WO2020246749A1 - 열전소자 - Google Patents

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WO2020246749A1
WO2020246749A1 PCT/KR2020/006946 KR2020006946W WO2020246749A1 WO 2020246749 A1 WO2020246749 A1 WO 2020246749A1 KR 2020006946 W KR2020006946 W KR 2020006946W WO 2020246749 A1 WO2020246749 A1 WO 2020246749A1
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insulating layer
disposed
thermoelectric
layer
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PCT/KR2020/006946
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French (fr)
Inventor
최만휴
조용상
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
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    • 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
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Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric device, and more particularly, to a substrate and an insulating layer of a thermoelectric device.
  • 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.
  • 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.
  • 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. .
  • thermoelectric devices are variously applied to home appliances, electronic parts, and communication parts.
  • 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.
  • the thermoelectric element includes a substrate, an electrode, and a thermoelectric leg, a plurality of thermoelectric legs are disposed between an upper substrate and a lower substrate, a plurality of upper electrodes are disposed between the plurality of thermoelectric legs and the upper substrate, and a plurality of thermoelectric legs and And a plurality of lower electrodes are disposed between the lower substrates.
  • thermoelectric device In order to improve the heat transfer performance of the thermoelectric device, there are increasing attempts to use a metal substrate.
  • thermoelectric device may be manufactured according to a process of sequentially laminating a resin layer, an electrode, and a thermoelectric leg on a pre-prepared metal substrate.
  • a metal substrate is used, an advantageous effect can be obtained in terms of heat conduction, but there is a problem in that reliability is lowered when used for a long time due to a low withstand voltage.
  • thermoelectric device in which not only thermal conduction performance but also withstand voltage performance and bonding performance with a heat sink are improved.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate and an insulating layer structure of a thermoelectric device with improved thermal conduction performance, withstand voltage performance, and bonding performance with a heat sink.
  • thermoelectric device is disposed on a first insulating layer, a first substrate disposed on the first insulating layer, a second insulating layer disposed on the first substrate, and the second insulating layer.
  • the first insulating layer includes a first aluminum oxide layer
  • the first substrate is an aluminum substrate
  • the second substrate is It is a copper substrate
  • the first substrate is a low temperature portion
  • the second substrate is a high temperature portion.
  • Each of the second insulating layer and the third insulating layer may be formed of a resin layer including at least one of an epoxy resin composition and a silicone resin composition.
  • the thickness of the second insulating layer may be the same as the thickness of the third insulating layer or may be smaller than the thickness of the third insulating layer.
  • the second insulating layer may include a second aluminum oxide layer, and the third insulating layer may be formed of a resin layer including at least one of an epoxy resin composition and a silicone resin composition.
  • the second insulating layer is disposed on the second aluminum oxide layer and may further include a resin layer including at least one of an epoxy resin composition and a silicone resin composition.
  • the thickness of the resin layer included in the second insulating layer may be smaller than the thickness of the second aluminum oxide layer and the thickness of the third insulating layer, respectively.
  • At least one of the first aluminum oxide layer and the second aluminum oxide layer may be formed by anodizing an aluminum substrate.
  • At least one of the first aluminum oxide layer and the second aluminum oxide layer may extend along a side surface of the aluminum substrate to be connected to each other.
  • the sum of the thicknesses of the first insulating layer and the second insulating layer may be 80 ⁇ m or more.
  • a heat sink disposed on the copper substrate may be further included.
  • An oxide layer may not be disposed between the copper substrate and the heat sink.
  • thermoelectric device having excellent performance and high reliability can be obtained.
  • thermoelectric device that satisfies all the required performance differences between the low temperature portion and the high temperature portion can be obtained.
  • thermoelectric device can be applied not only to applications implemented in a small size, but also to applications implemented in large sizes such as vehicles, ships, steel mills, and incinerators.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermoelectric device
  • FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric device.
  • thermoelectric device 3 is a perspective view of a thermoelectric device including a sealing member.
  • thermoelectric element 4 is an exploded perspective view of a thermoelectric element including a sealing member.
  • thermoelectric device 5 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 6 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 7 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view according to another embodiment of the present invention.
  • 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.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the constituent elements of the embodiment of the present invention.
  • a component 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.
  • top (top) or bottom (bottom) 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 the case where the above other component is formed or arranged between the two components.
  • upper (upper) or lower (lower) 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.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a thermoelectric device
  • FIG. 2 is a perspective view of a thermoelectric device
  • 3 is a perspective view of a thermoelectric device including a sealing member
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a thermoelectric device including a sealing member.
  • thermoelectric device 100 includes a lower substrate 110, a lower electrode 120, a P-type thermoelectric leg 130, an N-type thermoelectric leg 140, an upper electrode 150, and an upper substrate. Includes 160.
  • the lower electrode 120 is disposed between the lower substrate 110 and the lower bottom surface of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140
  • the upper electrode 150 is the upper substrate 160 and the P-type It is disposed between the thermoelectric leg 130 and the upper bottom surface of the N-type thermoelectric leg 140. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 130 and the plurality of N-type thermoelectric legs 140 are electrically connected by the lower electrode 120 and the upper electrode 150.
  • a pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 disposed between the lower electrode 120 and the upper electrode 150 and electrically connected to each other may form a unit cell.
  • thermoelectric leg 130 when voltage is applied to the lower electrode 120 and the upper electrode 150 through the lead wires 181 and 182, current from the P-type thermoelectric leg 130 to the N-type thermoelectric leg 140 due to the Peltier effect
  • the substrate that flows through absorbs heat and acts as a cooling unit, and the substrate through which current flows from the N-type thermoelectric leg 140 to the P-type thermoelectric leg 130 may be heated to function as a heat generating unit.
  • a temperature difference between the lower electrode 120 and the upper electrode 150 when a temperature difference between the lower electrode 120 and the upper electrode 150 is applied, charges in the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 move due to the Seebeck effect, and electricity may be generated. .
  • the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be bismuth steluride (Bi-Te) based thermoelectric legs including bismuth (Bi) and tellurium (Te) as main raw materials.
  • P-type thermoelectric leg 130 is antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium It may be a bismuth steluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg containing at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In).
  • the P-type thermoelectric leg 130 contains 99 to 99.999 wt% of Bi-Sb-Te, which is a main raw material, based on 100 wt% of the total weight, and nickel (Ni), aluminum (Al), and copper (Cu) , Silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and at least one of indium (In) may contain 0.001 to 1 wt%.
  • the N-type thermoelectric leg 140 includes selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and tellurium.
  • thermoelectric leg 140 It may be a bismuth steluride (Bi-Te)-based thermoelectric leg containing at least one of (Te), bismuth (Bi), and indium (In).
  • the N-type thermoelectric leg 140 contains 99 to 99.999 wt% of Bi-Se-Te, which is a main raw material, based on 100 wt% of the total weight, and nickel (Ni), aluminum (Al), and copper (Cu) , Silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), and at least one of indium (In) may contain 0.001 to 1 wt%.
  • the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be formed in a bulk type or a stacked type.
  • the bulk-type P-type thermoelectric leg 130 or the bulk-type N-type thermoelectric leg 140 heats a thermoelectric material to produce an ingot, pulverizes the ingot and sifts it to obtain powder for thermoelectric legs, It can be obtained through the process of sintering and cutting the sintered body.
  • the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be polycrystalline thermoelectric legs.
  • polycrystalline thermoelectric legs when the powder for thermoelectric legs is sintered, it can be compressed to 100 MPa to 200 MPa.
  • the powder for the thermoelectric leg when the P-type thermoelectric leg 130 is sintered, the powder for the thermoelectric leg may be sintered to 100 to 150 MPa, preferably 110 to 140 MPa, and more preferably 120 to 130 MPa.
  • the powder for the thermoelectric leg when the N-type thermoelectric leg 130 is sintered, the powder for the thermoelectric leg may be sintered to 150 to 200 MPa, preferably 160 to 195 MPa, and more preferably 170 to 190 MPa.
  • the strength of the P-type thermoelectric leg 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may be increased.
  • the stacked P-type thermoelectric leg 130 or the stacked N-type thermoelectric leg 140 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.
  • the pair of P-type thermoelectric legs 130 and N-type thermoelectric legs 140 may have the same shape and volume, or may have different shapes and volumes.
  • the height or cross-sectional area of the N-type thermoelectric leg 140 is the height or cross-sectional area of the P-type thermoelectric leg 130 It can also be formed differently.
  • the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may have a cylindrical shape, a polygonal column shape, an elliptical column shape, or the like.
  • the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may have a stacked structure.
  • 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.
  • Each structure may further include a conductive layer having an opening pattern, thereby increasing adhesion between structures, lowering thermal conductivity, and increasing electrical conductivity.
  • the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 may be formed to have different cross-sectional areas within one thermoelectric leg.
  • a cross-sectional area of both ends disposed to face the electrode in one thermoelectric leg may be formed larger than a cross-sectional area between both ends. Accordingly, since the temperature difference between both ends can be formed large, thermoelectric efficiency can be increased.
  • thermoelectric performance index (ZT) can be expressed as in Equation 1.
  • ⁇ is the Seebeck coefficient [V/K]
  • ⁇ is the electrical conductivity [S/m]
  • ⁇ 2 ⁇ is the power factor (W/mK 2 ])
  • T is the temperature
  • k is the thermal conductivity [W/mK].
  • k can be expressed as a ⁇ cp ⁇ , a is the thermal diffusivity [cm 2 /S], cp is the specific heat [J/gK], and ⁇ is the density [g/cm 3 ].
  • thermoelectric performance index of the thermoelectric element 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 thermoelectric performance index (ZT) can be calculated using the measured Z value.
  • the upper electrode 150 disposed between the thermoelectric legs 140 includes at least one of copper (Cu), silver (Ag), aluminum (Al), and nickel (Ni), and has a thickness of 0.01mm to 0.3mm. I can. If the thickness of the lower electrode 120 or the upper electrode 150 is less than 0.01 mm, the function as an electrode may be degraded, resulting in a decrease in electrical conduction performance, and if it exceeds 0.3 mm, the conduction efficiency may decrease due to an increase in resistance. .
  • the lower substrate 110 and the upper substrate 160 facing each other may be a metal substrate, and the thickness thereof may be 0.1mm to 1.5mm.
  • the thickness of the metal substrate is less than 0.1 mm or exceeds 1.5 mm, heat dissipation characteristics or thermal conductivity may be excessively high, and thus reliability of the thermoelectric element may be deteriorated.
  • an insulating layer 170 is provided between the lower substrate 110 and the lower electrode 120 and between the upper substrate 160 and the upper electrode 150, respectively. ) Can be further formed.
  • the insulating layer 170 may include a material having a thermal conductivity of 5 to 20 W/K.
  • the size of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be formed differently.
  • the volume, thickness, or area of one of the lower substrate 110 and the upper substrate 160 may be formed larger than the other volume, thickness, or area. Accordingly, heat absorption performance or heat dissipation performance of the thermoelectric element can be improved.
  • the volume, thickness, or area of the lower substrate 110 may be larger than at least one of the volume, thickness, or area of the upper substrate 160.
  • the lower substrate 110 when disposed in the upper substrate 160, at least one of the volume, thickness, or area may be larger. In this case, the area of the lower substrate 110 may be formed in a range of 1.2 to 5 times the area of the upper substrate 160. If the area of the lower substrate 110 is less than 1.2 times that of the upper substrate 160, the effect on the improvement of heat transfer efficiency is not high, and if it exceeds 5 times, the heat transfer efficiency is significantly lowered. It can be difficult to maintain its basic shape.
  • thermoelectric device 100 includes a lower substrate 110, a lower electrode 120, a P-type thermoelectric leg 130, an N-type thermoelectric leg 140, an upper electrode 150, and an upper substrate 160.
  • a sealing member 190 may be further disposed between the lower substrate 110 and the upper substrate 160.
  • the sealing member may be disposed on the side of the lower electrode 120, the P-type thermoelectric leg 130, the N-type thermoelectric leg 140, and the upper electrode 150 between the lower substrate 110 and the upper substrate 160. . Accordingly, the lower electrode 120, the P-type thermoelectric leg 130, the N-type thermoelectric leg 140, and the upper electrode 150 may be sealed from external moisture, heat, and contamination.
  • the sealing member 190 is the outermost of the plurality of lower electrodes 120, the plurality of P-type thermoelectric legs 130, and the outermost of the plurality of N-type thermoelectric legs 140 and the plurality of upper electrodes 150
  • a sealing case 192 disposed at a predetermined distance apart from the outermost side of the panel, a sealing material 194 disposed between the sealing case 192 and the lower substrate 110, and between the sealing case 192 and the upper substrate 160 It may include a sealing material 196 disposed on. In this way, the sealing case 192 may contact the lower substrate 110 and the upper substrate 160 through the sealing materials 194 and 196.
  • the sealing materials 194 and 196 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 applied on both sides.
  • the sealing materials 194 and 194 provide airtightness between the sealing case 192 and the lower substrate 110 and between the sealing case 192 and the upper substrate 160, and the lower electrode 120 and the P-type thermoelectric leg ( 130), the sealing effect of the N-type thermoelectric leg 140 and the upper electrode 150 may be increased, and may be mixed with a finishing material, a finishing layer, a waterproof material, a waterproof layer, and the like.
  • the sealing material 194 sealing between the sealing case 192 and the lower substrate 110 is disposed on the upper surface of the lower substrate 110, and sealing material between the sealing case 192 and the upper substrate 160 ( 196 may be disposed on the side of the upper substrate 160.
  • the area of the lower substrate 110 may be larger than the area of the upper substrate 160.
  • a guide groove G for drawing out the lead wires 180 and 182 connected to the electrode may be formed in the sealing case 192.
  • the sealing case 192 may be an injection molded product made of plastic or the like, and may be mixed with the sealing cover.
  • the above description of the sealing member is merely an example, and the sealing member may be modified in various forms.
  • an insulating material may be further included to surround the sealing member.
  • the sealing member may include a heat insulating component.
  • thermoelectric legs 130 and the N-type thermoelectric leg 140 may have a structure shown in FIG. 1(a) or 1(b).
  • the thermoelectric legs 130 and 140 are thermoelectric material layers 132 and 142, and first plating layers 134-1 and 144 stacked on one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142. -1), and second plating layers 134-2 and 144-2 that are stacked on the other surface disposed to face one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142.
  • the thermoelectric legs 130 and 140 include the thermoelectric material layers 132 and 142, and the first plating layer 134-1 stacked on one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142.
  • thermoelectric material layers 132 and 142 stacked on the other surface facing one surface of the thermoelectric material layers 132 and 142.
  • First buffer layers 136-1 and 146-1 disposed between the plating layers 134-1 and 144-1 and between the thermoelectric material layers 132 and 142 and the second plating layers 134-2 and 144-2, respectively
  • second buffer layers 136-2 and 146-2 Alternatively, the thermoelectric legs 130 and 140 are between each of the first plating layers 134-1 and 144-1 and the second plating layers 134-2 and 144-2, and the lower substrate 110 and the upper substrate 160, respectively. It may further include a metal layer laminated on.
  • thermoelectric material layers 132 and 142 may include bismuth (Bi) and tellurium (Te), which are semiconductor materials.
  • the thermoelectric material layers 132 and 142 may have the same material or shape as the P-type thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140 described above.
  • the bonding strength of the thermoelectric material layers 132 and 142, the first buffer layers 136-1 and 146-1, and the first plating layers 134-1 and 144-1, and Adhesion between the thermoelectric material layers 132 and 142, the second buffer layers 136-2 and 146-2, and the second plating layers 134-2 and 144-2 may be increased.
  • the first plating layers 134-1 and 144-1 and the second plating layers 134-2 and 144-2 are P-type. It is possible to prevent the problem of carbonization by being separated from the thermoelectric leg 130 or the N-type thermoelectric leg 140, and durability and reliability of the thermoelectric element 100 may be improved.
  • the metal layer may be selected from copper (Cu), copper alloy, aluminum (Al), and aluminum alloy, and may have a thickness of 0.1 to 0.5 mm, preferably 0.2 to 0.3 mm.
  • the first plating layers 134-1 and 144-1 and the second plating layers 134-2 and 144-2 may each include at least one of Ni, Sn, Ti, Fe, Sb, Cr, and Mo. And, it may have a thickness of 1 to 20 ⁇ m, preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the first plating layers 134-1 and 144-1 and the second plating layers 134-2 and 144-2 prevent the reaction between Bi or Te, which is a semiconductor material in the thermoelectric material layers 132 and 142, and the metal layer. Not only can the performance of the device be prevented from deteriorating, but oxidation of the metal layer can be prevented.
  • the first The buffer layers 136-1 and 146-1 and the second buffer layers 136-2 and 146-2 may be disposed.
  • the first buffer layers 136-1 and 146-1 and the second buffer layers 136-2 and 146-2 may include Te.
  • the first buffer layers 136-1 and 146-1 and the second buffer layers 136-2 and 146-2 are Ni-Te, Sn-Te, Ti-Te, Fe-Te, Sb-Te, It may contain at least one of Cr-Te and Mo-Te.
  • Te in the thermoelectric material layers 132 and 142 is the first plating layers 134-1 and 144-1.
  • diffusion to the second plating layers 134-2 and 144-2 may be prevented. Accordingly, it is possible to prevent an increase in electrical resistance in the thermoelectric material layer due to the Bi-rich region.
  • the terms of the lower substrate 110, the lower electrode 120, the upper electrode 150 and the upper substrate 160 are used, but these are arbitrarily referred to as upper and lower portions for ease of understanding and convenience of description. However, the position may be reversed so that the lower substrate 110 and the lower electrode 120 are disposed on the upper side, and the upper electrode 150 and the upper substrate 160 are disposed on the lower side.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention
  • 8 is a cross-sectional view according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a cross-sectional view according to another embodiment of the present invention. Redundant descriptions of the same contents as those described in FIGS. 1 to 4 are omitted.
  • the thermoelectric device 300 includes a first insulating layer 310, a first substrate 320 disposed on the first insulating layer 310, and a first The second insulating layer 330 disposed on the substrate 320, the plurality of first electrodes 340 disposed on the second insulating layer 330, and the plurality of first electrodes 340 P-type thermoelectric leg 350 and a plurality of N-type thermoelectric legs 355, a plurality of P-type thermoelectric legs 350 and a plurality of second electrodes 360 disposed on the plurality of N-type thermoelectric legs 355, And a third insulating layer 370 disposed on the plurality of second electrodes 360 and a second substrate 380 disposed on the third insulating layer 370.
  • a heat sink 390 may be further disposed on the second substrate 380.
  • a sealing member may be further disposed between the first substrate 320 and the second substrate 380.
  • the first electrode 340, the P-type thermoelectric leg 350, the N-type thermoelectric leg 360, and the second electrode 370 are respectively the upper electrode 150 and the P-type thermoelectric leg ( 130), and the N-type thermoelectric leg 140 and the lower electrode 120, the contents described in FIGS. 1 to 2 may be the same or similarly applied.
  • the (+) terminal and the (-) terminal are connected to the first electrode 340 to penetrate through the first insulating layer 310, the first substrate 320, and the second insulating layer 330 and are drawn downward.
  • the (+) terminal and the (-) terminal are connected to the first electrode 340, the first insulating layer 310, the first substrate 320, and the second insulating layer ( 330) can also be withdrawn to the side.
  • the high temperature side of the thermoelectric element 300 may be exposed to a high temperature, for example, about 180°C or higher, and due to different coefficients of thermal expansion of the electrode, the insulating layer, and the substrate, the electrode, insulation Peeling between the layer and the substrate can be a problem. Accordingly, the high-temperature portion side of the thermoelectric device 300 may require higher heat conduction performance than the low-temperature portion side. In particular, when a heat sink is further disposed on the substrate on the high temperature side of the thermoelectric element 300, the bonding force between the substrate and the heat sink may have a great influence on the durability and reliability of the thermoelectric element 300.
  • thermoelectric element 300 the first substrate 320 is disposed on the low temperature side of the thermoelectric element 300 and the second substrate 380 is disposed on the high temperature side of the thermoelectric element 300.
  • the first substrate 320 is an aluminum substrate
  • the second substrate 380 is a copper substrate.
  • the copper substrate has high thermal conductivity and electrical conductivity to an aluminum substrate. Accordingly, when the first substrate 320 is made of an aluminum substrate and the second substrate 380 is made of a copper substrate, both high withstand voltage performance at the low temperature portion and high heat dissipation performance at the high temperature portion may be satisfied.
  • the first substrate 320 is disposed on the first insulating layer 310, and the second insulating layer 330 is disposed on the first substrate 320. In this way, when insulating layers are disposed on both surfaces of the first substrate 320, the withstand voltage performance of the first substrate 320 may be further improved.
  • the first insulating layer 310 may be an aluminum oxide layer.
  • the withstand voltage performance can be improved without increasing the thermal resistance of the first substrate 320 side.
  • the thickness of the first insulating layer 310 may be 20 to 100 ⁇ m, preferably 30 to 80 ⁇ m, more preferably 35 to 60 ⁇ m. When the thickness of the first insulating layer 310 satisfies this numerical range, high heat conduction performance and withstand voltage performance may be simultaneously satisfied.
  • the total sum of the thickness of the insulating layer on the side of the first substrate 320 that is, the sum of the thickness of the first insulating layer 310 and the thickness of the second insulating layer 330 is 80 ⁇ m or more, preferably 80 to It may be 480 ⁇ m.
  • the withstand voltage performance may increase.
  • the thermal resistance also increases.
  • the insulating layer on the side of the first substrate 320 is divided and disposed on both sides of the first substrate 320, and in particular, by disposing an aluminum oxide layer under the first substrate 320, high It is possible to simultaneously satisfy the heat conduction performance and the withstand voltage performance.
  • the second insulating layer 330 and the third insulating layer 370 are each of an epoxy resin composition including an epoxy resin and an inorganic filler, and a silicone resin composition including polydimethylsiloxane (PDMS). It may be made of a resin layer containing at least one. Accordingly, the second insulating layer 330 may improve insulation, adhesion, and heat conduction performance between the first substrate 320 and the first electrode 340, and the third insulating layer 370 may be formed of the second electrode 360. ) It is possible to improve insulation, adhesion, and heat conduction performance between the second substrate 380 and the second substrate 380.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the inorganic filler may be included in 68 to 88 vol% of the resin layer. 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 resin layer may be easily broken.
  • the epoxy resin may include an epoxy compound and a curing agent.
  • the curing agent may be included in a volume ratio of 1 to 10 with respect to the epoxy compound 10 volume ratio.
  • the epoxy compound may include at least one of a crystalline epoxy compound, an amorphous epoxy compound, and a silicone epoxy compound.
  • 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.
  • the nitride may include at least one of boron nitride and aluminum nitride.
  • the particle size D50 of the boron nitride agglomerates may be 250 to 350 ⁇ m, and the particle size D50 of the aluminum oxide may be 10 to 30 ⁇ m.
  • 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 the aluminum oxide can be evenly dispersed in the resin layer, thereby providing an even heat conduction effect and adhesion performance throughout the resin layer. Can have.
  • the second insulating layer 330 made of a resin layer is advantageous in terms of heat conduction performance to be disposed as thin as possible in a line maintaining the insulating performance and adhesion performance between the first substrate 320 and the first electrode 340.
  • the second insulating layer 310 made of a resin layer Even if the thickness of the insulating layer 330 is the same as the thickness of the third insulating layer 370 made of the same material or smaller than the thickness of the third insulating layer 370, the low temperature side may have sufficient withstand voltage performance. Accordingly, the thickness of the second insulating layer 330 made of the resin layer may be the same as the thickness of the third insulating layer 370 or less than the thickness of the third insulating layer 370.
  • the thickness of the third insulating layer 370 may be thicker than that of the second insulating layer 330.
  • the temperature at the high-temperature part may increase by about 180° C. or more, and according to an embodiment of the present invention, when the third insulating layer 370 is made of a resin layer having ductility, The third insulating layer 370 may serve to alleviate a thermal shock between the second electrode 360 and the second substrate 380.
  • the second insulating layer 330 includes a second aluminum oxide layer
  • the third insulating layer 370 includes an epoxy resin composition including an epoxy resin and an inorganic filler, and a polydimethylsiloxane (PDMS). It may be made of a resin layer containing at least one of the silicone resin composition containing. As described above, the withstand voltage performance is more important at the low temperature side, and the bonding performance is more important at the high temperature side. Accordingly, when the second insulating layer 330 is made of the second aluminum oxide layer, it can have higher withstand voltage performance than the case made of the resin layer. In addition, when the third insulating layer 370 is made of a resin layer, bonding performance between the second electrode 360 and the second substrate 380 may be guaranteed.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • the second insulating layer 330 includes a second aluminum oxide layer 334 disposed on the first substrate 320, but disposed on the second aluminum oxide layer 334.
  • a resin layer 332 may be further included.
  • the resin layer 332 included in the second insulating layer 330 may increase bonding strength between the second aluminum oxide layer 334 and the first electrode 340. That is, since the resin layer 332 included in the second insulating layer 330 only needs to be formed to provide adhesion between the second aluminum oxide layer 334 and the first electrode 340, the second insulating layer 330 The thickness of the resin layer 332 included in may be smaller than the thickness of the second aluminum oxide layer 334 and the thickness of the third insulating layer 370, respectively.
  • thermoelectric device in which the structures of the substrate and the insulating layer are modified according to the difference in characteristics between the low temperature portion and the high temperature portion of the thermoelectric element can be obtained.
  • At this time, at least one of the first aluminum oxide layer 312 and the second aluminum oxide layer 334 may be formed by anodizing an aluminum substrate, which is the first substrate 320.
  • at least one of the first aluminum oxide layer 312 and the second aluminum oxide layer 334 may be formed by a dipping process or a spray process.
  • At least one of the first aluminum oxide layer 312 and the second aluminum oxide layer 334 is an extension portion extending along the aluminum substrate ( It may be connected to each other by forming 340 on the side of the aluminum substrate. According to this, an aluminum oxide layer may be formed on the entire surface of the aluminum substrate, and it is possible to further increase the withstand voltage performance of the low temperature portion.
  • a heat sink may be further disposed on the high temperature side.
  • the second substrate 380 and the heat sink 390 on the high temperature side may be integrally formed, but a separate second substrate 380 and the heat sink 390 may be bonded to each other.
  • bonding between the second substrate 380 and the heat sink 390 may be difficult.
  • a metal oxide layer may not be formed between the second substrate 380 and the heat sink 390. That is, when the second substrate 380 is a copper substrate, a copper oxide layer may not be formed on the surface of the copper substrate.
  • the copper substrate may be surface-treated in advance to prevent oxidation of the copper substrate.
  • a copper substrate is plated with a metal layer such as nickel that is not easily oxidized compared to copper, it is possible to prevent the formation of a metal oxide layer on the copper substrate.
  • thermoelectric device having a different substrate and insulating layer structure on the low-temperature portion and the substrate and insulating layer structure on the high-temperature portion may be obtained by reflecting the difference in characteristics between the low-temperature portion and the high-temperature portion of the thermoelectric element.
  • Tables 1 and 10 are results of simulations of withstand voltage depending on the thickness of the insulating layer.
  • An insulating layer was formed by anodizing on an aluminum substrate, and withstand voltage was measured according to the thickness of the insulating layer.
  • Table 2 is a result of measuring the thermal resistance of the thermoelectric device according to Comparative Examples and Examples.
  • an insulating layer made of a resin layer was disposed on a copper substrate, and in Example 1, an aluminum substrate was disposed on an aluminum oxide layer, and then an insulating layer made of a resin layer was further disposed. An aluminum oxide layer was formed on both sides, and in Example 3, an insulating layer made of a resin layer was further disposed after forming an aluminum oxide layer on both sides of the aluminum substrate.
  • the total thickness of the insulating layer in the comparative example is 40 ⁇ m, which is smaller than the total thickness of the insulating layers of Examples 1 to 3, it is found that it has higher thermal resistance compared to Examples 1 to 3. Able to know.
  • Example 1 compared to Example 1 in which the aluminum oxide layer was disposed on only one side of the aluminum substrate, it can be seen that significantly lower thermal resistance can be obtained in Examples 2 and 3 in which the aluminum oxide layers were disposed on both sides of the aluminum substrate.
  • the thermal resistance was similar to that of Example 2, but the bonding performance between the aluminum substrate and the electrode may be higher.
  • FIG. 11 is a simulation result of a change in thermal resistance according to the thickness of an insulating layer in the structures according to Comparative Examples, Examples 2 and 3;
  • thermoelectric device may act on a device for power generation, a device for cooling, a device for heating, and the like.
  • the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention is mainly an optical communication module, a sensor, a medical device, a measuring device, an aerospace industry, a refrigerator, a chiller, an automobile ventilation sheet, a cup holder, a washing machine, a dryer, and a wine cellar. , Water purifier, sensor power supply, thermopile, etc.
  • thermoelectric device As an example in which the thermoelectric device 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.
  • a Peltier-based thermoelectric device may be applied.
  • thermoelectric device 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.
  • 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).
  • TTRS Thermoelectric Thermal Reference Source
  • a Peltier-based thermoelectric element may be applied for cooling 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.
  • thermoelectric device according to an embodiment of the present invention is applied to a medical device, an immunoassay field, an in vitro diagnostics field, a temperature control and cooling system, Physical therapy fields, liquid chiller systems, blood/plasma temperature control fields, etc. Accordingly, precise temperature control is possible.
  • thermoelectric device according to an embodiment of the present invention is applied to a medical device. Accordingly, power can be supplied to the artificial heart.
  • thermoelectric device examples include a star tracking system, a thermal imaging camera, an infrared/ultraviolet ray detector, a CCD sensor, a Hubble space telescope, and a TTRS. Accordingly, it is possible to maintain the temperature of the image sensor.
  • thermoelectric device according to the embodiment of the present invention are applied to the aerospace industry, such as a cooling device, a heater, and a power generation device.
  • thermoelectric device according to an embodiment of the present invention can be applied to other industrial fields for power generation, cooling, and heating.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그, 상기 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그 상에 배치된 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치된 제3 절연층, 그리고 상기 제3 절연층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 절연층은 제1 산화알루미늄층을 포함하고, 상기 제1 기판은 알루미늄 기판이며, 상기 제2 기판은 구리 기판이고, 상기 제1 기판은 저온부이며, 상기 제2 기판은 고온부이다.

Description

열전소자
본 발명은 열전소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 기판 및 절연층에 관한 것이다.
열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.
열전소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다.
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.
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.
열전소자는 기판, 전극 및 열전 레그를 포함하며, 상부 기판과 하부 기판 사이에 복수의 열전 레그가 배치되고, 복수의 열전 레그와 상부기판 사이에 복수의 상부 전극이 배치되고, 복수의 열전 레그와 및 하부기판 사이에 복수의 하부전극이 배치된다.
열전소자의 열전달 성능을 향상시키기 위하여, 금속기판을 사용하고자 하는 시도가 늘고 있다.
일반적으로, 열전소자는 미리 마련된 금속기판 상에 수지층, 전극, 열전 레그를 순차적으로 적층하는 공정에 따라 제작될 수 있다. 금속기판이 사용되는 경우, 열전도 측면에서는 유리한 효과를 얻을 수 있으나, 내전압이 낮아 장기간 사용 시 신뢰성이 낮아지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 금속기판의 표면을 산화처리하여 내전압을 높이고자 하는 시도가 있으나, 고온부 측에는 기판 상에 히트싱크가 접합되어야 하는데, 산화처리된 금속기판과 히트싱크 간의 접합이 어려운 문제가 있다.
이에 따라, 열전도 성능뿐만 아니라, 내전압 성능 및 히트싱크와의 접합 성능이 모두 개선된 열전소자가 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열전도 성능, 내전압 성능 및 히트싱크와의 접합 성능이 모두 개선된 열전소자의 기판 및 절연층 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자는 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 절연층, 상기 제2 절연층 상에 배치된 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 배치된 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그, 상기 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그 상에 배치된 제2 전극, 상기 제2 전극 상에 배치된 제3 절연층, 그리고 상기 제3 절연층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 절연층은 제1 산화알루미늄층을 포함하고, 상기 제1 기판은 알루미늄 기판이며, 상기 제2 기판은 구리 기판이고, 상기 제1 기판은 저온부이며, 상기 제2 기판은 고온부이다.
상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 각각 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 절연층의 두께는 상기 제3 절연층의 두께와 같거나, 상기 제3 절연층의 두께보다 작을 수 있다.
상기 제2 절연층은 제2 산화알루미늄층을 포함하고, 상기 제3 절연층은 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 절연층은 상기 제2 산화알루미늄층 상에 배치되고, 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 절연층에 포함된 수지층의 두께는 상기 제2 산화알루미늄층의 두께 및 상기 제3 절연층의 두께 각각보다 작을 수 있다.
상기 제1 산화알루미늄층 및 상기 제2 산화알루미늄층 중 적어도 하나는 알루미늄 기판을 아노다이징하여 형성될 수 있다.
상기 제1 산화알루미늄층 및 상기 제2 산화알루미늄층 중 적어도 하나는 상기 알루미늄 기판의 측면을 따라 연장되어 서로 연결될 수 있다.
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 두께의 합은 80㎛ 이상일 수 있다.
상기 구리 기판 상에 배치된 히트싱크를 더 포함할 수 있다.
상기 구리 기판과 상기 히트싱크 사이에는 산화층이 배치되지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성능이 우수하고, 신뢰성이 높은 열전소자를 얻을 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전도 성능뿐만 아니라, 내전압 성능 및 히트싱크와의 접합 성능까지 개선된 열전소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 저온부와 고온부 간의 요구되는 성능 차를 모두 만족시키는 열전소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자는 소형으로 구현되는 애플리케이션뿐만 아니라 차량, 선박, 제철소, 소각로 등과 같이 대형으로 구현되는 애플리케이션에서도 적용될 수 있다.
도 1은 열전소자의 단면도이고, 도 2는 열전소자의 사시도이다.
도 3은 실링부재를 포함하는 열전소자의 사시도이다.
도 4는 실링부재를 포함하는 열전소자의 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다.
도 10은 절연층의 두께에 따른 내전압을 시뮬레이션한 결과이다.
도 11은 비교예, 실시예 2 및 실시예 3에 따른 구조에서 절연층의 두께에 따른 열저항 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
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.
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.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
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.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
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.
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.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 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.
도 1은 열전소자의 단면도이고, 도 2는 열전소자의 사시도이다. 도 3은 실링부재를 포함하는 열전소자의 사시도이고, 도 4는 실링부재를 포함하는 열전소자의 분해사시도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 열전소자(100)는 하부 기판(110), 하부 전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)을 포함한다.
하부 전극(120)은 하부 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 하부 바닥면 사이에 배치되고, 상부 전극(150)은 상부 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 상부 바닥면 사이에 배치된다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)는 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 의하여 전기적으로 연결된다. 하부 전극(120)과 상부 전극(150) 사이에 배치되며, 전기적으로 연결되는 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 단위 셀을 형성할 수 있다.
예를 들어, 리드선(181, 182)을 통하여 하부 전극(120) 및 상부 전극(150)에 전압을 인가하면, 펠티에 효과로 인하여 P형 열전 레그(130)로부터 N형 열전 레그(140)로 전류가 흐르는 기판은 열을 흡수하여 냉각부로 작용하고, N형 열전 레그(140)로부터 P형 열전 레그(130)로 전류가 흐르는 기판은 가열되어 발열부로 작용할 수 있다. 또는, 하부전극(120) 및 상부전극(150) 간 온도 차를 가해주면, 제벡 효과로 인하여 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 내 전하가 이동하며, 전기가 발생할 수도 있다.
여기서, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)를 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그(130)는 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 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)는 전체 중량 100wt%에 대하여 주원료물질인 Bi-Sb-Te를 99 내지 99.999wt%로 포함하고, 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 0.001 내지 1wt%로 포함할 수 있다. N형 열전 레그(140)는 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 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, N형 열전 레그(140)는 전체 중량 100wt%에 대하여 주원료물질인 Bi-Se-Te를 99 내지 99.999wt%로 포함하고, 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 0.001 내지 1wt%로 포함할 수 있다.
P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(130) 또는 벌크형 N형 열전 레그(140)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. 이때, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그일 수 있다. 다결정 열전 레그를 위하여, 열전 레그용 분말을 소결할 때, 100MPa 내지 200MPa로 압축할 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)의 소결 시 열전 레그용 분말을 100 내지 150MPa, 바람직하게는 110 내지 140MPa, 더욱 바람직하게는 120 내지 130MPa로 소결할 수 있다. 그리고, N형 열전 레그(130)의 소결 시 열전 레그용 분말을 150 내지 200MPa, 바람직하게는 160 내지 195MPa, 더욱 바람직하게는 170 내지 190MPa로 소결할 수 있다. 이와 같이, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 다결정 열전 레그인 경우, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)의 강도가 높아질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(130) 또는 적층형 N형 열전 레그(140)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.
이때, 한 쌍의 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 동일한 형상 및 체적을 가지거나, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(130)와 N형 열전 레그(140)의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그(140)의 높이 또는 단면적을 P형 열전 레그(130)의 높이 또는 단면적과 다르게 형성할 수도 있다.
이때, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 원통 형상, 다각 기둥 형상, 타원형 기둥 형상 등을 가질 수 있다.
또는, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)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. 각 구조물은 개구 패턴을 가지는 전도성층을 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 구조물 간의 접착력을 높이고, 열전도도를 낮추며, 전기전도도를 높일 수 있다.
또는, P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)는 하나의 열전 레그 내에서 단면적이 상이하도록 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 열전 레그 내에서 전극을 향하도록 배치되는 양 단부의 단면적이 양 단부 사이의 단면적보다 크게 형성될 수도 있다. 이에 따르면, 양 단부 간의 온도차를 크게 형성할 수 있으므로, 열전효율이 높아질 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 열전성능 지수(figure of merit, ZT)로 나타낼 수 있다. 열전성능 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2020006946-appb-M000001
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, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.
열전 소자의 열전성능 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 열전성능 지수(ZT)를 계산할 수 있다.
여기서, 하부 기판(110)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 하부 전극(120), 그리고 상부 기판(160)과 P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140) 사이에 배치되는 상부 전극(150)은 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하며, 0.01mm 내지 0.3mm의 두께를 가질 수 있다. 하부 전극(120) 또는 상부 전극(150)의 두께가 0.01mm 미만인 경우, 전극으로서 기능이 떨어지게 되어 전기 전도 성능이 낮아질 수 있으며, 0.3mm를 초과하는 경우 저항의 증가로 인하여 전도 효율이 낮아질 수 있다.
그리고, 상호 대향하는 하부 기판(110)과 상부 기판(160)은 금속 기판일 수 있으며, 그 두께는 0.1mm~1.5mm일 수 있다. 금속 기판의 두께가 0.1mm 미만이거나, 1.5mm를 초과하는 경우, 방열 특성 또는 열전도율이 지나치게 높아질 수 있으므로, 열전 소자의 신뢰성이 저하될 수 있다. 또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)이 금속 기판인 경우, 하부 기판(110)과 하부 전극(120) 사이 및 상부 기판(160)과 상부 전극(150) 사이에는 각각 절연층(170)이 더 형성될 수 있다. 절연층(170)은 5~20W/K의 열전도도를 가지는 소재를 포함할 수 있다.
이때, 하부 기판(110)과 상부 기판(160)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다. 바람직하게는, 하부기판(110)의 체적, 두께 또는 면적은 상부기판(160)의 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나 보다 더 크게 형성될 수 있다. 이때, 하부기판(110)은 제벡 효과를 위해 고온영역에 배치되는 경우, 펠티에 효과를 위해 발열영역으로 적용되는 경우 또는 후술할 열전모듈의 외부환경으로부터 보호를 위한 실링부재가 하부기판(110) 상에 배치되는 경우에 상부기판(160) 보다 체적, 두께 또는 면적 중 적어도 하나를 더 크게 할 수 있다. 이때, 하부기판(110)의 면적은 상부기판(160)의 면적대비 1.2 내지 5배의 범위로 형성할 수 있다. 하부기판(110)의 면적이 상부기판(160)에 비해 1.2배 미만으로 형성되는 경우, 열전달 효율 향상에 미치는 영향은 높지 않으며, 5배를 초과하는 경우에는 오히려 열전달 효율이 현저하게 떨어지며, 열전모듈의 기본 형상을 유지하기 어려울 수 있다.
또한, 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 중 적어도 하나의 표면에는 방열 패턴, 예를 들어 요철 패턴이 형성될 수도 있다. 이에 따라, 열전 소자의 방열 성능을 높일 수 있다. 요철 패턴이 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 접촉하는 면에 형성되는 경우, 열전 레그와 기판 간의 접합 특성도 향상될 수 있다. 열전소자(100)는 하부기판(110), 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140), 상부전극(150) 및 상부기판(160)을 포함한다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 하부기판(110)과 상부기판(160) 사이에는 실링부재(190)가 더 배치될 수도 있다. 실링부재는 하부기판(110)과 상부기판(160) 사이에서 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부전극(150)의 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부전극(150)은 외부의 습기, 열, 오염 등으로부터 실링될 수 있다. 여기서, 실링부재(190)는, 복수의 하부전극(120)의 최외곽, 복수의 P형 열전 레그(130) 및 복수의 N형 열전 레그(140)의 최외곽 및 복수의 상부전극(150)의 최외곽의 측면으로부터 소정 거리 이격되어 배치되는 실링 케이스(192), 실링 케이스(192)와 하부 기판(110) 사이에 배치되는 실링재(194) 및 실링 케이스(192)와 상부 기판(160) 사이에 배치되는 실링재(196)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 실링 케이스(192)는 실링재(194, 196)를 매개로 하여 하부 기판(110) 및 상부 기판(160)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 실링 케이스(192)가 하부 기판(110) 및 상부 기판(160)과 직접 접촉할 경우 실링 케이스(192)를 통해 열전도가 일어나게 되고, 결과적으로 하부 기판(110)과 상부 기판(160) 간의 온도 차가 낮아지는 문제를 방지할 수 있다. 여기서, 실링재(194, 196)는 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나를 포함하거나, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 하나가 양면에 도포된 테이프를 포함할 수 있다. 실링재(194, 194)는 실링 케이스(192)와 하부 기판(110) 사이 및 실링 케이스(192)와 상부 기판(160) 사이를 기밀하는 역할을 하며, 하부전극(120), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 상부전극(150)의 실링 효과를 높일 수 있고, 마감재, 마감층, 방수재, 방수층 등과 혼용될 수 있다. 여기서, 실링 케이스(192)와 하부 기판(110) 사이를 실링하는 실링재(194)는 하부 기판(110)의 상면에 배치되고, 실링케이스(192)와 상부 기판(160) 사이를 실링하는 실링재(196)는 상부기판(160)의 측면에 배치될 수 있다. 이를 위하여, 하부 기판(110)의 면적은 상부 기판(160)의 면적보다 클 수 있다. 한편, 실링 케이스(192)에는 전극에 연결된 리드선(180, 182)를 인출하기 위한 가이드 홈(G)이 형성될 수 있다. 이를 위하여, 실링 케이스(192)는 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.
한편, P형 열전 레그(130) 및 N형 열전 레그(140)는 도 1(a) 또는 도 1(b)에서 도시하는 구조를 가질 수 있다. 도 1(a)를 참조하면, 열전 레그(130, 140)는 열전 소재층(132, 142), 열전 소재층(132, 142)의 한 면 상에 적층되는 제1 도금층(134-1, 144-1), 및 열전 소재층(132, 142)의 한 면과 대향하여 배치되는 다른 면에 적층되는 제2 도금층(134-2, 144-2)을 포함할 수 있다. 또는, 도 1(b)를 참조하면, 열전 레그(130, 140)는 열전 소재층(132, 142), 열전 소재층(132, 142)의 한 면 상에 적층되는 제1 도금층(134-1, 144-1), 열전 소재층(132, 142)의 한 면과 대향하여 배치되는 다른 면에 적층되는 제2 도금층(134-2, 144-2), 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134-1, 144-1) 사이 및 열전 소재층(132, 142)과 제2 도금층(134-2, 144-2) 사이에 각각 배치되는 제1 버퍼층(136-1, 146-1) 및 제2 버퍼층(136-2, 146-2)을 포함할 수 있다. 또는, 열전 레그(130, 140)는 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2) 각각과 하부 기판(110) 및 상부 기판(160) 각각 사이에 적층되는 금속층을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 열전 소재층(132, 142)은 반도체 재료인 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)을 포함할 수 있다. 열전 소재층(132, 142)은 전술한 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)와 동일한 소재 또는 형상을 가질 수 있다. 열전 소재층(132, 142)이 다결정인 경우, 열전소재층(132, 142), 제1 버퍼층(136-1, 146-1) 및 제1 도금층(134-1, 144-1)의 접합력 및 열전소재층(132, 142), 제2 버퍼층(136-2, 146-2) 및 제2 도금층(134-2, 144-2) 간의 접합력이 높아질 수 있다. 이에 따라, 진동이 발생하는 애플리케이션, 예를 들어 차량 등에 열전소자(100)가 적용되더라도 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2)이 P형 열전 레그(130) 또는 N형 열전 레그(140)로부터 이탈되어 탄화되는 문제를 방지할 수 있으며, 열전소자(100)의 내구성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
그리고, 금속층은 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al) 및 알루미늄 합금으로부터 선택될 수 있으며, 0.1 내지 0.5mm, 바람직하게는 0.2 내지 0.3mm의 두께를 가질 수 있다.
다음으로, 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2)은 각각 Ni, Sn, Ti, Fe, Sb, Cr 및 Mo 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 1 내지 20㎛, 바람직하게는 1 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2)은 열전 소재층(132, 142) 내 반도체 재료인 Bi 또는 Te와 금속층 간의 반응을 막으므로, 열전 소자의 성능 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 금속층의 산화를 방지할 수 있다.
이때, 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134-1, 144-1) 사이 및 열전 소재층(132, 142)과 제2 도금층(134-2, 144-2) 사이에는 제1 버퍼층(136-1, 146-1) 및 제2 버퍼층(136-2, 146-2)이 배치될 수 있다. 이때, 제1 버퍼층(136-1, 146-1) 및 제2 버퍼층(136-2, 146-2)은 Te를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 버퍼층(136-1, 146)-1 및 제2 버퍼층(136-2, 146-2)은 Ni-Te, Sn-Te, Ti-Te, Fe-Te, Sb-Te, Cr-Te 및 Mo-Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 열전 소재층(132, 142)과 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2) 사이에 Te를 포함하는 제1 버퍼층(136-1, 146-1) 및 제2 버퍼층(136-2, 146-2)이 배치되면, 열전 소재층(132, 142) 내 Te가 제1 도금층(134-1, 144-1) 및 제2 도금층(134-2, 144-2)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, Bi 리치 영역으로 인하여 열전소재층 내 전기 저항이 증가하는 문제를 방지할 수 있다.
이상에서, 하부 기판(110), 하부 전극(120), 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)이라는 용어를 사용하고 있으나, 이는 이해의 용이 및 설명의 편의를 위하여 임의로 상부 및 하부로 지칭한 것일 뿐이며, 하부 기판(110) 및 하부 전극(120)이 상부에 배치되고, 상부 전극(150) 및 상부 기판(160)이 하부에 배치되도록 위치가 역전될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도이다. 도 1 내지 4에서 설명한 내용과 동일한 내용에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.
도 5 내지 도 7를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자(300)는 제1 절연층(310), 제1 절연층(310) 상에 배치된 제1 기판(320), 제1 기판(320) 상에 배치된 제2 절연층(330), 제2 절연층(330) 상에 배치된 복수의 제1 전극(340), 복수의 제1 전극(340) 상에 배치된 복수의 P형 열전 레그(350) 및 복수의 N형 열전 레그(355), 복수의 P형 열전 레그(350) 및 복수의 N형 열전 레그(355) 상에 배치된 복수의 제2 전극(360), 복수의 제2 전극(360) 상에 배치된 제3 절연층(370) 및 제3 절연층(370) 상에 배치된 제2 기판(380)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제2 기판(380) 상에는 히트싱크(390)가 더 배치될 수도 있다. 도시되지 않았으나, 제1 기판(320)과 제2 기판(380) 사이에는 실링부재가 더 배치될 수 있다.
여기서, 제1 전극(340), P형 열전 레그(350), N형 열전 레그(360), 제2 전극(370)은 각각 도 1 내지 2에서 설명한 상부전극(150), P형 열전 레그(130), N형 열전 레그(140) 및 하부전극(120)에 대응할 수 있으며, 도 1 내지 2에서 설명한 내용이 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 열전소자(300)의 저온부 측에 배치된 전극에 전원이 연결되므로, 고온부 측에 비하여 저온부 측에 더욱 높은 내전압 성능이 요구될 수 있다. 여기서, (+) 단자와 (-) 단자가 제1 전극(340)에 연결되어 제1 절연층(310), 제1 기판(320) 및 제2 절연층(330)을 관통하여 아래로 인출되는 것으로 도시되어 있으나, 이로 제한되는 것은 아니며, (+) 단자와 (-) 단자가 제1 전극(340)에 연결된 후 제1 절연층(310), 제1 기판(320) 및 제2 절연층(330) 상에서 측면으로 인출될 수도 있다.
이에 반해, 열전소자(300)의 구동 시 열전소자(300)의 고온부 측은 고온, 예를 들어 약 180℃이상에 노출될 수 있으며, 전극, 절연층 및 기판의 서로 다른 열팽창 계수로 인하여 전극, 절연층 및 기판 간의 박리가 문제될 수 있다. 이에 따라, 열전소자(300)의 고온부 측은 저온부 측에 비하여 더욱 높은 열전도 성능이 요구될 수 있다. 특히, 열전소자(300)의 고온부 측 기판 상에 히트싱크가 더 배치된 경우, 기판과 히트싱크 간의 접합력도 열전소자(300)의 내구성 및 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있다.
이하, 제1 기판(320)이 열전소자(300)의 저온부 측에 배치되고, 제2 기판(380)이 열전소자(300)의 고온부 측에 배치되는 것을 가정하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 기판(320)은 알루미늄 기판이고, 제2 기판(380)은 구리 기판으로 이루어진다. 구리 기판은 알루미늄 기판에 열전도도 및 전기전도도가 높다. 이에 따라, 제1 기판(320)이 알루미늄 기판으로 이루어지고, 제2 기판(380)이 구리 기판으로 이루어진 경우, 저온부 측의 높은 내전압 성능 및 고온부 측의 높은 방열 성능을 모두 만족시킬 수 있다.
그리고, 제1 기판(320)은 제1 절연층(310) 상에 배치되고, 제1 기판(320) 상에는 제2 절연층(330)이 배치된다. 이와 같이, 제1 기판(320)의 양면에 모두 절연층이 배치된 경우, 제1 기판(320) 측의 내전압 성능은 더욱 높아질 수 있다.
이때, 제1 절연층(310)은 산화알루미늄층일 수 있다. 제1 절연층(310)이 산화알루미늄층인 경우, 제1 기판(320) 측의 열저항을 높이지 않으면서도, 내전압 성능을 높일 수 있다. 이때, 제1 절연층(310)의 두께는 20 내지 100㎛, 바람직하게는 30 내지 80㎛, 더욱 바람직하게는 35 내지 60㎛일 수 있다. 제1 절연층(310)의 두께가 이러한 수치 범위를 만족할 경우, 높은 열전도 성능 및 내전압 성능을 동시에 만족시킬 수 있다.
이때, 제1 기판(320) 측의 절연층의 두께의 총 합, 즉 제1 절연층(310)의 두께와 제2 절연층(330)의 두께의 합은 80㎛ 이상, 바람직하게는 80 내지 480㎛일 수 있다. 일반적으로, 절연층의 두께가 두꺼워질수록 내전압 성능은 높아질 수 있다. 그러나, 절연층의 두께가 두꺼워질수록 열저항도 커지는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 제1 기판(320) 측의 절연층을 제1 기판(320)의 양면에 나누어 배치하고, 특히 제1 기판(320)의 아래에 산화알루미늄층을 배치함으로써, 높은 열전도 성능 및 내전압 성능을 동시에 만족시키는 것이 가능하다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(330) 및 제3 절연층(370)은 각각 에폭시 수지 및 무기충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물 및 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 제2 절연층(330)은 제1 기판(320)과 제1 전극(340) 간의 절연성, 접합력 및 열전도 성능을 향상시킬 수 있으며, 제3 절연층(370)은 제2 전극(360)과 제2 기판(380) 간의 절연성, 접합력 및 열전도 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 무기충전재는 수지층의 68 내지 88vol%로 포함될 수 있다. 무기충전재가 68vol%미만으로 포함되면, 열전도 효과가 낮을 수 있으며, 무기충전재가 88vol%를 초과하여 포함되면 수지층은 쉽게 깨질 수 있다.
그리고, 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. 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.
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 수지층 내에 고르게 분산될 수 있으며, 이에 따라 수지층 전체적으로 고른 열전도 효과 및 접착 성능을 가질 수 있다.
이때, 수지층으로 이루어진 제2 절연층(330)은 제1 기판(320)과 제1 전극(340) 사이의 절연 성능 및 접착 성능을 유지하는 선에서 가능한 한 얇게 배치되는 것이 열전도 성능 측면에서 유리하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 산화알루미늄층으로 이루어진 제1 절연층(310)이 제1 기판(320)을 사이에 두고 제2 절연층(330)과 함께 배치되어 있으므로, 수지층으로 이루어진 제2 절연층(330)의 두께가 동일한 소재로 이루어진 제3 절연층(370)의 두께와 같거나, 제3 절연층(370)의 두께보다 작더라도 저온부 측이 충분한 내전압 성능을 가지는 것이 가능하다. 이에 따라, 수지층으로 이루어진 제2 절연층(330)의 두께는 제3 절연층(370)의 두께와 같거나, 제3 절연층(370)의 두께보다 작을 수 있다.
특히, 제3 절연층(370)의 두께는 제2 절연층(330)의 두께보다 두껍게 형성될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 열전소자(300)의 구동 시 고온부 측의 온도는 약 180℃이상 올라갈 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따라 제3 절연층(370)이 연성을 가지는 수지층으로 이루어지는 경우, 제3 절연층(370)은 제2 전극(360)과 제2 기판(380)간의 열충격을 완화하는 역할을 할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 제2 절연층(330)은 제2 산화알루미늄층을 포함하고, 제3 절연층(370)은 각각 에폭시 수지 및 무기충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물 및 PDMS(polydimethylsiloxane)를 포함하는 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이, 저온부 측에서는 내전압 성능이 더 중요하고, 고온부 측에서는 접합 성능이 더 중요하다. 이에 따라, 제2 절연층(330)이 제2 산화알루미늄층으로 이루어지는 경우, 수지층으로 이루어지는 경우에 비하여 더욱 높은 내전압 성능을 가질 수 있다. 또한, 제3 절연층(370)이 수지층으로 이루어지는 경우, 제2 전극(360) 및 제2 기판(380) 간의 접합 성능이 보장될 수 있다.
또는, 도 7을 참조하면, 제2 절연층(330)은 제1 기판(320) 상에 배치된 제2 산화알루미늄층(334)을 포함하되, 제2 산화알루미늄층(334) 상에 배치된 수지층(332)을 더 포함할 수도 있다. 이때, 제2 절연층(330)에 포함된 수지층(332)은 제2 산화알루미늄층(334) 및 제1 전극(340) 간의 접합력을 높일 수 있다. 즉, 제2 절연층(330)에 포함된 수지층(332)은 제2 산화알루미늄층(334) 및 제1 전극(340) 간의 접합력을 제공할 정도로만 형성되면 되므로, 제2 절연층(330)에 포함된 수지층(332)의 두께는 제2 산화알루미늄층(334)의 두께 및 제3 절연층(370)의 두께 각각보다 작을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전소자의 저온부와 고온부 간 특성 차에 맞게 기판 및 절연층의 구조를 변형한 열전소자를 얻을 수 있다.
이때, 제1 산화알루미늄층(312) 및 제2 산화알루미늄층(334) 중 적어도 하나는 제1 기판(320)인 알루미늄 기판을 아노다이징(anodizing)하여 형성될 수 있다. 또는, 제1 산화알루미늄층(312) 및 제2 산화알루미늄층(334) 중 적어도 하나는 디핑(dipping) 공정 또는 스프레이(spray) 공정에 의하여 형성될 수도 있다.
한편, 도 8 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 산화알루미늄층(312) 및 제2 산화알루미늄층(334) 중 적어도 하나는 제1 기판(320)인 알루미늄 기판을 따라 연장되는 연장부(340)를 형성하여 알루미늄 기판의 측면에서 서로 연결될 수도 있다. 이에 따르면, 알루미늄 기판의 전면에 산화알루미늄층이 형성될 수 있으며, 저온부 측의 내전압 성능을 더욱 높이는 것이 가능하다.
한편, 전술한 바와 같이, 고온부 측에는 히트싱크가 더 배치될 수 있다. 고온부 측의 제2 기판(380)과 히트싱크(390)가 일체로 형성될 수도 있지만, 별도의 제2 기판(380)과 히트싱크(390)가 서로 접합될 수도 있다. 이때, 제2 기판(380) 상에 산화 금속층이 형성될 경우 제2 기판(380)과 히트싱크(390) 간 접합이 어려울 수 있다. 이에 따라, 제2 기판(380)과 히트싱크(390) 간의 접합 강도를 높이기 위하여, 제2 기판(380)과 히트싱크(390) 사이에는 산화 금속층이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 제2 기판(380)이 구리 기판인 경우, 구리 기판의 표면에는 산화 구리층이 형성되지 않을 수 있다. 이를 위하여, 구리 기판을 미리 표면 처리하여 구리 기판의 산화를 방지할 수 있다. 예를 들어, 구리에 비하여 쉽게 산화되지 않는 성질을 가지는 니켈과 같은 금속층으로 구리 기판을 도금할 경우, 구리 기판에 산화 금속층이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전소자의 저온부와 고온부 간 특성 차를 반영하여 저온부 측의 기판 및 절연층 구조와 고온부 측의 기판 및 절연층 구조를 다르게 한 열전소자를 얻을 수 있다.
표 1 및 도 10은 절연층의 두께에 따른 내전압을 시뮬레이션한 결과이다. 알루미늄 기판 상에 아노다이징 처리하여 절연층을 형성하였으며, 절연층의 두께에 따라 내전압을 측정하였다.
절연층의 두께(㎛) 내전압(kV)
37 0.5
53 1.0
82 3.6
표 1 및 도 10을 참조하면, 절연층의 두께가 두꺼울수록 내전압 성능이 높아짐을 알 수 있다. 특히, 절연층의 두께가 80㎛ 이상인 경우 3.6kV 이상의 내전압 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
표 2는 비교예 및 실시예에 따른 열전소자의 열저항을 측정한 결과이다.
비교예에서는 구리 기판 상에 수지층으로 이루어진 절연층을 배치하였고, 실시예 1에서는 산화알루미늄층 상에 알루미늄 기판을 배치한 후 수지층으로 이루어진 절연층을 더 배치하였으며, 실시예 2에서는 알루미늄 기판의 양면에 산화알루미늄층을 형성하였고, 실시예 3에서는 알루미늄 기판의 양면에 산화알루미늄층을 형성한 후 수지층으로 이루어진 절연층을 더 배치하였다.
실험번호 구조 열전도도(W/mK) 두께(㎛) 열관류율(W/m2K) 열저항(m2K/W)
비교예 수지층 2 40 47,500 0.000021
구리기판 400 3,000 133,333 0.000008
합계 0.0000286
실시예 1 수지층 1.9 25 76,000 0.000013
알루미늄기판 237 3000 79,000 0.000013
산화알루미늄층 30 55 545,455 0.000002
합계 0.0000276
실시예 2 산화알루미늄층 30 40 750,000 0.000001
알루미늄기판 237 3,000 79,000 0.000013
산화알루미늄층 30 40 750,000 0.000001
합계 0.0000153
실시예 3 수지층 2 5 380,000 0.000003
산화알루미늄층 30 40 750,000 0.000001
알루미늄기판 237 3,000 79,000 0.000013
산화알루미늄층 30 40 750,000 0.000001
합계 0.0000180
표 2를 참조하면, 비교예에서 절연층의 총 두께가 40㎛로 실시예 1 내지 3의 절연층의 총 두께에 비하여 작음에도 불구하고, 실시예 1 내지 3에 비하여 더 높은 열저항을 가짐을 알 수 있다. 또한, 알루미늄 기판의 한면에만 산화알루미늄층이 배치된 실시예 1에 비하여, 알루미늄 기판의 양면에 산화알루미늄층이 배치된 실시예 2 및 3에서 현저히 낮은 열저항을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 산화알루미늄층 상에 수지층이 더 배치된 실시예 3의 경우, 실시예 2와 비교하여 열저항은 유사하지만, 알루미늄 기판과 전극 간의 접합 성능은 더욱 높을 수 있다.
한편, 도 11은 비교예, 실시예 2 및 실시예 3에 따른 구조에서 절연층의 두께에 따른 열저항 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
도 11을 참조하면, 비교예 및 실시예 3에 따른 구조에서 수지층의 두께를 증가시킴에 따라 열저항이 급격히 커짐을 알 수 있다. 이에 반해, 실시예 2에 따른 구조에서 산화알루미늄층의 두께를 480㎛까지 증가시키더라도 수지층의 두께가 40㎛일 때의 열저항 수준을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자는 발전용 장치, 냉각용 장치, 온열용 장치 등에 작용될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자는 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.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 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 열전소자가 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 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 열전소자가 적용될 수 있다. 이에 따라, 광 검출기 내부의 온도 상승으로 인한 파장 변화, 출력 저하 및 해상력 저하 등을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 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.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 의료 기기에 적용되는 또 다른 예로, 인공 심장이 있다. 이에 따라, 인공 심장으로 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 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.
본 발명의 실시예에 따른 열전소자가 항공 우주 산업에 적용되는 다른 예로, 냉각 장치, 히터, 발전 장치 등이 있다.
이 외에도 본 발명의 실시예에 따른 열전소자는 기타 산업 분야에 발전, 냉각 및 온열을 위하여 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 (10)

  1. 제1 절연층,
    상기 제1 절연층 상에 배치된 제1 기판,
    상기 제1 기판 상에 배치된 제2 절연층,
    상기 제2 절연층 상에 배치된 제1 전극,
    상기 제1 전극 상에 배치된 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그,
    상기 P형 열전 레그 및 N형 열전 레그 상에 배치된 제2 전극,
    상기 제2 전극 상에 배치된 제3 절연층, 그리고
    상기 제3 절연층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고,
    상기 제1 절연층은 제1 산화알루미늄층을 포함하고,
    상기 제1 기판은 알루미늄 기판이며,
    상기 제2 기판은 구리 기판이고,
    상기 제1 기판은 저온부이며, 상기 제2 기판은 고온부인 열전소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층은 각각 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어진 열전소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 절연층의 두께는 상기 제3 절연층의 두께와 같거나, 상기 제3 절연층의 두께보다 작은 열전소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 제2 산화알루미늄층을 포함하고, 상기 제3 절연층은 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층으로 이루어진 열전소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 상기 제2 산화알루미늄층 상에 배치되고, 에폭시 수지 조성물 및 실리콘 수지 조성물 중 적어도 하나를 포함하는 수지층을 더 포함하는 열전소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 절연층에 포함된 수지층의 두께는 상기 제2 산화알루미늄층의 두께 및 상기 제3 절연층의 두께 각각보다 작은 열전소자.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 산화알루미늄층 및 상기 제2 산화알루미늄층 중 적어도 하나는 알루미늄 기판을 아노다이징하여 형성된 열전소자.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 산화알루미늄층 및 상기 제2 산화알루미늄층 중 적어도 하나는 상기 알루미늄 기판의 측면을 따라 연장되어 서로 연결되는 열전소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층의 두께의 합은 80㎛ 이상인 열전소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구리 기판 상에 배치된 히트싱크를 더 포함하는 열전소자.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169072A1 (ko) * 2021-02-08 2022-08-11 한국재료연구원 전기도금법으로 형성된 접합층 및 확산방지 구조를 포함하는 소자 및 이의 제조방법
KR102666359B1 (ko) * 2023-11-23 2024-05-14 주식회사 새로닉스 산화막이 형성된 내전압 특성을 가지는 열전소자 기판

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144967A (ja) * 1996-11-06 1998-05-29 Nhk Spring Co Ltd 冷却用熱電素子モジュール
JP2002280621A (ja) * 2001-01-15 2002-09-27 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー
KR20080089926A (ko) * 2007-04-03 2008-10-08 한국전기연구원 알루미늄 산화피막이 형성된 알루미늄 금속판 또는합금판을 이용한 열전모듈
JP2009188088A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Yamaha Corp 熱電装置
JP2012049534A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 熱電モジュール及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100397671C (zh) * 2003-10-29 2008-06-25 京瓷株式会社 热电换能模块
JP4524383B2 (ja) * 2005-03-10 2010-08-18 独立行政法人産業技術総合研究所 電極を一体化した熱電素子及びその作製方法
JP4980455B2 (ja) * 2010-02-08 2012-07-18 富士フイルム株式会社 絶縁層付金属基板の製造方法、半導体装置の製造方法、太陽電池の製造方法、電子回路の製造方法、および発光素子の製造方法
WO2011118341A1 (ja) * 2010-03-25 2011-09-29 京セラ株式会社 熱電素子及び熱電モジュール
EP2381498A1 (en) * 2010-04-20 2011-10-26 Mondragon Componentes, S. Coop. Method for manufacturing a thermoelectric module, and thermoelectric module
IL212261A0 (en) * 2011-04-11 2011-07-31 Lamos Inc Anodized aluminum substrate
KR20130009443A (ko) * 2011-07-15 2013-01-23 삼성전기주식회사 열전 모듈
KR20130035016A (ko) * 2011-09-29 2013-04-08 삼성전기주식회사 열전 모듈
KR102070390B1 (ko) * 2013-08-20 2020-01-28 엘지이노텍 주식회사 열전모듈 및 이를 포함하는 열전환장치
KR20160116776A (ko) * 2015-03-31 2016-10-10 엘지이노텍 주식회사 제습장치
US20160372650A1 (en) * 2015-06-17 2016-12-22 Sheetak Inc. Thermoelectric device for high temperature applications
KR101981629B1 (ko) * 2018-01-23 2019-05-24 엘지이노텍 주식회사 열전소자 및 그의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144967A (ja) * 1996-11-06 1998-05-29 Nhk Spring Co Ltd 冷却用熱電素子モジュール
JP2002280621A (ja) * 2001-01-15 2002-09-27 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザーモジュール、ペルチェモジュールおよびペルチェモジュール一体型ヒートスプレッダー
KR20080089926A (ko) * 2007-04-03 2008-10-08 한국전기연구원 알루미늄 산화피막이 형성된 알루미늄 금속판 또는합금판을 이용한 열전모듈
JP2009188088A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Yamaha Corp 熱電装置
JP2012049534A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 熱電モジュール及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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