KR102361845B1 - Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same - Google Patents
Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102361845B1 KR102361845B1 KR1020180113249A KR20180113249A KR102361845B1 KR 102361845 B1 KR102361845 B1 KR 102361845B1 KR 1020180113249 A KR1020180113249 A KR 1020180113249A KR 20180113249 A KR20180113249 A KR 20180113249A KR 102361845 B1 KR102361845 B1 KR 102361845B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thermoelectric material
- metal lead
- thermoelectric
- lead wire
- metal
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 139
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 137
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 137
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 claims description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 2
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009461 vacuum packaging Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
-
- H01L35/32—
-
- H01L35/08—
-
- H01L35/34—
-
- 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
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/81—Structural details of the junction
- H10N10/817—Structural details of the junction the junction being non-separable, e.g. being cemented, sintered or soldered
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소재 레그는, 열전 소재, 상기 열전 소재의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선, 및 상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 감싸는 몰딩부를 포함할 수 있다.The thermoelectric material leg according to an embodiment of the present invention may include a thermoelectric material, a pair of metal lead wires coupled to the top and bottom of the thermoelectric material, and a molding part surrounding the entire thermoelectric material and a part of the metal lead wire. have.
Description
본 발명은 열전 소재 레그, 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 열전 소재에 금속 리드선을 접합하여 함께 몰딩함으로써, 기존 대비 기계적 강도, 내구성, 접합의 균일성을 높이고, 열전 소재 레그를 포함하는 열전 모듈의 제조 공정을 간단히 하여 이를 용이하게 제조할 수 있도록 하는, 열전 소재 레그, 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric material leg, a thermoelectric module, and a method for manufacturing the same, and more particularly, by bonding a metal lead wire to a thermoelectric material and molding them together, the mechanical strength, durability, and uniformity of bonding are increased compared to the existing ones, and the thermoelectric material leg To a thermoelectric material leg, a thermoelectric module, and a method for manufacturing the same, which simplify the manufacturing process of the thermoelectric module including
열전 소자는 전기를 통하면, 그 양단에 온도 차가 발생하는 펠티어(Petier) 효과, 역으로 그 양단에 온도 차이를 부여하면 전기를 발생시키는 제벡(Seebeck) 효과를 갖는 소자를 의미하는 것으로서, 열전 소자는 전기와 열을 가역적으로 변환시킬 수 있는 소재를 의미한다.A thermoelectric element refers to a device having a Peltier effect in which a temperature difference occurs at both ends when electricity passes through, and a Seebeck effect in which electricity is generated when a temperature difference is applied to both ends of the thermoelectric element. means a material that can reversibly convert electricity and heat.
열전 모듈은 열전 소자들로 이루어진 것으로서, p형 열전 소자(thermoelectric element: TE)와, 전자(electron)에 의해서 전류가 흐르는 n형 열전 소자로 이루어진 p-n 열전 소자 1쌍이 기본 단위를 이루어 구성된다. 열전 모듈은 p형 열전 소자와 n형 열전 소자 사이를 연결하는 전극을 구비하며, 열전 소자는 일단을 고온으로 유지하고 타단을 저온으로 유지한 상태로, 온도 차의 제곱에 비례한 전력을 얻게 되며, 이를 이용하여 냉각, 공조, 발전 등의 응용에 활용되고 있다.A thermoelectric module consists of thermoelectric elements, and a pair of p-n thermoelectric elements consisting of a p-type thermoelectric element (TE) and an n-type thermoelectric element through which current flows by electrons constitute a basic unit. The thermoelectric module has an electrode connecting between the p-type thermoelectric element and the n-type thermoelectric element, and the thermoelectric element maintains one end at a high temperature and the other end at a low temperature to obtain power proportional to the square of the temperature difference. , it is being used in applications such as cooling, air conditioning, and power generation.
이와 같은 열전 모듈을 구성하는 열전 소자(열전 소재)는 레그(Leg)로 명명되며, 일반적으로 레그의 제조 과정은, 가공된 열전 소재에 구리 확산방지막(Cu diffusion barrier)과 금속 전극과의 접합을 위한 접학막을 증착시키고, n형, p형의 레그를 일루미늄 기판에 금속 전극이 올려진 DBC 기판과 솔더 페이스트(solder paste) 방식으로 접합시킴으로써 이루어지고 있다. 경우에 따라서는 열전 모듈을 보호하기 위하여 실리콘 실링(sealing)이나, 진공 패킹(packing) 공정이 추가되기도 한다.The thermoelectric element (thermoelectric material) constituting such a thermoelectric module is called a leg, and in general, the manufacturing process of the leg involves bonding a copper diffusion barrier and a metal electrode to the processed thermoelectric material. It is made by depositing an abutment film for the purpose, and bonding the n-type and p-type legs to the DBC substrate on which the metal electrode is mounted on the aluminum substrate using a solder paste method. In some cases, a silicon sealing or vacuum packing process is added to protect the thermoelectric module.
열전 모듈의 제조 시, 레그와 금속 전극은 모두 균일하게 접합되어야 하며, 상호간의 균일한 접합을 위하여 레그 간의 높이와 DBC 기판의 금속 전극의 높이가 수십 μm 수준으로 정밀하게 제어될 필요성이 있다. 다만, 실질적으로는 상기와 같은 정밀한 제어가 이루어지지 않고 있으며, 이로 인하여 제품의 신뢰도가 떨어지는 등의 문제가 발생하고 있다.In manufacturing the thermoelectric module, both the legs and the metal electrode must be uniformly bonded, and for uniform bonding between the legs, the height between the legs and the height of the metal electrode of the DBC substrate need to be precisely controlled to the level of several tens of μm. However, in reality, the precise control as described above is not made, and this causes a problem such as a decrease in the reliability of the product.
또한, 기존의 경우, 열전 소재, 확산방지막, 솔더 페이스트 그리고 전극 간의 낮은 접합 강도로 인하여, 레그와 금속 전극간의 기계적 접합 강도가 낮을 수 밖에 없었으므로, 외부로부터 오는 기계적 충격이나 열 충격에 의하여 쉽게 파손 등의 문제가 있었다.In addition, in the conventional case, due to the low bonding strength between the thermoelectric material, the diffusion barrier, the solder paste, and the electrode, the mechanical bonding strength between the leg and the metal electrode was inevitably low, so it is easily damaged by mechanical shock or thermal shock from the outside. There were problems such as
본 발명에서는 상기와 같은 문제를 개선하기 위한 것으로서, 열전 소재에 금속 리드선을 접합하여 함께 몰딩함으로써, 기계적 특성, 접합 강도, 접합의 균일성을 높이고, 뿐만 아니라, 열전 모듈을 용이하게 제조할 수 있도록 하는, 열전 소재 레그, 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 대한 개발이 필요하다.In the present invention, in order to improve the above problems, by bonding a metal lead wire to a thermoelectric material and molding it together, mechanical properties, bonding strength, and uniformity of bonding are increased, and also a thermoelectric module can be easily manufactured. However, it is necessary to develop a thermoelectric material leg, a thermoelectric module, and a manufacturing method thereof.
열전 소자는 전기를 통하면, 그 양단에 온도 차가 발생하는 펠티어(Petier) 효과, 역으로 그 양단에 온도 차이를 부여하면 전기를 발생시키는 제벡(Seebeck) 효과를 갖는 소자를 의미하는 것으로서, 열전 소자는 전기와 열을 가역적으로 변환시킬 수 있는 소재를 의미한다.A thermoelectric element refers to a device having a Peltier effect in which a temperature difference occurs at both ends when electricity passes through, and a Seebeck effect in which electricity is generated when a temperature difference is applied to both ends of the thermoelectric element. means a material that can reversibly convert electricity and heat.
열전 모듈은 열전 소자들로 이루어진 것으로서, p형 열전 소자(thermoelectric element: TE)와, 전자(electron)에 의해서 전류가 흐르는 n형 열전 소자로 이루어진 p-n 열전 소자 1쌍이 기본 단위를 이루어 구성된다. 열전 모듈은 p형 열전 소자와 n형 열전 소자 사이를 연결하는 전극을 구비하며, 열전 소자는 일단을 고온으로 유지하고 타단을 저온으로 유지한 상태로, 온도 차의 제곱에 비례한 전력을 얻게 되며, 이를 이용하여 냉각, 공조, 발전 등의 응용에 활용되고 있다.A thermoelectric module consists of thermoelectric elements, and a pair of p-n thermoelectric elements consisting of a p-type thermoelectric element (TE) and an n-type thermoelectric element through which current flows by electrons constitute a basic unit. The thermoelectric module has an electrode connecting between the p-type thermoelectric element and the n-type thermoelectric element, and the thermoelectric element maintains one end at a high temperature and the other end at a low temperature to obtain power proportional to the square of the temperature difference. , it is being used in applications such as cooling, air conditioning, and power generation.
이와 같은 열전 모듈을 구성하는 열전 소자(열전 소재)는 레그(Leg)로 명명되며, 일반적으로 레그의 제조 과정은, 가공된 열전 소재에 구리 확산방지막(Cu diffusion barrier)과 금속 전극과의 접합을 위한 접학막을 증착시키고, n형, p형의 레그를 일루미늄 기판에 금속 전극이 올려진 DBC 기판과 솔더 페이스트(solder paste) 방식으로 접합시킴으로써 이루어지고 있다. 경우에 따라서는 열전 모듈을 보호하기 위하여 실리콘 실링(sealing)이나, 진공 패킹(packing) 공정이 추가되기도 한다.The thermoelectric element (thermoelectric material) constituting such a thermoelectric module is called a leg, and in general, the manufacturing process of the leg involves bonding a copper diffusion barrier and a metal electrode to the processed thermoelectric material. It is made by depositing an abutment film for the purpose, and bonding the n-type and p-type legs to the DBC substrate on which the metal electrode is mounted on the aluminum substrate using a solder paste method. In some cases, a silicon sealing or vacuum packing process is added to protect the thermoelectric module.
열전 모듈의 제조 시, 레그와 금속 전극은 모두 균일하게 접합되어야 하며, 상호간의 균일한 접합을 위하여 레그 간의 높이와 DBC 기판의 금속 전극의 높이가 수십 μm 수준으로 정밀하게 제어될 필요성이 있다. 다만, 실질적으로는 상기와 같은 정밀한 제어가 이루어지지 않고 있으며, 이로 인하여 제품의 신뢰도가 떨어지는 등의 문제가 발생하고 있다.In manufacturing the thermoelectric module, both the legs and the metal electrode must be uniformly bonded, and for uniform bonding between the legs, the height between the legs and the height of the metal electrode of the DBC substrate need to be precisely controlled to the level of several tens of μm. However, in reality, the precise control as described above is not made, and this causes a problem such as a decrease in the reliability of the product.
또한, 기존의 경우, 열전 소재, 확산방지막, 솔더 페이스트 그리고 전극 간의 낮은 접합 강도로 인하여, 레그와 금속 전극간의 기계적 접합 강도가 낮을 수 밖에 없었으므로, 외부로부터 오는 기계적 충격이나 열 충격에 의하여 쉽게 파손 등의 문제가 있었다.In addition, in the conventional case, due to the low bonding strength between the thermoelectric material, the diffusion barrier, the solder paste, and the electrode, the mechanical bonding strength between the leg and the metal electrode was inevitably low, so it is easily damaged by mechanical shock or thermal shock from the outside. There were problems such as
본 발명에서는 상기와 같은 문제를 개선하기 위한 것으로서, 열전 소재에 금속 리드선을 접합하여 함께 몰딩함으로써, 기계적 특성, 접합 강도, 접합의 균일성을 높이고, 뿐만 아니라, 열전 모듈을 용이하게 제조할 수 있도록 하는, 열전 소재 레그, 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 대한 개발이 필요하다.In the present invention, in order to improve the above problems, by bonding a metal lead wire to a thermoelectric material and molding it together, mechanical properties, bonding strength, and uniformity of bonding are increased, and also a thermoelectric module can be easily manufactured. However, it is necessary to develop a thermoelectric material leg, a thermoelectric module, and a manufacturing method thereof.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 열전 소재 레그는, 상기 열전 소재의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선, 및 상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 감싸는 몰딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the thermoelectric material leg includes a pair of metal lead wires coupled to the upper and lower ends of the thermoelectric material, and a molding unit surrounding the entire thermoelectric material and a part of the metal lead wire. characterized by including.
상기 몰딩부는, 글래스, 세라믹 및 고분자 소재 중 적어도 하나를 포함하는 절연성 소재로 형성될 수 있다.The molding part may be formed of an insulating material including at least one of glass, ceramic, and polymer material.
상기 금속 리드선과 상기 열전 소재는 솔더 페이스트 방식으로 결합될 수 있다.The metal lead wire and the thermoelectric material may be coupled using a solder paste method.
상기 금속 리드선은, 구리(Cu), 니켈(Ni) 금(Au) 및 은(Ag) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.The metal lead wire may be formed of at least one of copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), and silver (Ag).
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는, 일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함할 수 있다.The coupling portion between the metal lead and the thermoelectric material may further include a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른, 열전 모듈은, 열전 소재, 상기 열전 소재의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선, 및 상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 감싸는 몰딩부를 포함하는 열전 소재 레그, 및 상기 몰딩부의 상부, 하부로 돌출된 상기 금속 리드선 각각의 일단과 접합되는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 하는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the present invention for achieving the above object, a thermoelectric module includes a thermoelectric material, a pair of metal lead wires coupled to the top and bottom of the thermoelectric material, and the entire thermoelectric material and a part of the metal lead wire. and a thermoelectric material leg including a surrounding molding part, and a pair of metal electrodes joined to one end of each of the metal lead wires protruding above and below the molding part.
상기 금속 전극은 절연 기판에 배치될 수 있다.The metal electrode may be disposed on an insulating substrate.
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는, 일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함할 수 있다.The coupling portion between the metal lead and the thermoelectric material may further include a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른, 열전 모듈 제조 방법은, 열전 소재의 상단 및 하단에 한 쌍의 금속 리드선의 일단을 각각 접합하는 단계, 상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 몰딩시켜, 열전 소재 레그(p형, n형)를 형성하는 단계, 상기 열전 소재 레그를 복수개 배열하는 단계, 및 상기 배열된 복수의 열전 소재 레그의 상부, 하부에, 금속 전극을 배치하여, 상기 몰딩된 부분의 상부, 하부로 돌출된 상기 금속 리드선 각각의 일단과 상기 금속 전극을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, according to another aspect of the present invention for achieving the above object, a method for manufacturing a thermoelectric module includes bonding one end of a pair of metal lead wires to upper and lower ends of a thermoelectric material, respectively, the entire thermoelectric material and the metal Forming a thermoelectric material leg (p-type, n-type) by molding a part of a lead wire, arranging a plurality of the thermoelectric material legs, and forming a metal electrode on the upper and lower portions of the arranged plurality of thermoelectric material legs and bonding one end of each of the metal lead wires protruding upward and downward of the molded part to the metal electrode.
상기 금속 전극을 접합하는 단계는, 상기 금속 전극이 배치된 절연 기판을 배치하여, 상기 금속 전극의 홀에 상기 금속 리드선을 삽입하는 단계, 및 상기 홀에 삽입된 상기 금속 리드선과 상기 금속 전극을 접합시켜 전기적으로 연결하는 단계를 더 포함할 수 있다.The bonding of the metal electrode may include disposing an insulating substrate on which the metal electrode is disposed, inserting the metal lead wire into a hole of the metal electrode, and bonding the metal lead wire inserted into the hole and the metal electrode. It may further include the step of electrically connecting.
상기 금속 리드선과 상기 금속 전극의 접합은, 솔더링, 용접 및 페이스트 접합 방법 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.At least one of soldering, welding, and paste bonding methods may be used for bonding the metal lead wire and the metal electrode.
상기 금속 리드선의 각각의 일단은, 상기 열전 소재의 상단 및 하단에 솔더 페이스트 방식으로 접합할 수 있다.One end of each of the metal lead wires may be bonded to the upper and lower ends of the thermoelectric material by a solder paste method.
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는, 일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함할 수 있다.The coupling portion between the metal lead and the thermoelectric material may further include a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
본 발명에서 제안하고 있는 열전 소재 레그, 열전 모듈 및 이의 제조 방법에 따르면, 기존 레그의 레그와 금속 전극 간에 접합 균일성이 떨어지는 문제, 상호간 낮은 접합 강도로 인하여 기계적 충격에 의하여 쉽게 파손되는 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 레그와 금속 전극 간의 기계적 접합 강도, 접합의 균일성을 높이며, 열전 모듈 제조 과정을 단순화하여 용이하게 제조할 수 있다.According to the thermoelectric material leg, the thermoelectric module, and the manufacturing method thereof proposed in the present invention, the problem of poor bonding uniformity between the leg of the existing leg and the metal electrode and the problem of being easily damaged by mechanical shock due to mutual low bonding strength are solved As a result, the mechanical bonding strength between the leg and the metal electrode and the uniformity of bonding are increased, and the thermoelectric module manufacturing process can be simplified and easily manufactured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소재 레그를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 소재 레그를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법으로 제조된 열전 모듈을 도시한 도면이다.1 is a view showing a thermoelectric material leg according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a thermoelectric material leg according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a method of manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a thermoelectric module manufactured by a method for manufacturing a thermoelectric module according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Further, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to the gravity no.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소재 레그를 도시한 도면이다.1 is a view showing a thermoelectric material leg according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소재 레그(20)는, 열전 소재(100), 열전 소재(100)의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선(200), 및 열전 소재(100) 전체 및 금속 리드선(200)의 일부를 감싸는 몰딩부(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the
우선, 기존 열전 소재 레그는 특정 사이즈로 가공된 n형, p형의 열전 소재를 직접 이용하는 것으로서, 전극과 접합되는 열전 소재 레그의 상단부에 확산 방지막과 금속 접합막을 증착시키는 것이다. 즉, 전극과 접합되는 열전 소재 레그의 상단부에 확산 방지막을 증착하고 그 위에 솔더와의 기계적 접합력이 좋은 금속 접합막을 추가로 증착하여, 이를 금속 전극과 결합시키게 된다.First, the existing thermoelectric material leg directly uses n-type and p-type thermoelectric material processed to a specific size, and deposits a diffusion barrier and a metal bonding film on the upper end of the thermoelectric material leg that is joined to the electrode. That is, an anti-diffusion film is deposited on the upper end of the thermoelectric material leg that is joined to the electrode, and a metal bonding film having good mechanical bonding strength with the solder is additionally deposited thereon, thereby bonding it to the metal electrode.
본 발명에서의 열전 소재 레그(20)는 열전 소재(100)에 금속 리드선(200)을 접합한 후, 이를 몰딩시키는 것으로서, 상기의 기존 열전 소재 레그의 제조 방법과는 달리, 금속 접합막을 증착시키는 과정이 생략될 수 있다. 몰딩 과정을 통하여 기존의 금속 접합막의 증착 과정을 생략할 수 있고, 또한, 경우에 따라서는, 솔더 페이스트를 생략할 수도 있는바, 본 발명은 기존 대비 제조 공정이 단순화된다는 장점이 있다.In the present invention, the
몰딩부(300)는 글래스(glass), 세라믹 및 고분자 소재 중 적어도 하나를 포함하는 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 여기서의 몰딩부(300)는 열전 소재(100)의 산화, 부식, 오염을 방지하고, 외부 충격으로부터 열전 소재(100)가 파손되는 것을 방지하는 역할을 하며, 열전 소재(100)와 금속 리드선(200) 간의 접합성을 강화하는 역할을 한다. 실시예에 따라서는 금속 리드선(200)과 열전 소재(100)는 솔더 페이스트 방식으로 결합될 수 있다.The
구체적으로 솔더 페이스트 방식은, 열전 소재(100) 위에 스텐슬 인쇄(stencil printing)로 솔더 페이스트 소재를 적정량 도포한 후, 금속 리드선(200)과 결합하여 약 0.1MPa 내지 약 200MPa의 압력으로 가압하고, 그 후 솔더 페이스트 소재의 용매를 제거하는 건조 공정으로 이루어지며, 마지막으로, 이를 고온 열처리하여 열전 소재(100)와 금속 리드선(200)이 전기적, 기계적 결합이 되도록 하는 것이다.Specifically, in the solder paste method, after applying an appropriate amount of a solder paste material by stencil printing on the
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라서는, 금속 리드선(200)과 열전 소재(100)의 결합에 있어서 솔더 페이스트를 생략하고, 직접 몰딩을 통하여 전기적, 기계적으로 결합될 수도 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the solder paste may be omitted in the bonding between the
기존의 일반적으로 이용되는 솔더 페이스트 재료로는, Pb, Sn 계 재료들로서, 전기를 잘 통하게 하면서 이와 동시에 기계적 결합력이 높은 재료가 이용되어 왔다. 그러나, 상기 Pb, Sn 계 솔더 페이스트들은 300℃ 이상에서 구동되는 열전 발전 모듈에는 사용이 불가하다는 단점이 있었다.As the conventionally used solder paste material, Pb, Sn-based materials, which conduct electricity well and have high mechanical bonding strength at the same time, have been used. However, the Pb and Sn-based solder pastes have a disadvantage in that they cannot be used in thermoelectric power modules driven at 300° C. or higher.
즉, 솔더 페이스트 용융이나 접합력의 저하를 방지하기 위하여, 일반적으로 일정 온도 이하의 구동으로 사용 범위가 제한되는 문제가 있었는바, 상기 문제와 관련하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따라서는, 솔더 페이스트가 배제된 레그(20)로서, 몰딩에 의하여 레그(20)와 금속 리드선(200)간의 기계적 접합력을 부여하여, 상기와 같은 문제를 해결할 수 있도록 하고, 경우에 따라서는, 열전 소재(100)와 금속 리드선(200) 간의 낮은 접촉 전기 저항을 얻기 위하여, 그 사이에 전도성 분말, 전도성 포일(foil), 메탈 폼(metal form) 등을 배치할 수 있다.That is, in order to prevent solder paste melting or deterioration in bonding strength, there is a problem in that the range of use is generally limited by driving below a certain temperature. In relation to the above problem, according to another embodiment of the present invention, As the
금속 리드선(200)은 구리(Cu), 니켈(Ni) 금(Au) 및 은(Ag) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 실시예에 따라서는, 열 저항이 낮고, 전기 전도도가 높으며, 열전도도가 397W/mK인 구리를 직접 이용하거나, 구리 산화 방지와 구리 확산 방지 효과가 있는 니켈 도금 구리를 이용할 수 있다. 금속 리드선(200)은, 열전 소재(100)에서 발생한 기전력과 전류를 전달하며, 온도 차로 인하여 발생한 고온부, 저온부 간의 열을 전달하는 통로 역할을 한다.The
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 소재 레그를 도시한 도면이다.2 is a view showing a thermoelectric material leg according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 소재 레그(20)는, 열전 소재(100), 금속 리드선(200), 몰딩부(300)를 포함하며, 금속 리드선(200)과 열전 소재(100)와의 결합 부위에, 일단이 금속 리드선(200)에 결합되고 타단이 열전 소재(100)에 결합되도록 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부(400)를 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
금속 리드선(200)과 열전 소재(100)는 몰딩부(300)를 통하여 결합되지만, 도 2에서와 같이 고정부(400)를 더 포함하는 경우 몰딩부(300)와 동시에 고정부(400)를 통하여도 상호간 결합되게 되므로, 도 1에서의 경우보다 열전 소재(100)와 금속 리드선(200)과의 결합력이 높아지게 된다.Although the
본 발명에 따른 열전 모듈(10)은, 상기의 열전 소재 레그(20)를 포함하여 구성된 것으로, 열전 소재(100), 열전 소재(100)의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선(200), 및 열전 소재(100) 전체 및 금속 리드선(200)의 일부를 감싸는 몰딩부(300)를 포함하는 열전 소재 레그(20)와, 몰딩부(300)의 상부, 하부로 돌출된 금속 리드선(200) 각각의 일단과 접합되는 한 쌍의 금속 전극(30)을 포함할 수 있다.The
열전 모듈(100)에 대한 일 실시예로서, 열전 소재 레그(20)의 열전 소재(100)와 금속 리드선(200)은 몰딩부(300)를 통하여 결합될 수 있으나, 다른 실시예에 따라서는 일단이 금속 리드선(200)에 결합되고, 타단이 열전 소재(100)에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부(400)를 더 포함하여 상호간 한 번 더 결합시킬 수도 있다.As an embodiment of the
위에서 설명한 본 발명에서의 열전 소재 레그(20)는, 기존 대비 고신뢰성, 고내구성을 가지며, 기존 레그에 비하여, 각각의 열전 소재 레그(20)의 저항 측정이 용이하다는 점에서, 품질 관리가 용이하다는 장점이 있다.The
기존 레그는 단면적이 주로 1.2 mm x 1.2 mm - 3.0 mm x 3.0 mm이며, 그 높이는 1.2 mm-3.0 mm으로, 각 레그는 제조된 후, 육안으로 크랙(crack)이나 치핑(chipping)이 없는지 검사된 후, 일단에 2개, 타단에 2개의 미세 프로브를 동시에 연결하여 4 포인트 프로브(4 point probe)법으로 저항을 측정하여 왔다.The cross-sectional area of the existing legs is mainly 1.2 mm x 1.2 mm - 3.0 mm x 3.0 mm, and the height is 1.2 mm-3.0 mm. After each leg is manufactured, it is visually inspected for cracks or chipping. Thereafter, two microprobes were simultaneously connected to one end and two microprobes to the other end, and resistance was measured by a four-point probe method.
그러나, 상기와 같은 미세 프로브를 연결하는 과정에서, 정밀한 측정을 위해 강한 압력으로 프레싱(pressing)을 하게 되는데, 이러한 경우 기계적 강도가 낮고 취성이 강한 열전 소재 레그에 크랙(crack)이 발생하는 등 불량률이 높아지는 문제가 생기며, 레그 정확한 저항 값을 측정하기 어렵다는 문제가 있다.However, in the process of connecting the fine probe as described above, pressing is performed with a strong pressure for precise measurement. This raises a problem, and there is a problem in that it is difficult to measure the correct resistance value of the leg.
또한, 고신뢰성, 고내구성 열전 모듈을 제조하기 위해서는, 레그의 품질 관리와 더불어, 레그와 전극 간의 접합 공정 제어가 중요한데, 기존 레그가 이용되는 공정에서는, 다수의 레그를 동시에 세라믹 기판 위의 전극들과 접합시키며, 이 과정에서 1개의 레그와 전극간의 접합에서 불량이 발생하는 경우, 열전 모듈 제작에 사용된 모든 레그와 기판을 폐기해야 하는 문제가 있었다.In addition, in order to manufacture a high-reliability and high-durability thermoelectric module, it is important to control the leg-to-electrode bonding process as well as to control the quality of the legs. In this process, if a defect occurs in the bonding between one leg and an electrode, there is a problem in that all the legs and the substrate used for manufacturing the thermoelectric module have to be discarded.
본 발명의 레그(20)는 상기에서 언급한 문제들을 개선하기 위한 것으로서, 우선, 기계적 특성이 우수한 금속 리드선(200)에 프로브를 연결함으로써, 기계적 특성이 취약한 열전 소재(100)의 보호가 가능하고, 금속 리드선(200)을 포함한 레그(20)의 저항값을 정확하게 정의할 수 있는 구조를 가지게 된다. 또한, 불량률이 높은 공정인, 열전 소재의 가공과 금속과의 접합의 두 가지 공정을 이미 거친 상태이므로, 레그(20)의 품질 관리가 용이하며, 불량의 레그(20)가 발생하게 되면, 해당 레그(20)만 배제시키면 되므로, 기존 대비 자원의 소모를 줄일 수 있다.The
또한, 열전 소재 레그(20)의 높이를 모두 동일하게 제조할 수 있게 되므로, 제조 과정에서 별도로 열전 소재 레그(20)의 길이를 제어하거나, 절연 기판(50)에 배치되어 있는 금속 전극(30)의 높낮이를 제어하는 등 공정상 별도의 제어 과정을 생략할 수 있다는 점, 및 이러한 제어 과정을 거치지 않더라도 열전 소재 레그(20)와 금속 전극(30)과의 접촉 과정에서 발생하는 제품 불량률을 현저히 낮출 수 있다는 점에서, 본 발명은 의의가 있다.In addition, since the height of the
열전 모듈(10)의 구체적인 제조 방법에 대하여는 이하에서 설명하도록 한다. A specific manufacturing method of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법의 흐름도이다.3 is a flowchart of a method for manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명인 열전 모듈(10) 제조 방법은, 열전 소재의 상단 및 하단에 한 쌍의 금속 리드선의 일단을 각각 접합하는 단계(S100), 열전 소재 전체 및 금속 리드선의 일부를 몰딩시켜, 열전 소재 레그(p형, n형)를 형성하는 단계(S200), 열전 소재 레그를 복수개 배열하는 단계(S300), 및 배열된 복수의 열전 소재 레그의 상부, 하부에, 금속 전극을 배치하여, 몰딩된 부분의 상부, 하부로 돌출된 금속 리드선 각각의 일단과 금속 전극을 접합하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the method for manufacturing the
또한, 다른 실시예에 따라서는, 열전 소재와 금속 리드선과의 접합 이전에, 소재 상단과 하단에 Cu 확산 방지막을 증착하는 공정이 추가될 수도 있다.In addition, according to another embodiment, a process of depositing a Cu diffusion barrier layer on the upper and lower ends of the material before bonding the thermoelectric material and the metal lead wire may be added.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에서의 열전 모듈 제조 방법에 따른 실시예로서, 열전 소재 레그(20)가 형성된 다음의 단계이며, 열전 소재 레그(20)를 배열하여, 상부, 하부에 배치된 금속 전극(30)과 접합하는 과정을 도시한 도면이다.4 is an embodiment according to the method for manufacturing the thermoelectric module in FIG. 3 , which is a step after the
우선, 도 4에서 몰딩부(300), 금속 리드선(200)으로 도시되어 있는 열전 소재 레그(20)를 확인할 수 있으며, 일 실시예에 따라서는, 열전 소재 레그(20)의 상, 하부에 결합되어 있는 금속 리드선(200)은 열전 소재(100)의 상단 및 하단에 솔더 페이스트 방식으로 접합되어 있을 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따라서는, 금속 리드와 열전 소재(100)와의 결합 부위에는, 일단이 금속 리드선(200)에 결합되고, 타단이 열전 소재(100)에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부(400)가 더 포함될 수도 있다.First, it can be seen that the
도 4에 도시된 바와 같이, 열전 소재 레그(20)의 상, 하부에는 금속 전극(30)이 배치되어 있고, 금속 전극(30)은 절연 기판(50)에 배치되어 있을 수 있다.4 , the
이와 같이, 금속 전극을 접합하는 단계(S400)는, 각각의 금속 리드선이 배열된 위치에 각각의 금속 전극이 매칭되도록 하기 위하여, 금속 전극이 배치된 절연 기판을 매칭되는 위치에 배치하여, 금속 전극의 홀에 금속 리드선을 삽입하는 단계(S410), 및 홀에 삽입된 금속 리드선과 금속 전극을 접합시켜 전기적으로 연결하는 단계(S420)를 더 포함할 수 있다.In this way, the step of bonding the metal electrodes ( S400 ) is to arrange the insulating substrate on which the metal electrodes are disposed at the matching positions so that the respective metal electrodes are matched to the positions where the respective metal lead wires are arranged, so that the metal electrodes are arranged. The method may further include inserting a metal lead wire into the hole (S410), and electrically connecting the metal lead wire and the metal electrode inserted into the hole by bonding (S420).
금속 리드선(200)이 홀(40)에 삽입된 이후에, 금속 리드선(200)과 금속 전극(30)의 접합으로, 솔더링, 용접, 및 페이스트 접합 방법 중 적어도 하나를 이용하여 접합할 수 있다.After the
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열전 모듈 제조 방법으로 제조된 열전 모듈을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a thermoelectric module manufactured by a method for manufacturing a thermoelectric module according to another exemplary embodiment of the present invention.
절연 기판(50)이 포함된, 도 4에서의 열전 모듈 제조 방법과는 달리, 도 5는, 절연 기판이 없도록 제조된 열전 모듈을 도시한 도면이다.Unlike the method of manufacturing the thermoelectric module in FIG. 4 , in which the insulating
일반적으로, 절연 기판(50)은 전기는 통하지 않게 하면서 열은 잘 전달하는 세라믹 소재를 사용한다. 절연 기판(50)은, 열전 소재(100)와 금속 전극(30) 등의 열팽창계수가 다른, 이종의 소재들과 결합되게 되고, 지속적인 열 충격을 받게 되면서 내구성이 취약해지는 단점이 있으며, 특히, 세라믹 기판은 유연하지가 않아 열전 모듈(10)이 응용되는 곳의 열원과 냉각원에 맞게 밀착시키기 어려운 단점이 있다.In general, the insulating
이러한 단점을 개선하는 것으로서, 본 발명에서 제시한 절연 기판(50)이 없도록 제조된 열전 모듈(10)은, 열 충격에 의한 내구성 저하를 방지하고, 응용 환경에 맞게 유연한 형태로 쉽게 변형시킬 수 있다는 장점이 있다.As an improvement on this disadvantage, the
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 열전 소재 레그의 제조 과정, 사용에 있어서의 문제를 개선하고자 하는 것으로서, 열전 소재에 금속 리드선의 일부를 함께 몰딩, 접합시켜 상호간 결합력을 높임으로써, 기존 열전 소재 레그 대비 기계적 강도, 내구성을 증가시켰으며, 각각의 열전 소재 레그와 금속 전극의 접합에 있어서 균일한 접합을 할 수 있도록 하고, 제조 공정을 용이하게 한다는 점에서 의의가 있다.As described above, the present invention is to improve the problems in the manufacturing process and use of the existing thermoelectric material leg, and by molding and bonding a part of the metal lead wire to the thermoelectric material together to increase the mutual bonding force, the existing thermoelectric material The mechanical strength and durability are increased compared to the legs, and it is meaningful in that it enables uniform bonding between each thermoelectric material leg and the metal electrode, and facilitates the manufacturing process.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
10: 열전 모듈
20: 열전 소재 레그
100: 열전 소재
200: 금속 리드선
300: 몰딩부
400: 고정부
30: 금속 전극
40: 홀
50: 절연 기판10: thermoelectric module
20: thermoelectric material leg
100: thermoelectric material
200: metal lead wire
300: molding unit
400: fixed part
30: metal electrode
40: Hall
50: insulating substrate
Claims (13)
상기 열전 소재의 상단, 하단에 결합된 한 쌍의 금속 리드선; 및
상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 감싸는 몰딩부를 포함하는 열전 소재 레그.thermoelectric material;
a pair of metal lead wires coupled to the top and bottom of the thermoelectric material; and
The thermoelectric material leg including a molding part surrounding the entirety of the thermoelectric material and a part of the metal lead wire.
상기 몰딩부는,
글래스, 세라믹 및 고분자 소재 중 적어도 하나를 포함하는 절연성 소재로 형성된 열전 소재 레그.According to claim 1,
The molding part,
A thermoelectric material leg formed of an insulating material including at least one of glass, ceramic, and polymer material.
상기 금속 리드선과 상기 열전 소재는 솔더 페이스트 방식으로 결합된 열전 소재 레그.The method of claim 1,
A thermoelectric material leg in which the metal lead wire and the thermoelectric material are coupled by a solder paste method.
상기 금속 리드선은,
구리(Cu), 니켈(Ni) 금(Au) 및 은(Ag) 중 적어도 하나로 형성되는 열전 소재 레그.The method of claim 1,
The metal lead wire is
A thermoelectric material leg formed of at least one of copper (Cu), nickel (Ni), gold (Au), and silver (Ag).
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는,
일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함하는 열전 소재 레그.The method of claim 1,
At a bonding portion between the metal lead and the thermoelectric material,
The thermoelectric material leg further comprising a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
상기 몰딩부의 상부, 하부로 돌출된 상기 금속 리드선 각각의 일단과 접합되는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 열전 모듈.a thermoelectric material leg including a thermoelectric material, a pair of metal lead wires coupled to upper and lower ends of the thermoelectric material, and a molding part surrounding the entirety of the thermoelectric material and a part of the metal lead wire; and
and a pair of metal electrodes joined to one end of each of the metal lead wires protruding upward and downward from the molding part.
상기 금속 전극은 절연 기판에 배치된 열전 모듈.7. The method of claim 6,
The metal electrode is a thermoelectric module disposed on an insulating substrate.
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는,
일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함하는 열전 모듈.7. The method of claim 6,
At a bonding portion between the metal lead and the thermoelectric material,
The thermoelectric module further comprising: a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
상기 열전 소재 전체 및 상기 금속 리드선의 일부를 몰딩시켜, 열전 소재 레그(p형, n형)를 형성하는 단계;
상기 열전 소재 레그를 복수개 배열하는 단계; 및
상기 배열된 복수의 열전 소재 레그의 상부, 하부에, 금속 전극을 배치하여, 상기 몰딩된 부분의 상부, 하부로 돌출된 상기 금속 리드선 각각의 일단과 상기 금속 전극을 접합하는 단계를 더 포함하는 열전 모듈 제조 방법.bonding one end of a pair of metal lead wires to an upper end and a lower end of a thermoelectric material, respectively;
forming thermoelectric material legs (p-type, n-type) by molding the entirety of the thermoelectric material and a part of the metal lead wire;
arranging a plurality of the thermoelectric material legs; and
The thermoelectric method further comprising: disposing a metal electrode on the upper and lower portions of the arranged plurality of thermoelectric material legs, and bonding one end of each of the metal lead wires protruding above and below the molded part to the metal electrode; Module manufacturing method.
상기 금속 전극을 접합하는 단계는,
상기 금속 전극이 배치된 절연 기판을 배치하여, 상기 금속 전극의 홀에 상기 금속 리드선을 삽입하는 단계; 및
상기 홀에 삽입된 상기 금속 리드선과 상기 금속 전극을 접합시켜 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 열전 모듈 제조 방법.10. The method of claim 9,
The step of bonding the metal electrode comprises:
disposing the insulating substrate on which the metal electrode is disposed and inserting the metal lead wire into the hole of the metal electrode; and
and bonding and electrically connecting the metal lead wire inserted into the hole and the metal electrode.
상기 금속 리드선과 상기 금속 전극의 접합은, 솔더링, 용접 및 페이스트 접합 방법 중 적어도 하나를 이용하는 열전 모듈 제조 방법.10. The method of claim 9,
A method of manufacturing a thermoelectric module using at least one of soldering, welding, and paste bonding methods for bonding the metal lead wire and the metal electrode.
상기 금속 리드선의 각각의 일단은,
상기 열전 소재의 상단 및 하단에 솔더 페이스트 방식으로 접합하는 열전 모듈 제조 방법.10. The method of claim 9,
Each end of the metal lead wire,
A method of manufacturing a thermoelectric module for bonding the top and bottom of the thermoelectric material using a solder paste method.
상기 금속 리드와 상기 열전 소재와의 결합 부위에는,
일단이 상기 금속 리드선에 결합되고, 타단이 상기 열전 소재에 결합되도록, 상하 방향으로 홈을 갖는 고정부를 더 포함하는 열전 모듈 제조 방법.10. The method of claim 9,
At a bonding portion between the metal lead and the thermoelectric material,
The method of manufacturing a thermoelectric module further comprising: a fixing part having a groove in the vertical direction so that one end is coupled to the metal lead wire and the other end is coupled to the thermoelectric material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113249A KR102361845B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180113249A KR102361845B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200033670A KR20200033670A (en) | 2020-03-30 |
| KR102361845B1 true KR102361845B1 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=70003506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180113249A KR102361845B1 (en) | 2018-09-20 | 2018-09-20 | Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102361845B1 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130052361A (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-22 | 삼성전기주식회사 | Thermoelectric module and method of manufacturing the same |
-
2018
- 2018-09-20 KR KR1020180113249A patent/KR102361845B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200033670A (en) | 2020-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100108117A1 (en) | Thermoelectric module package and manufacturing method therefor | |
| JP4499577B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5975911B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP6602480B2 (en) | Semiconductor device | |
| US9899345B2 (en) | Electrode terminal, semiconductor device for electrical power, and method for manufacturing semiconductor device for electrical power | |
| JP5837697B2 (en) | Power semiconductor chip provided with metal molded body for contacting large-diameter wire or strip and method for manufacturing the same | |
| JPWO2016136457A1 (en) | Power module | |
| JP5214936B2 (en) | Semiconductor device | |
| US20050211288A1 (en) | Thermoelectric device | |
| JP6854810B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP5218009B2 (en) | Semiconductor device | |
| JP3601529B2 (en) | Semiconductor device | |
| US8581378B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| KR102361845B1 (en) | Thermoelectric material leg, thermoelectric module and method of manufacturing the same | |
| JP4038173B2 (en) | Power semiconductor device | |
| WO2017006916A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
| US10236430B2 (en) | Thermoelectric module | |
| JP4005937B2 (en) | Thermoelectric module package | |
| JP2004119833A (en) | Thermoelement module and its manufacturing method | |
| EP3703139A1 (en) | Thermoelectric module | |
| JP4047572B2 (en) | Power semiconductor device | |
| CN110416101A (en) | Use sintering silver paste as the power module copper sheet welding procedure of bonding agent | |
| JPWO2018235511A1 (en) | Semiconductor module | |
| JP2008103382A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| WO2024042023A1 (en) | Electronic structure and method for the production thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |