KR20200098391A - Thermoelectric module - Google Patents

Thermoelectric module Download PDF

Info

Publication number
KR20200098391A
KR20200098391A KR1020200007448A KR20200007448A KR20200098391A KR 20200098391 A KR20200098391 A KR 20200098391A KR 1020200007448 A KR1020200007448 A KR 1020200007448A KR 20200007448 A KR20200007448 A KR 20200007448A KR 20200098391 A KR20200098391 A KR 20200098391A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal substrate
hole
disposed
electrodes
electrode
Prior art date
Application number
KR1020200007448A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
전성재
김성철
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to US16/782,295 priority Critical patent/US11723275B2/en
Priority to KR1020200015059A priority patent/KR102172292B1/en
Priority to JP2020020580A priority patent/JP2020155770A/en
Priority to EP20156742.7A priority patent/EP3696868B1/en
Priority to TW109104243A priority patent/TWI757688B/en
Priority to EP21192196.0A priority patent/EP3933947A1/en
Priority to CN202010088353.7A priority patent/CN111554795A/en
Publication of KR20200098391A publication Critical patent/KR20200098391A/en
Priority to KR1020200130386A priority patent/KR102291733B1/en
Priority to KR1020210104540A priority patent/KR102439972B1/en
Priority to US17/881,179 priority patent/US11980098B2/en

Links

Images

Classifications

    • H01L35/32—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • H01L35/04—
    • H01L35/30—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/81—Structural details of the junction

Abstract

A thermoelectric module according to one embodiment of the present invention comprises: a first metal substrate including a first through hole; a first insulating layer disposed on the first metal substrate; a first electrode part disposed on the first insulating layer and including a plurality of first electrodes; a plurality of P-type thermoelectric legs and a plurality of N-type thermoelectric legs disposed on the first electrode part; a second electrode part disposed on the plurality of P-type thermoelectric legs and the plurality of N-type thermoelectric legs and including a plurality of second electrodes; a second insulating layer disposed on the second electrode part; and a second metal substrate disposed on the second insulating layer and including a second through hole, wherein the first metal substrate includes an effective region in which the first electrode part is disposed and a peripheral region formed outside the effective region, the second metal substrate includes an effective region in which the second electrode part is disposed and a peripheral region formed outside the effective region, the first through hole occupies a portion of the effective region of the first metal substrate, the second through hole occupies a portion of the effective region of the second metal substrate, and the first through hole and the second through hole are formed at positions corresponding to each other. The present invention can increase reliability and durability.

Description

열전모듈{THERMOELECTRIC MODULE}Thermoelectric module {THERMOELECTRIC MODULE}

본 발명은 열전모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전모듈의 체결 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric module, and more particularly, to a fastening structure of the thermoelectric module.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes in a material, and means direct energy conversion between heat and electricity.

열전소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다. The thermoelectric device is a generic term for a device using a thermoelectric phenomenon, and has a structure in which a P-type thermoelectric material and an N-type thermoelectric material are bonded between metal electrodes to form a PN junction pair.

열전소자는 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등으로 구분될 수 있다.Thermoelectric devices can be classified into a device that uses a temperature change of electrical resistance, a device that uses the Seebeck effect, which is a phenomenon in which an electromotive force is generated due to a temperature difference, and a device that uses the Peltier effect, which is a phenomenon in which heat absorption or heat generation by current occurs. .

열전소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric devices are variously applied to home appliances, electronic parts, and communication parts. For example, the thermoelectric device may be applied to a cooling device, a heating device, a power generation device, or the like. Accordingly, the demand for thermoelectric performance of the thermoelectric device is increasing more and more.

열전소자는 기판, 전극 및 열전 레그를 포함하며, 상부기판과 하부기판 사이에 복수의 열전 레그가 어레이 형태로 배치되며, 복수의 열전 레그와 상부기판 사이에 복수의 상부 전극이 배치되고, 복수의 열전 레그와 및 하부기판 사이에 복수의 하부전극이 배치된다.The thermoelectric element includes a substrate, an electrode, and a thermoelectric leg, a plurality of thermoelectric legs are arranged in an array between an upper substrate and a lower substrate, a plurality of upper electrodes are arranged between the plurality of thermoelectric legs and the upper substrate, and a plurality of A plurality of lower electrodes are disposed between the thermoelectric leg and the lower substrate.

열전소자의 상부기판과 하부기판 중 하나는 고온부가 되고, 다른 하나는 저온부가 된다. 이때, 고온부의 기판과 저온부의 기판 사이에 온도 차이가 발생하면서, 고온부 기판에 열변형이 발생하여 기판의 접합 계면으로 응력이 집중되는 현상이 발생할 수 있다. 이로 인해 접합 계면 부분에 박리 및 크랙이 발생하여 제품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. One of the upper substrate and the lower substrate of the thermoelectric element becomes a high temperature section, and the other becomes a low temperature section. In this case, while a temperature difference occurs between the substrate in the high temperature portion and the substrate in the low temperature portion, thermal deformation may occur in the substrate in the high temperature portion and stress may be concentrated at the bonding interface of the substrate. As a result, peeling and cracking may occur at the bonding interface, which can degrade the quality of the product.

특히, 고온부 기판의 가장자리는 중앙부에 비하여 열 변형량이 높은 부분으로서, 고온부의 기판과 저온부의 기판의 가장자리를 체결할 경우, 열 변형에 의하여 접합 계면 부분에 응력의 집중이 가중될 수 있다.In particular, the edge of the high-temperature substrate is a portion having a higher amount of heat deformation than the central portion, and when the edges of the substrate in the high-temperature portion and the substrate in the low-temperature portion are fastened, the concentration of stress may be increased in the bonding interface portion by thermal deformation.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전모듈의 체결 구조를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a fastening structure for a thermoelectric module.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈은 제1 관통홀을 포함하는 제1 금속기판; 상기 제1 금속기판 상에 배치된 제1 절연층; 상기 제1 절연층 상에 배치되고 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극부; 상기 제1 전극부 상에 배치된 복수의 P형 및 N형 열전레그; 상기 복수의 P형 및 N형 열전레그 상에 배치되고 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극부; 상기 제2 전극부 상에 배치된 제2 절연층; 및 상기 제2 절연층 상에 배치되고 제2 관통홀을 포함하는 제2 금속기판;을 포함하고, 상기 제1 금속기판은 제1 전극부가 배치된 유효영역 및 상기 유효영역의 외각에 형성된 외각영역을 포함하고, 상기 제2 금속기판은 제2 전극부가 배치된 유효영역 및 상기 유효영역의 외각에 형성된 외각영역을 포함하고, 상기 제1 관통홀은 상기 제1 금속기판의 상기 유효영역의 일부를 점유하고, 상기 제2 관통홀은 상기 제2 금속기판의 상기 유효영역의 일부를 점유하고, 상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀은 서로 대응되는 위치에 형성된다.A thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes: a first metal substrate including a first through hole; A first insulating layer disposed on the first metal substrate; A first electrode portion disposed on the first insulating layer and including a plurality of first electrodes; A plurality of P-type and N-type thermoelectric legs disposed on the first electrode portion; A second electrode unit disposed on the plurality of P-type and N-type thermoelectric legs and including a plurality of second electrodes; A second insulating layer disposed on the second electrode portion; And a second metal substrate disposed on the second insulating layer and including a second through hole, wherein the first metal substrate includes an effective region in which the first electrode part is disposed and an outer region formed outside the effective region Wherein the second metal substrate includes an effective area in which a second electrode part is disposed and an outer area formed outside the effective area, and the first through hole covers a part of the effective area of the first metal substrate. Occupied, the second through-hole occupies a part of the effective area of the second metal substrate, and the first through-hole and the second through-hole are formed at positions corresponding to each other.

상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀을 통과하며 상기 제1 금속기판과 상기 제2 금속기판을 고정하는 체결부재를 더 포함할 수 있다.A fastening member passing through the first through hole and the second through hole and fixing the first metal substrate and the second metal substrate may be further included.

상기 제2 금속기판은 서로 이격된 복수의 제2 금속기판을 포함하며, 각 제2 금속기판은 적어도 하나의 제2 관통홀을 포함할 수 있다.The second metal substrate may include a plurality of second metal substrates spaced apart from each other, and each second metal substrate may include at least one second through hole.

서로 이격된 복수의 제2 금속기판 사이에 절연부재가 배치될 수 있다.An insulating member may be disposed between a plurality of second metal substrates spaced apart from each other.

상기 절연부재의 두께는 상기 복수의 제2 금속기판의 두께보다 작을 수 있다.The thickness of the insulating member may be smaller than the thickness of the plurality of second metal substrates.

상기 제1 금속기판에 배치된 복수의 제1 전극의 일부의 배치 방향은 나머지 일부의 배치 방향과 상이하고, 상기 제2 금속기판에 배치된 복수의 제2 전극의 일부의 배치 방향은 나머지 일부의 배치 방향과 상이할 수 있다.The arrangement direction of some of the plurality of first electrodes disposed on the first metal substrate is different from the arrangement direction of the other parts, and the arrangement direction of some of the plurality of second electrodes disposed on the second metal substrate is It may be different from the placement direction.

가장자리 영역을 제외한 복수의 제1 전극 중 적어도 2개의 전극들은 길이 방향이 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배치되고, 나머지 전극들은 길이 방향이 상기 제1 방향으로 배치되며, 가장자리 영역을 제외한 복수의 제2 전극 중 적어도 2개의 전극들은 길이 방향이 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배치되고, 나머지 전극들은 길이 방향이 상기 제1 방향으로 배치될 수 있다.At least two of the plurality of first electrodes excluding the edge area are disposed in a second direction whose length direction is perpendicular to the first direction, and the remaining electrodes are disposed in the length direction in the first direction, and a plurality of electrodes excluding the edge area At least two of the second electrodes of may be disposed in a second direction having a length direction perpendicular to the first direction, and the remaining electrodes may be disposed in a length direction in the first direction.

상기 가장자리 영역을 제외한 복수의 제1 전극 중 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되는 제1 전극의 개수는 2의 배수 개이고, 상기 가장자리 영역을 제외한 복수의 제2 전극 중 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되는 제2 전극의 개수는 2의 배수 개일 수 있다.The number of first electrodes disposed in the second direction in a longitudinal direction among the plurality of first electrodes excluding the edge region is a multiple of 2, and the longitudinal direction among the plurality of second electrodes excluding the edge region is the second direction. The number of the second electrodes disposed as may be a multiple of 2.

상기 복수의 제2 전극 중 상기 가장자리 영역에서 서로 대향하는 2개의 열 또는 2개의 행에 배치된 제2 전극의 적어도 일부는 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치될 수 있다.At least a portion of the second electrodes disposed in two columns or two rows facing each other in the edge region of the plurality of second electrodes may have a length direction disposed in the second direction.

상기 제1 금속기판은 상기 제1 관통홀과 가장 인접하며 서로 이웃하도록 배치되는 제1 전극들의 면을 잇는 가상의 선이 이루는 공간인 제1 홀 배치 영역을 포함하고, 상기 제2 금속기판은 상기 제2 관통홀과 가장 인접하며 서로 이웃하도록 배치되는 제2 전극들의 면을 잇는 가상의 선이 이루는 공간인 제2 홀 배치 영역을 포함하고, 상기 제1 홀 배치 영역에 인접한 적어도 하나의 제1 전극은 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되고, 상기 제2 홀 배치 영역에 인접한 적어도 하나의 제2 전극은 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치될 수 있다.The first metal substrate includes a first hole arrangement region, which is a space formed by a virtual line connecting surfaces of the first electrodes that are closest to the first through hole and arranged to be adjacent to each other, and the second metal substrate includes the At least one first electrode including a second hole arrangement region, which is a space formed by a virtual line connecting surfaces of second electrodes that are closest to the second through hole and arranged to be adjacent to each other, and adjacent to the first hole arrangement region A longitudinal direction may be disposed in the second direction, and at least one second electrode adjacent to the second hole arrangement region may be disposed in a longitudinal direction in the second direction.

상기 적어도 하나의 제1 전극은 상기 제1 홀 배치 영역을 정의하는 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되고, 상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 홀 배치 영역을 정의하는 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다.The at least one first electrode is disposed to overlap at least a part of a virtual space formed by an extension line extending from a virtual line defining the first hole arrangement area, and the at least one second electrode is the second hole It may be arranged so that at least a portion of the virtual space formed by the extension line extending from the virtual line defining the arrangement area overlaps.

상기 제1 관통홀은 복수 개를 포함하고, 상기 제1 홀 배치 영역은 상기 복수 개의 상기 제1 관통홀 주변에 각각 형성되고, 상기 제2 관통홀은 복수 개를 포함하고, 상기 제2 홀 배치 영역은 상기 복수 개의 상기 제2 관통홀 주변에 각각 형성될 수 있다.The first through hole includes a plurality, the first hole arrangement region is formed around the plurality of first through holes, respectively, the second through hole includes a plurality, and the second hole is arranged Regions may be respectively formed around the plurality of second through holes.

상기 복수 개의 상기 제1 관통홀 및 상기 복수 개의 상기 제2 관통홀은 서로 대응되는 위치에 형성될 수 있다.The plurality of first through holes and the plurality of second through holes may be formed at positions corresponding to each other.

상기 제1 금속기판의 외각영역에 배치된 제3 관통홀을 더 포함할 수 있다.A third through hole disposed in an outer region of the first metal substrate may be further included.

상기 제1 금속기판의 면적에 대한 상기 제2 금속기판의 면적의 비는 0.5 내지 0.95일 수 있다.A ratio of the area of the second metal substrate to the area of the first metal substrate may be 0.5 to 0.95.

상기 체결부재와 인접하여 배치된 절연삽입부재를 더 포함할 수 있다. It may further include an insulating insertion member disposed adjacent to the fastening member.

상기 제1 관통홀의 직경과 상기 제2 관통홀의 직경은 서로 상이할 수 있다. The diameter of the first through hole and the diameter of the second through hole may be different from each other.

상기 제2 관통홀의 직경은 상기 제1 관통홀의 직경의 1.1배 내지 2.0배일 수 있다. The diameter of the second through hole may be 1.1 to 2.0 times the diameter of the first through hole.

상기 절연삽입부재의 일부는 상기 제2 관통홀 내에 배치될 수 있다.A part of the insulating insertion member may be disposed in the second through hole.

상기 제1 금속기판과 상기 제1 절연층 사이에 배치된 제3 절연층을 더 포함할 수 있다.A third insulating layer disposed between the first metal substrate and the first insulating layer may be further included.

본 발명의 실시예에 따르면, 고온부 기판 및 저온부 기판의 유효영역의 일부를 점유하도록 서로 체결시킴에 따라, 고온부 기판의 열변형을 줄이고 접합 부위에 응력이 집중되는 것을 방지하여, 열전모듈의 고온에서의 신뢰성과 내구성을 높일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by fastening each other to occupy a part of the effective area of the high-temperature part substrate and the low-temperature part substrate, thermal deformation of the high-temperature part substrate is reduced and stress is prevented from being concentrated in the bonding part, and thus, at a high temperature of the thermoelectric module. Reliability and durability can be improved.

본 발명의 실시예에 따르면, 각각의 홀 배치 영역이 형성된 제한된 공간 내에서 공간의 낭비 없이, 복수의 P형 및 N형 열전 레그의 최적 배치가 가능하도록 하여 열전모듈의 발전 성능을 유지할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the power generation performance of the thermoelectric module can be maintained by enabling optimal arrangement of a plurality of P-type and N-type thermoelectric legs without wasting space within a limited space in which each hole arrangement region is formed.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈이 냉각부에 설치되는 상태를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전모듈의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전모듈이 냉각부에 설치되는 상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 복수의 제1 금속기판과 제2 금속기판 상에 제1 전극과 제2 전극을 배치하는 방법에 대한 제1예를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 나타낸 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 중첩시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 제1 금속기판과 제2 금속기판 상에 제1 전극과 제2 전극을 배치하는 방법에 대한 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 발전모듈의 체결 구조를 도시하는 도면이다.1 is a side view of a thermoelectric module according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a thermoelectric module according to a first embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of the thermoelectric module according to the first embodiment of the present invention.
4 is a side view showing a state in which the thermoelectric module according to the first embodiment of the present invention is installed in the cooling unit.
5 is a perspective view of a thermoelectric module according to a second embodiment of the present invention.
6 is a side view showing a state in which a thermoelectric module according to a second embodiment of the present invention is installed in a cooling unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating a first example of a method of arranging first and second electrodes on a plurality of first and second metal substrates.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes shown in FIG. 7 are overlapped.
9 to 12 are diagrams illustrating various embodiments of a method of arranging first and second electrodes on a first metal substrate and a second metal substrate.
13 is a diagram showing a fastening structure of a power generation module according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some embodiments to be described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the constituent elements may be selectively selected between the embodiments. It can be combined with and substituted for use.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention are generally understood by those of ordinary skill in the art, unless explicitly defined and described. It can be interpreted as a meaning, and terms generally used, such as terms defined in a dictionary, may be interpreted in consideration of the meaning in the context of the related technology.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, the singular form may include the plural form unless specifically stated in the phrase, and when described as "at least one (or more than one) of A and (and) B and C", it is combined with A, B, and C. It may contain one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the nature, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component and It may also include the case of being'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 2개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 2개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other. It also includes a case in which the above another component is formed or disposed between the two components. In addition, when expressed as "upper (upper) or lower (lower)", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열전모듈이 냉각부에 설치되는 상태를 도시한 측면도이다.1 is a side view of a thermoelectric module according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a thermoelectric module according to the first embodiment of the present invention. Is an exploded perspective view, and FIG. 4 is a side view showing a state in which the thermoelectric module according to the first embodiment of the present invention is installed in the cooling unit.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 열전모듈은 하나의 제1 금속기판(110), 제1 수지층(120), 복수의 제1 전극(130), 복수의 P형 열전 레그(140), 복수의 N형 열전 레그(150), 복수의 제2 전극(160), 제2 수지층(170), 하나의 제2 금속기판(180), 체결부재(190) 및 단열재(200)를 포함하며, 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)은 체결부재(190)를 관통시키기 위한 적어도 하나의 관통홀을 포함할 수 있다.1 to 4, the thermoelectric module includes one first metal substrate 110, a first resin layer 120, a plurality of first electrodes 130, a plurality of P-type thermoelectric legs 140, and a plurality of Including an N-type thermoelectric leg 150, a plurality of second electrodes 160, a second resin layer 170, a second metal substrate 180, a fastening member 190, and a heat insulating material 200, The first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 may include at least one through hole for penetrating the fastening member 190.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하나의 열전모듈은 하나의 제1 금속기판(110), 복수의 제2 금속기판(180) 및 하나의 제1 금속기판(110)과 복수의 제2 금속기판(180) 사이에 배치된 제1 수지층(120), 복수의 제1 전극(130), 복수의 P형 열전 레그(140), 복수의 N형 열전 레그(150), 복수의 제2 전극(160), 제2 수지층(170)을 포함하며, 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)은 체결부재(190)를 관통시키기 위한 적어도 하나의 관통홀을 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, one thermoelectric module includes one first metal substrate 110, a plurality of second metal substrates 180, and one first metal substrate 110 and a plurality of second metal substrates. (180) A first resin layer 120, a plurality of first electrodes 130, a plurality of P-type thermoelectric legs 140, a plurality of N-type thermoelectric legs 150, a plurality of second electrodes ( 160) and a second resin layer 170, and the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 may include at least one through hole for penetrating the fastening member 190.

제1 금속기판(110)은 판형으로 형성된다. 또한, 제1 금속기판(110)은 냉각부(C) 또는 발열부(미도시) 상에 고정될 수 있다. 후술할 본 발명에 따른 실시예는 제1 금속기판(110)이 냉각부(C)에 고정된 예로 설명된다. 이때, 냉각부(C)에는 제1 금속기판(110)에 형성된 제1 관통홀(111)에 대응하는 위치에 홀(20h)이 형성되고, 후술할 체결부재(190)가 제1 관통홀(111)을 통과하여 홀(20h)에 삽입될 수 있다. 도 9 내지 11의 실시예에서와 같이 제1 금속기판(110)에는 외곽영역 즉, 복수의 P형 열전 레그(140) 및 복수의 N형 열전 레그(150)가 배치되지 않은 영역에도 제3 관통홀(191)이 더 형성될 수 있으며, 이때, 체결부재(190)는 제3 관통홀(191) 및 제3 관통홀(191)과 대응하는 위치에 형성된 냉각부(C)의 홀(20h)에 삽입될 수 있다. 그리고, 제1 금속기판(110)과 냉각부(C) 사이에 방열패드(H)가 더 배치될 수도 있다.The first metal substrate 110 is formed in a plate shape. In addition, the first metal substrate 110 may be fixed on the cooling unit C or the heating unit (not shown). An embodiment according to the present invention to be described later will be described as an example in which the first metal substrate 110 is fixed to the cooling unit C. In this case, a hole 20h is formed in the cooling part C at a position corresponding to the first through hole 111 formed in the first metal substrate 110, and the fastening member 190 to be described later is formed in the first through hole. 111) and may be inserted into the hole 20h. As in the embodiments of FIGS. 9 to 11, the first metal substrate 110 has a third penetration in the outer region, that is, a region in which the plurality of P-type thermoelectric legs 140 and the plurality of N-type thermoelectric legs 150 are not disposed. A hole 191 may be further formed, and in this case, the fastening member 190 is a hole 20h of the cooling unit C formed at a position corresponding to the third through hole 191 and the third through hole 191 Can be inserted into In addition, a heat dissipation pad H may be further disposed between the first metal substrate 110 and the cooling unit C.

제1 금속기판(110)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 열전모듈에 전압을 인가하면, 제1 금속기판(110)은 펠티에 효과(Peltier effect)에 따라 열을 흡수하여 저온부로 작용하고, 제 2 금속기판(180)은 열을 방출하여 고온부로 작용할 수 있다. 한편, 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)에 서로 다른 온도를 가하면, 온도 차에 의해 고온 영역의 전자가 저온 영역으로 이동하면서 열기전력이 발생한다. 이를 제벡 효과(Seebeck effect)라고 하며, 이로 인한 열기전력에 의하여 열전소자의 회로 내에 전기가 발생한다.The first metal substrate 110 may include at least one of aluminum, aluminum alloy, copper, and copper alloy. At this time, when a voltage is applied to the thermoelectric module, the first metal substrate 110 absorbs heat according to the Peltier effect and acts as a low temperature part, and the second metal substrate 180 releases heat to act as a high temperature part. I can. On the other hand, when different temperatures are applied to the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180, the electrons in the high temperature region move to the low temperature region due to the temperature difference, thereby generating thermoelectric power. This is called the Seebeck effect, and electricity is generated in the circuit of the thermoelectric element by the thermoelectric power resulting from this.

제1 금속기판(110)은 적어도 하나의 제1 관통홀(111)을 포함한다. 제1 관통홀(111)은 후술할 제2 금속기판(180)에 형성된 제2 관통홀(181)에 대응하는 위치에 형성된다. 그리고, 제1 관통홀(111)은 제1 금속기판(110)의 외곽과 소정 간격을 두고 형성될 수 있다. 이때, 제1 관통홀(111)과 제2 관통홀(181)로 체결부재(190)가 통과하면서, 체결부재(190)에 의하여 제1 금속기판(1110)과 제2 금속기판(180)이 고정될 수 있다. 이때, 복수의 제1 전극(130)과 접하는 제1 금속기판(110)의 제1 면에 형성된 제1 관통홀(111)의 직경 및 복수의 제2 전극(160)과 접하는 제2 금속기판(180)의 제1 면에 형성된 제2 관통홀(181)의 직경은 서로 동일할 수 있으나, 후술할 절연삽입부재의 배치 형태, 위치 등에 따라 복수의 제1 전극(130)과 접하는 제1 금속기판(110)의 제1 면에 형성된 제1 관통홀(111)의 직경 및 복수의 제2 전극(160)과 접하는 제2 금속기판(180)의 제1 면에 형성된 제2 관통홀(181)의 직경은 서로 상이할 수 있다. The first metal substrate 110 includes at least one first through hole 111. The first through hole 111 is formed at a position corresponding to the second through hole 181 formed in the second metal substrate 180 to be described later. In addition, the first through hole 111 may be formed at a predetermined distance from the outer periphery of the first metal substrate 110. At this time, while the fastening member 190 passes through the first through hole 111 and the second through hole 181, the first metal substrate 1110 and the second metal substrate 180 are separated by the fastening member 190. Can be fixed. At this time, the diameter of the first through hole 111 formed on the first surface of the first metal substrate 110 in contact with the plurality of first electrodes 130 and the second metal substrate in contact with the plurality of second electrodes 160 ( The diameters of the second through-holes 181 formed on the first surface of 180 may be the same, but the first metal substrate in contact with the plurality of first electrodes 130 according to the arrangement and location of the insulating insert member to be described later The diameter of the first through hole 111 formed on the first surface of 110 and the second through hole 181 formed on the first surface of the second metal substrate 180 in contact with the plurality of second electrodes 160 The diameters can be different from each other.

제1 금속기판(110) 상에는 제1 수지층(120)이 도포되고 복수의 제1 전극(130)이 배치된다. A first resin layer 120 is applied on the first metal substrate 110 and a plurality of first electrodes 130 are disposed.

여기서, 제1 금속기판(110)은 제1 수지층(120)과 직접 접촉할 수 있다. 이를 위하여, 제1 금속기판(110)은 양면 중 제1 수지층(120)이 배치되는 면, 즉 제1 금속기판(110)의 제1 수지층(120)과 마주보는 면의 전체 또는 부분에 표면거칠기가 형성될 수 있다. 이에 따르면, 제1 금속기판(110)과 제1 수지층(120) 간의 열압착 시 제1 수지층(120)이 들뜨는 문제를 방지할 수 있다. 본 명세서에서, 표면거칠기는 요철을 의미하며, 표면 조도와 혼용될 수도 있다.Here, the first metal substrate 110 may directly contact the first resin layer 120. To this end, the first metal substrate 110 is on the entire or part of the surface on which the first resin layer 120 is disposed among both sides, that is, the surface facing the first resin layer 120 of the first metal substrate 110. Surface roughness may be formed. Accordingly, it is possible to prevent a problem in which the first resin layer 120 is lifted during thermal compression bonding between the first metal substrate 110 and the first resin layer 120. In the present specification, surface roughness means unevenness and may be mixed with surface roughness.

제1 수지층(120) 및 제2 수지층(170)은 수지 및 무기충전재를 포함하는 수지 조성물로 이루어질 수 있고, 수지는 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있다. 여기서, 무기충전재는 수지 조성물의 68 내지 88vol%로 포함될 수 있다. 무기충전재가 68vol%미만으로 포함되면, 열전도 효과가 낮을 수 있으며, 무기충전재가 88vol%를 초과하여 포함되면 수지층과 금속기판 간의 접착력이 낮아질 수 있으며, 수지층이 쉽게 깨질 수 있다.The first resin layer 120 and the second resin layer 170 may be made of a resin composition including a resin and an inorganic filler, and the resin may be an epoxy resin or a silicone resin. Here, the inorganic filler may be included in 68 to 88 vol% of the resin composition. If the inorganic filler is included in less than 68 vol%, the heat conduction effect may be low, and if the inorganic filler is included in excess of 88 vol%, the adhesion between the resin layer and the metal substrate may be lowered, and the resin layer may be easily broken.

에폭시 수지는 에폭시 화합물 및 경화제를 포함할 수 있다. 이때, 에폭시 화합물 10 부피비에 대하여 경화제 1 내지 10 부피비로 포함될 수 있다. 여기서, 에폭시 화합물은 결정성 에폭시 화합물, 비결정성 에폭시 화합물 및 실리콘 에폭시 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 결정성 에폭시 화합물은 메조겐(mesogen) 구조를 포함할 수 있다. 메조겐(mesogen)은 액정(liquid crystal)의 기본 단위이며, 강성(rigid) 구조를 포함한다. 그리고, 비결정성 에폭시 화합물은 분자 중 에폭시기를 2개 이상 가지는 통상의 비결정성 에폭시 화합물일 수 있으며, 예를 들면 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도되는 글리시딜에테르화물일 수 있다. 여기서, 경화제는 아민계 경화제, 페놀계 경화제, 산무수물계 경화제, 폴리메르캅탄계 경화제, 폴리아미노아미드계 경화제, 이소시아네이트계 경화제 및 블록 이소시아네이트계 경화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 2 종류 이상의 경화제를 혼합하여 사용할 수도 있다.The epoxy resin may contain an epoxy compound and a curing agent. In this case, the curing agent may be included in a volume ratio of 1 to 10 with respect to the epoxy compound 10 volume ratio. Here, the epoxy compound may include at least one of a crystalline epoxy compound, an amorphous epoxy compound, and a silicone epoxy compound. The crystalline epoxy compound may include a mesogen structure. Mesogen is a basic unit of a liquid crystal and includes a rigid structure. In addition, the amorphous epoxy compound may be a conventional amorphous epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule, for example, may be a glycidyl ether product derived from bisphenol A or bisphenol F. Here, the curing agent may include at least one of an amine-based curing agent, a phenolic curing agent, an acid anhydride-based curing agent, a polymercaptan-based curing agent, a polyaminoamide-based curing agent, an isocyanate-based curing agent, and a block isocyanate-based curing agent, and two or more types of curing agents You can also mix and use.

무기충전재는 산화알루미늄 및 질화물을 포함할 수 있으며, 질화물은 무기충전재의 55 내지 95wt%로 포함될 수 있으며, 더 좋게는 60~80wt% 일 수 있다. 질화물이 이러한 수치범위로 포함될 경우, 열전도도 및 접합 강도를 높일 수 있다. 여기서, 질화물은, 질화붕소 및 질화알루미늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 질화붕소는 판상의 질화붕소가 뭉쳐진 질화붕소 응집체일 수 있다. The inorganic filler may include aluminum oxide and nitride, and the nitride may be included as 55 to 95 wt% of the inorganic filler, and more preferably 60 to 80 wt%. When the nitride is included in this numerical range, thermal conductivity and bonding strength can be increased. Here, the nitride may include at least one of boron nitride and aluminum nitride. Here, the boron nitride may be a boron nitride aggregate in which plate-shaped boron nitride is aggregated.

이때, 질화붕소 응집체의 입자크기 D50은 250 내지 350㎛이고, 산화알루미늄의 입자크기 D50은 10 내지 30㎛일 수 있다. 질화붕소 응집체의 입자크기 D50과 산화알루미늄의 입자크기 D50이 이러한 수치 범위를 만족할 경우, 질화붕소 응집체와 산화알루미늄이 에폭시 수지 조성물 내에 고르게 분산될 수 있으며, 이에 따라 수지층 전체적으로 고른 열전도 효과 및 접착 성능을 가질 수 있다.At this time, the particle size D50 of the boron nitride agglomerates may be 250 to 350 μm, and the particle size D50 of the aluminum oxide may be 10 to 30 μm. When the particle size D50 of the boron nitride agglomerates and the particle size D50 of the aluminum oxide satisfy these numerical ranges, the boron nitride agglomerates and aluminum oxide can be evenly dispersed in the epoxy resin composition, and thus even heat conduction effect and adhesion performance throughout the resin layer Can have

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 금속기판(110) 측 및 제2 금속기판(180) 측 중 적어도 하나는 복수의 수지층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제1 수지층(120) 및 복수의 제1 전극(130) 사이에는 제3 수지층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 또는, 복수의 제2 전극(160)과 제2 수지층(170) 사이에는 제4 수지층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 이때, 제1 수지층(120)과 제3 수지층(미도시)의 조성, 영률, 열팽창계수 및 두께 중 적어도 하나는 서로 상이할 수 있다. 제2 수지층(170)과 제4 수지층(미도시)의 조성, 영률, 열팽창계수 및 두께 중 적어도 하나는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 수지층(120) 및 제3 수지층(미도시) 중 하나가 수지 조성물인 경우, 다른 하나는 조성, 영률, 열팽창계수 및 두께 중 적어도 하나가 상이한 수지 조성물이거나, 산화알루미늄층이거나, 실리콘과 알루미늄을 포함하는 복합체(composite)를 포함할 수 있다. 여기서, 복합체는 실리콘과 알루미늄을 포함하는 산화물, 탄화물 및 질화물 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 복합체는 Al-Si 결합, Al-O-Si 결합, Si-O 결합, Al-Si-O 결합 및 Al-O 결합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같이, Al-Si 결합, Al-O-Si 결합, Si-O 결합, Al-Si-O 결합 및 Al-O 결합 중 적어도 하나를 포함하는 복합체는 절연 성능이 우수하며, 이에 따라 높은 내전압 성능을 얻을 수 있다. 또는, 복합체는 실리콘 및 알루미늄과 함께 티타늄, 지르코늄, 붕소, 아연 등을 더 포함하는 산화물, 탄화물, 질화물일 수도 있다. 이를 위하여, 복합체는 무기바인더 및 유무기 혼합 바인더 중 적어도 하나와 알루미늄을 혼합한 후 열처리하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 무기바인더는, 예를 들어 실리카(SiO2), 금속알콕사이드, 산화붕소(B2O3) 및 산화아연(ZnO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기바인더는 무기입자이되, 물에 닿으면 졸 또는 겔화되어 바인딩의 역할을 할 수 있다. 이때, 실리카(SiO2), 금속알콕사이드 및 산화붕소(B2O3) 중 적어도 하나는 금속과의 밀착력을 높이는 역할을 하며, 산화아연(ZnO2)은 수지층의 강도를 높이고, 열전도율을 높이는 역할을 할 수 있다. 본 명세서에서, 내전압 성능은 소정의 전압 및 소정의 전류 하에서 소정의 기간 동안 절연 파괴 없이 유지되는 특성을 의미할 수 있다. 예를 들어, AC 2.5kV의 전압 및 1mA의 전류 하에서 10초 동안 절연 파괴 없이 유지되는 경우, 내전압은 2.5kV라고 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, at least one of the first metal substrate 110 side and the second metal substrate 180 side may include a plurality of resin layers. For example, a third resin layer (not shown) may be further disposed between the first resin layer 120 and the plurality of first electrodes 130. Alternatively, a fourth resin layer (not shown) may be further disposed between the plurality of second electrodes 160 and the second resin layer 170. In this case, at least one of a composition, a Young's modulus, a thermal expansion coefficient, and a thickness of the first resin layer 120 and the third resin layer (not shown) may be different from each other. At least one of the composition, Young's modulus, thermal expansion coefficient, and thickness of the second resin layer 170 and the fourth resin layer (not shown) may be different from each other. For example, when one of the first resin layer 120 and the third resin layer (not shown) is a resin composition, the other is a resin composition different from at least one of composition, Young's modulus, coefficient of thermal expansion, and thickness, or aluminum oxide It may be a layer or may include a composite including silicon and aluminum. Here, the composite may be at least one of oxides, carbides, and nitrides including silicon and aluminum. For example, the composite may include at least one of an Al-Si bond, an Al-O-Si bond, a Si-O bond, an Al-Si-O bond, and an Al-O bond. As such, the composite including at least one of Al-Si bond, Al-O-Si bond, Si-O bond, Al-Si-O bond, and Al-O bond has excellent insulation performance, and thus high withstand voltage performance. Can be obtained. Alternatively, the composite may be an oxide, carbide, or nitride further including titanium, zirconium, boron, zinc, etc. along with silicon and aluminum. To this end, the composite may be obtained through a process of heat treatment after mixing aluminum with at least one of an inorganic binder and an organic/inorganic mixed binder. The inorganic binder may include, for example, at least one of silica (SiO 2 ), metal alkoxide, boron oxide (B 2 O 3 ), and zinc oxide (ZnO 2 ). Inorganic binders are inorganic particles, but when they come into contact with water, they become sol or gel and can act as binding. At this time, at least one of silica (SiO 2 ), metal alkoxide and boron oxide (B 2 O 3 ) serves to increase adhesion to the metal, and zinc oxide (ZnO 2 ) increases the strength of the resin layer and increases thermal conductivity. Can play a role. In the present specification, the withstand voltage performance may mean a characteristic that is maintained without insulation breakdown for a predetermined period under a predetermined voltage and a predetermined current. For example, under a voltage of AC 2.5kV and a current of 1mA, if the dielectric breakdown is maintained for 10 seconds, the withstand voltage can be said to be 2.5kV.

또는, 제2 수지층(170) 및 제4 수지층(미도시) 중 하나가 수지 조성물인 경우, 다른 하나는 조성, 영률, 열팽창계수 및 두께 중 적어도 하나가 상이한 수지 조성물이거나, 산화알루미늄층이거나, 실리콘과 알루미늄을 포함하는 복합체(composite)를 포함할 수 있다. 여기서 각 수지층은 절연층과 혼용될 수 있다. Alternatively, when one of the second resin layer 170 and the fourth resin layer (not shown) is a resin composition, the other is a resin composition having a different composition, Young's modulus, coefficient of thermal expansion, and thickness, or an aluminum oxide layer. , It may include a composite including silicon and aluminum. Here, each resin layer may be mixed with an insulating layer.

복수의 제1 전극(130)은 제1 수지층(120) 상에 배치된다. 그리고 제1 전극(130) 상에는 복수의 P형 열전 레그(140) 및 복수의 N형 열전 레그(150)가 배치된다. 이때, 제1 전극(130)은 P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 제1 전극(130)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plurality of first electrodes 130 are disposed on the first resin layer 120. Also, a plurality of P-type thermoelectric legs 140 and a plurality of N-type thermoelectric legs 150 are disposed on the first electrode 130. In this case, the first electrode 130 is electrically connected to the P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150. Here, the first electrode 130 may include at least one of copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), and nickel (Ni).

복수의 P형 열전 레그(140) 및 복수의 N형 열전 레그(150)는 제1 전극(130) 상에 배치된다. 이때, P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)는 제1 전극(130)과 솔더링(Soldering)에 의하여 접합될 수 있다. A plurality of P-type thermoelectric legs 140 and a plurality of N-type thermoelectric legs 150 are disposed on the first electrode 130. In this case, the P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150 may be bonded to the first electrode 130 by soldering.

이때, P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)을 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그(140)는 전체 중량 100wt%에 대하여 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Se-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다. N형 열전 레그(150)는 전체 중량 100wt%에 대하여 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Sb-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다.At this time, the P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150 may be bismuth steluride (Bi-Te) based thermoelectric legs including bismuth (Bi) and tellurium (Te) as main raw materials. P-type thermoelectric leg 140 is antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium with respect to the total weight of 100 wt% (Ga), tellurium (Te), bismuth (Bi), and bismuth (Bi-Te)-based main raw material containing at least one of 99 to 99.999 wt% of a mixture containing Bi or Te 0.001 It may be a thermoelectric leg containing to 1wt%. For example, the main raw material is Bi-Se-Te, and may further include Bi or Te in 0.001 to 1 wt% of the total weight. The N-type thermoelectric leg 150 is selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium based on 100 wt% of the total weight. (Ga), tellurium (Te), bismuth (Bi), and bismuth (Bi-Te)-based main raw material containing at least one of 99 to 99.999 wt% of a mixture containing Bi or Te 0.001 It may be a thermoelectric leg containing to 1wt%. For example, the main raw material is Bi-Sb-Te, and may further include Bi or Te in 0.001 to 1 wt% of the total weight.

P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(140) 또는 벌크형 N형 열전 레그(150)는 열전 소재를 열처리하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득한 후, 이를 소결하고, 소결체를 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(140) 또는 적층형 N형 열전 레그(150)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.The P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150 may be formed in a bulk type or a stacked type. In general, the bulk-type P-type thermoelectric leg 140 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 150 prepares an ingot by heat-treating a thermoelectric material, pulverizing and sieving the ingot to obtain powder for thermoelectric legs, and then It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body. The stacked P-type thermoelectric leg 140 or the stacked N-type thermoelectric leg 150 forms a unit member by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate, and then laminating and cutting the unit member. Can be obtained.

이때, 한 쌍의 P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)는 동일한 형상 및 체적을 가지거나, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(140)와 N형 열전 레그(150)의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그(150)의 높이 또는 단면적을 P형 열전 레그(140)의 높이 또는 단면적과 다르게 형성할 수도 있다. In this case, the pair of P-type thermoelectric legs 140 and N-type thermoelectric legs 150 may have the same shape and volume, or may have different shapes and volumes. For example, since the electric conduction characteristics of the P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150 are different, the height or cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg 150 is defined as the height or cross-sectional area of the P-type thermoelectric leg 140. It can also be formed differently.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 열전성능 지수로 나타낼 수 있다. 열전성능 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention may be expressed as a thermoelectric performance index. The thermoelectric performance index (ZT) can be expressed as in Equation 1.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, α는 제벡계수[V/K]이고, σ는 전기 전도도[S/m]이며, α2σ는 파워 인자(Power Factor, [W/mK2])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는 a·cp·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.Here, α is the Seebeck coefficient [V/K], σ is the electrical conductivity [S/m], and α 2 σ is the power factor (W/mK 2 ]). And, T is the temperature, and k is the thermal conductivity [W/mK]. k can be expressed as a·cp·ρ, a is the thermal diffusivity [cm 2 /S], cp is the specific heat [J/gK], and ρ is the density [g/cm 3 ].

열전 소자의 열전성능 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산할 수 있다. In order to obtain the thermoelectric performance index of the thermoelectric element, the Z value (V/K) is measured using a Z meter, and the Seebeck index (ZT) can be calculated using the measured Z value.

P형 열전 레그(140) 또는 N형 열전 레그(150)는 원통 형상, 다각 기둥 형상, 타원형 기둥 형상 등을 가질 수 있다. 또는, P형 열전 레그(140) 또는 N형 열전 레그(150)는 적층형 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, P형 열전 레그 또는 N형 열전 레그는 시트 형상의 기재에 반도체 물질이 도포된 복수의 구조물을 적층한 후, 이를 절단하는 방법으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 재료의 손실을 막고 전기 전도 특성을 향상시킬 수 있다. The P-type thermoelectric leg 140 or the N-type thermoelectric leg 150 may have a cylindrical shape, a polygonal column shape, an elliptical column shape, or the like. Alternatively, the P-type thermoelectric leg 140 or the N-type thermoelectric leg 150 may have a stacked structure. For example, the P-type thermoelectric leg or the N-type thermoelectric leg may be formed by laminating a plurality of structures coated with a semiconductor material on a sheet-shaped substrate and then cutting them. Accordingly, it is possible to prevent material loss and improve electrical conduction properties.

복수의 제2 전극(160)은 복수의 P형 열전 레그(140) 및 복수의 N형 열전 레그(150)의 상에 배치된다. 이때, P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)는 제2 전극(160)에 솔더링에 의하여 접합될 수 있다. 여기서, 제2 전극(160)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The plurality of second electrodes 160 are disposed on the plurality of P-type thermoelectric legs 140 and the plurality of N-type thermoelectric legs 150. In this case, the P-type thermoelectric leg 140 and the N-type thermoelectric leg 150 may be joined to the second electrode 160 by soldering. Here, the second electrode 160 may include at least one of copper (Cu), aluminum (Al), silver (Ag), and nickel (Ni).

제2 수지층(170)은 복수의 제2 전극(160) 상에 배치된다. 그리고, 제2 수지층(170) 상에는 복수의 제2 금속기판(180)이 배치된다. The second resin layer 170 is disposed on the plurality of second electrodes 160. In addition, a plurality of second metal substrates 180 are disposed on the second resin layer 170.

제2 금속기판(180)은 하나의 제 1 금속기판(110)에 마주하여 제2 수지층(170) 상에 배치된다. 제2 금속기판(180)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 또는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. The second metal substrate 180 is disposed on the second resin layer 170 to face one first metal substrate 110. The second metal substrate 180 may be made of aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy.

제1 금속기판(110)의 면적과 제2 금속기판(180)의 면적은 동일할 수 있으며, 전술한 바와 같이, 제1 금속기판(110)에 제3 관통홀(191)이 형성된 경우, 제1 금속기판(110)의 면적은 제2 금속기판(180)의 면적보다 더 클 수 있다. 이때, 제1 금속기판(110)의 면적에 대한 제2 금속기판(180)의 면적 비는 0.50 내지 0.95, 바람직하게는 0.60 내지 0.90, 더욱 바람직하게는 0.70 내지 0.85일 수 있다.The area of the first metal substrate 110 and the area of the second metal substrate 180 may be the same. As described above, when the third through hole 191 is formed in the first metal substrate 110, the The area of the 1 metal substrate 110 may be larger than the area of the second metal substrate 180. In this case, a ratio of the area of the second metal substrate 180 to the area of the first metal substrate 110 may be 0.50 to 0.95, preferably 0.60 to 0.90, and more preferably 0.70 to 0.85.

다른 실시예로서, 상대적으로 더 큰 면적이 필요한 응용 분야 또는 열변형에 의한 영향을 더욱 최소화하여야 하는 경우, 제2 금속기판(180)은 하나의 제1 금속기판(110)에 대하여 복수로 분할하여 구비될 수 있다. 이때, 제1 금속기판(110)의 면적에 대한 각 제2 금속기판(180)의 면적 비는 0.10 내지 0.50, 바람직하게는 0.15 내지 0.45, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 0.40일 수 있다. 예를 들어, 하나의 제1 금속기판(110) 상에는 2개의 제2 금속기판(180)이 배치될 수 있다. 이때, 제2 금속기판(180)은 서로 이격 되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 금속기판(110)은 면적 100mmx100mm이고, 제2 금속기판(180)은 각각 면적이 45mmx100mm이며, 서로 이격된 제2 금속기판(180)의 사이 간격은 약 10mm일 수 있다. As another embodiment, in an application field requiring a relatively larger area or when it is necessary to further minimize the effect of thermal deformation, the second metal substrate 180 is divided into a plurality of the first metal substrate 110 It can be provided. In this case, a ratio of the area of each second metal substrate 180 to the area of the first metal substrate 110 may be 0.10 to 0.50, preferably 0.15 to 0.45, and more preferably 0.2 to 0.40. For example, two second metal substrates 180 may be disposed on one first metal substrate 110. In this case, the second metal substrates 180 may be disposed to be spaced apart from each other. For example, the first metal substrate 110 has an area of 100mmx100mm, each of the second metal substrates 180 has an area of 45mmx100mm, and the interval between the second metal substrates 180 spaced apart from each other may be about 10mm.

다른 예로서, 하나의 제1 금속기판(110) 상에는 4개의 제2 금속기판(180)이 배치될 수도 있다. 이때, 제2 금속기판(180)은 서로 이격 되도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 금속기판(110)은 면적 100mmx100mm이고, 제2 금속기판(180)은 각각 면적이 45mmx45mm이며, 서로 이격된 제2 금속기판(180)의 사이 간격은 약 10mm일 수 있다. As another example, four second metal substrates 180 may be disposed on one first metal substrate 110. In this case, the second metal substrates 180 may be disposed to be spaced apart from each other. For example, the first metal substrate 110 has an area of 100mmx100mm, each of the second metal substrates 180 has an area of 45mmx45mm, and an interval between the second metal substrates 180 spaced apart from each other may be about 10mm.

다른 예로서, 복수의 제2 금속기판(180)의 사이의 간격은 5mm 미만일 수 있다. 예를 들면, 제1 금속기판(110)은 면적 100mmx100mm이고, 제2 금속기판(180)은 면적이 49.5mmx49.5mm이며, 복수의 제2 금속기판(180)의 사이 간격은 2mm 이고, 복수의 제2 금속기판(180)의 사이를 연결하는 연결부재(230)는 폭이 2mm로 형성될 수 있다.As another example, the distance between the plurality of second metal substrates 180 may be less than 5 mm. For example, the first metal substrate 110 has an area of 100mmx100mm, the second metal substrate 180 has an area of 49.5mmx49.5mm, the distance between the plurality of second metal substrates 180 is 2mm, and a plurality of The connecting member 230 connecting the second metal substrates 180 may have a width of 2 mm.

이때, 제1 금속기판(110)의 두께는 0.1mm 내지 2mm일 수 있다. 또한, 제2 금속기판(180)의 두께는 제1 금속기판(110)의 두께와 동일하거나 더 클 수 있다. 제2 금속기판(180)의 두께가 제1 금속기판(110) 두께보다 더 클 경우, 제2 금속기판(180)의 두께는 제1 금속기판(110) 두께의 1.1 내지 2.0배 일 수 있다. 여기서, 제2 금속기판(180)은 체결부재(190)에 의하여 굽힘 가능성이 있으므로, 제1 금속기판(110)보다 두께가 크게 형성될 수 있다.In this case, the thickness of the first metal substrate 110 may be 0.1mm to 2mm. In addition, the thickness of the second metal substrate 180 may be equal to or greater than the thickness of the first metal substrate 110. When the thickness of the second metal substrate 180 is greater than the thickness of the first metal substrate 110, the thickness of the second metal substrate 180 may be 1.1 to 2.0 times the thickness of the first metal substrate 110. Here, since the second metal substrate 180 may be bent by the fastening member 190, the thickness of the second metal substrate 180 may be greater than that of the first metal substrate 110.

제2 금속기판(180)에는 적어도 하나의 제2 관통홀(181)이 형성된다. 이때, 제2 관통홀(181)은 각 제2 금속기판(180)의 외곽영역(B2) 내측의 영역인 유효영역(B1)의 일부를 점유하도록 형성될 수 있다. 여기서, 유효영역은 펠티에 효과 또는 제벡 효과를 실질적으로 구현할 수 있는 복수의 P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150)가 배치된 영역으로 정의될 수 있으며, 본 유효영역 내에 터미널 전극이 배치될 수 있다. 터미널 전극은 외부의 단자 또는 전선과 연결될 수 있도록 유효영역으로부터 연장될 수 있으며, 복수의 P형 열전 레그(140) 및 N형 열전 레그(150) 중 적어도 하나 또는 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 본 영역에서 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160) 각각은 서로 수직으로 중첩될 수 있다. 제2 금속기판(180)에 형성된 제2 관통홀(181)은 제2 금속기판(180)의 외곽으로부터 소정 간격을 두고 형성될 수 있으며, 제2 관통홀(181)이 복수일 경우, 제2 금속기판(180)의 외곽으로부터 등간격으로 각각 이격 배치될 수 있다. 제2 관통홀(181)은 제1 관통홀(111)과 중첩되도록 배치되며, 체결부재(190)는 서로 대응하는 제1 관통홀(111)과 제2 관통홀(181)을 통과할 수 있다. 이처럼 체결부재(190)는 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)의 유효영역(A1, B1) 내 일부를 점유하도록 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)을 서로 고정시킴으로써, 열변형을 줄이고 접합 부위에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.At least one second through hole 181 is formed in the second metal substrate 180. In this case, the second through hole 181 may be formed to occupy a part of the effective area B1 that is an area inside the outer area B2 of each second metal substrate 180. Here, the effective area may be defined as an area in which a plurality of P-type thermoelectric legs 140 and N-type thermoelectric legs 150 capable of substantially realizing the Peltier effect or Seebeck effect are disposed, and the terminal electrode is located in the effective area. Can be placed. The terminal electrode may extend from the effective area so that it can be connected to an external terminal or wire, and at least one or a plurality of first electrodes 130 among a plurality of P-type thermoelectric legs 140 and N-type thermoelectric legs 150 It may be electrically connected to at least one of the plurality of second electrodes 160. In this region, each of the plurality of first electrodes 130 and the plurality of second electrodes 160 may vertically overlap each other. The second through holes 181 formed in the second metal substrate 180 may be formed at predetermined intervals from the outer side of the second metal substrate 180, and when there are a plurality of second through holes 181, the second through holes 181 The metal substrate 180 may be spaced apart from the outer periphery at equal intervals. The second through hole 181 is disposed so as to overlap the first through hole 111, and the fastening member 190 may pass through the first through hole 111 and the second through hole 181 corresponding to each other. . In this way, the fastening member 190 is the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 to occupy a part of the effective areas A1 and B1 of the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180. By fixing them together, it is possible to reduce thermal deformation and prevent stress from being concentrated in the joint.

도시되지 않았으나, 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)의 유효영역(A1, B1)에 영향을 주지 않도록 각 기판의 외곽영역의(A2, B2) 일부 즉, 기판의 가장자리 영역을 체결할 경우, 각 기판 간 고정력은 상대적으로 높아질 수 있으나, 열전모듈을 100℃ 이상의 고온 환경에 노출시켜 제벡 효과를 이용하거나, 100℃ 이상의 열을 발생시키는 펠티에 효과를 이용하는 응용 분야에서는 오히려 저온부 영역과 고온부 영역이 받는 상대적인 열량의 차이에 의해 열전모듈의 손상이 야기될 수 있다. 예를 들어, 제벡 효과를 이용하는 열전모듈의 경우, 고온부 금속기판은 열에 의해 팽창되고, 저온부 금속기판은 별도의 냉각부재에 의해 수축되어, 상기 기판의 가장자리 영역에는 열응력이 집중된다. 이때 발생된 열응력은 각 기판 사이에 배치된 전극, 열전레그, 수지층에도 전달되어 취약한 계면에서부터 박리 및 크랙 등이 발생될 수 있으며, 결과적으로 열전모듈 손상에 의해 열전효율은 급감될 수 있다. 도시되지 않았으나, 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180) 사이에는 실링부재가 더 배치될 수도 있다. 실링부재는 제1 금속기판(110)과 복수의 제2 금속기판(180) 사이에서 제1 전극(130), P형 열전 레그(140), N형 열전 레그(150) 및 제2 전극(160)의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(130), P형 열전 레그(140), N형 열전 레그(150) 및 제2 전극(160)은 외부의 습기, 열, 오염 등으로부터 실링될 수 있다. 여기서, 실링부재는, 복수의 제1 전극(130)의 최외곽, 복수의 P형 열전 레그(140) 및 복수의 N형 열전 레그(150)의 최외곽 및 복수의 상부전극(160)의 최외곽의 측면으로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 실링 케이스, 실링 케이스와 제1 금속기판(110) 사이에 배치되는 실링재 및 실링 케이스와 제2 금속기판(180) 사이에 배치되는 실링재를 포함할 수 있다. 이와 같이, 실링 케이스는 실링재를 매개로 하여 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 실링 케이스가 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)과 직접 접촉할 경우 실링 케이스를 통해 열전도가 일어나게 되고, 결과적으로 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180) 간의 온도 차가 낮아지는 문제를 방지할 수 있다. 여기서, 실링재는 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함하거나, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나가 양면에 도포된 테이프를 포함할 수 있다. 실링재는 실링 케이스와 제1 금속기판(110) 사이 및 실링 케이스와 제2 금속기판(180) 사이를 기밀하는 역할을 하며, 제1 전극(130), P형 열전 레그(140), N형 열전 레그(150) 및 제2 전극(160)의 실링 효과를 높일 수 있고, 마감재, 마감층, 방수재, 방수층 등과 혼용될 수 있다. 여기서, 실링 케이스와 제1 금속기판(110) 사이를 실링하는 실링재는 제1 금속기판(110)의 상면에 배치되고, 실링케이스와 제2 금속기판(180) 사이를 실링하는 실링재는 제2 금속기판(180)의 측면에 배치될 수 있다. 이를 위하여, 제1 금속기판(110)의 면적은 제2 금속기판(180)의 전체 면적보다 클 수 있다. 한편, 실링 케이스에는 전극에 연결된 리드선를 인출하기 위한 가이드 홈이 형성될 수 있다. 이를 위하여, 실링 케이스는 플라스틱 등으로 이루어진 사출 성형물일 수 있으며, 실링 커버와 혼용될 수 있다. 다만, 실링부재에 관한 이상의 설명은 예시에 지나지 않으며, 실링부재는 다양한 형태로 변형될 수 있다. 도시되지 않았으나, 실링부재를 둘러싸도록 단열재가 더 포함될 수도 있다. 또는 실링부재는 단열 성분을 포함할 수도 있다.Although not shown, a portion of the outer regions (A2, B2) of each substrate, that is, the edge region of the substrate so as not to affect the effective regions A1 and B1 of the first and second metal substrates 110 and 180 In the case of fastening, the fixing force between each substrate may be relatively high, but in the application field using the Seebeck effect by exposing the thermoelectric module to a high temperature environment of 100°C or higher, or using the Peltier effect to generate heat of 100°C or higher, the low-temperature region Damage to the thermoelectric module may be caused by a difference in the relative amount of heat received by the high temperature region. For example, in the case of a thermoelectric module using the Seebeck effect, the high-temperature metal substrate is expanded by heat, and the low-temperature metal substrate is contracted by a separate cooling member, so that thermal stress is concentrated in the edge region of the substrate. At this time, the generated thermal stress is transmitted to the electrodes, thermoelectric legs, and resin layers disposed between each substrate, and peeling and cracking may occur at the weak interface, and as a result, thermoelectric efficiency may be drastically reduced due to damage to the thermoelectric module. Although not shown, a sealing member may be further disposed between the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180. The sealing member includes a first electrode 130, a P-type thermoelectric leg 140, an N-type thermoelectric leg 150, and a second electrode 160 between the first metal substrate 110 and the plurality of second metal substrates 180. ) Can be placed on the side. Accordingly, the first electrode 130, the P-type thermoelectric leg 140, the N-type thermoelectric leg 150, and the second electrode 160 may be sealed from external moisture, heat, and contamination. Here, the sealing member is the outermost of the plurality of first electrodes 130, the plurality of P-type thermoelectric legs 140 and the plurality of N-type thermoelectric legs 150 and the outermost of the plurality of upper electrodes 160 It may include a sealing case disposed to be spaced apart from the side of the outer side by a predetermined distance, a sealing material disposed between the sealing case and the first metal substrate 110, and a sealing material disposed between the sealing case and the second metal substrate 180. In this way, the sealing case may contact the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 through the sealing material. Accordingly, when the sealing case directly contacts the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180, heat conduction occurs through the sealing case, and as a result, the first metal substrate 110 and the second metal substrate ( 180) can prevent the problem of lowering the temperature difference. Here, the sealing material may include at least one of an epoxy resin and a silicone resin, or a tape in which at least one of an epoxy resin and a silicone resin is coated on both sides. The sealing material serves to airtightly between the sealing case and the first metal substrate 110 and between the sealing case and the second metal substrate 180, and the first electrode 130, the P-type thermoelectric leg 140, and the N-type thermoelectric The sealing effect of the leg 150 and the second electrode 160 may be increased, and may be mixed with a finishing material, a finishing layer, a waterproof material, a waterproof layer, and the like. Here, the sealing material sealing between the sealing case and the first metal substrate 110 is disposed on the upper surface of the first metal substrate 110, and the sealing material sealing between the sealing case and the second metal substrate 180 is a second metal. It may be disposed on the side of the substrate 180. To this end, the area of the first metal substrate 110 may be larger than the total area of the second metal substrate 180. Meanwhile, a guide groove for drawing out the lead wire connected to the electrode may be formed in the sealing case. To this end, the sealing case may be an injection molded product made of plastic or the like, and may be mixed with the sealing cover. However, the above description of the sealing member is merely an example, and the sealing member may be modified in various forms. Although not shown, an insulating material may be further included to surround the sealing member. Alternatively, the sealing member may include a heat insulating component.

도 7을 참조하면, 제1 금속기판(110)에는 제1 관통홀(111)에 인접하여 제1 홀 배치 영역(112)이 형성된다. 제1 홀 배치 영역(112)은 제1 관통홀(111)과 가장 인접하되 서로 이웃하는 전극들의 면을 잇는 가상의 선(201, 202, 203, 204)이 이루는 공간으로 정의될 수 있다. 제1 홀 배치 영역(112)은 다각형의 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제1 홀 배치 영역(112) 내에는 복수의 제1 전극(130)은 배치되지 않을 수 있다. 또한, 제2 금속기판(180)에는 제1 금속기판(110)과 마주하는 면에 제2 관통홀(181)에 인접하여 제2 홀 배치 영역(182)이 형성된다. 제2 홀 배치 영역(182)은 제2 관통홀(181)과 가장 인접하되 서로 이웃하는 전극들의 면을 잇는 가상의 선(211, 212, 213, 214)이 이루는 공간으로 정의될 수 있다. 제2 홀 배치 영역(182)은 다각형의 형태로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 사각형의 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제2 홀 배치 영역(182) 내에는 복수의 제2 전극(160)은 배치되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 7, a first hole arrangement region 112 is formed in the first metal substrate 110 adjacent to the first through hole 111. The first hole arrangement region 112 may be defined as a space formed by virtual lines 201, 202, 203, and 204 that are closest to the first through hole 111 but connect surfaces of electrodes that are adjacent to each other. The first hole arrangement region 112 may be formed in a polygonal shape, preferably in a quadrangular shape. In this case, the plurality of first electrodes 130 may not be disposed in the first hole arrangement region 112. In addition, a second hole arrangement region 182 is formed in the second metal substrate 180 adjacent to the second through hole 181 on a surface facing the first metal substrate 110. The second hole arrangement region 182 may be defined as a space formed by virtual lines 211, 212, 213, and 214 that are closest to the second through hole 181 but connect surfaces of adjacent electrodes. The second hole arrangement region 182 may be formed in a polygonal shape, preferably in a quadrangular shape. In this case, the plurality of second electrodes 160 may not be disposed in the second hole arrangement region 182.

체결부재(190)는 제1 금속기판(110)과 적어도 하나의 제2 금속기판(180)을 고정시킨다. 이때, 체결부재(190)의 일부는 제2 관통홀(181)과 제1 관통홀(111)을 통과하고, 단부가 냉각부(C)의 홀(20h)에 삽입 결합된다. The fastening member 190 fixes the first metal substrate 110 and at least one second metal substrate 180. At this time, a part of the fastening member 190 passes through the second through hole 181 and the first through hole 111, and an end thereof is inserted and coupled to the hole 20h of the cooling unit C.

도 4를 참조하면, 체결부재(190)는 제1 부재(191)와 제2 부재(192)를 포함할 수 있다. 제1 부재(191)는 제2 관통홀(181)과 제1 관통홀(111)을 관통하고, 일단부가 냉각부(C)에 매립 고정된다. 이때, 제1 부재(191)의 외주에는 나사산이 형성될 수 있다. 제1 부재(191)의 직경은 제2 관통홀(181) 및 제1 관통홀(111)의 직경과 동일하거나 제2 관통홀(181) 및 제1 관통홀(111)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the fastening member 190 may include a first member 191 and a second member 192. The first member 191 passes through the second through hole 181 and the first through hole 111, and one end is embedded and fixed in the cooling unit C. In this case, a thread may be formed on the outer periphery of the first member 191. The diameter of the first member 191 is the same as the diameter of the second through hole 181 and the first through hole 111 or smaller than the diameter of the second through hole 181 and the first through hole 111. I can.

제2 부재(192)는 제1 부재(191)의 타단부에서 연장되어, 제2 관통홀(181)의 직경보다 큰 직경으로 형성된다. 제2 부재(192)는 제2 금속기판(180)이 제1 금속기판(110)로부터 벌어짐을 방지한다.The second member 192 extends from the other end of the first member 191 and has a diameter larger than that of the second through hole 181. The second member 192 prevents the second metal substrate 180 from spreading from the first metal substrate 110.

제2 금속기판(180)이 복수일 경우, 단열재(200)는 복수의 제2 금속기판(180) 사이의 이격 공간에 배치될 수 있다. 여기서 단열재(200)는 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 세라믹 울 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단열재(200)는 전술한 실링부재 및 후술할 연결부재(230)와 혼용될 수 있다. When there are a plurality of second metal substrates 180, the heat insulating material 200 may be disposed in a space between the plurality of second metal substrates 180. Here, the insulating material 200 may include at least one of epoxy resin, silicone resin, and ceramic wool, and the insulating material 200 may be mixed with the above-described sealing member and the connection member 230 to be described later.

히트싱크(220)는 제2 금속기판(180) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 히트싱크(220)는 제2 금속기판(180)의 양면 중 제2 수지층(170)이 배치되는 면의 반대면에 배치될 수 있다. 이때, 제2 금속기판(180)과 히트싱크(220)는 일체로 형성될 수도 있다. 도시되지 않았으나, 제1 금속기판(110)에도 히트싱크가 형성될 수 있다. 히트싱크(220)는 각각 평판형상의 복수의 평면 기재(221)가 평행하게 배치되며, 평면 기재(221) 사이의 공간이 공기 유로를 형성하는 구조를 가질 수 있다. 이때, 평면 기재(221) 사이 간격은 10mm 미만일 수 있다.The heat sink 220 may be disposed on the second metal substrate 180. For example, the heat sink 220 may be disposed on a side opposite to a side on which the second resin layer 170 is disposed among both sides of the second metal substrate 180. In this case, the second metal substrate 180 and the heat sink 220 may be integrally formed. Although not shown, a heat sink may also be formed on the first metal substrate 110. The heat sink 220 may have a structure in which a plurality of planar substrates 221 having a flat plate shape are disposed in parallel, and a space between the planar substrates 221 forms an air flow path. In this case, the spacing between the planar substrates 221 may be less than 10mm.

이하에서는 열전모듈의 다른 실시예에 따른 열전모듈(20)에 관하여 도 5 및 도 6을 참조로 설명하도록 한다. Hereinafter, a thermoelectric module 20 according to another embodiment of the thermoelectric module will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전모듈의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전모듈이 냉각부에 설치되는 상태를 도시한 측면도이다.5 is a perspective view of a thermoelectric module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view showing a state in which the thermoelectric module according to the second embodiment of the present invention is installed in a cooling unit.

도 5 및 도 6을 참조하면, 열전모듈(20)은 복수의 제2 금속기판(180) 사이를 연결시키는 연결 부재(230)를 더 포함할 수 있다.5 and 6, the thermoelectric module 20 may further include a connection member 230 connecting the plurality of second metal substrates 180.

연결부재(230)는 복수의 제2 금속기판(180)의 사이를 접합하는 글루(Glue)일 수 있다. 이때, 열전모듈(20)은 복수의 제2 금속기판(180)의 이격 공간에 단열 처리를 생략할 수 있으나, 전술한 바와같이, 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180) 사이에는 단열재(200)가 배치될 수 있다.The connection member 230 may be a glue for bonding between the plurality of second metal substrates 180. At this time, the thermoelectric module 20 may omit the thermal insulation treatment in the spaced apart spaces of the plurality of second metal substrates 180, but as described above, between the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 In the heat insulation 200 may be disposed.

도시되지 않았으나, 열전모듈은 연결부재(230)를 생략하고, 복수의 제2 금속기판(180)의 일부로부터 각각 연장된 연장부재에 의하여 서로 연결 형성될 수 있다. Although not shown, the thermoelectric module may be formed to be connected to each other by omitting the connection member 230 and by extending members respectively extending from a portion of the plurality of second metal substrates 180.

이때, 연장부재는 제2 금속기판(180)의 두께보다 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 금속기판(180)의 두께는 0.2mm 내지 4mm일 수 있으며, 연장 부재의 두께는 0.1mm 내지 2mm일 수 있다. 여기서, 연장부재의 두께에 대한 상기 복수의 제2 금속기판의 두께 비는 1 내지 2 이하일 수 있다.In this case, the extension member may be formed to be smaller than the thickness of the second metal substrate 180. For example, the thickness of the second metal substrate 180 may be 0.2mm to 4mm, and the thickness of the extension member may be 0.1mm to 2mm. Here, a ratio of the thickness of the plurality of second metal substrates to the thickness of the extension member may be 1 to 2 or less.

연결부재(230)의 일면은 제2 금속기판(180)의 일면에 대비하여 함몰되면서 홈(241) 이 형성될 수 있다. 이때, 연결부재(230)는 십자 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 금속기판(110)의 면적이 100mmx100mm이고, 제2 금속기판(180)의 면적이 45mmx45mm이며 두께가 0.2mm 내지 4mm일 때, 연결부재(230)는 폭이 10mm이고, 두께가 0.1mm 내지 2mm이며, 연결부재(230)에 의하여 형성된 홈은 깊이가 0.1mm 내지 2mm 이하일 수 있다. 이처럼 연결부재(230)와 제2 금속기판(180)의 두께 차로 인하여 홈이 형성되면서, 제2 금속기판(180)의 중앙부 두께가 얇아지고 제2 금속기판(180)의 열변형이 완화되는 효과를 가질 수 있다.A groove 241 may be formed while one surface of the connection member 230 is depressed compared to one surface of the second metal substrate 180. At this time, the connection member 230 may be formed in a cross shape. For example, when the area of the first metal substrate 110 is 100mmx100mm, the area of the second metal substrate 180 is 45mmx45mm and the thickness is 0.2mm to 4mm, the connecting member 230 has a width of 10mm and a thickness Is 0.1mm to 2mm, and the groove formed by the connection member 230 may have a depth of 0.1mm to 2mm or less. As the groove is formed due to the difference in thickness between the connection member 230 and the second metal substrate 180, the thickness of the central portion of the second metal substrate 180 decreases and the thermal deformation of the second metal substrate 180 is reduced. Can have

본 명세서에서, 서로 이격된 복수의 제2 금속기판(180) 사이에 배치되어 복수의 제2 금속기판(180)을 연결하는 단열재(200), 연결부재(230) 및 연장부재를 통칭하여 연결부재라 할 수 있으며, 연결부재는 절연물질을 포함하는 절연부재일 수 있다. In the present specification, the insulating material 200, the connecting member 230, and the extension member are collectively referred to as a connecting member disposed between a plurality of second metal substrates 180 spaced apart from each other to connect the plurality of second metal substrates 180 The connection member may be an insulating member containing an insulating material.

이하에서는 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160)의 배치 방법에 대한 다양한 실시예에 관하여, 도 7 내지 도 11를 참조로 하여 설명하도록 한다.Hereinafter, various embodiments of a method of arranging the plurality of first electrodes 130 and the plurality of second electrodes 160 will be described with reference to FIGS. 7 to 11.

도 7은 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180) 상에 제1 전극과 제2 전극을 배치하는 방법에 대한 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도 8는 도 7에서 나타낸 복수의 제1 전극과 복수의 제2 전극을 중첩시킨 상태를 도시한 도면이며, 도 9 내지 도 11은 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180) 상에 제1 전극과 제2 전극을 배치하는 방법에 대한 다양한 실시예를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing a first embodiment of a method of arranging the first and second electrodes on the first and second metal substrates 110 and 180, and FIG. 8 is A view showing a state in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are superimposed, and FIGS. 9 to 11 show a first electrode and a second electrode on the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180. A diagram showing various embodiments of a method for arranging an electrode.

도 7 내지 도 11을 참조하면, 복수의 제1 전극(130)은 제1 금속기판(110)이 제2 금속기판(180)과 마주하는 일면에 배치되고, 복수의 제2 전극(160)은 제2 금속기판(180)이 제1 금속기판(110)과 마주하는 일면에 배치된다. 이때, 복수의 제1 전극(130)은 제1 홀 배치 영역(112)을 비워두고 배치되고, 복수의 제2 전극은 제2 홀 배치 영역(182)을 비워두고 배치될 수 있으며, 제1 홀 배치 영역(112)의 위치와 제2 홀 배치 영역(182)의 위치는 서로 대응된다.7 to 11, a plurality of first electrodes 130 are disposed on one surface in which the first metal substrate 110 faces the second metal substrate 180, and the plurality of second electrodes 160 The second metal substrate 180 is disposed on one surface facing the first metal substrate 110. In this case, the plurality of first electrodes 130 may be disposed leaving the first hole placement area 112 empty, and the plurality of second electrodes may be disposed leaving the second hole placement area 182 blank, and the first hole The location of the placement area 112 and the location of the second hole placement area 182 correspond to each other.

여기서, 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160) 각각은 장방 형상으로 형성되어, 장폭(W1)과 단폭(W2)이 구분된다. 이때, 배치되는 레그의 형상에 따라 제1 전극(130)과 제2 전극(160)의 단폭(W2)에 대한 장폭(W1)의 비는 가변적일 수 있으며, 바람직하게 제1 전극(130)과 제2 전극(160)의 단폭(W2)에 대한 장폭(W1)의 비는 2.05 내지 4.50일 수 있다. 본 명세서에서, 장폭의 방향을 길이 방향이라 지칭할 수 있다. Here, each of the plurality of first electrodes 130 and the plurality of second electrodes 160 is formed in a rectangular shape, so that a long width W1 and a short width W2 are divided. In this case, the ratio of the long width W1 to the short width W2 of the first electrode 130 and the second electrode 160 may be variable according to the shape of the leg to be disposed, preferably the first electrode 130 and the The ratio of the long width W1 to the short width W2 of the second electrode 160 may be 2.05 to 4.50. In this specification, the direction of the long width may be referred to as a length direction.

도시되지 않았으나, 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)의 유효영역에 관통홀(111, 181)이 형성되지 않은 경우, 복수의 제1 전극(130)의 길이 방향은 모두 제1 방향(Y)으로 배치될 수 있다. 이때, 복수의 제2 전극(160) 중 유효영역의 가장자리 영역에서 서로 대향하는 2개의 열 또는 2개의 행에 배치된 전극의 적어도 일부는 제1 방향(Y)과 수직인 제2 방향(X)으로 배치되고, 나머지 전극들은 전극의 단폭(W2)만큼 복수의 제1 전극(130)으로부터 이동하여 적어도 일부가 중첩될 수 있다. 이를 통해 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180) 사이의 복수의 P형 및 N형 열전 레그를 모두 직렬로 연결할 수 있다. Although not shown, when the through holes 111 and 181 are not formed in the effective regions of the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180, the length directions of the plurality of first electrodes 130 are all zero. It can be arranged in one direction (Y). At this time, at least some of the electrodes disposed in two columns or two rows facing each other in the edge region of the effective region among the plurality of second electrodes 160 are in the second direction X perpendicular to the first direction Y And the remaining electrodes may move from the plurality of first electrodes 130 by the short width W2 of the electrode so that at least some of them may overlap. Through this, all of the plurality of P-type and N-type thermoelectric legs between the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 may be connected in series.

본 발명의 실시예에 따른 제1 금속기판(110) 및 제2 금속기판(180)의 유효영역에 적어도 하나의 관통홀(111, 181)이 형성된 경우, 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160) 중 가장자리 영역의 전극을 제외한 전극들의 길이 방향은 제1 방향(Y) 및 제1 방향(Y)과 수직인 제2 방향(X)을 혼재하여 배치할 수 있다.When at least one through hole 111 and 181 is formed in the effective area of the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180 according to the embodiment of the present invention, the first electrode 130 and the plurality of The length directions of the electrodes of the second electrode 160 excluding the electrode in the edge region may be disposed in a mixture of a first direction Y and a second direction X perpendicular to the first direction Y.

이때, 복수의 제1 전극(130) 또는 복수의 제2 전극(160) 중에서, 가장자리 영역을 제외한 적어도 2개의 전극은 제1 방향(Y)과 수직인 제2 방향(X)으로 배치되고, 나머지 전극들은 제2 방향(X)와 수직인 제1 방향(Y)으로 배치될 수 있다. At this time, of the plurality of first electrodes 130 or the plurality of second electrodes 160, at least two electrodes excluding the edge region are disposed in a second direction X perpendicular to the first direction Y, and the remaining The electrodes may be disposed in a first direction Y perpendicular to the second direction X.

상기 제1 홀 배치 영역(112) 또는 제2 홀 배치 영역(182)과 인접한 적어도 하나의 전극은 길이 방향이 제2 방향(X)을 향하도록 배치되고, 상기 적어도 하나와 인접한 다른 하나도 길이 방향이 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 적어도 2개의 제1 전극(130)과 상기 적어도 2개의 제2 전극(160)은 서로 중첩되지 않거나, 일부가 중첩될 수 있다.At least one electrode adjacent to the first hole arrangement region 112 or the second hole arrangement region 182 is disposed so that the length direction faces the second direction (X), and the other one adjacent to the at least one also has a length direction. It may be arranged to face the second direction X. In this case, the at least two first electrodes 130 and the at least two second electrodes 160 may not overlap each other or may partially overlap each other.

자세하게는, 제1 홀 배치 영역(112)에 인접한 복수의 제1 전극(130) 중에서 적어도 2개(130a, 130b)는 길이 방향이 제2방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 나머지 제1 전극(130)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)을 향하도록 배치될 수 있다.In detail, at least two (130a, 130b) of the plurality of first electrodes 130 adjacent to the first hole arrangement region 112 may be disposed such that the longitudinal direction faces the second direction (X). In addition, the remaining first electrodes 130 may be disposed such that the length direction faces the first direction Y.

이때, 제2 홀 배치 영역(182)에 인접한 복수의 제2 전극(160) 중에서 적어도 2개(160a, 160b)는 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 또한, 유효영역의 가장 자리에 배치된 복수의 제2 전극(160c)들 중 서로 대향하는 2개의 행도 길이 방향이 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 그리고, 나머지 제2 전극(160)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)을 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 방향(X)으로 배치된 제1 전극(130a, 130b)과, 제2 방향으로 배치된 제2 전극(160a, 160b)은 서로 중첩되지 않거나, 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160)의 배치 형태는 서로 바꾸어 적용 가능하다.In this case, at least two (160a, 160b) of the plurality of second electrodes 160 adjacent to the second hole arrangement region 182 may be disposed in the second direction (X). Also, two rows facing each other among the plurality of second electrodes 160c disposed at the edge of the effective area may also be disposed in the second direction X in the longitudinal direction. In addition, the remaining second electrodes 160 may be disposed such that the length direction faces the first direction Y. In this case, the first electrodes 130a and 130b disposed in the second direction X and the second electrodes 160a and 160b disposed in the second direction may not overlap each other or may be disposed to partially overlap each other. Here, the arrangement of the plurality of first electrodes 130 and the plurality of second electrodes 160 can be applied interchangeably.

보다 상세하게 설명하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 전극(130) 중에서 가장자리 영역을 제외한 적어도 2개는 제1 홀 배치 영역(112)을 정의하는 각 가상의 선(201, 202, 203, 204)으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간(H1 또는 H2)과 적어도 일부가 중첩되어 제2 방향(X)으로 배치될 수 있으며, 복수의 제2 전극(160) 중에서 가장자리 영역을 제외한 적어도 2개는 제2 홀 배치 영역(182)을 정의하는 각 가상의 선(211, 212, 213, 214)으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간(H3 또는 H4)과 적어도 일부가 중첩되어 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 이를 통해, 각각의 홀 배치 영역이 형성된 제한된 공간 내에서 복수의 P형 및 N형 열전 레그의 최적 배치가 가능하다. 여기서, 제1 홀 배치 영역(112) 및 제2 홀 배치 영역(182)의 개수, 위치 및 형상 등에 따라 제2 방향(X)으로 배치된 전극의 개수는 증가할 수 있다. 이때 제2 방향(X)으로 배치된 전극의 개수는 2의 배수 개일 수 있으며, 제2 방향(X)으로 배치된 전극들 중 적어도 2개는 상기 H1 내지 H4과 적어도 일부가 중첩되어 배치될 수 있다.In more detail, as illustrated in FIG. 8, at least two of the plurality of first electrodes 130 excluding the edge region are each virtual line 201, 202 defining the first hole arrangement region 112. , 203, 204 and at least a portion of the virtual space H1 or H2 formed by the extension line may overlap and be disposed in the second direction X, excluding the edge region among the plurality of second electrodes 160 At least two are at least partially overlapped with a virtual space (H3 or H4) formed by an extension line extending from each virtual line (211, 212, 213, 214) defining the second hole arrangement area 182 It can be arranged in the direction (X). Through this, it is possible to optimally arrange a plurality of P-type and N-type thermoelectric legs within a limited space in which each hole arrangement region is formed. Here, the number of electrodes disposed in the second direction X may increase according to the number, location, and shape of the first and second hole arrangement regions 112 and 182. At this time, the number of electrodes disposed in the second direction X may be a multiple of 2, and at least two of the electrodes disposed in the second direction X may be disposed so as to overlap at least a portion of the H1 to H4. have.

본 명세서에서 복수의 제1 전극(130)과 복수의 제2 전극(160) 각각의 전극 배치 형태는 서로 바꾸어 적용될 수 있으며, 제1 방향(Y) 및 제2 방향(X)은 이에 한정되지 않는다.In the present specification, the electrode arrangement forms of the plurality of first electrodes 130 and the plurality of second electrodes 160 may be applied interchangeably, and the first direction Y and the second direction X are not limited thereto. .

도 9를 참조하면, 복수의 제1 전극(130) 중에서 제1 홀 배치 영역(112)과 인접한 2개(130d, 130f)는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 2개(130d, 130f)와 인접한 2개(130c, 130e)도 길이 방향이 동일하도록 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 그리고, 나머지 제1 전극(130)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)을 향하도록 배치될 수 있다. Referring to FIG. 9, two (130d, 130f) of the plurality of first electrodes 130 adjacent to the first hole arrangement region 112 may be disposed such that the length direction faces the second direction (X), Two (130c, 130e) adjacent to the two (130d, 130f) may also be arranged in the second direction (X) so that the length direction is the same. In addition, the remaining first electrodes 130 may be disposed such that the length direction faces the first direction Y.

이때, 복수의 제2 전극(160) 중에서 제2 홀 배치 영역(112)과 인접한 2개(160d, 160e)는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있으며, 제2 홀 배치 영역(112)과 인접한 다른 2개(160f, 160g)도 길이 방향이 동일하도록 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 또한, 가장자리 영역에서 서로 대향하는 2개의 행에 배치된 제2 전극(160h)들도 길이 방향이 제2 방향으로 향하도록 배치될 수 있다. 그리고, 나머지 제2 전극(160)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)을 향하도록 배치될 수 있다.In this case, two of the plurality of second electrodes 160 adjacent to the second hole arrangement region 112 (160d, 160e) may be arranged such that the length direction faces the second direction (X), and the second hole is arranged. The other two (160f, 160g) adjacent to the region 112 may also be arranged in the second direction (X) so that the length direction is the same. Further, the second electrodes 160h disposed in two rows facing each other in the edge region may also be disposed such that the length direction faces the second direction. In addition, the remaining second electrodes 160 may be disposed such that the length direction faces the first direction Y.

도 10을 참조하면, 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)에는 제1 관통홀(111)과 제2 관통홀(181)이 복수 개로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1 홀 배치 영역(112)과 제2 홀 배치 영역(182)도 복수 개로 형성될 수 있다. 이때, 복수의 제1 전극(130) 중에서 각 제1 홀 배치 영역(112)과 인접한 2개(130g, 130h)는 길이 방향이 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있으며, 상기 2개(130g, 130h)와 인접한 2개(130i, 130j)도 길이 방향이 동일하도록 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 이때, 제1 홀 배치 영역(112)은 복수로 형성되고, 복수의 제1 전극(130) 중 2의 배수 개는 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 더 자세하게는 복수의 제1 전극(130) 중 적어도 8개(130g,...,130n)는 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 나머지는 제1 전극(130)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)으로 향하도록 배치될 수 있다. Referring to FIG. 10, a plurality of first through holes 111 and second through holes 181 may be formed in the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180. Accordingly, the first hole A plurality of arrangement regions 112 and second hole arrangement regions 182 may be formed. At this time, two of the plurality of first electrodes 130 (130g, 130h) adjacent to each of the first hole arrangement regions 112 may be disposed so that the length direction faces the second direction (X), and the two Two (130i, 130j) adjacent to (130g, 130h) may also be disposed in the second direction (X) so that the length direction is the same. In this case, a plurality of first hole arrangement regions 112 may be formed, and a multiple of two of the plurality of first electrodes 130 may be disposed to face the second direction X. In more detail, at least eight (130g,..., 130n) of the plurality of first electrodes 130 may be disposed to face the second direction X. In addition, the rest of the first electrodes 130 may be disposed such that the length direction thereof faces in the first direction Y.

이때, 제2 전극(160) 중에서 각 제2 홀 배치 영역(182)과 제1 방향(Y)으로 인접한 2개(160i, 160j)는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있으며, 제2 홀 배치 영역(112)과 인접한 다른 2개(160k, 160l)도 길이 방향이 동일하도록 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. At this time, among the second electrodes 160, two adjacent to each second hole arrangement region 182 in the first direction (Y) (160i, 160j) may be disposed so that the length direction faces in the second direction (X). In addition, the other two (160k, 160l) adjacent to the second hole arrangement region 112 may be arranged in the second direction (X) so that the length direction is the same.

이때, 제2 홀 배치 영역(112)은 복수로 형성되고, 복수의 제2 전극(160) 중 2의 배수 개는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. 더 자세하게는 복수의 제2 전극(160) 중 적어도 8개 (160i,...,160p)는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 가장 자리 영역에서 서로 대향하는 2개의 행에 배치된 제2 전극(160q)들도 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 나머지는 제2 전극(160)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)으로 향하도록 배치될 수 있다. In this case, a plurality of second hole arrangement regions 112 may be formed, and a multiple of two of the plurality of second electrodes 160 may be disposed such that the length direction faces the second direction X. In more detail, at least eight of the plurality of second electrodes 160 (160i, ..., 160p) may be disposed such that the longitudinal direction faces the second direction X. Also, the second electrodes 160q disposed in two rows facing each other in the edge region may also be disposed such that the length direction faces the second direction X. In addition, the rest of the second electrodes 160 may be disposed such that the length direction thereof faces in the first direction Y.

도 11을 참조하면, 제1 홀 배치 영역(112)은 복수로 형성되고, 복수의 제1 전극(130) 중에서 하나의 제1 홀 배치 영역(112)과 이격된 4개(130o, ...,130r)는 길이 방향이 제 2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. 여기서, 제1 홀 배치 영역(112)과 상기 제1 전극(130o, ..., 130r) 사이에는 복수의 전극이 배치될 수 있다. 단, 상기 제1 전극(130o, ..., 130r)들은 제1 홀 배치 영역(112)을 정의하는 각 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되어 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다. 또한, 복수의 제1 전극(130) 중에서 다른 하나의 제1 홀 배치 영역(112)과 제1 방향으로 인접한 4개(130s, ..., 130v)는 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 11, a plurality of first hole arrangement regions 112 are formed, and four (130o, ...) spaced apart from one first hole arrangement region 112 among a plurality of first electrodes 130. , 130r) may be disposed such that the longitudinal direction faces the second direction X. Here, a plurality of electrodes may be disposed between the first hole arrangement region 112 and the first electrodes 130o, ..., 130r. However, the first electrodes 130o, ..., 130r are at least partially overlapped with a virtual space formed by an extension line extending from each virtual line defining the first hole arranging region 112 and thus the second direction ( X) can be arranged. In addition, among the plurality of first electrodes 130, four (130s, ..., 130v) adjacent to the other first hole arrangement region 112 in the first direction may be disposed in the second direction (X). have.

이때, 제2 전극(160) 중에서 각 제2 홀 배치 영역(182)과 제1 방향(Y)으로 인접한 4개(160r, ..., 160u)(160v,..,160y)는 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. At this time, among the second electrodes 160, four (160r, ..., 160u) (160v, .., 160y) adjacent to each of the second hole arrangement regions 182 in the first direction (Y) have a length direction. It may be arranged to face in the second direction X.

도 12를 참조하면, 제1 금속기판(110)과 제2 금속기판(180)에는 제1 관통홀(111)과 제2 관통홀(181)이 복수 개로 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1 홀 배치 영역(112)과 제2 홀 배치 영역(182)도 복수 개로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 금속기판(110)은 4개의 제1 관통홀(111) 및 4개의 제1 홀 배치 영역(112)을 포함할 수 있고, 제2 금속기판(180)은 4개의 제2 관통홀(181) 및 4개의 제2 홀 배치 영역(182)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, a plurality of first through holes 111 and second through holes 181 may be formed in the first metal substrate 110 and the second metal substrate 180. Accordingly, the first hole A plurality of arrangement regions 112 and second hole arrangement regions 182 may be formed. For example, the first metal substrate 110 may include four first through holes 111 and four first hole arrangement regions 112, and the second metal substrate 180 includes four second It may include a through hole 181 and four second hole arrangement regions 182.

이때, 복수의 제1 전극(130) 중에서 각 제1 홀 배치 영역(112)과 인접한 2개(130-1, 130-2)는 길이 방향이 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있으며, 각 제1 홀 배치 영역(112)과 인접한 다른 2개(130-3, 130-4)도 길이 방향이 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 제1 전극(130) 중 2의 배수 개는 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 더 자세하게는 복수의 제1 전극(130) 중 적어도 16개(130-1, ..., 130-4)는 제2 방향(X)을 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 나머지 제1 전극(130)들은 길이 방향이 제1 방향(Y)으로 향하도록 배치될 수 있다.In this case, among the plurality of first electrodes 130, two (130-1, 130-2) adjacent to each of the first hole arrangement regions 112 may be arranged such that the length direction faces the second direction (X). , The other two (130-3, 130-4) adjacent to each of the first hole arrangement regions 112 may also be arranged such that the length direction faces the second direction (X). Accordingly, two of the plurality of first electrodes 130 may be disposed to face the second direction X. In more detail, at least 16 of the plurality of first electrodes 130 (130-1, ..., 130-4) may be disposed to face the second direction (X). In addition, the remaining first electrodes 130 may be disposed such that the length direction faces the first direction Y.

또한, 제1 홀 배치 영역(112) 중 어느 하나와 인접하여 제2 방향(X)을 향하도록 배치되는 4개의 제1 전극(130-1, ..., 130-4) 중 적어도 하나에 인접한 2n개(n은 1 이상의 정수)의 제1 전극(130-2n)도 길이 방향이 제2 방향(X)으로 향하도록 배치될 수 있다. 여기서, 2n개의 제1 전극(130-2n)이 배치되는 위치는 복수의 제2 전극(180)의 배치 구조에 따라 다양하게 변형될 수 있다. In addition, adjacent to at least one of the four first electrodes 130-1, ..., 130-4 disposed to face the second direction X adjacent to any one of the first hole arrangement regions 112 2n (n is an integer greater than or equal to 1) of the first electrodes 130-2n may also be disposed such that the length direction faces the second direction X. Here, the positions where the 2n first electrodes 130-2n are disposed may be variously changed according to the arrangement structure of the plurality of second electrodes 180.

또한, 여기서, 제1 홀 배치 영역(112)과 2n개의 제1 전극(130-2n) 사이에는 복수의 전극이 배치될 수 있다. 단, 2n개의 제1 전극(130-2n)들은 제1 홀 배치 영역(112)을 정의하는 각 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되어 제2 방향(X)으로 배치될 수 있다.Also, here, a plurality of electrodes may be disposed between the first hole arrangement region 112 and the 2n first electrodes 130-2n. However, the 2n first electrodes 130-2n are at least partially overlapped with a virtual space formed by an extension line extending from each virtual line defining the first hole arrangement region 112 in the second direction (X). Can be placed.

도 12에서는 2n개의 제1 전극(130-2n)이 제2 방향(X)으로 배치된 것으로 예시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 2n개의 제2 전극이 제1 방향(Y)으로 배치될 수도 있다. In FIG. 12, 2n first electrodes 130-2n are illustrated as being disposed in the second direction X, but are not limited thereto, and 2n second electrodes may be disposed in the first direction Y. have.

제1 금속기판(110)과 복수의 제1 전극(130) 사이에 배치된 제1 수지층(120)과 제2 금속기판(180)과 복수의 제2 전극(160) 사이에 배치된 제2 수지층(180)이 도 12에만 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 도 7 내지 도 11의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 생략되어 있는 것으로, 동일 또는 유사한 구조의 제1 수지층(120) 및 제2 수지층(180)이 도 7 내지 도 11의 실시예에서도 적용될 수 있다.The first resin layer 120 disposed between the first metal substrate 110 and the plurality of first electrodes 130 and the second metal substrate 180 disposed between the plurality of second electrodes 160 The resin layer 180 is shown only in FIG. 12, but is not limited thereto, and is omitted for convenience of description in the embodiments of FIGS. 7 to 11, and the first resin layer 120 having the same or similar structure And the second resin layer 180 may also be applied to the embodiments of FIGS. 7 to 11.

이와 마찬가지로, 터미널 전극(500)이 도 12에만 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, 동일 또는 유사한 구조의 터미널 전극(500)이 도 7 내지 도 11의 실시예에서도 적용될 수 있다.Likewise, the terminal electrode 500 is shown only in FIG. 12, but is not limited thereto, and the terminal electrode 500 having the same or similar structure may also be applied in the embodiments of FIGS. 7 to 11.

도 7 내지 도 12에서 도시된 바와 같이, 가장 자리 영역에서 서로 대향하도록 제2 방향(X)으로 배치된 2개의 행은 제1 금속기판(110)에 배치된 제1 전극(130)에 포함되거나, 또는 제2 금속기판(180)에 배치된 제2 전극(160)에 포함될 수 있다. As shown in FIGS. 7 to 12, two rows arranged in the second direction X so as to face each other in the edge region are included in the first electrode 130 disposed on the first metal substrate 110 or , Or may be included in the second electrode 160 disposed on the second metal substrate 180.

이때, 복수의 제1 전극(130)과 접하는 제1 금속기판(110)의 제1 면에 형성된 제1 관통홀(111)의 직경(d1) 및 복수의 제2 전극(160)과 접하는 제2 금속기판(180)의 제1 면에 형성된 제2 관통홀(181)의 직경(d2)은 서로 동일할 수 있으나, 후술할 절연삽입부재의 배치 형태, 위치 등에 따라 복수의 제1 전극(130)과 접하는 제1 금속기판(110)의 제1 면에 형성된 제1 관통홀(111)의 직경(d1) 및 복수의 제2 전극(160)과 접하는 제2 금속기판(180)의 제1 면에 형성된 제2 관통홀(181)의 직경(d2)은 서로 상이할 수 있다. At this time, the diameter d1 of the first through-hole 111 formed on the first surface of the first metal substrate 110 in contact with the plurality of first electrodes 130 and the second in contact with the plurality of second electrodes 160 The diameter d2 of the second through-holes 181 formed on the first surface of the metal substrate 180 may be the same, but the plurality of first electrodes 130 may be formed according to the arrangement and position of the insulating insert member to be described later. The diameter d1 of the first through hole 111 formed on the first surface of the first metal substrate 110 in contact with and the first surface of the second metal substrate 180 in contact with the plurality of second electrodes 160 The diameters d2 of the formed second through holes 181 may be different from each other.

도 13은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 접합 구조를 나타낸다. 13 shows a junction structure of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 열전소자(100)는 복수의 체결부재(400)에 의하여 체결될 수 있다. 복수의 체결부재(400)는 히트싱크(200)와 제2 금속기판(180)을 체결하거나, 히트싱크(200), 제2 금속기판(180)과 제1 금속기판(미도시)을 체결하거나, 히트싱크(200), 제2 금속기판(180), 제1 금속기판(미도시)과 냉각부(미도시)를 체결하거나, 제2 금속기판(180), 제1 금속기판(미도시) 과 냉각부(미도시)를 체결하거나, 제2 금속기판(180)과 제1 금속기판(미도시)을 체결할 수 있다. Referring to FIG. 13, the thermoelectric device 100 may be fastened by a plurality of fastening members 400. The plurality of fastening members 400 fasten the heat sink 200 and the second metal substrate 180, or the heat sink 200, the second metal substrate 180, and the first metal substrate (not shown). , A heat sink 200, a second metal substrate 180, a first metal substrate (not shown) and a cooling unit (not shown) fastened, or a second metal substrate 180, a first metal substrate (not shown) And the cooling unit (not shown), or the second metal substrate 180 and the first metal substrate (not shown).

이를 위하여, 히트싱크(200), 제2 금속기판(180), 제1 금속기판(미도시), 냉각부(미도시)에는 체결부재(400)가 관통하는 관통홀(S)이 형성될 수 있다. 여기서, 관통홀(S)은 전술한 제2 관통홀(181) 및 제1 관통홀(111)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 관통홀(181)과 체결부재(400) 사이에는 별도의 절연삽입부재(410)가 더 배치될 수 있다. 별도의 절연삽입부재(410)는 체결부재(400)의 외주면을 둘러싸는 절연삽입부재 또는 관통홀(S)의 벽면을 둘러싸는 절연삽입부재일 수 있다. 이에 따르면, 열전소자의 절연거리를 넓히는 것이 가능하다.To this end, a through hole S through which the fastening member 400 passes may be formed in the heat sink 200, the second metal substrate 180, the first metal substrate (not shown), and the cooling unit (not shown). have. Here, the through hole S may include the second through hole 181 and the first through hole 111 described above. Here, a separate insulating insertion member 410 may be further disposed between the second through hole 181 and the fastening member 400. The separate insulating inserting member 410 may be an insulating inserting member surrounding the outer circumferential surface of the fastening member 400 or an insulating inserting member surrounding the wall surface of the through hole S. According to this, it is possible to increase the insulation distance of the thermoelectric element.

한편, 절연삽입부재(410)의 형상은 도 13(a) 및 도 13(b)에 예시된 바와 같을 수 있다. 예를 들어, 도 13(a)에 예시된 바와 같이, 절연삽입부재(410)는 제2 금속기판(180)에 형성된 관통홀(S) 영역에 단차를 형성하여 관통홀(S)의 벽면의 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또는, 절연삽입부재(410)는 제2 금속기판(180)에 형성된 관통홀(S) 영역에 단차를 형성하여 관통홀(S)의 벽면을 따라 제2 전극(미도시)이 배치되는 제1면까지 연장되도록 배치될 수도 있다. Meanwhile, the shape of the insulating insertion member 410 may be as illustrated in FIGS. 13(a) and 13(b). For example, as illustrated in FIG. 13(a), the insulation inserting member 410 forms a step in the area of the through hole S formed in the second metal substrate 180 to form a step on the wall surface of the through hole S. It may be arranged to surround a part. Alternatively, the insulating insertion member 410 forms a step in the region of the through hole S formed in the second metal substrate 180 to form a first electrode (not shown) along the wall surface of the through hole S. It may be arranged to extend to the surface.

도 13(a)를 참조하면, 제2 금속기판(180)의 제2 전극과 접하는 제1 면의 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1 금속기판의 제1 전극과 접하는 제1면의 관통홀의 직경과 동일할 수 있다. 이때, 절연삽입부재(410)의 형상에 따라, 제2 금속기판(180)의 제1면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1면의 반대면인 제2면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2)과 상이할 수 있다. 도시되지 않았으나, 관통홀(S) 영역에 단차를 형성하지 않고 제2 금속기판(180)의 상면의 일부에만 절연삽입부재(410)가 배치되거나, 제2 금속기판(180)의 상면으로부터 관통홀(S)의 벽면의 일부 또는 전부까지 절연삽입부재(410)가 연장되도록 배치되는 경우, 제2 금속기판(180)의 제1면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1면의 반대면인 제2면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2)과 동일할 수도 있다. Referring to FIG. 13(a), the diameter d2' of the through hole S on the first surface in contact with the second electrode of the second metal substrate 180 is a first electrode in contact with the first metal substrate 180 It may be the same as the diameter of the through hole on the surface. In this case, according to the shape of the insulating inserting member 410, the diameter d2' of the through hole S formed on the first surface of the second metal substrate 180 is formed on the second surface opposite to the first surface. It may be different from the diameter (d2) of the through hole (S). Although not shown, the insulating insertion member 410 is disposed only on a part of the upper surface of the second metal substrate 180 without forming a step in the through hole (S) region, or the through hole from the upper surface of the second metal substrate 180 When the insulating insertion member 410 is disposed to extend to a part or all of the wall surface of (S), the diameter (d2') of the through hole S formed in the first surface of the second metal substrate 180 is 1 It may be the same as the diameter (d2) of the through hole (S) formed in the second surface opposite to the surface.

도 13(b)를 참조하면, 절연삽입부재(410)의 형상에 의하여, 제2 금속기판(180)의 제2 전극과 접하는 제1 면의 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1 금속기판의 제1 전극과 접하는 제1면의 관통홀의 직경보다 클 수 있다. 이때, 제2 금속기판(180)의 제1 면의 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1 금속기판의 제1면의 관통홀의 직경의 1.1 내지 2.0배일 수 있다. 제2 금속기판(180)의 제1 면의 관통홀(S)의 직경(d2')이 제1 금속기판의 제1면의 관통홀의 직경의 1.1배 미만이면, 절연삽입부재(410)의 절연효과가 미미하여 열전소자의 절연파괴가 야기될 수 있고, 제2 금속기판(180)의 제1 면의 관통홀(S)의 직경(d2')이 제1 금속기판의 제1면의 관통홀의 직경의 2.0배를 초과하면 관통홀(S)이 차지하는 영역의 크기가 상대적으로 증가하게 되어 제2 금속기판(180)의 유효면적이 줄어들게 되고, 열전소자의 효율이 저하될 수 있다. Referring to FIG. 13(b), depending on the shape of the insulating insertion member 410, the diameter d2' of the through hole S on the first surface in contact with the second electrode of the second metal substrate 180 is 1 It may be larger than the diameter of the through hole of the first surface in contact with the first electrode of the metal substrate. In this case, the diameter d2 ′ of the through hole S on the first surface of the second metal substrate 180 may be 1.1 to 2.0 times the diameter of the through hole on the first surface of the first metal substrate 180. If the diameter (d2') of the through-hole S on the first surface of the second metal substrate 180 is less than 1.1 times the diameter of the through-hole S on the first surface of the first metal substrate, insulation of the insulation inserting member 410 Insulation breakdown of the thermoelectric element may be caused due to insignificant effect, and the diameter d2' of the through hole S on the first surface of the second metal substrate 180 is the diameter of the through hole on the first surface of the first metal substrate 180 When it exceeds 2.0 times of, the size of the area occupied by the through hole S is relatively increased, so that the effective area of the second metal substrate 180 decreases, and the efficiency of the thermoelectric element may decrease.

그리고, 절연삽입부재(410)의 형상에 의하여, 제2 금속기판(180)의 제1면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1면의 반대면인 제2면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2)과 상이할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 금속기판(180)의 관통홀(S) 영역에 단차가 형성되지 않는 경우, 제2 금속기판(180)의 제1면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2')은 제1면의 반대면인 제2면에 형성된 관통홀(S)의 직경(d2)과 동일할 수 있다. In addition, according to the shape of the insulating inserting member 410, the diameter d2' of the through hole S formed on the first surface of the second metal substrate 180 is formed on the second surface opposite to the first surface. It may be different from the diameter (d2) of the through hole (S). As described above, when a step is not formed in the region of the through hole S of the second metal substrate 180, the diameter d2' of the through hole S formed on the first surface of the second metal substrate 180 ) May be the same as the diameter d2 of the through hole S formed in the second surface opposite to the first surface.

본 발명의 실시예는 제1 전극(130) 또는 제2 전극(160) 중에서 제1 홀 배치영역(112) 또는 제2 홀 배치 영역(182)과 이격되어도 각각의 홀 배치 영역을 정의하는 각 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간 내에는 적어도 2개의 전극의 적어도 일부가 중첩되어 제2 방향(X)으로 배치되어, 각각의 홀 배치 영역이 형성된 제한된 공간 내에서 공간의 낭비 없이, 복수의 P형 및 N형 열전 레그의 최적 배치가 가능하다. According to an exemplary embodiment of the present invention, even if spaced apart from the first hole arrangement region 112 or the second hole arrangement region 182 of the first electrode 130 or the second electrode 160, each virtual In the virtual space formed by the extension line extending from the line of, at least a portion of the at least two electrodes are overlapped and arranged in the second direction (X), so that there is no waste of space in the limited space where each hole arrangement area is formed, Optimal arrangement of P-type and N-type thermoelectric legs of is possible.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자는 발전용 장치, 냉각용 장치, 온열용 장치 등에 작용될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자는 주로 광통신 모듈, 센서, 의료 기기, 측정 기기, 항공 우주 산업, 냉장고, 칠러(chiller), 자동차 통풍 시트, 컵 홀더, 세탁기, 건조기, 와인셀러, 정수기, 센서용 전원 공급 장치, 서모파일(thermopile) 등에 적용될 수 있다. The thermoelectric element according to an embodiment of the present invention may act as a power generation device, a cooling device, a heating device, or the like. Specifically, the thermoelectric element according to the embodiment of the present invention is mainly an optical communication module, a sensor, a medical device, a measuring device, aerospace industry, a refrigerator, a chiller, a ventilation sheet for a vehicle, a cup holder, a washing machine, a dryer, a wine cellar. , Water purifier, sensor power supply, thermopile, etc.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 의료 기기에 적용되는 예로, PCR(Polymerase Chain Reaction) 기기가 있다. PCR 기기는 DNA를 증폭하여 DNA의 염기 서열을 결정하기 위한 장비이며, 정밀한 온도 제어가 요구되고, 열 순환(thermal cycle)이 필요한 기기이다. 이를 위하여, 펠티어 기반의 열전 소자가 적용될 수 있다. Here, as an example in which the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention is applied to a medical device, there is a PCR (Polymerase Chain Reaction) device. The PCR device is a device for amplifying DNA to determine the nucleotide sequence of DNA, and requires precise temperature control and requires a thermal cycle. To this end, a Peltier-based thermoelectric element may be applied.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 의료 기기에 적용되는 다른 예로, 광 검출기가 있다. 여기서, 광 검출기는 적외선/자외선 검출기, CCD(Charge Coupled Device) 센서, X-ray 검출기, TTRS(Thermoelectric Thermal Reference Source) 등이 있다. 광 검출기의 냉각(cooling)을 위하여 펠티어 기반의 열전 소자가 적용될 수 있다. 이에 따라, 광 검출기 내부의 온도 상승으로 인한 파장 변화, 출력 저하 및 해상력 저하 등을 방지할 수 있다. Another example in which the thermoelectric device according to the embodiment of the present invention is applied to a medical device is a photo detector. Here, the photodetector includes an infrared/ultraviolet ray detector, a charge coupled device (CCD) sensor, an X-ray detector, and a Thermoelectric Thermal Reference Source (TTRS). Peltier-based thermoelectric elements may be applied to cool the photo detector. Accordingly, it is possible to prevent a wavelength change, an output decrease, and a resolution decrease due to an increase in temperature inside the photodetector.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 의료 기기에 적용되는 또 다른 예로, 면역 분석(immunoassay) 분야, 인비트로 진단(In vitro Diagnostics) 분야, 온도 제어 및 냉각 시스템(general temperature control and cooling systems), 물리 치료 분야, 액상 칠러 시스템, 혈액/플라즈마 온도 제어 분야 등이 있다. 이에 따라, 정밀한 온도 제어가 가능하다. Another example in which the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention is applied to a medical device, an immunoassay field, an in vitro diagnostics field, a general temperature control and cooling system, Physical therapy fields, liquid chiller systems, blood/plasma temperature control fields, etc. Accordingly, precise temperature control is possible.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 의료 기기에 적용되는 또 다른 예로, 인공 심장이 있다. 이에 따라, 인공 심장으로 전원을 공급할 수 있다. Another example in which the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention is applied to a medical device is an artificial heart. Accordingly, power can be supplied to the artificial heart.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 항공 우주 산업에 적용되는 예로, 별 추적 시스템, 열 이미징 카메라, 적외선/자외선 검출기, CCD 센서, 허블 우주 망원경, TTRS 등이 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 온도를 유지할 수 있다. Examples of the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention applied to the aerospace industry include a star tracking system, a thermal imaging camera, an infrared/ultraviolet ray detector, a CCD sensor, a Hubble space telescope, and TTRS. Accordingly, it is possible to maintain the temperature of the image sensor.

본 발명의 실시예에 따른 열전 소자가 항공 우주 산업에 적용되는 다른 예로, 냉각 장치, 히터, 발전 장치 등이 있다. Other examples of the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention applied to the aerospace industry include a cooling device, a heater, and a power generation device.

이 외에도 본 발명의 실시예에 따른 열전 소자는 기타 산업 분야에 발전, 냉각 및 온열을 위하여 적용될 수 있다.In addition, the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention may be applied to other industrial fields for power generation, cooling, and heating.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can do it.

C: 냉각부
10: 열전모듈
110: 제1 금속기판
111: 제1 관통홀
112: 제1 홀 배치 영역
120: 제1 수지층
130: 복수의 제1 전극
140: 복수의 P형 열전 레그
150: 복수의 N형 열전 레그
160: 복수의 제2 전극
170: 제2 수지층
180: 제2 금속기판
181: 제2 관통홀
182: 제2 홀 배치 영역
190: 체결부재
200: 단열재
220: 히트싱크
230: 연결부재C: cooling part
10: thermoelectric module
110: first metal substrate
111: first through hole
112: first hole arrangement area
120: first resin layer
130: a plurality of first electrodes
140: multiple P-type thermoelectric legs
150: multiple N-type thermoelectric legs
160: a plurality of second electrodes
170: second resin layer
180: second metal substrate
181: second through hole
182: second hole arrangement area
190: fastening member
200: insulation
220: heat sink
230: connecting member

Claims (20)

제1 관통홀을 포함하는 제1 금속기판;
상기 제1 금속기판 상에 배치된 제1 절연층;
상기 제1 절연층 상에 배치되고 복수의 제1 전극을 포함하는 제1 전극부;
상기 제1 전극부 상에 배치된 복수의 P형 및 N형 열전레그;
상기 복수의 P형 및 N형 열전레그 상에 배치되고 복수의 제2 전극을 포함하는 제2 전극부;
상기 제2 전극부 상에 배치된 제2 절연층; 및
상기 제2 절연층 상에 배치되고 제2 관통홀을 포함하는 제2 금속기판;을 포함하고,
상기 제1 금속기판은 제1 전극부가 배치된 유효영역 및 상기 유효영역의 외각에 형성된 외각영역을 포함하고,
상기 제2 금속기판은 제2 전극부가 배치된 유효영역 및 상기 유효영역의 외각에 형성된 외각영역을 포함하고,
상기 제1 관통홀은 상기 제1 금속기판의 상기 유효영역의 일부를 점유하고,
상기 제2 관통홀은 상기 제2 금속기판의 상기 유효영역의 일부를 점유하고,
상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀은 서로 대응되는 위치에 형성된 열전모듈.A first metal substrate including a first through hole;
A first insulating layer disposed on the first metal substrate;
A first electrode portion disposed on the first insulating layer and including a plurality of first electrodes;
A plurality of P-type and N-type thermoelectric legs disposed on the first electrode portion;
A second electrode unit disposed on the plurality of P-type and N-type thermoelectric legs and including a plurality of second electrodes;
A second insulating layer disposed on the second electrode portion; And
Including; a second metal substrate disposed on the second insulating layer and including a second through hole,
The first metal substrate includes an effective area in which a first electrode part is disposed and an outer area formed outside the effective area,
The second metal substrate includes an effective area in which a second electrode part is disposed and an outer area formed outside the effective area,
The first through hole occupies a part of the effective area of the first metal substrate,
The second through hole occupies a part of the effective area of the second metal substrate,
The first through hole and the second through hole are formed at positions corresponding to each other. 제1항에 있어서,
상기 제1 관통홀 및 상기 제2 관통홀을 통과하며 상기 제1 금속기판과 상기 제2 금속기판을 고정하는 체결부재를 더 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
The thermoelectric module further comprises a fastening member passing through the first through hole and the second through hole and fixing the first metal substrate and the second metal substrate. 제1항에 있어서,
상기 제2 금속기판은 서로 이격된 복수의 제2 금속기판을 포함하며, 각 제2 금속기판은 적어도 하나의 제2 관통홀을 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
The second metal substrate includes a plurality of second metal substrates spaced apart from each other, and each second metal substrate includes at least one second through hole. 제3항에 있어서,
서로 이격된 복수의 제2 금속기판 사이에 절연부재가 배치된 열전모듈.The method of claim 3,
A thermoelectric module in which an insulating member is disposed between a plurality of second metal substrates spaced apart from each other. 제4항에 있어서,
상기 절연부재의 두께는 상기 복수의 제2 금속기판의 두께보다 작은 열전모듈.The method of claim 4,
The thickness of the insulating member is smaller than the thickness of the plurality of second metal substrates. 제1항에 있어서,
상기 제1 금속기판에 배치된 복수의 제1 전극의 일부의 배치 방향은 나머지 일부의 배치 방향과 상이하고,
상기 제2 금속기판에 배치된 복수의 제2 전극의 일부의 배치 방향은 나머지 일부의 배치 방향과 상이한 열전모듈.The method of claim 1,
The arrangement direction of a portion of the plurality of first electrodes disposed on the first metal substrate is different from the arrangement direction of the remaining portion,
A thermoelectric module in which a partial arrangement direction of the plurality of second electrodes disposed on the second metal substrate is different from the arrangement direction of the remaining portions. 제6항에 있어서,
가장자리 영역을 제외한 복수의 제1 전극 중 적어도 2개의 전극들은 길이 방향이 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배치되고, 나머지 전극들은 길이 방향이 상기 제1 방향으로 배치되며,
가장자리 영역을 제외한 복수의 제2 전극 중 적어도 2개의 전극들은 길이 방향이 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 배치되고, 나머지 전극들은 길이 방향이 상기 제1 방향으로 배치되는 열전모듈.The method of claim 6,
At least two of the plurality of first electrodes excluding the edge region are disposed in a second direction in which a length direction is perpendicular to the first direction, and the remaining electrodes are disposed in a length direction in the first direction,
At least two of the plurality of second electrodes excluding the edge region are disposed in a second direction whose length direction is perpendicular to the first direction, and the remaining electrodes are disposed in the first direction in the length direction. 제7항에 있어서,
상기 가장자리 영역을 제외한 복수의 제1 전극 중 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되는 제1 전극의 개수는 2의 배수 개이고,
상기 가장자리 영역을 제외한 복수의 제2 전극 중 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되는 제2 전극의 개수는 2의 배수 개인 열전모듈.The method of claim 7,
The number of first electrodes disposed in the second direction in a longitudinal direction among the plurality of first electrodes excluding the edge region is a multiple of 2,
A thermoelectric module in which the number of second electrodes disposed in the second direction in a longitudinal direction among the plurality of second electrodes excluding the edge region is a multiple of 2. 제7항에 있어서,
상기 복수의 제2 전극 중 상기 가장자리 영역에서 서로 대향하는 2개의 열 또는 2개의 행에 배치된 제2 전극의 적어도 일부는 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되는 열전모듈.The method of claim 7,
A thermoelectric module in which at least a portion of the second electrodes disposed in two columns or two rows facing each other in the edge region of the plurality of second electrodes has a length direction disposed in the second direction. 제7항에 있어서,
상기 제1 금속기판은 상기 제1 관통홀과 가장 인접하며 서로 이웃하도록 배치되는 제1 전극들의 면을 잇는 가상의 선이 이루는 공간인 제1 홀 배치 영역을 포함하고,
상기 제2 금속기판은 상기 제2 관통홀과 가장 인접하며 서로 이웃하도록 배치되는 제2 전극들의 면을 잇는 가상의 선이 이루는 공간인 제2 홀 배치 영역을 포함하고,
상기 제1 홀 배치 영역에 인접한 적어도 하나의 제1 전극은 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치되고,
상기 제2 홀 배치 영역에 인접한 적어도 하나의 제2 전극은 길이 방향이 상기 제2 방향으로 배치된 열전모듈. The method of claim 7,
The first metal substrate includes a first hole arrangement region that is a space formed by a virtual line connecting surfaces of the first electrodes disposed adjacent to each other and closest to the first through hole,
The second metal substrate includes a second hole arrangement region, which is a space formed by a virtual line connecting surfaces of second electrodes disposed adjacent to each other and closest to the second through hole,
At least one first electrode adjacent to the first hole arrangement region has a length direction disposed in the second direction,
At least one second electrode adjacent to the second hole arrangement region has a longitudinal direction disposed in the second direction. 제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 전극은 상기 제1 홀 배치 영역을 정의하는 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되고,
상기 적어도 하나의 제2 전극은 상기 제2 홀 배치 영역을 정의하는 가상의 선으로부터 연장된 연장선이 이루는 가상의 공간과 적어도 일부가 중첩되도록 배치된 열전모듈.The method of claim 10,
The at least one first electrode is disposed to overlap at least a portion of a virtual space formed by an extension line extending from a virtual line defining the first hole arrangement area,
The at least one second electrode is arranged to overlap at least a portion of a virtual space formed by an extension line extending from a virtual line defining the second hole arrangement area. 제10항에 있어서,
상기 제1 관통홀은 복수 개를 포함하고,
상기 제1 홀 배치 영역은 상기 복수 개의 상기 제1 관통홀 주변에 각각 형성되고,
상기 제2 관통홀은 복수 개를 포함하고,
상기 제2 홀 배치 영역은 상기 복수 개의 상기 제2 관통홀 주변에 각각 형성된 열전모듈. The method of claim 10,
The first through hole includes a plurality,
The first hole arrangement regions are respectively formed around the plurality of first through holes,
The second through-hole includes a plurality of,
The second hole arrangement regions are thermoelectric modules respectively formed around the plurality of second through holes. 제12항에 있어서,
상기 복수 개의 상기 제1 관통홀 및 상기 복수 개의 상기 제2 관통홀은 서로 대응되는 위치에 형성된 열전모듈.The method of claim 12,
The plurality of first through holes and the plurality of second through holes are formed at positions corresponding to each other. 제1항에 있어서,
상기 제1 금속기판의 외각영역에 배치된 제3 관통홀을 더 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
The thermoelectric module further comprising a third through hole disposed in an outer region of the first metal substrate. 제14항에 있어서,
상기 제1 금속기판의 면적에 대한 상기 제2 금속기판의 면적의 비는 0.5 내지 0.95인 열전모듈.The method of claim 14,
A thermoelectric module in which a ratio of the area of the second metal substrate to the area of the first metal substrate is 0.5 to 0.95. 제2항에 있어서,
상기 체결부재와 인접하여 배치된 절연삽입부재를 더 포함하는 열전모듈.The method of claim 2,
Thermoelectric module further comprising an insulating insertion member disposed adjacent to the fastening member. 제16항에 있어서,
상기 제1 관통홀의 직경과 상기 제2 관통홀의 직경은 서로 상이한 열전모듈. The method of claim 16,
A thermoelectric module having a diameter of the first through hole and a diameter of the second through hole different from each other. 제17항에 있어서,
상기 제2 관통홀의 직경은 상기 제1 관통홀의 직경의 1.1배 내지 2.0배인 열전모듈. The method of claim 17,
The thermoelectric module having a diameter of the second through hole is 1.1 to 2.0 times the diameter of the first through hole. 제18항에 있어서,
상기 절연삽입부재의 일부는 상기 제2 관통홀 내에 배치된 열전모듈.The method of claim 18,
A part of the insulating insertion member is a thermoelectric module disposed in the second through hole. 제1항에 있어서,
상기 제1 금속기판과 상기 제1 절연층 사이에 배치된 제3 절연층을 더 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
Thermoelectric module further comprising a third insulating layer disposed between the first metal substrate and the first insulating layer.
KR1020200007448A 2019-02-12 2020-01-20 Thermoelectric module KR20200098391A (en)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/782,295 US11723275B2 (en) 2019-02-12 2020-02-05 Thermoelectric module
KR1020200015059A KR102172292B1 (en) 2019-02-12 2020-02-07 Thermoelectric module
JP2020020580A JP2020155770A (en) 2019-02-12 2020-02-10 Thermoelectric module
EP20156742.7A EP3696868B1 (en) 2019-02-12 2020-02-11 Thermoelectric module
TW109104243A TWI757688B (en) 2019-02-12 2020-02-11 Thermoelectric module
EP21192196.0A EP3933947A1 (en) 2019-02-12 2020-02-11 Thermoelectric module
CN202010088353.7A CN111554795A (en) 2019-02-12 2020-02-12 Thermoelectric module
KR1020200130386A KR102291733B1 (en) 2019-02-12 2020-10-08 Thermoelectric module
KR1020210104540A KR102439972B1 (en) 2019-02-12 2021-08-09 Thermoelectric module
US17/881,179 US11980098B2 (en) 2019-02-12 2022-08-04 Thermoelectric module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20190016245 2019-02-12
KR1020190016245 2019-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200098391A true KR20200098391A (en) 2020-08-20

Family

ID=72293177

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200007448A KR20200098391A (en) 2019-02-12 2020-01-20 Thermoelectric module
KR1020200130386A KR102291733B1 (en) 2019-02-12 2020-10-08 Thermoelectric module
KR1020210104540A KR102439972B1 (en) 2019-02-12 2021-08-09 Thermoelectric module

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200130386A KR102291733B1 (en) 2019-02-12 2020-10-08 Thermoelectric module
KR1020210104540A KR102439972B1 (en) 2019-02-12 2021-08-09 Thermoelectric module

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2020155770A (en)
KR (3) KR20200098391A (en)
TW (1) TWI757688B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022065651A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-31 엘지이노텍 주식회사 Thermoelectric device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1155974A (en) * 1997-07-28 1999-02-26 Gastar Corp Thermal power generation unit
JP2873961B1 (en) * 1998-02-02 1999-03-24 科学技術庁航空宇宙技術研究所長 Thermoelectric converter
JP2002353524A (en) * 2001-05-28 2002-12-06 Matsushita Electric Works Ltd Peltier unit and manufacturing method therefor
JP2006319262A (en) * 2005-05-16 2006-11-24 Okano Electric Wire Co Ltd Thermoelectric conversion module
JP5446114B2 (en) * 2007-04-25 2014-03-19 日立化成株式会社 Thermal conductive film
JP4904193B2 (en) * 2007-04-26 2012-03-28 株式会社Ｋｅｌｋ Thermoelectric module
KR101195674B1 (en) * 2009-01-29 2012-10-30 야마하 가부시키가이샤 Heat exchange unit
JP5815112B2 (en) * 2012-02-27 2015-11-17 株式会社Kelk Thermoelectric module, thermoelectric generator and thermoelectric generator
DE102017203493A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-06 Mahle International Gmbh Method for producing a thermoelectric module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022065651A1 (en) * 2020-09-24 2022-03-31 엘지이노텍 주식회사 Thermoelectric device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020155770A (en) 2020-09-24
KR102291733B1 (en) 2021-08-23
TWI757688B (en) 2022-03-11
KR20210102132A (en) 2021-08-19
KR20200119767A (en) 2020-10-20
KR102439972B9 (en) 2023-03-23
KR102439972B1 (en) 2022-09-06
TW202044627A (en) 2020-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102293293B1 (en) Thermo electric element
KR20220019005A (en) Thermo electric element
US20220069190A1 (en) Thermoelectric device
KR102172292B1 (en) Thermoelectric module
KR102439972B1 (en) Thermoelectric module
EP3696868B1 (en) Thermoelectric module
KR20230065207A (en) Thermo electric element
US11980098B2 (en) Thermoelectric module
KR20220040980A (en) Thermoelectric module
JP2022535751A (en) thermoelectric element
KR102390171B1 (en) Thermo electric element
KR20210017784A (en) Thermo electric apparatus
KR102220946B1 (en) Thermo electric element
KR102431262B1 (en) thermoelectric element
EP4362117A1 (en) Thermoelectric device
KR20210119798A (en) Power generating apparatus
KR20220066013A (en) Thermoelectric module
KR20200091573A (en) Thermoelectric element
JP2023518572A (en) thermoelectric element
KR20230010417A (en) Thermoelectric module

Legal Events

Date Code Title Description
WITB Written withdrawal of application