sides of the thermoelectric semiconductor devices are not parallel to each other, and their inclination and flatness do not match. Therefore, only a part of the thick
이러한 문제점 때문에 본 발명은 도 1 내지 도 2와 같이 열전반도체소자(2) 냉각면에 열전도율이 좋은 비철금속인 열전달블록(3), 주로 알루미늄이나 구리로 이루어진 열전달블록(3)을 열전도열경화접착제로 밀착 고정시켜 접착물(1)로 만들고, 이 접착물(1)을 구성하는 열전달블록(3)들을 지그(5)에 고정시킨 후 노출된 표면을 가공하여 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 합산한 두께를 균일하게 하면서도 평탄도까지 일치시키는 공정을 수행하게 된다. 이때 열전반도체소자(2)의 바닥면은 지그(5) 바닥면에 밀착되고 그 상태에서 공작기계(6)의 커터(61)가 열전반도체소자(2)에 탑재된 열전달블록(3)을 하향으로 가압하면서 평면 가공하게 되므로 평탄도는 균일하게 된다. 1 and 2, the
이렇게 되면 접착된 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 합산한 두께는 일정하면서도 평탄도까지 균일하게 된다. 따라서 이 접착물(1) 복수 개를 이용하여 열교환장치(10)를 만들어 열교환 목적물(7)을 냉각시킬 때 사용된 접착물(1)들은 두께가 일정하면서도 평탄도가 균일하므로 각 열전달블록(3)은 열교환 목적물(7)에 열전반도체소자(2)는 방열판(8)에 긴밀하게 밀착고정되어 열교환 목적물(7)을 종래보다 더 낮은 온도로 냉각시킬 수 있다. In this case, the total thickness of the bonded
상기 S1단계는 도 2와 같이 열전도열경화접착제를 이용하여 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 밀접하게 접착시킨다. 이 작업은 수작업 또는 기계장치에 의한 자동화 공정으로 수행할 수 있으며, 접착 후에는 열전도열경화접착제가 건조될 수 있도록 일정시간 건조 공정을 거친다. 사용되는 열전도열경화접착제는 공지의 것으로, 이의 물성은 점도 8,000∼8,800Pa·s, 열전도도 1∼1.44 W/m·K, 경도 Shore(D형) 55∼62D인 것을 사용한다. 열전도열경화접착제는 열전달이 우수하므로 열손실이 거의 발생하지 않아 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. In the step S1, the
열전도열경화접착제가 건조되면, 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)은 견고하게 접착 고정되어 단일 접착물(1)을 형성하게 되므로 분리할 수 없는 상태가 된다. 따라서 사용 중 열전반도체소자(2)가 고장나면 열전달블록(3)과 함께 교체된다. When the thermally conductive thermosetting adhesive is dried, the
상기 S1단계는 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 접착제(4)로 접착 고정하는 공정이므로 그의 작업은 비교적 간단하다. 그러나 열교환장치(10)를 조립하기 전에 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 접착하여 접착물(1)을 만드는 종래 기술은 존재하지 않으며, 또한 조립 전에 평탄도를 맞추기 위해 단일 부품화된 접착물(1)의 열전달블록(3)을 가공하는 기술도 존재하지 않는다.Since the step S1 is a step of bonding and fixing the
종래 기술인 상기 공개특허 제10-2012-0132018호는 본 발명자가 평탄도를 맞추기 위해 수 년 전에 개발한 방법이다. 그 방법은 지적한 바와 같이 열전소자(23)와 쿨블록(24)을 덮개(25)로 감싸고 이 덮개(25)를 스크류로 고정하므로 덮개(25) 사용에 따른 문제점, 칠러 사용 중 어느 하나의 열전소자(23)가 고장이 발생하면 그 고장난 열전소자(23)를 교체한 후 각 쿨블록(24)들의 표면을 재차 가공해야 하는 문제점, 이러한 문제점 때문에 열전소자(23)가 고장나면 칠러 자체를 폐기하는 문제점 때문에 현재는 사용하지 않고 있다. The above-mentioned prior art Patent No. 10-2012-0132018 is a method developed by the inventor several years ago to meet the flatness. As described above, since the thermoelectric element 23 and the cool block 24 are covered with the lid 25 and the lid 25 is fixed by the screw, there is a problem in using the lid 25, If the element 23 fails, the surface of each cool block 24 must be processed again after replacing the failed thermoelectric element 23. If the thermoelectric element 23 fails due to such a problem, the chiller itself is discarded Currently, it is not used because of the problem.
이러한 종래 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 접착제(4)로 고정하여 단일 부품형태로 만들었으며, 이 단일 부품을 지그(5)에 넣고 노출된 열전달블록(3)을 가공하여 열교환장치(10) 조립 전에 접착물(1)의 두께와 평탄도를 균일하게 하는 것므로, 상기 본 발명은 공개특허 제10-2012-0132018호의 종래 기술과는 기술적 사상이 전혀 다른 것이라 하겠다. In order to solve such a conventional problem, the present invention fixes the
S1단계가 완료된 다음에는 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)으로 구성된 접착물(1)들의 평탄도를 맞출 수 있도록 접착물(1)들을 지그(5)에 고정시킨 단계(S2)가 진행된다. 상기 지그(5)는 여러가지 형태로 구성할 수 있으며, 그 일 실시예로서 도 3과 같이 접착물(1)들을 수용하는 수용홈(51)이 형성되고, 상기 수용홈(51)에 삽입된 접착물(1) 측면을 고정할 수 있도록 슬라이드부재(52)가 볼트(53) 단부에 형성되어 볼트(53)가 회전할 때 왕복이동하여 접착물(1)을 구성하는 열전달블록(3) 측면을 고정하게 된다. 상기 수용홈(51)을 일렬로 복수 개 형성하고, 상기 수용홈(51)들과 대응되게 슬라이드부재(52)와 커터(61)를 길게 형성하여 한 번으로 복수 개의 열전달블록(3) 표면을 가공하여 접착물(1)의 평탄도를 균일하게 하는 것이 바람직하다. 상기 S2단계에서 접착물(1)을 구성하는 열전반도체소자(2) 저면이 지그(5)의 바닥면에 밀착되게 접착물(1)을 고정하면 열전달블록(3) 가공 후에는 접착물(1)의 두께와 평탄도가 일치된다. After the step S1 is completed, a step S2 of fixing the
상기 열전달블록(3)은 가로 또는 세로 너비가 열전반도체소보다 더 크게 형성되고, 너비가 더 큰 가로 또는 세로의 두께를 형성하는 양측면이 지그(5)에 밀착 고정되며, 상기 지그(5)는 상단부가 열전달블록(3)의 상면보다 낮은 상태로 열전달블록(3)을 고정하여 커터(61)가 열전달블록(3) 표면을 가공할 때 커터(61)와 충돌하지 않도록 한다. 또한 볼트(53)를 체결하여 슬라이드부재(52)를 열전달블록(3) 측면을 가압하고 고정할 때 열전달블록(3)이 너무 압축되어 볼록하게 변형되지 않도록 한다. 만약, 볼트(53)를 너무 강하게 체결하여 열전달블록(3)의 노출된 평면이 볼록하거나 오목하게 변형되면 그 상태에서 커터(61)가 평면을 가공하게 되고, 가공 후 슬라이드부재(52)를 이동시켜 가압상태를 해제하면 열전달블록(3)은 가공된 상태에서 원래상태로 복원되므로 가공면은 필연적으로 변형되어 평탄도가 맞지 않아 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.The
S2단계를 완료한 다음에는 상기 지그(5)에 고정된 열전달블록(3)의 노출된 표면을 커터(61)로 평면가공하여 접착물(1)의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3)가 진행된다.After the step S2 is completed, the exposed surface of the
상기 S3단계는 일례로 지그(5) 상부에 직선운동하면서 회전하는 원통형 커터(61)를 이용할 수 있다. 지그(5)가 고정된 상태에서 직선운동과 회전운동하는 커터(61)가 상기 지그(5)의 수용홈(51)에 고정된 접착물(1)의 열전달블록(3) 표면을 가공하면 접착물(1)들은 설정된 두께로 가공되므로 평탄도가 균일하게 된다. For example, in step S3, a
이미 설명한 바와 같이 사용되는 복수 개의 열전반도체소자(2)들은 제조시 접착제(4)를 사용하므로 각자 두께가 다르고 평탄도도 일치되지 않을 뿐만 아니라 S1단계에서 사용되는 열전도열경화접착제의 두께에 따라 접착물(1)의 두께와 평탄도가 또 달라지게 된다. 그러므로 접착물(1)들을 지그(5)에 고정시킨 후 노출된 열전달블록(3)의 표면을 공작기계(6)의 커터(61)로 가공하면 가공된 접착물(1)들은 일정한 두께를 가지면서도 평탄도가 일치된다. 공작기계(6)의 커터(61)로 열전달블록(3)의 평면을 가공할 때 커터(61)가 열전달블록(3)의 표면을 압박하면서 가공을 진행하므로 가공 과정에서 접착물(1)이 움직이지 않고 가압상태를 유지하므로 가공되는 모든 접착물(1)들의 두께는 일정하면서도 평탄도까지 균일하게 된다. As described above, the plurality of
이렇게 가공된 접착물(1)들은 지그(5)에서 복수 개가 고정된 상태에서 대량으로 가공 양산되므로 사용이 편리하고, 열교환장치(10) 사용 중 열전반도체소자(2) 고장시 교체를 간편하게 할 수 있고, 교체 과정에서 별도로 평탄도를 맞추는 번거로운 추가 작업을 진행하지 않아도 되는 효과가 있다.The bonded
상기 S3단계가 완료되면 본 발명의 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 완성하게 된다.When the step S3 is completed, the thermoelectric
다음은 상기 S1단계부터 S3단계를 거쳐 제조 완성된 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 이용하여 열교환장치(10)를 제조하는 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing the
본 발명에 따른 열교환장치(10) 제조방법은 도 8과 같이 상기 S1단계부터 S3단계를 거쳐 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 제조하는 단계(S10); 및The method for manufacturing the
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 각각 밀착되게 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 열전반도체소자 접착물(1)을 배치하여 상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8)을 고정하는 단계(S20);를 포함한다.The surface of the
상기 S10단계는 S1단계부터 S3단계를 포함하는 공정이므로, 앞에서 이미 설명하였으므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since step S10 includes steps S1 through S3, it has already been described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
상기 S10단계가 완료되면 접착물(1)을 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 밀착되게 고정하는 단계(S20)가 진행된다. 즉, 접착물(1)의 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 각각 밀착되게 고정한다.When the step S10 is completed, a step S20 of fixing the adhesive 1 between the
상기 S20단계에서 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 복수 개의 접착물(1)을 설치할 경우 도 6과 같이 접착물(1)들의 열전반도체소자(2)를 방열판(8)에 일정한 간격으로 배치한 다음 열전달블록(3) 상부에 열교환 목적물(7)을 탑재한 다음 방열판(8) 가장자리와 열교환 목적물(7) 가장자리를 스크류(9)로 체결 고정하여 접착물(1)을 가압상태로 고정한다. 상기 조립과정에서 열교환 목적물(7)을 열전달블록(3) 상부에 탑재한 상태에서 조립위치를 설정하기 위해 움직일 때 상기 열전달블록(3)은 열전반도체소자(2)와 접착되어 단일을 부품을 형성하고 있으므로 열전반도체소자(2)와 별도로 움직이지 않는다.When a plurality of
상기 S20단계는 종래 열전반도체를 고정시키는 고정수단으로 사용되던 하우징을 사용하지 않으므로 접착물(1)들을 조밀하게 근접 배치할 수 있고, 이렇게 접착물(1)을 조밀하게 배치하면 열전반도체소자(2)를 종래보다 더 많이 사용할 수 있어 열교환장치(10)의 열교환 성능을 높일 수 있다. 또한 본 발명은 하우징을 사용하지 않음에 따라 이 하우징을 고정하는 스크류를 방열판(8)에 체결하지 않게 되므로 조립공수가 절감되고, 스크류가 안정되게 체결되는 깊이를 갖도록 방열판(8)을 필요 이상으로 두껍게 형성하지 않아도 된다. 도 4와 같이 방열판(8)의 두께를 안전한 범위내에서 얇게 형성하면 열전반도체소자(2)의 방열면의 열이 방열판(8)으로 빨리 전달되어 그 만큼 방열이 원활하게 진행되므로 열교환장치(10)의 열교환 효율을 높일 수 있다. Since the housing used as the fixing means for fixing the conventional thermoelectric semiconductor is not used in the step S20, the
이와 같이 종래에 사용된 하우징을 사용하지 않고, 그에 따라 하우징을 고정하는 스크류도 사용하지 않을 수 있는 이유는 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 접착시켜 단일 부품형태로 만들었기 때문이다. The reason why the conventional housing is not used and thus the screw for fixing the housing is not used is that the
열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)이 접착되어 단일 부품형태로 만들어지면, 즉 접착물(1)이 되면 조립시 이들이 분리되지 않기 때문에 이들을 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 간편하게 조립할 수 있다. 만약 종래와 같이 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)이 접착제(4)로 접착하지 않고 분리된 상태가 되면, 이들을 조립할 때 열전반도체소자(2) 위에 열전달블록(3)을 단순히 적층한 상태에서 그 열전반도체소자(2)를 방열판(8)상에 위치시킨 후 열전달블록(3) 상부에 열교환 목적물(7)을 탑재한 상태에서 조립위치를 맞추기 위해 움직일 때 열전달블록(3)이 움직이므로 열전달블록(3)은 처음 조립위치를 벗어난 상태로 열전반도체소자(2)에 적층되므로 이들의 접촉면적이 줄어들어 열교환 효율이 낮아지는 문제를 피할 수 없게 된다.When the
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환장치(10) 제조방법은 도 9와 같이 상기 S1단계부터 S3단계를 거쳐 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 제조하는 단계(S10); The method for manufacturing the
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 각 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 각 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S30);The surface of each
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이 가장자리에 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40); 및Disposing a gasket (11) at an edge between the heat exchange object (7) and the heat sink (8) (S40); And
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리를 스크류(9)로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물(1)들과 가스켓(11)을 밀착 고정하는 단계(S50);를 포함한다.(S50) tightening the
여기서, 상기 S10단계는 앞에서 이미 설명하였으므로 중복을 피하기 위해 더 자세한 설명은 생략하기로 한다. Since step S10 has already been described above, a detailed description will be omitted in order to avoid redundancy.
상기 S30단계는 도 6과 같이 접착물(1)을 구성하는 열전반도체소자(2)의 방열면을 방열판(8)상에 일정한 간격으로 배치한는 공정으로, 이들이 배치간격은 조밀할수록 열전반도체소자(2)가 많이 사용되므로 그만큼 열교환장치(10)는 냉각성능이 좋게 된다.The step S30 is a step of disposing the heat radiating surfaces of the
상기 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40)는 가스켓(11)을 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이 가장자리에 고정시켜 접착물(1)들을 밀폐시키기 위한 공정이다. 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에는 복수 개의 접착물(1)들이 배치되고, 접착물(1)을 구성하는 열전반도체소자(2)들이 열교환 목적물(7)을 냉각시킬 때 그 주변 냉각온도가 이슬점 이하로 낮아지면 수증기가 모여 응결수가 발생하는데, 이 응결수는 온도차에 의해 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 시간이 지나면 열전반도체소자(2) 주변에 생성되는 응결수는 점차 양이 많아져 주변으로 흘러내려 금속재로 구성된 열교환 목적물(7)과 방열판(8)을 부식시키는 문제가 있고, 더 심각한 문제점은 전기가 통하게 되면 열교환 목적물(7)과 이 열교환 목적물(7)을 사용하는 전체 시스템에 전기적인 영향을 미쳐 불량품을 양산하거나 전체 시스템 자체의 고장 원인이 되는 문제가 있다. The step S40 of disposing the
일례로, 본 발명의 열교환장치(1)는 반도체 제조공정에서 웨이퍼를 제조하는 장치가 과열되는 것을 억제하기 위해 사용되는데, 냉각되는 열교환 목적물(7)을 웨이퍼 제조장치에 밀착시킨 상태로 사용된다. 웨이퍼는 표면에 트랜지스터나 다이오드 등의 소자가 만들어지고 전극이 만들어진 상태, 즉 몇 백개의 IC칩이 배열되어 있는 상태의 초정밀 제품이다. 이 웨이퍼를 제조하는 장치에 허용치를 벗어난 전기가 공급되어 전류와 전압이 변화를 일으키면 웨이퍼의 집적도가 비정상적으로 되어 초고가의 웨이퍼가 불량품이 되어 경제적인 손실이 막대하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이퍼를 제조하는 장치에 누설전류가 발생하면 불량 웨이퍼 생산 방지를 위해 즉시 시스템 구동을 정시시키는 감시장치가 구비된다.For example, the
웨이퍼 제조과정에서 열전반도체소자(2) 주변에 발생된 응결수에 전기가 통전되어 열교환 목적물(7) 내부를 순환하는 쿨란트(미도시)가 특성 변화를 일으키면 웨이퍼 제조장치가 정상적으로 냉각되지 않을 뿐만 아니라 응결수가 전기를 누설시키므로, 결국 웨이퍼를 생산하는 장치 전체 시스템이 정지되는 심각한 문제가 발생하게 된다. 이러한 현상을 차단하기 위해 열전소자 주변에 생성되는 응결수에 전원이 흐르는 것을 차단하는 것이 대단히 중요하다.When a coolant (not shown) that circulates in the
상기 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40)에 사용되는 가스켓(11)은 두께를 형성하는 양단부, 즉 열교환 목적물(7)과 방열판(8)에 밀착되는 양단부 각각에는 접착제(미도시)를 도포하여 열교환 목적물(7)과 방열판(8)에 접착되게 하여 외부 공기가 가스켓(11) 내부로 침투하지 않도록 하는 것이 좋다.The
상기와 같이 S40단계에서 가스켓(11)이 배치되면, 이후 상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리를 스크류(9)로 체결하여 그 사이에 위치한 열전반도체소자 접착물(1)들과 가스켓(11)을 밀착 고정하는 단계(S50)가 진행된다. 스크류(9)가 체결되면 열교환 목적물(7)과 방열판(8)은 서로 잡아당기면서 그 사이에 위치한 복수 개의 접착물(1)과 가스켓(11)을 압착하게 되므로 접착물(1)을 구성하는 열전반도체소자(2)는 방열판(8)에 열전달블록(3)은 열교환 목적물(7)에 각각 밀착되고, 가스켓(11)의 양단부도 각각 밀착 고정된다. As described above, when the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환장치(10) 제조방법은 도 10과 같이 상기 S1단계부터 S3단계를 거쳐 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 제조하는 단계(S10); The method for manufacturing the
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 각 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 각 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S30);The surface of each
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이 가장자리에 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40); Disposing a gasket (11) at an edge between the heat exchange object (7) and the heat sink (8) (S40);
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리를 스크류(9)로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물(1)들과 가스켓(11)을 밀착 고정하는 단계(S50); 및(S50) tightening the gasket (11) and the thermoelectric semiconductor element adhesives (1) located inside by fastening the edges of the heat exchange object (7) and the heat sink (8) with screws (9); And
S50단계를 마친 열교환장치(10)를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치(10)의 외부에 기밀부재를 코팅하는 단계(S60);를 포함한다.And a step (S60) of inserting the
상기 S10단계 내지 S50단계는 이미 설명하였으므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, S40단계에서 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리에 고정되는 가스켓(11)을 배치할 때 접착제를 사용하지 않는다. 그 이유는 후술하는 기밀부재(12)를 열교환장치(10)의 표면에 코팅할 때 가스켓(11) 내부에 존재하는 공기를 외부로 배출시켜 가스켓(11) 내부가 진공상태를 유지할 수 있도록 하기 위해서이다. 접착제를 사용하지 않으면 가스켓(11)이 접촉되는 부분에 틈새가 발생하므로 이 틈새를 통해 가스켓(11) 내부 공기가 외부로 빠져나와 내부는 진공상태가 된다. Since steps S10 to S50 have already been described, a detailed description will be omitted. However, no adhesive is used in arranging the
상기 S60단계는 열전반도체소자(2)가 열교환 목적물(7)을 냉각시킬 때 수증기 응결로 생성된 응결수가 열교환장치(10) 내부로 침투하여 전기가 통전되는 것을 원천적으로 차단하기 위한 것으로, 이는 S50단계를 마친 열교환장치(10)를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치(10)의 외부를 기밀부재(12)로 코팅하는 공정이다.In the step S60, the condensed water generated by condensation of steam when the
본 발명의 코팅은 진공 상태에서 가스상의 형태로 형상에 관계없이 마이크로 두께 단위로 열교환장치(10) 외부에 증착 되는 고분자 코팅방법이다. 좀 더 구체적으로, 분말상태의 다이머가 열에 의하여 증발되고, 증발된 다이머는 열분해를 통하여 가스 상태로 변환되며, 가스 상태(monomer)의 다이머가 진공 챔버 내부로 확산되기 전 냉각되고, 냉각된 가스입자가 진공 챔버 내에서 중합되어져 열교환장치(10) 표면에 필름 형태로 코팅이 이루어진다. The coating of the present invention is a polymer coating method which is deposited outside the
본 발명의 코팅의 중합 반응은 매우 낮은 압력과 30℃이하의 상온 상태에서 일어나기 때문에 열교환장치(10) 표면에 열적 스트레스를 발생시키지 않고, 습식코팅과는 달리 미세한 틈에도 코팅이 이루어져 가스켓(11)이 접촉하는 틈새, 그 밖에 뾰족한 침부, 모서리, 모퉁이, 미세한 구멍 등 형상에 관계없이 균일한 코팅막이 형성이 가능하며, 코팅면에 기공이 발생하지 않기 때문에 우수한 보호막을 형성하게 된다. 이 코팅방법은 PCB 표면 보호 및 내부식성, 내약품성, 내화학성, 윤활성 등을 필요로 하는데 응용되는 기술이므로 전기, 기계, 우주 항공, 의학 그리고 엔지니어링 산업에서 소자, 부품 및 표면 보호를 위한 공지의 패럴린 코팅으로 산업분야에 널리 사용되고 있다.Since the polymerization reaction of the coating of the present invention takes place at a very low pressure and at a room temperature of 30 ° C or lower, thermal stress is not generated on the surface of the
본 발명의 코팅과정은 진공실에서 진행되므로 열교환장치(10) 내부는 진공상태가 되어 공기가 존재하지 않고, 그 상태에서 열교환장치(10) 표면에 기밀부재(12)가 보호막 형태로 코팅되므로, 코팅 후에는 외부 공기가 가스켓(11) 내부로 침투하지 못하므로 열전반체소자가 냉각되어도 그 주변에 수증기가 존재하지 않으므로 가스켓(11) 내부에는 응결수가 생성되지 않는다. Since the coating process of the present invention proceeds in a vacuum chamber, the inside of the
따라서, 본 발명의 열교환장치(10)는 외부 표면 전체가 기밀부재(12)로 코팅되므로 진공상태의 내부는 전기가 흐르는 외부와 완전히 차단 격리되므로 전기가 흐르지 않을 뿐만 아니라, 내부에는 통전의 원인이 되는 응결수가 생성될 수 없기 때문에 종래 문제점으로 지적된 응결수가 전기를 누설하는 현상을 일거에 해소할 수 있다. Therefore, since the entire outer surface of the
본 발명의 열교환장치(10)는 열전반도체소자(2)의 방열면의 온도가 낮아야 냉각면의 온도도 함께 낮아지므로, 방열면을 방열판(8)으로 냉각시킨다. 열전반도체소자(2)의 방열면은 방열판(8)에 밀착되어 냉각되는데, 본 발명의 방열판(8)은 도 5 내지 도 6과 같이 수냉식을 사용한다. In the
본 발명의 방열판(8)은 내부 열교환실(81)에 방열핀(82)이 수납되고, 이 열교환실(81)은 덮개(83)로 밀폐되며, 열교환실(81)과 연통되는 측면에 냉각수가 출입하는 입구(84)와 출구(85)가 형성되고, 열전반도체소자(2)의 방열면이 밀착되는 접촉면은 평면가공된다.The
상기 방열판(8)의 접촉면은 상부면, 또는 하부면, 또는 상,하부면 모두 해당된다. 제조된 방열판(8)의 접촉면에 열전반도체소자(2)의 방열면을 긴밀하게 접착시키기 위해서는 그 접촉면을 매끈하게 평면가공하여 평탄도를 맞추는 것이 요구된다. 만약 평탄도가 균일하지 않으면 복수 개의 열전반도체소자(2)들의 방열면과 긴밀하게 접촉되지 않아 열교환 효율이 낮아지는 문제가 있다.The contact surface of the
따라서 열전반도체소자(2)가 밀착되는 방열판(8)의 접촉면 가공은 방열판(8)의 두께를 형성하는 양측면을 지그(5)로 압착고정한 상태에서 노출된 상부면, 하부면 또는 상,하부면을 커터(61)로 평면가공하여 평탄도를 균일하게 하며, 상기 지그(5)는 열교환실(81)의 벽체(86)가 위치하는 방열판(8)의 측면 가장자리를 압착고정하여 가공 후 지그(5)의 압착고정상태를 해제하더라도 접촉면의 평탄도가 변하지 않도록 한다. Therefore, the contact surface of the
방열판(8)의 측면 가장자리는 열교환실(81) 벽체(86)가 위치하므로 벽체(86)가 지그(5)에 의해 압착될 때 압착력에 저항하므로 방열판(8)의 접촉면, 즉 상부면 또는 하부면이 볼록하게 또는 오목하게 변형되지 않고 평면상태를 유지하게 된다. 따라서 공작기계(6)의 커터(61)가 접촉면을 평면가공한 후 지그(5)의 압착 상태를 해제하더라도 접촉면은 변형되지 않아 평탄도가 그대로 유지된다.Since the
만약, 지그(5)가 방열판(8)의 측면 가장자리를 압착 고정하지 않고 열교환실(81)을 형성하는 측면 중앙부분을 압착고정하게 되면 방열판(8)은 상부면 또는 하부면이 미세하지만 볼록하거나 오목하게 변형되고, 그 상태에서 접촉면을 평면가공한 후 지그(5)를 해제하면 접촉면의 변형상태가 원래의 위치로 복원되므로 가공되어 평탄도가 맞추어진 접촉면은 다시 변형되어 평탄도가 맞지 않게 된다. If the
본 발명자는 이와 같이 방열판(8)의 접촉면이 가공 후에도 평탄도가 일치되지 않은 원인을 찾아내는 데 약 1년동안의 많은 시간이 소요되어 어려움을 겪었으며, 결국 이 문제를 찾아내어 본 발명을 발명하게 되었다.The inventor of the present invention has found that the contact surface of the
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열교환장치(10) 제조방법은 도 11과 같이 상기 S1단계부터 S3단계를 거쳐 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물(1)을 제조하는 단계(S10); The method of manufacturing the
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 각각 밀착되게 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 열전반도체소자 접착물(1)을 배치하여 상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8)을 고정하는 단계(S20); 및The surface of the
S20단계를 마친 열교환장치(10)를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치(10)의 외부에 기밀부재(12)를 코팅하는 단계(S60);를 포함한다.And a step (S60) of placing the
상기 실시예는 가스켓(11)을 사용하지 않은 상태에서 S60단계를 수행하므로, 이에 관한 설명은 앞에서 이미 설명하였으므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 실시예는 가스켓(11)을 사용하지 않으므로 기밀부재(12)가 접착물(1) 표면에 고팅되므로 결국 열교환장치(10) 표면을 외부로부터 차단하게 된다. Since the above embodiment performs step S60 without using the
이상과 같이 제조된 본 발명은 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)을 열전도열경화접착제로 접착시킨후 열전달블록(3) 표면을 평면 가공하여 평탄도를 균일하게 한 접착물(1)을 제조하는 것에서부터 출발한다. The present invention produced as described above is characterized in that the adhesive 1 is obtained by bonding the
본 발명은 접착물(1)을 감싸 스크류(9)로 고정하는 종래의 하우징을 제거하기 위해 많은 노력의 결과로 탄생한 것이다. 접착물(1)의 결과물만 보면 단순하게 보일 지 모르나, 하우징을 제거하고 이 하우징을 고정하기 위한 많은 스크류를 체결해야 하는 공정을 제거하고, 조립 전에 평탄도가 완성된 부품을 미리 양산함에 따라 생산성, 평탄도를 일치시키는 조립성, 사용 중 교체성 그리고 하우징 제거에 따른 수량 증가로 인한 열교환 성능이 효율성을 고려하면 당업자가 쉽게 생각할 수 있는 기술이 아니라 하겠다.The present invention is a result of a lot of efforts to remove the conventional housing in which the adhesive 1 is wrapped and fixed with the
1 : 접착물 2 : 열전반도체소자
3 : 열전달블록 4 : 접착제
5 : 지그 7 : 열교환 목적물
8 : 방열판 9 : 스크류
10 : 열교환장치 11 : 가스켓
12 : 기밀부재1: Adhesive 2: Thermoelectric semiconductor element
3: Heat transfer block 4: Adhesive
5: Jig 7: Heat exchange object
8: Heat sink 9: Screw
10: heat exchanger 11: gasket
12:
Claims (10)
상기 열전반도체소자(2)와 열전달블록(3)이 접착된 접착물(1)을 지그(5)에 고정시키는 단계(S2); 및
상기 지그(5)에 고정된 열전달블록(3)의 노출된 표면을 커터(61)로 평면가공하여 접착물(1)의 두께를 일정하게 하여 평탄도를 맞추는 단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물 제조방법.
(S1) of closely bonding the heat transfer block (3) to the surface of the thermoelectric semiconductor element (2) with an adhesive (4);
(S2) fixing the adhesive (1) to which the thermoelectric semiconductor element (2) and the heat transfer block (3) are bonded to the jig (5); And
A step S3 of flattening the exposed surface of the heat transfer block 3 fixed to the jig 5 by flattening the surface of the heat transfer block 3 with the cutter 61 to make the thickness of the adhesive 1 constant, Wherein the flatness is uniform.
The adhesive (4) for bonding the thermoelectric semiconductor element (2) and the heat transfer block (3) in the step 1 is a thermally conductive thermosetting adhesive, and has physical properties of 8,000 to 8,800 Pa · s and a thermal conductivity of 1 to 1.44 W / m 占., Hardness Shore (D type) of 55 to 62D.
The heat transfer block according to claim 1, wherein the heat transfer block (3) is formed to have a width or a width larger than that of the thermoelectric semiconductor and both side surfaces forming a width or a thickness of greater width are tightly fixed to the jig The jig 5 fixes the heat transfer block 3 with the upper end lower than the upper surface of the heat transfer block 3 so that the cutter 61 does not collide with the cutter 61 when machining the surface of the heat transfer block 3 ≪ / RTI > wherein the thermoelectric element is a thermoelectric element.
The thermoelectric semiconductor device adhesive according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoelectric semiconductor device adhesive is uniform in flatness.
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 각각 밀착되게 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 열전반도체소자 접착물(1)을 배치하여 상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8)을 고정하는 단계(S20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법.
(S10) a thermoelectric semiconductor element adhesive (1) having a uniform flatness according to the method of claim 1;
The surface of the heat transfer block 3 of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives 1 is adhered to the contact surface of the heat exchange object 7 with the heat exchange object 7 so that the surface of the thermoelectric semiconductor element 2 is in close contact with the contact surface of the heat sink 8 And a step (S20) of placing the thermoelectric semiconductor element adhesive (1) between the heat sinks (8) and fixing the heat transfer target (7) and the heat sink (8) (METHOD FOR MANUFACTURING HEAT EXCHANGER USING DEVICE ADHESIVE)
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 각 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 각 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S30);
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이 가장자리에 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40); 및
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리를 스크류로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물(1)들과 가스켓(11)을 밀착 고정하는 단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법.
(S10) a thermoelectric semiconductor element adhesive (1) having a uniform flatness according to the method of claim 1;
The surface of each heat transfer block 3 of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives 1 is placed on the contact surface of the heat exchange object 7 so that the surface of each thermoelectric semiconductor element 2 is in close contact with the contact surface of the heat sink 8 );
Disposing a gasket (11) at an edge between the heat exchange target (7) and the heat sink (8) (S40); And
And a step (S50) of fastening the thermoelectric semiconductor element adhesives (1) inside the gasket (11) by tightly fixing the edges of the heat exchange object (7) and the heat sink (8) with screws. A method of manufacturing a heat exchanger using a thermoelectric semiconductor element adhesive having a uniform flatness.
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 각 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 각 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 밀착되게 배치하는 단계(S30);
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이 가장자리에 가스켓(11)을 배치하는 단계(S40);
상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 가장자리를 스크류로 체결하여 내부에 위치한 열전반도체소자 접착물(1)들과 가스켓(11)을 밀착 고정하는 단계(S50); 및
S50단계를 마친 열교환장치(10)를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치(10)의 외부에 기밀부재(12)를 코팅하는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법.
(S10) a thermoelectric semiconductor element adhesive (1) having a uniform flatness according to the method of claim 1;
The surface of each heat transfer block 3 of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives 1 is placed on the contact surface of the heat exchange object 7 so that the surface of each thermoelectric semiconductor element 2 is in close contact with the contact surface of the heat sink 8 );
Disposing a gasket (11) at an edge between the heat exchange target (7) and the heat sink (8) (S40);
A step (S50) of tightly fixing the thermoelectric semiconductor element adhesives (1) located in the interior of the heat exchange target (7) and the heat sink (8) And
(S60) of coating the hermetic member (12) to the outside of the heat exchange apparatus (10) in a vacuum state by placing the heat exchange apparatus (10) completed in step S50 into a vacuum chamber Method of manufacturing a heat exchanger using a semiconductor device adhesive.
복수 개의 열전반도체소자 접착물(1)들의 열전달블록(3) 표면이 열교환 목적물(7)의 접촉면에 열전반도체소자(2) 표면이 방열판(8)의 접촉면에 각각 밀착되게 열교환 목적물(7)과 방열판(8) 사이에 열전반도체소자 접착물(1)을 배치하여 상기 열교환 목적물(7)과 방열판(8)을 고정하는 단계(S20); 및
S20단계를 마친 열교환장치(10)를 진공실에 넣고 진공상태에서 열교환장치(10)의 외부에 기밀부재(12)를 코팅하는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법.
(S10) a thermoelectric semiconductor element adhesive (1) having a uniform flatness according to the method of claim 1;
The surface of the heat transfer block 3 of the plurality of thermoelectric semiconductor element adhesives 1 is adhered to the contact surface of the heat exchange object 7 with the heat exchange object 7 so that the surface of the thermoelectric semiconductor element 2 is in close contact with the contact surface of the heat sink 8 (S20) of arranging the thermoelectric semiconductor element adhesive (1) between the heat sinks (8) to fix the heat transfer target (7) and the heat sink (8); And
(S60) of coating the hermetic member (12) to the outside of the heat exchange apparatus (10) in a vacuum state by placing the heat exchange apparatus (10) completed in step S20 in a vacuum chamber Method of manufacturing a heat exchanger using a semiconductor device adhesive.
열전반도체소자(2)가 밀착되는 방열판(8)의 접촉면 가공은 방열판(8)의 두께를 형성하는 양측면을 지그(5)로 압착고정한 상태에서 노출된 상부면, 하부면 또는 상,하부면을 커터(61)로 평면가공하여 평탄도를 균일하게 하며, 상기 지그(5)는 열교환실(81)의 벽체(86)가 위치하는 방열판(8)의 측면 가장자리를 압착고정하여 가공 후 지그(5)의 압착고정상태를 해제하더라도 접촉면의 평탄도가 변하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 평탄도가 균일한 열전반도체소자 접착물을 이용한 열교환장치 제조방법.
The heat sink (8) according to claim 5, wherein the heat dissipating fin (82) is housed in the internal heat exchange chamber (81), the heat exchanging chamber (81) is sealed by a lid (83) An inlet 84 and an outlet 85 through which cooling water enters and exits are formed on the side surface, and the contact surface to which the thermoelectric semiconductor element 2 is closely contacted is flattened;
The contact surface processing of the heat sink 8 to which the thermoelectric semiconductor elements 2 are closely attached is performed by pressing the upper surface, the lower surface or the upper and lower surfaces of the heat radiating plate 8 in a state where both side surfaces forming the thickness of the heat radiating plate 8 are fixed by the jig 5 The jig 5 is pressed and fixed to the side edge of the heat radiating plate 8 where the wall 86 of the heat exchange chamber 81 is located so as to fix the jig 5 Wherein the flatness of the contact surface is not changed even if the pressing and fixing state of the thermoelectric semiconductor element is released.
A heat exchange apparatus using a thermoelectric semiconductor element adhesive having uniform flatness, which is manufactured by the method of any one of claims 5 to 9.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |