WO2018044006A1 - 열전 소자 및 열전 모듈 - Google Patents

열전 소자 및 열전 모듈 Download PDF

Info

Publication number
WO2018044006A1
WO2018044006A1 PCT/KR2017/009350 KR2017009350W WO2018044006A1 WO 2018044006 A1 WO2018044006 A1 WO 2018044006A1 KR 2017009350 W KR2017009350 W KR 2017009350W WO 2018044006 A1 WO2018044006 A1 WO 2018044006A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
thermoelectric
disposed
electrode
connection
thermoelectric element
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/009350
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
유영삼
김우철
이형의
김종현
박환주
엄유민
황준필
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
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 LG Innotek Co Ltd filed Critical LG Innotek Co Ltd
Priority to US16/329,687 priority Critical patent/US11139421B2/en
Priority to CN201780053928.8A priority patent/CN109661731B/zh
Publication of WO2018044006A1 publication Critical patent/WO2018044006A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/56—Heating or ventilating devices
    • B60N2/5678—Heating or ventilating devices characterised by electrical systems
    • 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
    • H10N10/82—Interconnections
    • 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
    • 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
    • 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
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/852—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising tellurium, selenium or sulfur
    • 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
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/853—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising arsenic, antimony or bismuth

Definitions

  • thermoelectric device and a thermoelectric module, and more particularly, to a thermoelectric device and a thermoelectric module capable of high integration and large area.
  • Thermoelectric phenomenon is a phenomenon caused by the movement of electrons and holes in a material, and means a direct energy conversion between heat and electricity.
  • thermoelectric element 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.
  • Thermoelectric elements may be classified into a device using a temperature change of the electrical resistance, a device using the Seebeck effect, a phenomenon in which electromotive force is generated by the temperature difference, a device using a Peltier effect, a phenomenon in which endothermic or heat generation by current occurs. .
  • thermoelectric devices have been applied to a variety of home appliances, electronic components, communication components and the like.
  • the thermoelectric element may be applied to a cooling device, a heating device, a power generating device, or the like. Accordingly, the demand for thermoelectric performance of thermoelectric elements is increasing.
  • thermoelectric devices In addition, various types of devices using thermoelectric devices have been developed and applied to various fields, and demand for flexible devices is increasing.
  • thermoelectric devices are mainly developed based on micro electro-mechanical systems (MEMS) processes based on thin films, but there are difficulties in implementing large area devices. As a result, many cases of mass production and application failure occur.
  • MEMS micro electro-mechanical systems
  • thermoelectric material is very thin and the thermoelectric performance is very small.
  • the embodiment provides a flexible thermoelectric module.
  • thermoelectric element By connecting the adjacent thermoelectric element through the connecting member provides a durable thermoelectric element and thermoelectric module.
  • the present invention provides a highly integrated high-performance thermoelectric device and a thermoelectric module.
  • Thermoelectric device includes a body portion including a hollow in which the semiconductor device is disposed; A plurality of connection parts protruding from the side of the body part and including a connection hole; And a plurality of electrode parts connected to the semiconductor element and extending to the connection holes of the connection part.
  • connection portions the first connection portion disposed on one side of the body portion;
  • a second connection part disposed on a plane in a vertical direction in a clockwise direction with respect to the central axis of the hollow on the one side;
  • a third connecting portion disposed in the vertical direction in a clockwise direction with respect to the central axis of the hollow in the second connecting portion;
  • a fourth connector disposed in the vertical direction in the clockwise direction with respect to the hollow central axis of the third connector.
  • the first connecting portion and the third connecting portion may be disposed at staggered positions on surfaces facing each other.
  • the second connecting portion and the fourth connecting portion may be disposed at staggered positions on surfaces facing each other.
  • the first connecting portion and the third connecting portion may be disposed at the same position in the central axis direction, and the second connecting portion and the fourth connecting portion may be disposed at the same position in the central axis direction.
  • the first connecting portion and the third connecting portion may be alternately disposed in the direction of the central axis with the second connecting portion and the fourth connecting portion.
  • the electrode unit a first electrode disposed on the upper surface of the body portion; And a second electrode disposed on the bottom surface of the body portion.
  • the first electrode and the second electrode may be extended to the connection hole of the connection portion disposed on the opposite surface.
  • the electrode part may be connected to the semiconductor device through a through hole formed in the body part.
  • thermoelectric module includes a plurality of thermoelectric elements arranged in a matrix; A plurality of connection members arranged in a matrix between the adjacent plurality of thermoelectric elements so as to connect between adjacent and the plurality of thermoelectric elements, wherein the thermoelectric element includes a body portion including a hollow in which the semiconductor element is disposed, the body And a plurality of connection parts protrudingly disposed on side surfaces of the parts and including a plurality of connection holes, and a plurality of electrode parts connected to the semiconductor element and extending to the connection holes of the connection parts, wherein the connection members are disposed to penetrate the connection holes.
  • the electrode unit a first electrode disposed on the upper surface of the body portion; And a second electrode disposed on the bottom surface of the body portion.
  • the first electrode and the second electrode may be extended to the connection hole of the connection portion disposed on the opposite surface.
  • the electrode unit may be electrically connected to an electrode unit of an adjacent thermoelectric element disposed in one of rows and columns.
  • connection member may include a space for receiving the extended electrode part.
  • connection member may be movable through the connection hole.
  • thermoelectric module may be implemented.
  • thermoelectric element since the left and right movement is possible by connecting adjacent thermoelectric elements through the connection member, it is possible to manufacture a durable thermoelectric element and a thermoelectric module against external force.
  • thermoelectric elements In addition, it is possible to fabricate highly integrated high performance thermoelectric elements and thermoelectric modules.
  • thermoelectric element capable of large area can be manufactured.
  • thermoelectric device 1 is a perspective view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the thermoelectric element in the direction AA ′ in FIG. 1.
  • thermoelectric devices 3 is a side cross-sectional view of various thermoelectric devices according to one embodiment.
  • thermoelectric module 4 is a top view of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 4.
  • thermoelectric module 6 is a diagram of a thermoelectric module to which a heat sink is coupled.
  • thermoelectric module 7 is a perspective view of a thermoelectric module according to another embodiment.
  • thermoelectric module 8 illustrates various electrode connection forms of a thermoelectric module according to another exemplary embodiment.
  • thermoelectric module 9 is a diagram of a thermoelectric module according to another embodiment in combination with a heat sink.
  • thermoelectric module of the present invention is applied.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a perspective view of a thermoelectric device according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the thermoelectric device of FIG.
  • thermoelectric device includes a body part 200 including a hollow in which the semiconductor device 100 is disposed, protrudingly disposed at a side of the body part 200, and a connection hole.
  • a plurality of connection parts 300 including the 310a, 310b, 310c, and 310d and the electrode part connected to the semiconductor device 100 and extended to the connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d of the connection part 300 ( 400).
  • the body portion 200 includes a hollow.
  • the semiconductor device 100 may be disposed in the hollow.
  • the semiconductor device 100 may include a P-type thermoelectric leg or an N-type thermoelectric leg.
  • the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg may be a bismuth fluoride (Bi-Te) -based thermoelectric leg including bismuth (Bi) and tellurium (Ti) as main materials.
  • thermoelectric legs have antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), and gallium (Ga) based on the total weight of 100wt% , 99 to 99.999 wt% of bismuth telluride (Bi-Te) -based main material including at least one of tellurium (Te), bismuth (Bi) and indium (In), and 0.001 to 1 wt% of a mixture comprising Bi or Te It may be a thermoelectric leg comprising a.
  • the main raw material is Bi-Se-Te, and may further include Bi or Te as 0.001 to 1wt% of the total weight.
  • N-type thermoelectric legs are selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B) and gallium (Ga) , 99 to 99.999 wt% of bismuth telluride (Bi-Te) -based main material including at least one of tellurium (Te), bismuth (Bi) and indium (In), and 0.001 to 1 wt% of a mixture comprising Bi or Te It may be a thermoelectric leg comprising a.
  • the main raw material is Bi-Sb-Te, and may further include Bi or Te as 0.001 to 1wt% of the total weight.
  • the P-type thermoelectric leg and the N-type thermoelectric leg may be formed in bulk or stacked type.
  • a bulk P-type thermoelectric leg or a bulk N-type thermoelectric leg is manufactured by heating a thermoelectric material to produce an ingot, pulverizing and sieving the ingot to obtain powder for thermoelectric leg, and then sintering it and cutting the sintered body. It can be obtained through the process.
  • the laminated P-type thermoelectric leg or the laminated N-type thermoelectric leg may be obtained by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, and then stacking and cutting the unit members.
  • the P-type thermoelectric leg may have the same shape and volume as the adjacent N-type thermoelectric leg or may have different shapes and volumes.
  • the height or the cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg may be different from that of the P-type thermoelectric leg.
  • thermoelectric performance When the P-type thermoelectric leg and the adjacent N-type thermoelectric leg are connected, the thermoelectric performance may be expressed by the Seebeck index.
  • the Seebeck index ZT may be expressed as in Equation 1.
  • T is the temperature and k is the thermal conductivity [W / mK].
  • k is Where a is the thermal diffusivity [cm2 / S], cp is the specific heat [J / gK], and ⁇ is the density [g / cm3].
  • the Z value (V / K) may be measured using a Z meter, and the Seebeck index (ZT) may be calculated using the measured Z value.
  • the semiconductor device 100 may be disposed in the hollow of the body 200 to completely fill the hollow of the body 200.
  • the present invention is not limited thereto, and the semiconductor device 100 may be disposed in the hollow of the body 200 to form a partial space in the hollow of the body 200.
  • Body portion 200 may be a cube. However, it is not limited thereto.
  • the hollow shape may include various shapes such as triangles, squares, and circles.
  • the connection part 300 is a portion extending from the body part 200 and may be integrally formed with the body part 200.
  • the connection part 300 may have a form coupled to the body part 200 by adhesion.
  • Body portion 200 may include a ceramic or the like. However, the present invention is not limited thereto.
  • connection part 300 is provided in plurality, protruding from the side of the body part 200.
  • the connection part 300 may be disposed to protrude on the side surface except for the upper surface and the lower surface of which the hollow hole of the body part 200 is formed.
  • the connection portion 300 may protrude to the same number as the number on the side of the body portion 200.
  • connection part 300 may include a first connection part 300a, a second connection part 300b, a third connection part 300c, and a fourth connection part 400d.
  • the first connection part 300a may be disposed on one side of the body part 200.
  • the second connection part 300b may be disposed on the clockwise and vertical surfaces of the first connection part 300a based on the central axis C, which is an axis in the z-axis direction with respect to the hollow of the body part 200.
  • the z-axis direction may be a hollow through direction formed in the body portion 200.
  • the third connector 300c may be disposed in the clockwise direction and the vertical direction with respect to the hollow central axis C of the second connector 300b.
  • the fourth connector 300d may be disposed at the third connector 300c. It may be disposed in the clockwise and vertical direction with respect to the hollow central axis (C).
  • first connecting portion 300a and the third connecting portion 300c may protrude on the surfaces facing each other
  • second connecting portion 300b and the fourth connecting portion 300d may protrude on the surfaces facing each other.
  • first connection part 300a and the third connection part 300c may be positioned at the same height in the z-axis direction.
  • the second connection portion 300b and the fourth connection portion 300d may be positioned at the same height in the z-axis direction.
  • first connection part 300a and the third connection part 300c may be alternately disposed in the z-axis direction with the second connection part 300b and the fourth connection part 300d.
  • first connection part 300a and the third connection part 300c are protrudingly arranged on the upper portion of the body part 200 in the z-axis direction, and the second connection part 300b and the fourth connection part 300d are in the z-axis direction.
  • the protrusion may be disposed below the body portion 200.
  • the configuration is not limited thereto, and the first connection part 300a and the third connection part 300c may be disposed below the body part 200 in the z-axis direction than the second connection part 300b and the fourth connection part 300d. Can be deployed.
  • thermoelectric element can connect more thermoelectric elements in the same area in coupling with adjacent thermoelectric elements. That is, the degree of integration can be improved. In addition, since the connection distance between the thermoelectric elements is close, durability against external force may be improved.
  • the first connection part 300a and the third connection part 300c may be disposed at the same height in the z-axis direction, but may be alternately disposed in the x-axis direction.
  • the x-axis direction may be perpendicular to the z-axis direction, and may be a direction in which the second connection part 300b and the fourth connection part 300d protrude from the body part 200.
  • connection portion 300b and the fourth connection portion 300d may be disposed at the same height in the z-axis direction, but may be alternately disposed in the y-axis direction.
  • the y-axis direction may be perpendicular to the z-axis and x-axis directions, and may be a direction in which the first connection part 300a and the third connection part 300c protrude from the body part 200.
  • thermoelectric element 300a of the first thermoelectric element overlaps the x-axis direction with the third connection portion 300c of the second thermoelectric element adjacent to the first thermoelectric element.
  • the second connection portion 300b of the first thermoelectric element may have a region overlapping with the fourth connection portion 300d of the second thermoelectric element adjacent to the first thermoelectric element in the y-axis direction. Can be.
  • thermoelectric element may form an overlapping area in coupling with an adjacent thermoelectric element to connect more thermoelectric elements in the same area. That is, the thermoelectric device according to the embodiment may improve the degree of integration. In addition, since the connection distance between the thermoelectric elements is close, durability against external force may be improved.
  • the length d1 of the connection part 300 may be 1.5 mm to 2.5 mm.
  • the length d1 of the connection part 300 may be the length in the x-axis direction of the third connection part 300c as shown in FIG. 1.
  • the present invention is not limited thereto, and the length d1 of the connection part 300 may be the x-axis length of the first connection part 300c or the y-axis length of the second connection part 300b and the fourth connection part 300d. Can be.
  • the plurality of connection parts 300 disposed on the side may include connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d, respectively.
  • the connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d may be formed to have the same size as the connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d of the adjacent thermoelectric elements for connection with the adjacent thermoelectric elements.
  • the electrode unit 400 may be connected to the semiconductor device 100.
  • the electrode unit 400 may extend from the upper portion and the lower portion of the body portion 200 to the connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d of the connection portion 300.
  • a plurality of electrode units 400 may be provided.
  • the electrode unit 400 is connected to the semiconductor device 100 included in the adjacent thermoelectric element, but may be connected in series, but is not limited to such a connection.
  • the semiconductor device 100 connected to both ends of the electrode unit 400 may be a semiconductor device 100 having different polarities.
  • the P-type thermoelectric leg may be connected to the other end of the electrode part 400.
  • the electrode unit 400 may include any one of Gold, Silver, Copper, Lithium, Beryllium, Aluminum, Tungsten, Graphite, Pinchbeck, Magnesium, Iridium, Molybdenum, or may include two or more alloys.
  • the electrode unit 400 may include a first electrode 400a disposed on the upper surface of the body portion 200 in the z-axis direction and a second electrode 400b disposed on the lower surface of the body portion 200 in the z-axis direction. Can be.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b may extend to the connection holes 310a, 310b, 310c, and 310d of the connection part 300 disposed on the opposite surface of the body part 200.
  • the first electrode 400a may extend into the first connection hole 310a which is a connection groove of the first connection part 300a.
  • the second electrode 400b may extend to the third connection hole 310c of the third connection part 300c.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b may extend into the connection groove of the second connection part 300b and the connection groove of the sieve 4 connection part 300d, respectively.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b may extend into extension grooves of at least two connection portions of the plurality of connection portions.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b may extend in the protruding direction of the connection part formed on the surface opposite to the body part 200.
  • first electrode 400a and the second electrode 400b may be connected to the electrode unit 400 of the thermoelectric element adjacent in the extending direction, respectively.
  • the N-type thermoelectric leg and the P-type thermoelectric leg may be connected in series through the electrode portion 400 of the thermoelectric element of the adjacent thermoelectric element. Through this connection, thermoelectric elements can provide high thermoelectric performance.
  • the length in the x-axis direction of the body portion 200 is d2
  • the length of the z-axis direction of the body portion 200 is d3
  • the length excluding the length of the z-axis direction of the connecting portion (300b, 300d) D4 and lengths of the connection holes 310b and 310d may be defined as d5.
  • d3 may be greater than d4 or d5.
  • d4 may be 1/3 to 2/3 of d3.
  • the lengths in the z-axis direction of the connection parts 300b and 300d may be the same as the length d3 in the z-axis direction of the body part 200.
  • the length d2 of the body portion may be 6.25 mm to 8.75 mm.
  • the length d3 in the z-axis direction of the body part may be 3.75 mm to 6.25 mm.
  • the length of the second connection portion and the fourth connection portion disposed in the z-axis direction of the body portion may be 1/3 to 2/3 of the length d3 of the z-axis direction of the body portion 200.
  • the length d4 excluding the length of the second connection part or the fourth connection part may be 1/3 to 2/3 of the length d3 in the z-axis direction of the body part.
  • the length d4 excluding the length in the z-axis direction of the second connection part or the fourth connection part disposed on the side of the body part 200 may be 1.25 mm to 4.16 mm.
  • the length d5 of the connection holes 310b and 310d may be 1.2 mm to 1.8 mm.
  • the first electrode 400a may be disposed on an upper surface of the body part 200.
  • the second electrode 400b may be disposed on the bottom surface of the body portion 200.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b may be disposed on the upper and lower surfaces of the body 200, respectively.
  • the first electrode 400a and the second electrode 400b are disposed on a portion of the upper and lower surfaces of the body portion 200, respectively, and the semiconductor device 100 And may be electrically connected with.
  • the semiconductor device 100 may not be filled in the hollow of the body part 200. Therefore, the body part 200 may have the semiconductor device 100 disposed in the hollow, but a predetermined space may exist up to the upper and lower surfaces of the body part 200. And the filler 110 may be disposed in a predetermined space formed by this configuration. Through the configuration in which the filler 110 is further disposed, the thermoelectric performance of the thermoelectric device may be further improved.
  • a plurality of through holes are formed in the body part 200, and the first electrode 400a and the second electrode 400b are connected to the semiconductor device 100 through the through holes.
  • first electrode 400a and the second electrode 400b may be entirely disposed on the inner surfaces of the plurality of connection holes.
  • the semiconductor device 100 disposed in the hollow of the body part 200 may protrude from any one of an upper surface and a lower surface of the body part 200.
  • the semiconductor device 100 protrudes from the top and bottom surfaces of the body part 200 the area of the first electrode 400a and the second electrode 400b that is in contact with the semiconductor device 100 is large, and thus the electrical reliability is high. Can be improved.
  • thermoelectric module 4 is a top view of a thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 4.
  • a plurality of thermoelectric elements may be arranged in a matrix.
  • the plurality of connecting members 500 are arranged in a matrix between the plurality of adjacent thermoelectric elements so as to connect the plurality of adjacent thermoelectric elements.
  • the plurality of connection members 500 may be selected from Polymers in order to have high strength and flexibility. Specifically, any one of polycarbonate, nylon, polystyrene, polypropylene, PET (polyethylene terephthalate), UF (Urea Formaldehyde), ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PMMA (Poly (Methyl Methacrylate)), uPVC (Unplasticized polyvinyl chloride) It may include.
  • the plurality of connection members 500 may include first connection members 500a-1, 500a-2, 500a-3, 500a-4, and 500a-5 arranged in a row, and second connection members 500b-1, arranged in a row. 500b-2, 500b-3, 500b-4, 500b-5).
  • the first connection portion 300a-1 of the first thermoelectric element may be coupled to the first connection member 500a-1 of the first row through the first connection hole of the first thermoelectric element.
  • the second connection portion 300a-2 of the first thermoelectric element may be coupled to the second connection member 500b-2 of the second row through the second connection hole of the first thermoelectric element.
  • the third connection portion 300a-3 of the first thermoelectric element may be coupled to the first connection member 500a-2 of the second row through the third connection hole of the first thermoelectric element.
  • the fourth connection part 300a-4 of the first thermoelectric element may be coupled to the second connection member 500b-1 in the first row through the fourth connection hole of the first thermoelectric element.
  • the first thermoelectric element may be disposed adjacent to the plurality of thermoelectric elements.
  • the first thermoelectric element may be electrically connected to the adjacent thermoelectric element through the electrode units 400a-1 and 400b-1 to provide thermoelectric performance.
  • the first thermoelectric element may be electrically connected to the second thermoelectric element disposed in the row direction.
  • the first electrode 400a-1 of the first thermoelectric element is connected to the semiconductor device 100-1 of the first thermoelectric element and is along the upper surface of the body portion 200-1 of the first thermoelectric element. It may extend to the second connection portion (300b-1).
  • the first electrode 400a-1 of the extended first thermoelectric element is accommodated in the second connection member 500b-2 disposed in the connection hole of the second connection portion 300b-1 of the first thermoelectric element.
  • the second connection member 500b-2 may include a receiving hole through which the first electrode 400a-1 of the first thermoelectric element can be accommodated. Therefore, the electrode portion of each thermoelectric element is connected to the adjacent thermoelectric element through the connection member, there is no exposure to the outside can be less affected by external forces.
  • the first electrode 400a-1 of the first thermoelectric element is along the upper surface of the fourth connection portion 300d-2 of the second thermoelectric element and the body portion 200-2 of the second thermoelectric element. May be connected to the semiconductor device 100-2.
  • the polarity of the semiconductor device 100-1 of the first thermoelectric device and the semiconductor device 100-2 of the second thermoelectric device may be opposite.
  • the semiconductor element 100-1 of the first thermoelectric element is an N-type thermoelectric leg
  • the semiconductor element 100-2 of the second thermoelectric element may be a P-type thermoelectric leg.
  • the semiconductor device 100-3 of the third thermoelectric device connected to the semiconductor device 100-2 of the second thermoelectric device may be an N-type thermoelectric leg.
  • first electrode 400a-1 of the first thermoelectric element may be electrically connected to adjacent thermoelectric elements in various directions.
  • first electrode 400a-1 of the first thermoelectric element may extend not only in the row direction but also in the column direction.
  • each thermoelectric element may extend into the hole of the connection portion disposed on the opposing surface.
  • the present invention is not limited thereto, and the electrode unit may be connected to a semiconductor device of an adjacent thermoelectric device through a connection member as necessary. At this time, the connection of each semiconductor element of each thermoelectric element should be connected in series, and in order to provide high thermoelectric performance through a plurality of thermoelectric elements, the electrode unit may not be disposed so that an electrical short is made.
  • the plurality of thermoelectric elements may be connected with adjacent thermoelectric elements as mentioned above.
  • the thermoelectric device may move up, down, left, and right through four connection members and four connection members arranged in a matrix.
  • the connection members arranged in the row or column may be alternately arranged with the connection member arranged in the adjacent row or column. In this case, durability of the thermoelectric module, which is a temporary example, may be improved.
  • the plurality of connection members arranged in a row may be arranged at the same height.
  • the plurality of connection members arranged in a row may all be arranged at the same height.
  • thermoelectric module according to the embodiment may be more durable and large in area, and may provide high integration and flexibility.
  • thermoelectric module 6 is a diagram of a thermoelectric module to which a heat sink is coupled.
  • the heat sink 600 may be disposed on the upper surface of the thermoelectric module described above.
  • the heat sink 600 may perform a heat medium function.
  • the heat sink 600 may be made of a material having excellent heat conduction and flexibility.
  • the heat sink 600 may be disposed on the upper or lower surface of the thermoelectric module to absorb and radiate heat energy transferred from the semiconductor element 100 of the thermoelectric element to the outside. In addition, the heat sink 600 may block the force applied to the thermoelectric module from the outside, thereby rewriting the durability of the thermoelectric module.
  • thermoelectric module 7 is a perspective view of a thermoelectric module according to another embodiment
  • FIG. 8 is a diagram illustrating various electrode connection forms of a thermoelectric module according to another embodiment.
  • thermoelectric module may be disposed on an upper surface or a lower surface of a body portion 200 of an adjacent thermoelectric element.
  • the electrode unit 400 ′ is electrically conductive and may include a flexible material, but is not limited thereto.
  • the electrode unit 400 ′ may electrically connect two semiconductor elements to electrically connect two adjacent thermoelectric elements.
  • the electrode unit 400 ′ may be disposed on an upper surface of the first thermoelectric element and the second thermoelectric element adjacent to the first thermoelectric element, and may include an upper surface of the semiconductor element of the first thermoelectric element and the semiconductor element of the second thermoelectric element. Can be electrically connected.
  • the electrode unit 400 ′ may be arranged in various ways such that the thermoelectric elements of the thermoelectric module are connected in series.
  • a plurality of electrode parts may be provided.
  • the plurality of electrode units may be disposed on only one of the upper and lower surfaces of the plurality of thermoelectric elements.
  • the first electrode part 400 ′ -1 may be disposed on an upper surface of the first thermoelectric element 10-1 and the second thermoelectric element 10-2 adjacent to the first thermoelectric element 10-1.
  • the second electrode part 400 ′ -2 may be disposed on an upper surface of the first thermoelectric element 10-1 and the third thermoelectric element 10-3 adjacent to the first thermoelectric element 101-1.
  • the first electrode part 400 ′-1 and the second electrode part 400 ′-2 may have a region D overlapping each other.
  • the overlapping region D may be located on the semiconductor element of the thermoelectric element, thereby easily protecting the semiconductor element from the outside.
  • the overlapping region D may be the same as the entire area of the upper surface of the body portion of the first thermoelectric element 10-1, but is not limited thereto.
  • thermoelectric module may be electrically connected in series.
  • connection between the thermoelectric elements may be connected in various ways as well as in series.
  • the plurality of electrode parts may be alternately disposed on the top and bottom surfaces of the plurality of thermoelectric elements.
  • a first electrode part 400 ′ -1 may be disposed on a lower surface thereof, and a second electrode part 400 ′ -2 may be disposed on an upper surface thereof.
  • a second electrode part 400 ′ -2 is disposed on an upper surface thereof, and a third electrode part 400 ′ -3 is disposed on a lower surface thereof. ) May be arranged.
  • the plurality of electrode parts may be disposed on both the upper and lower surfaces of the thermoelectric module, thereby protecting the entire thermoelectric module from external force.
  • the electrode part 400 ′ may cover the entire upper or lower surface of the semiconductor device.
  • the present invention is not limited thereto, and the electrode unit 400 ′ may be disposed to cover a portion of the upper or lower surface of the semiconductor device.
  • the adhesive member 410 may be disposed between the electrode 400 ′ and the semiconductor device to connect the electrode 400 ′ to the semiconductor device.
  • the adhesive member 410 may include a material having excellent electrical conductivity and thermal conductivity.
  • thermoelectric module 9 is a diagram of a thermoelectric module according to another embodiment in combination with a heat sink.
  • a heat sink 600 may be disposed on an upper surface of a thermoelectric module according to another embodiment.
  • the heat sink 600 may perform a heat medium function.
  • the heat sink 600 may be made of a material having excellent heat conduction and flexibility.
  • the heat sink 600 may be directly connected to the semiconductor device of the thermoelectric device, and may radiate heat energy generated from the semiconductor device to the outside with high efficiency without heat loss.
  • thermoelectric module may be flexible to have various shapes by external force of the upper and lower sides.
  • thermoelectric module of the present invention is applied.
  • thermoelectric element and the thermoelectric module described above may be applied to a cold temperature device.
  • the thermoelectric module 10 may be installed in the cold / hot device 1000 and electrically connected to the controller 20 installed in the cold / hot device 1000.
  • the thermoelectric module 10 may receive a signal for controlling cooling or heating from the controller 20.
  • the cold or hot appliance 1000 may be a sheet, but is not limited thereto and may be applied to all products requiring cooling or heating.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

열전 소자가 개시된다. 상기 열전 소자는 반도체 소자가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부; 상기 몸체부의 측면에 돌출 배치되고 연결홀을 포함하는 복수의 연결부; 및 상기 반도체 소자와 연결되고 상기 연결부의 연결홀로 연장 배치된 복수의 전극부를 포함한다.

Description

열전 소자 및 열전 모듈
일실시 예로 열전 소자 및 열전 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고 집적 및 대면적화가 가능한 열전 소자 및 열전 모듈에 관한 것이다.
열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.
열전 소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다.
열전 소자는 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.
열전 소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전 소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.
또한, 열전 소자를 이용한 다양한 형태의 디바이스들이 개발되고, 다양한 분야에 적용되면서　유연소자에 대한 요구가 증가하고 있다.
하지만, 유연 열전 소자는 주로 얇은 박막을 기반으로 한 미세 전자 기계 시스템(Micro Electro-Mechanical Systems, MEMS) 공정을 중심으로 개발되고 있으나, 대면적 소자 구현에 어려움이 존재한다. 이에 따라 양산화 및 제품 적용 실패 사례가 다수 발생하고 있다.
뿐만 아니라, 열전 소재의 레그가 매우 얇아 열전 성능이 매우 적은 한계가 존재한다.
실시 예는 유연한 열전 모듈을 제공한다.
또한, 연결부재를 통해 인접한 열전 소자를 연결하여 내구성 높은 열전 소자 및 열전 모듈을 제공한다.
또한, 고집적 고성능의 열전 소자 및 열전 모듈을 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 열전 소자는 반도체 소자가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부; 상기 몸체부의 측면에 돌출 배치되고 연결홀을 포함하는 복수의 연결부; 및 상기 반도체 소자와 연결되고 상기 연결부의 연결홀로 연장 배치된 복수의 전극부를 포함한다.
상기 복수의 연결부는, 상기 몸체부의 일 측면에 배치된 제1 연결부; 상기 일 측면에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계방향으로 수직 방향의 면에 배치된 제2 연결부; 상기 제2 연결부에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계방향으로 수직 방향에 배치된 제3 연결부; 및 상기 제3 연결부에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계방향으로 수직 방향에 배치된 제 4 연결부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 연결부와 상기 제3 연결부는 서로 대향하는 면에서 엇갈리는 위치에 배치될 수 있다.
상기 제2 연결부와 상기 제4 연결부는 서로 대향하는 면에서 엇갈리는 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 연결부 및 상기 제3 연결부는 상기 중심축 방향으로 동일한 위치에 배치되고, 상기 제2 연결부 및 상기 제4 연결부는 상기 중심축 방향으로 동일한 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 연결부 및 상기 제3 연결부는, 상기 제2 연결부 및 상기 제4 연결부와 상기 중심축 방향으로 엇갈리게 배치될 수 있다.
상기 전극부는, 상기 몸체부의 상면에 배치된 제1 전극; 및 상기 몸체부의 하면에 배치된 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 대향하는 면에 배치된 연결부의 연결홀로 연장 배치될 수 있다.
상기 전극부는, 상기 몸체부에 형성된 관통홀을 통해 상기 반도체 소자와 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 열전 모듈은 행렬로 배열된 복수의 열전 소자; 인접한 및 상기 복수의 열전 소자 사이를 연결하도록 인접한 상기 복수의 열전 소자 사이에 행렬로 배치되는 복수의 연결부재를 포함하고, 상기 열전 소자는, 반도체 소자가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부, 상기 몸체부의 측면에 돌출 배치되고 연결홀을 포함하는 복수의 연결부, 및 상기 반도체 소자와 연결되고 상기 연결부의 연결홀로 연장 배치된 복수의 전극부를 포함하고, 상기 연결부재는 상기 연결홀을 관통하도록 배치된다.
상기 전극부는, 상기 몸체부의 상면에 배치된 제1 전극; 및 상기 몸체부의 하면에 배치된 제 2전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 대향하는 면에 배치된 연결부의 연결홀로 연장 배치될 수 있다.
상기 전극부는, 행 및 열 중 어느 하나의 방향에 배치된 인접한 열전 소자의 전극부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 연결부재는, 연장된 상기 전극부를 수용하는 공간을 포함할 수 있다.
상기 연결부재는 상기 연결홀을 통해 이동 가능할 수 있다.
실시 예에 따르면, 유연한 열전 모듈을 구현할 수 있습니다.
또한, 연결부재를 통해 인접한 열전 소자를 연결하여 좌우 움직임이 가능하므로, 외력에 대해 내구성 높은 열전 소자 및 열전 모듈을 제작할 수 있다.
또한, 고집적 고성능의 열전 소자 및 열전 모듈을 제작할 수 있다.
또한, 대면적화가 가능한 열전 소자를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 열전 소자의 사시도이다.
도 2는 도 1에서 A-A' 방향에 대한 열전 소자의 측면 단면도이다.
도 3은 일실시 예로, 다양한 열전 소자에 대한 측면 단면도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 열전 모듈의 상면도이다.
도 5는 도 4의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 6은 히트 싱크가 결합되는 열전 모듈의 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 사시도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 다양한 전극 연결 형태를 도시한 도면이다.
도 9는 히트 싱크와 결합한 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 도면이다.
도 10은 본 발명의 열전 모듈이 적용된 시트의 내부를 도시한 개략도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전 소자의 사시도이고, 도 2는 도 1에서 A-A' 방향에 대한 열전 소자의 측면 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 열전 소자는 반도체 소자(100)가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부(200), 몸체부(200) 측면에 돌출 배치되고 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)을 포함하는 복수의 연결부(300), 반도체 소자(100)와 연결되어 연결부(300)의 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)로 연장 배치된 전극부(400)를 포함한다.
먼저, 몸체부(200)는 중공을 포함한다. 중공에는 반도체 소자(100)가 배치될 수 있다. 반도체 소자(100)는 P형 열전 레그 또는 N형 열전 레그를 포함할 수 있다. 여기서, P형 열전 레그 및 N형 열전 레그는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Ti)를 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그는 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 레그는 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.
P형 열전 레그 및 N형 열전 레그는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그 또는 벌크형 N형 열전 레그는 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 또는 적층형 N형 열전 레그는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.
이때, P형 열전 레그는 인접한 N형 열전 레그와 동일한 형상 및 체적을 가지거나, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그와 N형 열전 레그의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그의 높이 또는 단면적을 P형 열전 레그의 높이 또는 단면적과 다르게 형성할 수도 있다.
P형 열전 레그와 인접한 N형 열전 레그가 연결된 경우, 열전 성능은 제벡 지수로 나타낼 수 있다. 제백 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017009350-appb-M000001
여기서,
Figure PCTKR2017009350-appb-I000001
는 제벡계수[V/K]이고,
Figure PCTKR2017009350-appb-I000002
는 전기 전도도[S/m]이며,
Figure PCTKR2017009350-appb-I000003
는 파워 인자(Power Factor, [W/mK2])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는
Figure PCTKR2017009350-appb-I000004
로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.
이러한 제백 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산할 수 있다.
반도체 소자(100)는 몸체부(200)의 중공을 완전히 메우도록 몸체부(200)의 중공에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 몸체부(200)의 중공에 일부 공간을 형성하도록 반도체 소자(100)가 몸체부(200)의 중공에 배치될 수도 있다.
몸체부(200)는 육면체일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 중공의 형상도 삼각형, 사각형, 원형 등 다양한 모양을 포함할 수 있다. 또한, 연결부(300)는 몸체부(200)로부터 연장된 부분으로, 몸체부(200)와 일체로 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 연결부(300)는 몸체부(200)와 접착에 의해 결합된 형태일 수 있다. 몸체부(200)는 세라믹 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(300)는 복수 개로, 몸체부(200)의 측면에 돌출 배치된다. 연결부(300)는 몸체부(200)의 중공의 홀이 형성된 상면과 하면을 제외한 측면에 각각 돌출 배치될 수 있다. 예컨대, 연결부(300)는 몸체부(200)의 측면에 개수와 동일한 개수로 돌출될 수 있다.
예시적으로, 연결부(300)는 제1 연결부(300a), 제2 연결부(300b), 제3 연결부(300c) 및 제4 연결부(400d)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 연결부(300a)는 몸체부(200)의 일 측면에 배치될 수 있다. 또한, 제2 연결부(300b)는 몸체부(200)의 중공에 대한 z축 방향의 축인 중심축(C)을 기준으로 제1 연결부(300a)에서 시계 방향 및 수직 방향의 면에 배치될 수 있다.여기서, z축 방향은 몸체부(200)에 형성된 중공의 관통방향일 수 있다. 제3 연결부(300c)는 제2 연결부(300b)에서 중공의 중심축(C)을 기준으로 시계 방향 및 수직 방향에 배치될 수 있다.그리고 제4 연결부(300d)는 제3 연결부(300c)에서 중공의 중심축(C)을 기준으로 시계 방향 및 수직 방향에 배치될 수 있다.
또한, 제1 연결부(300a)와 제3 연결부(300c)는 서로 대향하는 면에 돌출 배치되고, 제2 연결부(300b)와 제4 연결부(300d)는 서로 대향하는 면에 돌출 배치될 수 있다.
또한, 제1 연결부(300a)와 제3 연결부(300c)는 z축 방향으로 동일한 높이에 위치할 수 있다. 마찬가지로, 제2 연결부(300b)와 제4 연결부(300d)는 z축 방향으로 동일한 높이에 위치할 수 있다.
다만, 제1 연결부(300a) 및 제3 연결부(300c)는 제2 연결부(300b)와 제4 연결부(300d)와 z축 방향으로 엇갈리게 배치될 수 있다. 일예로, 제1 연결부(300a) 및 제3 연결부(300c)는 z축 방향으로 몸체부(200)의 상부에 돌출 배치되고, 제2 연결부(300b) 및 제4 연결부(300d)는 z축 방향으로 몸체부(200)의 하부에 돌출 배치될 수 있다. 다만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 제1 연결부(300a) 및 제3 연결부(300c)는 제2 연결부(300b) 및 제4 연결부(300d)보다 z축 방향으로 몸체부(200)의 하부에 배치될 수 있다.
이에, 인접한 연결부는 z축 방향으로 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 열전 소자는 인접한 열전 소자와 결합함에 있어서 동일한 면적에 더 많은 열전 소자를 연결할 수 있다. 즉, 집적도가 향상될 수 있다. 또한, 열전 소자 간의 연결 거리가 가까워져 외력에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
그리고 제1 연결부(300a)와 제3 연결부(300c)는 z축 방향으로 동일한 높이에 배치되나, x축 방향으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 여기서, x축 방향은 z축 방향과 수직이며, 제2 연결부(300b)와 제4 연결부(300d)가 몸체부(200)로부터 돌출된 방향일 수 있다.
마찬가지로, 제2 연결부(300b)와 제4 연결부(300d)는 z축 방향으로 동일한 높이에 배치될 수 있으나, y축 방향으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 여기서, y축 방향은 z축 및 x축 방향과 수직이며, 제1 연결부(300a)와 제3 연결부(300c)가 몸체부(200)로부터 돌출된 방향일 수 있다.
예시적으로, 인접한 열전 소자가 서로 결합하는 경우, 제1 열전 소자의 제1 연결부(300a)는 제1 열전 소자에 인접한 제2 열전 소자의 제3 연결부(300c)와 x축 방향으로 중첩된 영역을 가질 수 있다.
또한, 인접한 열전 소자가 서로 결합하는 경우, 제1 열전 소자의 제2 연결부(300b)는 제1 열전 소자에 인접한 제2 열전 소자의 제4 연결부(300d)와 y축 방향으로 중첩된 영역을 가질 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 열전 소자는 인접한 열전 소자와 결합함에 있어서 중첩되는 영역을 형성하여 동일한 면적에 더 많은 열전 소자를 연결할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 열전 소자는 집적도를 향상시 킬 수 있다. 또한, 열전 소자 간의 연결 거리가 가까워져 외력에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
연결부(300)의 길이(d1)는 1.5㎜ 내지 2.5㎜일 수 있다. 도 1에서 연결부(300)의 길이(d1)은 도 1과 같이 제3 연결부(300c)의 x축 방향 길이일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 연결부(300)의 길이(d1)은 제1 연결부(300c)의 x축 방향 길이나, 제2 연결부(300b) 및 제4 연결부(300d)의 y축 방향 길이일 수 있다.
측면에 배치된 복수의 연결부(300)는 각각 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)을 포함할 수 있다. 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)은 인접한 열전 소자와 연결을 위해 인접한 열전 소자의 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)과 동일한 크기로 형성될 수 있다. 전극부(400)는 반도체 소자(100)에 연결될 수 있다. 전극부(400)는 몸체부(200)의 상부 및 하부에서 연결부(300)의 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)로 연장될 수 있다.
또한, 전극부(400)는 복수 개일 수 있다. 다만, 전극부(400)는 인접한 열전 소자가 포함하는 반도체 소자(100)와 연결되나, 직렬로 연결될 수 있으며, 이러한 연결에 한정되지 않는다.
또한, 전극부(400)의 양단에 연결된 반도체 소자(100)는 서로 다른 극성의 반도체 소자(100)일 수 있다. 예를 들어, 전극부(400)의 일단에 N형 열전 레그가 연결되는 경우, 전극부(400)의 타단에는 P형 열전 레그가 연결될 수 있다.
전극부(400)는 Gold, Silver, Copper, Lithium, Beryllium, Aluminum, Tungsten, Graphite, Pinchbeck, Magnesium, Iridium, Molybdenum 중 어느 하나를 포함하거나 또는 2 종류 이상의 합금을 포함할 수 있다.
전극부(400)는 z축 방향으로 몸체부(200)의 상면에 배치된 제1 전극(400a)과 z축 방향으로 몸체부(200)의 하면에 배치된 제2 전극(400b)을 포함할 수 있다. 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 몸체부(200)에서 대향하는 면에 배치된 연결부(300)의 연결홀(310a, 310b, 310c, 310d)로 연장될 수 있다.
예를 들어, 제1 전극(400a)은 제1 연결부(300a)의 연결홈인 제1 연결홀(310a)로 연장될 수 있다. 그리고 제2 전극(400b)은 제3 연결부(300c)의 제3 연결홀(310c)로 연장될 수 있다. 또한, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 각각 제2 연결부(300b)의 연결홈과 체4 연결부(300d)의 연결홈으로 연장될 수 있다. 이와 같이, 제 1 전극(400a)과 제 2 전극(400b)은 복수의 연결부 중 적어도 2개의 연결부의 연장홈으로 연장될 수 있다. 또한, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)는 몸체부(200)에서 대향하는 면에 형성된 연결부의 돌출 방향으로 각각 연장될 수 있다. 또한, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 각각 연장된 방향으로 인접한 열전 소자의 전극부(400)와 연결될 수 있다. 인접한 열전 소자의 열전 소자의 전극부(400)와 연결을 통해 N형 열전 레그와 P형 열전 레그가 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 연결을 통해, 열전 소자는 높은 열전 성능을 제공할 수 있다.
그리고 도 2를 참조하면, 몸체부(200)의 x축 방향의 길이는 d2, 몸체부(200)의 z축 방향의 길이는 d3, 연결부(300b, 300d)의 z축 방향의 길이를 제외한 길이를 d4, 연결홀(310b, 310d)의 길이를 d5로 정의할 수 있다. 이때, d3는 d4또는 d5 보다 클 수 있다. 또한, d4는 d3의 1/3 내지 2/3 일 수 있다. 도시되지는 않았지만 연결부(300b, 300d)의 z축 방향의 길이는 몸체부(200)의 z축 방향의 길이 d3와 동일할 수도 있다. 일례로, 몸체부의 길이(d2)은 6.25㎜ 내지 8.75㎜일 수 있다. 그리고 몸체부의 z축 방향의 길이(d3)는 3.75㎜ 내지 6.25㎜일 수 있다. 그리고 몸체부 측면에 배치된 제2 연결부 및 제4 연결부의 z축 방향의 길이는 몸체부(200)의 z축 방향의 길이(d3)의 1/3 내지 2/3 일 수 있다. 또한, 제 2 연결부 또는 제 4 연결부의 길이를 제외한 길이(d4)는 몸체부의 z축 방향의 길이(d3)의 1/3 내지 2/3일 수 있다. 따라서 몸체부(200) 측면에 배치된 제2 연결부 또는 제4 연결부의 z축 방향의 길이를 제외한 길이(d4)는 1.25㎜ 내지 4.16㎜일 수 있다. 또한, 연결홀(310b, 310d)의 길이(d5)은 1.2㎜ 내지 1.8㎜일 수 있다.
다양한 열전 소자에 대한 측면 단면도를 도시한 도면인 도 3을 참조하면, 제1 전극(400a)은 몸체부(200)의 상면에 배치될 수 있다. 그리고 제2 전극(400b)은 몸체부(200)의 하면에 배치될 수 있다.
이 때, 도 3에서 (a)와 같이, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 각각 몸체부(200)의 상면 및 하면에 전체적으로 배치될 수 있다.
또 다른 실시예로, 도 3에서 (b)와 같이, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 각각 몸체부(200)의 상면 및 하면의 일부에 배치되고, 반도체 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 도 3에서 (c)와 같이, 반도체 소자(100)는 몸체부(200)의 중공에 가득차지 않을 수 있다. 따라서 몸체부(200)는 중공에 반도체 소자(100)가 배치되나몸체부(200)의 상면과 하면까지 일정한 공간이 존재할 수 있다. 그리고 이러한 구성에 의하여 형성된 일정한 공간에 충진재(110)가 배치될 수 있다. 충진재(110)가 더 배치되는 구성을 통해, 열전 소자의 열전 성능은 더욱 향상 될 수 있다.
또한, 도 3에서 (c)와 같이, 몸체부(200)에 복수의 관통홀이 형성되고, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)이 관통홀을 통해 반도체 소자(100)와 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 외력의 영향을 덜 받아 내구성이 강화될 수 있다.
도시 되지는 않았지만, 제 1 전극(400a)과 제 2 전극(400b)는 복수의 연결홀 내면에 전체적으로 배치될 수 있다.
또한, 도 3에서 (d)와 같이, 몸체부(200)의 중공에 배치된 반도체 소자(100)는 몸체부(200)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면으로부터 돌출된 형태일 수 있다. 반도체 소자(100)가 몸체부(200)의 상면 및 하면으로부터 돌출된 경우, 제1 전극(400a)과 제2 전극(400b)은 반도체 소자(100)와 접촉하는 면적이 커져, 전기적으로 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열전 모듈의 상면도이고, 도 5는 도 4의 B 부분에 대한 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 복수 개의 열전 소자는 행렬로 배열될 수 있다. 그리고 인접한 복수 개의 열전 소자 사이를 연결하도록 인접한 복수의 열전 소자 사이에 행렬로 복수의 연결부재(500)가 배치된다. 복수의 연결부재(500)는 고강도 및 유연성을 갖기 위해 Polymers계열에서 선택될 수 있다. 자세하게는 Polycarbonate, Nylon, Polystyrene, Polypropylene, PET(Polyethylene Terephthalate), UF(Urea Formaldehyde), ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene), PMMA(Poly(Methyl Methacrylate)), uPVC(Unplasticized polyvinyl chloride) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
복수의 연결부재(500)는 행으로 배치된 제1 연결부재(500a-1, 500a-2, 500a-3, 500a-4, 500a-5)와 열로 배치된 제2 연결부재(500b-1, 500b-2, 500b-3, 500b-4, 500b-5)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 제1 열전 소자의 제1 연결부(300a-1)는 제1 열전 소자의 제1 연결홀을 통해 첫번째 행의 제1 연결부재(500a-1)와 결합할 수 있다. 그리고 제1 열전 소자의 제2 연결부(300a-2)는 제1 열전 소자의 제2 연결홀을 통해 두번째 열의 제2 연결부재(500b-2)와 결합할 수 있다. 또한, 제1 열전 소자의 제3 연결부(300a-3)는 제1 열전 소자의 제3 연결홀을 통해 두번째 행의 제1 연결부재(500a-2)와 결합할 수 있다. 그리고 제1 열전 소자의 제4 연결부(300a-4)는 제1 열전 소자의 제4 연결홀을 통해 첫번째 열의 제2 연결부재(500b-1)와 결합할 수 있다.
제1 열전 소자는 복수의 열전 소자에 인접하게 배치될 수 있다. 그리고 제1 열전 소자는 인접한 열전 소자와 전극부(400a-1, 400b-1)를 통해 전기적으로 연결되어 열전 성능을 제공할 수 있다.
예를 들어, 제1 열전 소자는 행 방향에 배치된 제2 열전 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)은 제1 열전 소자의 반도체 소자(100-1)와 연결되고, 제1 열전 소자의 몸체부(200-1)의 상면을 따라 제1 열전 소자의 제2 연결부(300b-1)로 연장될 수 있다.
그리고 연장된 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)은 제1 열전 소자의 제2 연결부(300b-1)의 연결홀에 배치된 제2 연결부재(500b-2)의 내부로 수용된다. 제2 연결부재(500b-2) 는 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)이 내부에 수용될 수 있는 수용홀을 포함할 수 있다. 따라서 각 열전 소자의 전극부가 연결 부재를 통해 인접한 열전 소자와 연결되고, 외부에 대한 노출이 없어 외력에 대한 영향을 적게 받을 수 있다.
또한, 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)은 제2 열전 소자의 제4 연결부(300d-2) 및 제2 열전 소자의 몸체부(200-2)의 상면을 따라 제2 열전 소자의 반도체 소자(100-2)와 연결될 수 있다. 이 때, 제1 열전 소자의 반도체 소자(100-1)와 제2 열전 소자의 반도체 소자(100-2) 극성이 반대인 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 제1 열전 소자의 반도체 소자(100-1)가 N형 열전 레그인 경우에, 제2 열전 소자의 반도체 소자(100-2)는 P형 열전 레그일 수 있다. 또한, 제2 열전 소자의 반도체 소자(100-2)와 연결된 제3 열전 소자의 반도체 소자(100-3)은 N형 열전 레그일 수 있다.
또한, 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)은 다양한 방향으로 인접한 열전 소자와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 제1 열전 소자의 제1 전극(400a-1)은 행 방향 뿐만 아니라, 열 방향으로도 연장될 수 있다.
각 열전 소자의 전극부는 대향하는 면에 배치된 연결부의 홀로 연장될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 전극부는 연결부재를 통해 인접한 열전 소자의 반도체 소자와 연결될 수 있다. 이 때, 각 열전 소자의 각 반도체 소자의 연결은 직렬로 연결되어야 하며, 복수의 열전 소자를 통한 높은 열전 성능을 제공하기 위해서 전기적 단락(short)이 이루어지도록 전극부가 배치되지 않을 수 있다.
복수의 열전 소자는 상기 언급한 바와 같이 인접한 열전 소자와 연결될 수 있다. 열전 소자는 4개의 연결부와 행렬로 배치된 4개의 연결부재를 통해 상하 좌우 움직일 수 있다. 또한, 행 또는 열에 배치된 연결부재는 인접한 행 또는 열에 배치된 연결부재와 엇갈리게 배치될 수 있다. 이 경우, 일시시예인 열전 모듈의 내구성이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 행으로 배치된 복수의 연결부재는 동일한 높이로 배치될 수 있다. 또한, 열로 배치된 복수의 연결부재는 모두 동일한 높이로 배치될 수 있다.
또한, 상기 언급한 구성에 의하여, 일실시예에 따른 열전 모듈은 보다 내구성이 강하고 대면적이면서, 높은 집적도 및 유연성을 제공할 수 있다.
도 6은 히트 싱크가 결합되는 열전 모듈의 도면이다.
도 6을 참조하면, 앞서 설명한 열전 모듈의 상면에 히트 싱크(600)가 배치될 수 있다. 히트 싱크(600)는 열 매개체 기능을 수행할 수 있다. 히트 싱크(600)는 열 전도가 우수하고, 유연성이 있는 재질로 이루어질 수 있다.
히트 싱크(600)는 열전 모듈 상면 또는 하면에 배치되어, 열전 소자의 반도체 소자(100)로부터 전달되는 열 에너지를 흡수하여 외부로 방출할 수 있다. 또한, 히트 싱크(600)는 외부로부터 열전 모듈에 가해지는 힘을 차단하여, 열전 모듈의 내구성을 개서할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 사시도이고, 도 8은 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 다양한 전극 연결 형태를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 열전 모듈은 전극부(400')가 인접한 열전 소자의 몸체부(200)의 상면 또는 하면에 배치될 수 있다.
전극부(400')는 전기가 통하고, 유연한 소재를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 전극부(400')는 2개의 인접한 열전 소자를 전기적으로 연결하도록 2개의 반도체 소자를 전기적으로 연결할 수 있다. 예시적으로, 전극부(400')는 제1 열전 소자와 제1 열전 소자에 인접한 제2 열전 소자의 상면에 배치되고, 제1 열전 소자의 반도체 소자와 제2 열전 소자의 반도체 소자의 상면과 전기적으로 연결될 수 있다.
전극부(400')는 열전 모듈의 열전 소자가 직렬 연결되도록 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
도 8a를 참조하면, 전극부는 복수 개 일 수 있다. 또한, 복수 개의 전극부는 복수 개의 열전 소자의 상면 및 하면 중 어느 하나에만 배치될 수 있다.
예시적으로, 제1 전극부(400'-1)는 제1 열전 소자(10-1)와 제1 열전 소자(10-1)에 인접한 제2 열전 소자(10-2)의 상면에 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극부(400'-2)는 제1 열전 소자(10-1)와 제1 열전 소자(101-1)에 인접한 제3 열전 소자(10-3)의 상면에 배치될 수 있다. 이 때, 제1 전극부(400'-1)과 제2 전극부(400'-2)는 중첩되는 영역(D)을 가질 수 있다. 중첩되는 영역(D)는 열전 소자의 반도체 소자 상에 위치하여, 외부로부터 반도체 소자를 용이하게 보호할 수 있다. 중첩되는 영역(D)은 제1 열전 소자(10-1)의 몸체부 상면의 전체 면적과 동일할 수 있으나, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다.
이러한 구성에 의하여, 열전 모듈에 포함된 복수 개의 열전 소자는 전기적으로 직렬 연결될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 열전 소자 간의 연결은 직렬뿐만 아니라 다양한 방식으로 연결될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 복수 개의 전극부는 복수 개의 열전 소자의 상면/하면을 교번하여 배치될 수 있다. 예시적으로, 제1 열전 소자(10-1)는 하면에 제1 전극부(400'-1)가 배치되고, 상면에 제2 전극부(400'-2)가 배치될 수 있다. 또한, 제1 열전 소자(10-1)에 인접한 제2 열전 소자(10-2)는 상면에 제2 전극부(400'-2)가 배치되고, 하면에 제3 전극부(400'-3)이 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수 개의 전극부는 열전 모듈의 상면 및 하면에 모두 배치되어, 열전 모듈 전체를 외력으로부터 보호할 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 전극부(400')는 반도체 소자의 상면 또는 하면을 전체적으로 덮을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 반도체 소자 및 열전 소자의 내구성을 개선할 수 있다.
다만, 이러한 방식에 한정되는 것은 아니며, 전극부(400')는 반도체 소자의 상면 또는 하면의 일부를 덮도록 배치될 수도 있다.
또한, 접착부재(410)가 전극부(400')와 반도체 소자 사이에 배치되어, 전극부(400')와 반도체 소자를 연결할 수 있다. 접착부재(410)는 전기 전도성 및 열전도성이 우수한 재질을 포함할 수 있다.
도 9는 히트 싱크와 결합한 다른 실시시예에 따른 열전 모듈의 도면이다.
도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 열전 모듈의 상면에 히트 싱크(600)가 배치될 수 있다. 히트 싱크(600)는 열 매개체 기능을 수행할 수 있다. 히트 싱크(600)는 열 전도가 우수하고, 유연성이 있는 재질로 이루어질 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 히트 싱크(600)는 열전 소자의 반도체 소자와 직접적으로 연결되어, 열 손실 없이 높은 효율로 반도체 소자로부터 발생한 열에너지를 외부로 방출할 수 있다.
또한, 열전 모듈은 플렉서블하여 상하의 외력에 의해 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 열전 모듈이 적용된 시트의 내부를 도시한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 상기 설명한 열전 소자 및 열전 모듈은 냉온 기기에 적용될 수 있다. 열전 모듈(10)은 냉온 기기(1000) 내부에 설치되고, 냉온 기기(1000) 내에 설치된 제어부(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 열전 모듈(10)은 제어부(20)로부터 냉각 또는 가열을 제어하는 신호를 수신할 수 있다.
여기서, 냉온 기기(1000)는 시트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아님 냉각 또는 가열이 필요한 모든 제품에 적용될 수 있다.
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.

Claims (17)

  1. 반도체 소자가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부;
    상기 몸체부의 측면에 돌출 배치되고 연결홀을 포함하는 복수의 연결부; 및
    상기 반도체 소자와 연결되는 복수의 전극부; 포함하는 열전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극부는 상기 연결부의 연결홀로 연장 배치되는 열전 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극부는 상기 반도체 소자 및 상기 몸체부의 상면 및 하면 중 어느 하나에 배치되는 열전 소자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 연결부는,
    상기 몸체부의 일 측면에 배치된 제1 연결부;
    상기 일 측면에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계 방향 및 수직 방향의 면에 배치된 제2 연결부;
    상기 제2 연결부에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계 방향 및 수직 방향에 배치된 제3 연결부; 및
    상기 제3 연결부에서 상기 중공의 중심축을 기준으로 시계 방향 및 수직 방향에 배치된 제4 연결부를 포함하는 열전 소자.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 연결부와 상기 제3 연결부는 서로 대향하는 면에서 엇갈리는 위치에 배치되는 열전 소자.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제2 연결부와 상기 제4 연결부는 서로 대향하는 면에서 엇갈리는 위치에 배치되는 열전 소자.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 연결부 및 상기 제3 연결부는 상기 중심축 방향으로 동일한 위치에 배치되고,
    상기 제2 연결부 및 상기 제4 연결부는 상기 중심축 방향으로 동일한 위치에 배치되는 열전 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1 연결부 및 상기 제3 연결부는,
    상기 제2 연결부 및 상기 제4 연결부와 상기 중심축 방향으로 엇갈리게 배치되는 열전 소자.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 전극부는,
    상기 몸체부의 상면에 배치된 제1 전극; 및
    상기 몸체부의 하면에 배치된 제2 전극을 포함하는 열전 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은,
    대향하는 면에 배치된 연결부의 연결홀로 연장 배치되는 열전 소자.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 전극부는,
    상기 몸체부에 형성된 관통홀을 통해 상기 반도체 소자와 연결되는 열전 소자.
  12. 행렬로 배열된 복수의 열전 소자; 및
    인접한 상기 복수의 열전 소자 사이를 연결하도록 인접한 상기 복수의 열전 소자 사이에 행렬로 배치되는 복수의 연결부재를 포함하고,
    상기 열전 소자는,
    반도체 소자가 배치되는 중공을 포함하는 몸체부,
    상기 몸체부의 측면에 돌출 배치되고 연결홀을 포함하는 복수의 연결부, 및
    상기 반도체 소자와 연결되는 복수의 전극부;를 포함하는 열전 모듈.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전극부는,
    상기 몸체부의 상면에 배치된 제1 전극; 및
    상기 몸체부의 하면에 배치된 제2 전극을 포함하는 열전 모듈.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은,
    대향하는 면에 배치된 연결부의 연결홀로 연장 배치되는 열전 모듈.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 전극부는,
    행 및 열 중 어느 하나의 방향에 배치된 인접한 열전 소자의 전극부와 전기적으로 연결되는 열전 모듈.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 연결부재는,
    연장된 상기 전극부를 수용하는 공간을 포함하는 열전 모듈.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 연결홀을 통해 이동 가능한 열전 모듈.
PCT/KR2017/009350 2016-09-02 2017-08-28 열전 소자 및 열전 모듈 Ceased WO2018044006A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/329,687 US11139421B2 (en) 2016-09-02 2017-08-28 Thermoelectric device and thermoelectric module
CN201780053928.8A CN109661731B (zh) 2016-09-02 2017-08-28 热电装置和热电模块

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160113491A KR102528360B1 (ko) 2016-09-02 2016-09-02 열전 소자 및 열전 모듈
KR10-2016-0113491 2016-09-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018044006A1 true WO2018044006A1 (ko) 2018-03-08

Family

ID=61309417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/009350 Ceased WO2018044006A1 (ko) 2016-09-02 2017-08-28 열전 소자 및 열전 모듈

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11139421B2 (ko)
KR (1) KR102528360B1 (ko)
CN (1) CN109661731B (ko)
WO (1) WO2018044006A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100050090A (ko) * 2008-11-05 2010-05-13 이진영 열전소자 및 연결 소켓
KR20150039135A (ko) * 2015-02-02 2015-04-09 실버레이 주식회사 열전모듈
JP2015088577A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 アイシン高丘株式会社 熱電素子及び熱電モジュール
KR20150132085A (ko) * 2013-03-15 2015-11-25 니뽄 서모스탯 가부시키가이샤 열전변환모듈
KR20160046645A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 유연열전소자 모듈 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11121816A (ja) * 1997-10-21 1999-04-30 Morikkusu Kk 熱電モジュールユニット
JP2008034791A (ja) * 2006-06-28 2008-02-14 Denso Corp 熱電変換装置およびその装置の製造方法
JP5109766B2 (ja) * 2008-03-31 2012-12-26 Ｔｄｋ株式会社 熱電モジュール
WO2013129057A1 (ja) * 2012-02-27 2013-09-06 株式会社Kelk 熱電モジュール、熱電発電装置および熱電発電器
US20140326287A1 (en) * 2013-05-02 2014-11-06 Perpetua Power Source Technologies, Inc. Wearable thermoelectric generator assembly and method of manufacturing same
US10118521B2 (en) * 2016-08-24 2018-11-06 Nissan North America, Inc. Thermoelectric device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100050090A (ko) * 2008-11-05 2010-05-13 이진영 열전소자 및 연결 소켓
KR20150132085A (ko) * 2013-03-15 2015-11-25 니뽄 서모스탯 가부시키가이샤 열전변환모듈
JP2015088577A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 アイシン高丘株式会社 熱電素子及び熱電モジュール
KR20160046645A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 국민대학교산학협력단 유연열전소자 모듈 장치
KR20150039135A (ko) * 2015-02-02 2015-04-09 실버레이 주식회사 열전모듈

Also Published As

Publication number Publication date
CN109661731B (zh) 2023-07-25
CN109661731A (zh) 2019-04-19
KR102528360B1 (ko) 2023-05-03
US11139421B2 (en) 2021-10-05
US20190198741A1 (en) 2019-06-27
KR20180026295A (ko) 2018-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9780283B2 (en) Thermoelectric conversion element
WO2019112288A1 (ko) 열변환장치
WO2020159177A1 (ko) 열전소자
WO2018226046A1 (ko) 열변환장치
WO2016159591A1 (ko) 열전소자, 열전모듈 및 이를 포함하는 열전환장치
Gobpant et al. High-performance flexible thermoelectric generator based on silicone rubber and cover with graphite sheet
EP2609635A2 (en) Thermoelectric module comprising thermoelectric element doped with nanoparticles and manufacturing method of the same
TWI716552B (zh) 熱電轉換單元及熱電轉換模組
WO2021029590A1 (ko) 열전장치
WO2019143140A1 (ko) 열전 소자
WO2017150932A1 (ko) 열전 소자 및 이의 제조방법
WO2019151765A1 (ko) 열전장치
WO2021145621A1 (ko) 발전장치
WO2020004827A1 (ko) 열전소자
WO2020246749A1 (ko) 열전소자
WO2018044006A1 (ko) 열전 소자 및 열전 모듈
WO2019022570A1 (ko) 냉온장치
KR102652928B1 (ko) 열전 소자
WO2017123057A1 (ko) 열전 소자
WO2022270912A1 (ko) 열전장치
WO2019066354A1 (ko) 열전 소자
WO2020130507A1 (ko) 열전 모듈
WO2018226044A1 (ko) 열변환장치
WO2017209549A1 (ko) 열전 레그 및 이를 포함하는 열전 소자
WO2021101267A1 (ko) 열전소자

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17846931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17846931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1