KR20100116747A - A thermoelectric module - Google Patents

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KR20100116747A
KR20100116747A KR1020090035317A KR20090035317A KR20100116747A KR 20100116747 A KR20100116747 A KR 20100116747A KR 1020090035317 A KR1020090035317 A KR 1020090035317A KR 20090035317 A KR20090035317 A KR 20090035317A KR 20100116747 A KR20100116747 A KR 20100116747A
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KR
South Korea
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type semiconductor
electrode
thermoelectric module
substrate
insulating layer
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KR1020090035317A
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Inventor
하국현
이길근
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한국기계연구원
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Abstract

PURPOSE: A thermoelectric module is provided to improve the heat conductivity efficiency by preventing the thermoelectric module form being heated by transferring the heat generated in the electrode to the outside. CONSTITUTION: A top substrate(110) and a bottom substrate(120) forming the top and the bottom emit or absorb the heat. An electrode(130) guides the flow of the supplied power as being provided between the top substrate and the bottom substrate. An insulation layer is provided between the top and bottom substrates to block the power supplied to the electrode from being transferred to the top and bottom electrodes.

Description

열전모듈 { A thermoelectric module }Thermoelectric module

도 1 은 종래 기술에 의한 열전모듈의 구성을 보인 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a thermoelectric module according to the prior art.

도 2 는 본 발명에 의한 열전모듈의 내부 구성을 보인 종단면도.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the internal configuration of the thermoelectric module according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법을 나타낸 순서도.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 열전모듈 제조방법의 일실시예에 따라 변화되는 내부 모습을 보인 종단면도.Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing an internal appearance changed in accordance with an embodiment of the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 5a 는 본 발명에 의한 열전모듈의 일 구성인 P형반도체가 볼밀 가공된 모습을 보인 확대 사진.Figure 5a is an enlarged photograph showing a ball milled state of the P-type semiconductor, which is one configuration of the thermoelectric module according to the present invention.

도 5b 는 본 발명에 의한 열전모듈의 일 구성인 N형반도체가 볼밀 가공된 모습을 보인 확대 사진.Figure 5b is an enlarged photograph showing a ball milled state N-type semiconductor, which is one configuration of the thermoelectric module according to the present invention.

도 5c 는 본 발명에 의한 열전모듈의 일 구성인 P형반도체를 볼밀 가공시 열전 성능을 보인 도표.Figure 5c is a diagram showing the thermoelectric performance when ball milling a P-type semiconductor, which is one configuration of a thermoelectric module according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 수소환원단계 전/후의 열전성능을 비교한 도표.Figure 6 is a chart comparing the thermoelectric performance before / after the hydrogen reduction step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 절연층형성단계 전/후의 열전달 특성을 비교한 도표,7 is a table comparing heat transfer characteristics before and after the insulating layer forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention;

도 8 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 전극형성단계 완료시 모습 을 보인 평면도.8 is a plan view showing the appearance when the electrode forming step is completed in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 9 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 반도체형성단계의 일실시예 완료시 모습을 보인 평면도.Figure 9 is a plan view showing the appearance when one embodiment of the semiconductor forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 10 은 본 발명에 의한 열전모듈 제조방법의 다른 실시예에 따라 변화되는 내부 모습을 보인 종단면도.Figure 10 is a longitudinal cross-sectional view showing an internal appearance changed according to another embodiment of the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 11 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 반도체형성단계의 일실시예 완료시 모습을 보인 평면도.11 is a plan view showing a state of completion of one embodiment of the semiconductor forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100. 열전모듈 110. 상부기판100. Thermoelectric Module 110. Upper Board

112. 상부절연층 120. 하부기판112. Upper insulation layer 120. Lower substrate

122. 하부절연층 130. 전극122. Lower insulating layer 130. Electrode

132. 상부전극 134. 하부전극132. Upper electrode 134. Lower electrode

140. P형반도체 150. N형반도체140.P type semiconductor 150.N type semiconductor

S100. 분말제조단계 S200. 수소환원단계S100. Powder production step S200. Hydrogen reduction step

S300. 페이스트단계 S400. 절연층형성단계S300. Paste step S400. Insulation layer forming step

S500. 전극형성단계 S600. 반도체형성단계S500. Electrode formation step S600. Semiconductor Formation Step

S700. 모듈형성단계S700. Module formation stage

본 발명은 열전모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극과 P형반도체 및 N형반도체가 스크린프린팅 공법에 의해 형성되어 박막화 된 열전모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric module, and more particularly, to a thermoelectric module in which an electrode, a P-type semiconductor, and an N-type semiconductor are formed by a screen printing method and thinned.

열전모듈은 크게 제벡(Seeback) 효과를 이용한 발전이나, 펠티어(Peltier) 효과를 이용한 냉각의 두 가지 응용처가 있다.Thermoelectric modules have two main applications: power generation using the Seeback effect and cooling using the Peltier effect.

제벡 효과는 양단의 온도차가 날 때 기전력이 발생하는 현상으로 이를 이용하여 폐열발전이나 체온을 이용한 소형전자소자(예컨대, 시계)의 전원, 방사능 반감 열을 이용한 우주 탐사선의 전원 등으로 쓰이고 있다.The Seebeck effect occurs when electromotive force occurs when the temperature difference between both ends is used, and it is used as a power source for small electronic devices (eg, clocks) using waste heat generation or body temperature, and a space probe using radiation half-heat.

반대로 양단에 전류를 흘리면 전하를 따라 열이 이동하여 한쪽은 냉각이 되고 다른 쪽은 가열이 되는 현상을 펠티어효과라 하는데, 이를 이용하면 기계적 동작이 없는 순전히 전자만을 이용한 냉각장치를 만들 수 있다.On the contrary, when the current flows through both ends, the heat moves along the charge, so that one side is cooled and the other side is heated, which is called the Peltier effect.

이러한 열전모듈을 이용한 냉각은 전체적인 냉각효율로 보았을 때에는 기존의 컴프레셔 타입의 냉각기에 비해 많이 떨어지나 상대적으로 기계적인 소음이 없고 그리 낮지 않은 냉온(섭씨 5~10도) 유지나 소형의 냉장고에서는 비교적 높은 냉각효율을 가지므로 많이 이용되고 있다.The cooling using the thermoelectric module is much lower than the conventional compressor type cooler in view of the overall cooling efficiency, but has relatively low mechanical noise and relatively low cooling temperature (5 to 10 degrees Celsius) or relatively high cooling efficiency in a small refrigerator. As it has, it is used a lot.

이하 종래 기술에 의한 열전모듈의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration of a thermoelectric module according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 종래 기술에 의한 열전모듈의 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.1 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a thermoelectric module according to the prior art.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 열전모듈(10)의 상/하면에는 상부기판(11) 및 하부기판(12)이 구비된다. 상기 상부기판(11) 및 하부기판(12)은 열을 방출 또는 흡열하는 역할을 수행하는 것으로, 일정 거리만큼 상/하로 이격된 상태로 유지된다.As shown in the figure, an upper substrate 11 and a lower substrate 12 are provided on the upper and lower surfaces of the thermoelectric module 10. The upper substrate 11 and the lower substrate 12 serves to release or endotherm heat, and are maintained at a distance up and down by a predetermined distance.

그리고, 상기 상부기판(11)과 하부기판(12)은 전기 절연을 위해 세라믹 소재로 형성됨이 일반적이다. In addition, the upper substrate 11 and the lower substrate 12 are generally formed of a ceramic material for electrical insulation.

상기 상부기판(11)과 하부기판(12) 사이에는 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)가 구비된다. 상기 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)는 열전소재가 육면체 형상으로 일정한 크기를 가지도록 형성한 요소로서 상기 상부기판(15)과 하부기판(16) 사이에 교번하여 배치된다.An N-type semiconductor 15 and a P-type semiconductor 16 are provided between the upper substrate 11 and the lower substrate 12. The N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16 are elements formed so that the thermoelectric material has a predetermined size in a hexahedral shape and are alternately disposed between the upper substrate 15 and the lower substrate 16.

상기 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)와 상부기판(11) 사이에는 연결도선(17)이 구비된다. 상기 연결도선(17)은 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)가 직렬로 연결되도록 하는 구성이다.A connecting lead 17 is provided between the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16 and the upper substrate 11. The connecting lead 17 is configured such that the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16 are connected in series.

상기 연결도선(17)의 하측에는 금속층(25)이 구비된다. 상기 금속층(25)은 연결도선(17)으로부터 이동하는 원자가 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)로 이동하는 것을 방지하기 위한 것으로, 상기 금속층(25)은 니켈로 형성되며, 인 또는 붕소를 소량 함유하게 된다.The metal layer 25 is provided below the connection lead 17. The metal layer 25 is to prevent the atoms moving from the connecting wire 17 to the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16, the metal layer 25 is formed of nickel, phosphorus or It will contain a small amount of boron.

즉, 상기 금속층(25)은 열전특성의 저하를 차단하여 안정화될 수 있도록 하는 것으로, 상기 금속층(25)은 연결도선에 코팅 처리된다.That is, the metal layer 25 is to be stabilized by blocking the degradation of the thermoelectric properties, the metal layer 25 is coated on the connection lead.

상기 N형반도체(15) 및 P형반도체(16) 사이에는 장벽층(27)이 구비된다. 상기 장벽층(27)은 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)가 아래에서 설명할 납땜층(26)으 로부터 오염되는 것을 방지하기 위함이다.A barrier layer 27 is provided between the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16. The barrier layer 27 is to prevent the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16 from being contaminated from the solder layer 26 to be described below.

상기 금속층(25)과 장벽층(27) 사이에는 납땜층(26)이 구비된다. 상기 납땜층(26)은 금속층(25)과 장벽층(27)이 서로 접착된 상태를 유지하도록 하는 구성이다.A soldering layer 26 is provided between the metal layer 25 and the barrier layer 27. The solder layer 26 is configured to keep the metal layer 25 and the barrier layer 27 bonded to each other.

상기 납땜층(26) 중 하측에 위치한 납땜층(26)의 하면에는 N접점(20) 및 P접점(21)이 각각 구비된다.N contacts 20 and P contacts 21 are provided on the bottom surface of the solder layer 26 located below the solder layer 26, respectively.

상기 N접점(20)과, P접점(21)은 서로 이격된 상태로 상기 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)의 하면에 부착된 것으로, 상기 N형반도체(15) 및 P형반도체(16)에 전원을 공급하는 역할을 수행한다.The N contact 20 and the P contact 21 are attached to the lower surface of the N-type semiconductor 15 and the P-type semiconductor 16 while being spaced apart from each other, and the N-type semiconductor 15 and the P-type. It serves to supply power to the semiconductor 16.

그러나 상기와 같이 구성되는 열전모듈(10)은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the thermoelectric module 10 configured as described above has the following problems.

즉, 상기 상부기판(11)과 하부기판(12)은 전기 절연을 위해 세라믹소재로 형성되므로, 열전도율이 저하되는 문제점이 있다.That is, since the upper substrate 11 and the lower substrate 12 are formed of a ceramic material for electrical insulation, there is a problem that the thermal conductivity is lowered.

또한, 상기 열전모듈(10)이 흡열 및 발열 작용을 장시간 수행하게 되면, 상부기판(11) 및 하부기판(12)은 점차적으로 열 발산이 저하되어 열전모듈(10)의 열전효율이 저하되는 문제점이 있다.In addition, when the thermoelectric module 10 performs the endothermic and exothermic effects for a long time, the upper substrate 11 and the lower substrate 12 gradually lose heat dissipation, thereby lowering the thermoelectric efficiency of the thermoelectric module 10. There is this.

뿐만 아니라, 상기 상부기판(11)과 하부기판(12)의 열발산 저하는 열전모듈(10)을 구성하는 다수 부품의 박리를 야기하게 되므로 결국 열전모듈(10)의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있다.In addition, the heat dissipation deterioration of the upper substrate 11 and the lower substrate 12 causes peeling of a plurality of components constituting the thermoelectric module 10, thereby shortening the life of the thermoelectric module 10. have.

또한 일본 공개 특허 공보 제2001-326394호에 게시된 "열전변환 모듈"에는 질화알루미늄으로 열전도성 양호 기판을 제조함으로써 열전도성을 높일 수 있도록 하였으나, 비교적 고가이므로 가격 경쟁력이 저하되는 문제점이 있다. In addition, the "thermoelectric conversion module" disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-326394 has been made to improve thermal conductivity by manufacturing a thermally conductive substrate made of aluminum nitride, but has a problem in that price competitiveness is lowered because it is relatively expensive.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열전모듈 내부에 전기 절연을 위한 절연층을 더 구성하고, 열전모듈의 외면을 형성하는 상부기판 및 하부기판은 열전도성이 높은 재질로 형성함으로써 열전 효율이 향상되도록 하는 열전모듈을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, further comprising an insulating layer for electrical insulation inside the thermoelectric module, the upper substrate and the lower substrate forming the outer surface of the thermoelectric module is formed of a high thermal conductivity material The present invention provides a thermoelectric module for improving thermoelectric efficiency.

본 발명의 다른 목적은, 절연층이 스크린프린팅 공정 또는 산화처리(anodizing)에 의해 형성되도록 함으로써 제조 원가가 절감되도록 하는 열전모듈을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a thermoelectric module in which the manufacturing cost is reduced by allowing the insulating layer to be formed by a screen printing process or anodizing.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열전모듈은, 상/하면을 형성하며 발열 또는 흡열하는 상부기판 및 하부기판과, 상기 상부기판 및 하부기판 사이에 구비되어 공급된 전원의 흐름을 안내하는 전극과, 상기 상부기판 및 하부기판과 전극 사이에 구비되어 상기 전극에 공급된 전원이 상부기판 및 하부기판으로 전달되지 않도록 차단하는 절연층과, 상기 전극의 일면에서 서로 이격 형성된 다수 P형반도체 및 N형반도체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The thermoelectric module according to the present invention for achieving the above object, the upper substrate and the lower substrate to form an upper / lower surface and generates heat or endotherm, and the flow of the power supplied provided between the upper substrate and the lower substrate An insulating layer provided between the guiding electrode, the upper substrate and the lower substrate, and an electrode to block the power supplied to the electrode from being transferred to the upper and lower substrates, and a plurality of P-types spaced apart from each other on one surface of the electrode It is characterized by including a semiconductor and an N-type semiconductor.

상기 절연층은 스크린프린팅공법으로 형성됨을 특징으로 한다.The insulating layer is characterized by being formed by a screen printing method.

상기 절연층은 상부기판 및 하부기판을 양극산화처리하여 형성됨을 특징으로 한다.The insulating layer is formed by anodizing an upper substrate and a lower substrate.

상기 절연층은 세라믹으로 형성됨을 특징으로 한다.The insulating layer is characterized in that formed of a ceramic.

상기 상부기판 및 하부기판은 도전성금속으로 형성됨을 특징으로 한다.The upper substrate and the lower substrate is characterized in that it is formed of a conductive metal.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 다양한 크기 및 형상 구현이 가능하며 두께가 얇아지는 이점이 있다.According to the present invention having such a configuration, it is possible to implement a variety of sizes and shapes, there is an advantage that the thickness is thin.

이하에서는 본 발명에 의한 열전모듈의 구성을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a configuration of a thermoelectric module according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2에는 본 발명에 의한 열전모듈의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.Figure 2 is a longitudinal sectional view showing the internal configuration of the thermoelectric module according to the present invention.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 열전모듈(100)은 상부기판(110) 및 하부기판(120)에 의해 상/하면 외관이 형성된다. 상기 상부기판(110) 및 하부기판(120)은 열전모듈(100)에 전원이 인가될 때 발열 또는 흡열 반응을 일으키는 것으로 열전도성이 높은 재질로 형성된다. 즉, 상기 상부기판(110) 및 하부기판(120)은 도전성 금속인 알루미늄(Al)으로 형성된다.As shown in the figure, the thermoelectric module 100 according to the present invention is formed on the upper and lower surfaces by the upper substrate 110 and the lower substrate 120. The upper substrate 110 and the lower substrate 120 are formed of a material having high thermal conductivity by generating heat or an endothermic reaction when power is applied to the thermoelectric module 100. That is, the upper substrate 110 and the lower substrate 120 are made of aluminum (Al), which is a conductive metal.

상기 상부기판(110)의 하면과 하부기판(120)의 상면에는 상부절연층(112) 및 하부절연층(122)이 구비된다. 상기 상부절연층(112)과 하부절연층(122)은 아래에서 설명하게 될 전극(130)이 발생한 열은 외부로 전달하고 전극(130)에 인가된 전원은 외부로 전달되지 않도록 차단하는 역할을 수행한다.An upper insulating layer 112 and a lower insulating layer 122 are provided on the lower surface of the upper substrate 110 and the upper surface of the lower substrate 120. The upper insulating layer 112 and the lower insulating layer 122 serve to transmit heat generated by the electrode 130 to be described below to the outside, and to block power from being applied to the electrode 130 from being transmitted to the outside. To perform.

이를 위해 상기 상부절연층(112)과 하부절연층(122)은 열전도율은 높고 전기전도성은 낮게 형성된다. 즉, 상기 상부절연층(112)과 하부절연층(122)은 상부기판(110) 및 하부기판(120)의 일면에 세라믹 재질을 스크린프린팅 공법으로 코팅하여 형성하거나, 상부기판(110) 및 하부기판(120)의 일면을 양극산화처 리(Anodizing)하여 형성하게 된다.To this end, the upper insulating layer 112 and the lower insulating layer 122 are formed with high thermal conductivity and low electrical conductivity. That is, the upper insulating layer 112 and the lower insulating layer 122 are formed by coating a ceramic material on one surface of the upper substrate 110 and the lower substrate 120 by the screen printing method, or the upper substrate 110 and the lower portion. One surface of the substrate 120 is formed by anodizing.

상기 상부절연층(112)의 하면과 하부절연층(122)의 상면에는 전극(130)이 구비된다. 상기 전극(130)은 열전모듈(100)에 전원이 인가될 때 이러한 전원의 흐름을 안내하는 것으로, 상기 상부절연층(112)의 하면과 접촉하는 상부전극(132)과, 상기 하부절연층(122)의 상면과 접촉하는 하부전극(134)을 포함하여 구성된다.Electrodes 130 are provided on the lower surface of the upper insulating layer 112 and the upper surface of the lower insulating layer 122. The electrode 130 guides the flow of the power when power is applied to the thermoelectric module 100, and includes an upper electrode 132 and a lower insulating layer contacting the lower surface of the upper insulating layer 112. And a lower electrode 134 in contact with the upper surface of 122.

그리고, 상기 상부전극(132)과 하부전극(134)는 전기전도도가 높은 은(Ag)로 형성됨이 바람직하다.The upper electrode 132 and the lower electrode 134 are preferably formed of silver (Ag) having high electrical conductivity.

상기 상부전극(132)과 하부전극(134)의 일면에는 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 각각 한 개씩 이격되도록 구비된다.One surface of each of the upper electrode 132 and the lower electrode 134 is provided with one P-type semiconductor 140 and one N-type semiconductor 150 spaced apart from each other.

즉, 상기 상부전극(132)의 하면 좌측에는 아래에서 상세히 설명할 P형반도체(140)가 구비되며, 상기 P형반도체(140)로부터 우측으로 이격된 곳에는 N형반도체(150)가 구비된다.That is, the lower surface of the upper electrode 132 is provided with a P-type semiconductor 140, which will be described in detail below, and the N-type semiconductor 150 is provided at a position spaced to the right from the P-type semiconductor 140. .

그리고, 상기 하부전극(134)의 상면 좌측에는 N형반도체(150)가 구비되며, 상기 N형반도체(150)로부터 우측으로 이격된 곳에는 P형반도체(140)가 구비된다.An N-type semiconductor 150 is provided on the left side of the upper surface of the lower electrode 134, and a P-type semiconductor 140 is provided at a position spaced to the right from the N-type semiconductor 150.

또한, 상기 상부전극(132)과 하부전극(134)은 상방향에서 투영시 일부분만 교차되도록 배치된다. In addition, the upper electrode 132 and the lower electrode 134 are disposed so as to cross only a part of the projection in the upward direction.

따라서, 상기 상부전극(132) 및 하부전극(134)에 전원이 공급되면 상부기판(110)과 하부기판(120)은 서로 교차되게 연결되어 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 전기적으로 직렬을 이룰 수 있도록 한다.Therefore, when power is supplied to the upper electrode 132 and the lower electrode 134, the upper substrate 110 and the lower substrate 120 are connected to each other so that the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are connected. Allows electrical series.

상기 상부전극(132) 및 하부전극(134) 사이에는 P형반도체(140) 및 N형반도 체(150)가 구비된다. 상기 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)는 열전 특성을 가지는 열전분말과 유기용제가 혼합되어 형성된 페이스트(paste)를 소결하여 형성된 것으로, 상기 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)를 구성하는 열전분말의 재질은 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략한다.The P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are provided between the upper electrode 132 and the lower electrode 134. The P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are formed by sintering a paste formed by mixing a thermoelectric powder and an organic solvent having thermoelectric properties. The P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor ( Since the material of the thermal star powder constituting 150 is a general configuration, a detailed description thereof will be omitted.

이하 상기와 같이 구성되는 열전모듈(100)을 제조하는 일실시예의 방법을 첨부된 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thermoelectric module 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 to 9.

도 3은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명에 의한 열전모듈 제조방법의 일실시예에 따라 변화되는 내부 모습을 보인 종단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 열전모듈의 구성인 P형반도체(140), N형반도체(150)가 볼밀 가공된 모습을 보인 확대 사진 및 열전 성능을 보인 도표이다.Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, Figure 4 is a longitudinal cross-sectional view showing an internal appearance that changes according to an embodiment of the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, Figure 5 The P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150, which are the components of the thermoelectric module, are enlarged photographs showing a ball milling process and thermoelectric performance.

그리고, 도 6 은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 수소환원단계 전/후의 열전성능을 비교한 도표이고, 도 7은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 절연층형성단계 전/후의 열전달 특성을 비교한 도표이다.And, Figure 6 is a diagram comparing the thermoelectric performance before / after the hydrogen reduction step in the thermoelectric module manufacturing method according to the present invention, Figure 7 is a heat transfer before and after the insulating layer forming step in the thermoelectric module manufacturing method according to the present invention. This is a chart comparing the characteristics.

도 8 및 도 9은 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 전극형성단계, 반도체형성단계가 각각 완료시 모습을 보인 평면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 모듈형성단계 완료시 내부 모습을 보인 확대 사진이다.8 and 9 are plan views showing the electrode forming step and the semiconductor forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, respectively, and FIG. 9 shows the completion of the module forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention. This is an enlarged view of the interior of the city.

먼저, 상기 상부기판(110)과 하부기판(120)을 준비한 다음 상기 P형반도체(140) 및 N형반도체(150), 전극(130) 그리고 상부절연층(112) 및 하부절연층(122)에 사용되어질 분말을 제조하는 분말제조단계(S100)가 실시된다. First, the upper substrate 110 and the lower substrate 120 are prepared, and then the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150, the electrode 130 and the upper insulating layer 112 and the lower insulating layer 122 Powder manufacturing step (S100) for preparing a powder to be used is carried out.

상기 분말제조단계(S100)는 열전분말과, 은(Ag) 그리고 세라믹을 각각 볼밀 공법을 이용하여 미세하게 분쇄하는 것으로, 아래에서 설명할 절연층형성단계(S400), 전극형성단계(S500) 반도체형성단계(S600)를 위한 준비과정이다.The powder manufacturing step (S100) is a fine grinding of the thermal powder, silver (Ag) and ceramic using a ball mill method, respectively, the insulating layer forming step (S400), the electrode forming step (S500) semiconductor will be described below Preparation process for the forming step (S600).

상기 볼밀공정은 일반적으로 대형보일러의 연료로 사용하기 위하여 석탄을 분쇄하여 미분탄을 만드는데 많이 사용되는 것으로, 분쇄하고자 하는 원료에 압축,전단(專斷), 충격 중의 하나 또는 이것을 조합한 기계적인 힘을 가함으로써 실시된다. The ball mill process is generally used to make pulverized coal by pulverizing coal for use as a fuel of a large boiler. The ball mill process applies a mechanical force of one of compression, shear, impact or a combination thereof to a raw material to be crushed. It is carried out by.

그리고, 본 발명에서 볼밀 공법을 거친 열전분말은 도 5a 및 도 5b의 사진과 같이 2㎛이내의 직경을 가지게 되며, 이때 열전분말 형성을 위한 볼밀 공정은 15 내지 30분동안 실시됨이 바람직하다. And, in the present invention, the thermal powder passed through the ball mill method has a diameter of 2 μm or less as shown in the photographs of FIGS. 5A and 5B, and the ball mill process for forming the thermal powder is preferably performed for 15 to 30 minutes.

이러한 이유는, 상기 볼밀 공정에 의해 분쇄된 열전분말은 도 5c에 도시된 바와 같이 15 내지 30분 동안 실시되었을 때 열전성능이 가장 높게 나타나기 때문이다.This is because the thermoelectric powder pulverized by the ball mill process exhibits the highest thermoelectric performance when it is carried out for 15 to 30 minutes as shown in FIG. 5C.

이후 상기 분말제조단계(S100)에서 미세하게 분쇄된 열전분말을 수소 환원하는 수소환원단계(S200)가 실시된다. 상기 수소환원단계(S200)는 열전분말의 열전성능을 향상시키기 위한 과정으로, 도 6에 도시된 바와 같이 수소환원 후의 열전분말은 수소환원 전의 열전분말보다 열전성능이 향상됨을 알 수 있다.Thereafter, a hydrogen reduction step (S200) of hydrogen-reducing the finely ground thermal starch powder in the powder manufacturing step (S100) is performed. The hydrogen reduction step (S200) is a process for improving the thermoelectric performance of the thermoelectric powder. As shown in FIG. 6, the thermoelectric powder after the hydrogen reduction is improved in the thermoelectric performance than the thermal powder before the hydrogen reduction.

그런 다음 수소환원단계(S200)를 거쳐 열전성능이 향상된 열전분말을 유기용제와 혼합하여 페이스트(paste)화 하는 페이스트단계(S300)가 진행된다. 그리고, 상기 페이스트단계(S300)에서는 상부절연층(112) 및 하부절연층(122) 형성에 사용되는 세라믹분말과, 전극을 형성하게 될 은 분말에 대해서도 각각 실시되며, 상기 페이스트단계(S300)는 일반적인 과정이므로 상세한 설명은 생략한다.Then, the paste reduction step S300 is performed to paste the mixture by mixing the thermoelectric powder having improved thermoelectric performance with an organic solvent through a hydrogen reduction step S200. In the paste step S300, the ceramic powder used to form the upper insulating layer 112 and the lower insulating layer 122 and the silver powder to form the electrode are respectively performed. The paste step S300 is performed. Since this is a general process, detailed description is omitted.

이후 상기 상부기판(110) 또는 하부기판(120)의 일면에 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask,미도시) 또는 메탈메쉬(Metal Mash,미도시)를 안착시킨 다음, 볼밀 가공된 세라믹분말을 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)로 통과시키는 스크린프린팅 공정으로 절연층(112,122)을 형성하는 절연층형성단계(S400)가 실시된다.Subsequently, a metal mask (not shown) or metal mesh (not shown) prepared in advance is mounted on one surface of the upper substrate 110 or the lower substrate 120, and then the ball milled ceramic powder is metal masked. An insulating layer forming step (S400) of forming the insulating layers 112 and 122 is performed by a screen printing process of passing through a metal mask or a metal mesh.

상기 절연층형성단계(S400)는 상기 전극(130)과 기판(110,120)이 전기적으로 접촉하지 않도록 하는 것이므로, 형성되는 크기는 열전모듈(100)의 면적에 대비하여 다양하게 실시할 수 있다.Since the insulating layer forming step S400 is such that the electrode 130 and the substrates 110 and 120 do not electrically contact each other, the size formed may be variously prepared in comparison with the area of the thermoelectric module 100.

그리고, 상기 절연층형성단계(S400)에서 절연층(112,122)은 양극산화공정(Anodizing)을 통해서도 형성 가능하다. 즉, 상기 상부기판(110)과 하부기판(120)에 양극산화처리를 실시하여 상부기판(110)과 하부기판(120)의 표면을 산화시킴으로써 상기 절연층을 형성할 수도 있다.In addition, the insulating layers 112 and 122 in the insulating layer forming step S400 may be formed through anodizing. That is, the insulating layer may be formed by performing anodization on the upper substrate 110 and the lower substrate 120 to oxidize surfaces of the upper substrate 110 and the lower substrate 120.

이후 상기 상부절연층(112)의 하면과 하부절연층(122)의 상면에 전극(130)을 형성하는 전극형성단계(S500)가 진행된다.Thereafter, an electrode forming step S500 of forming an electrode 130 on the lower surface of the upper insulating layer 112 and the upper surface of the lower insulating layer 122 is performed.

상기 전극형성단계(S500)는 은 분말을 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)로 통과시켜 스크린프린팅 공법으로 전극(130)을 형성하는 과정이다.The electrode forming step (S500) is a process of forming the electrode 130 by the screen printing method by passing the silver powder through a metal mask (Metal Mask) or a metal mesh (Metal Mash).

즉, 상기 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)에는 상기 전극(130)이 형성되어질 위치에 미세한 구멍이 천공 형성되도록 하고, 이러한 미세 구멍을 통해 상기 은(Ag)분말이 통과하도록 함으로써 상부기판(110) 또는 하부기판(120)의 일면에 상부전극(132) 또는 하부전극(134)이 스크린프린팅되도록 하는 과정이다.That is, fine holes are formed in the metal mask or the metal mesh at the position where the electrode 130 is to be formed, and the silver powder passes through the fine holes. The upper electrode 132 or the lower electrode 134 is screen printed on one surface of the upper substrate 110 or the lower substrate 120.

따라서, 상기 은(Ag)분말은 스크린프린팅된 후에 상부기판(110) 또는 하부기판(120)으로부터 분리되지 않고 부착된 상태를 유지할 수 있도록, 유기용제와 혼합된 페이스트 상태로 적용되어야 함이 바람직하다.Therefore, the silver (Ag) powder may be applied in a paste state mixed with an organic solvent so that the silver powder may remain attached without being separated from the upper substrate 110 or the lower substrate 120 after screen printing. .

그리고, 상기 전극형성단계(S500)가 완료된 상부전극(132) 또는 하부전극(134)은 도 4에서 볼 때 위에서 두번째 도면과 같은 종단면을 나타내며, 도 8과 같이 등간격으로 이격된 상태가 된다.In addition, the upper electrode 132 or the lower electrode 134 in which the electrode forming step S500 is completed shows a longitudinal section as shown in the second view from the top in FIG. 4, and is spaced at equal intervals as shown in FIG. 8.

이후 상기 상부전극(132) 하면 또는 하부전극(134) 상면(본 발명의 실시예에서는 하부전극(134) 상면이 적용됨)에 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)를 형성하는 반도체형성단계(S600)가 실시된다.Thereafter, a semiconductor is formed to form the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 on the lower surface of the upper electrode 132 or the upper surface of the lower electrode 134 (in the embodiment of the present invention, the upper surface of the lower electrode 134 is applied). Step S600 is performed.

즉, 상기 반도체형성단계(S600)는 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 하부전극(134) 상면에 각각 이격된 상태로 동시에 형성되도록 하는 것으로, 상기 전극형성단계(S500)와 마찬가지로 스크린프린팅에 의해 진행된다.That is, the semiconductor forming step (S600) is such that the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are formed at the same time while being spaced apart from the upper surface of the lower electrode 134, respectively, the electrode forming step (S500) and Similarly, it is done by screen printing.

보다 상세하게는, 상기 하부전극(134) 상면에 전극(130)의 형성을 위해 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)를 안착시키고, 이러한 메탈마스크 또는 메탈메쉬를 상기 페이스트가 통과하도록 함으로써 하부전극(134) 상면에 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)를 형성하는 과정이다.In more detail, a metal mask or a metal mesh prepared in advance for forming the electrode 130 is seated on the lower electrode 134, and the paste is attached to the metal mask or metal mesh. By passing through it, the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are formed on the upper surface of the lower electrode 134.

따라서, 상기 반도체형성단계(S600)에서 사용되는 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)에는 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 형성되어질 위치에 미세한 구멍이 천공 형성되어야 함은 자명하다.Therefore, in the metal mask or metal mesh used in the semiconductor forming step S600, minute holes must be formed in the positions where the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are to be formed. Ham is self-evident.

그리고, 상기 반도체형성단계(S600)가 완료된 하부기판(120)은 도 4에서 볼 때 위에서 아래로 세번째 도면과 같은 상태가 되며, 도 9에 보여지는 바와 같이 하부전극(134) 전방 상/하부에 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 이격된 상태로 형성되어지게 된다.In addition, the lower substrate 120 in which the semiconductor forming step S600 is completed is in a state as shown in the third view from the top to the bottom when viewed in FIG. 4, and as shown in FIG. The P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 are formed to be spaced apart.

이후 상기 전극형성단계(S500)에서 상부전극(132)이 형성된 상부기판(110)과, 상기 반도체형성단계(S600)에서 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 동시에 형성된 하부기판(120)을 접합하여 모듈을 형성하는 모듈형성단계(S700)가 실시된다.Thereafter, the upper substrate 110 having the upper electrode 132 formed thereon in the electrode forming step S500 and the lower substrate having the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 formed at the same time in the semiconductor forming step S600 ( A module forming step (S700) of joining 120 to form a module is performed.

상기 모듈형성단계(S700)는 미리 준비된 형틀(미도시)에 상기 전극형성단계에서 상부전극(132)이 형성된 상부기판(110)과, 상기 반도체형성단계(S600)에서 P형반도체(140) 및 N형반도체(150)가 형성된 하부기판(120)을 도 4의 맨 아래 도면과 같이 서로 마주보도록 한 다음 미리 준비된 형틀 내부에 안착시킨 상태에서 가열 가압하여 소결하는 과정이다.The module forming step S700 may include an upper substrate 110 having an upper electrode 132 formed in the electrode forming step in a pre-prepared form (not shown), a P-type semiconductor 140 and a semiconductor forming step S600. The lower substrate 120 having the N-type semiconductor 150 is formed to face each other as shown in the bottom of FIG.

이하 상기 열전모듈(100)이 다른 실시예로 제조되는 과정을 첨부된 도 10 및 도 11을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing the thermoelectric module 100 according to another embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

도 10에는 본 발명에 의한 열전모듈 제조방법의 다른 실시예에 따라 변화되는 내부 모습을 보인 종단면도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명에 의한 열전모듈의 제조방법에서 반도체형성단계의 일실시예가 완료시 모습을 보인 평면도가 도 시되어 있다.FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing an internal shape changed according to another embodiment of the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention, and FIG. 11 illustrates an embodiment of a semiconductor forming step in the method of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention. The floor plan is shown when complete.

상기 열전모듈(100)의 다른 실시예의 제조방법에서는 일실시예와 비교할 때 동일한 과정에 대해서는 상세한 설명은 생략하기로 하며, 차이점이 있는 반도체형성단계(S600) 및 모듈형성단계(S700)에 대해서 설명한다.In the manufacturing method of another embodiment of the thermoelectric module 100, a detailed description of the same process will be omitted when compared with the embodiment, and the semiconductor forming step (S600) and the module forming step (S700) are described. do.

다른 실시예의 반도체형성단계(S600)에서는 상부절연층(112)과 상부전극(132)이 형성된 상부기판(110)의 하측에는 N형반도체(150)를 형성하고, 하부절연층(122)과 하부전극(134)이 형성된 하부기판(120)의 상측에는 P형반도체(140)를 형성하며, 상기 N형반도체(150)와 P형반도체(140)는 미리 준비된 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)를 이용하여 스크린프린팅된다.In another embodiment of the semiconductor forming step S600, an N-type semiconductor 150 is formed below the upper substrate 110 on which the upper insulating layer 112 and the upper electrode 132 are formed, and the lower insulating layer 122 and the lower portion are formed. A P-type semiconductor 140 is formed on the lower substrate 120 on which the electrode 134 is formed, and the N-type semiconductor 150 and the P-type semiconductor 140 are prepared in advance with a metal mask or metal mesh. Screen printing is performed using (Metal Mash).

즉, 상기 메탈마스크(Metal Mask) 또는 메탈메쉬(Metal Mash)는 N형반도체(150)를 형성하기 위한 것과 P형반도체(140)를 형성하기 위한 것 한 쌍이 구비되며, 상기 한 쌍의 메탈마스크 또는 메탈메쉬는 미세구멍이 서로 일치하지 않게 천공 형성된다.That is, the metal mask or the metal mesh is provided with a pair for forming the N-type semiconductor 150 and for forming the P-type semiconductor 140, the pair of metal masks Alternatively, the metal mesh is perforated so that the micro holes do not coincide with each other.

보다 상세하게는 한 쌍의 메탈마스크에 형성된 미세구멍은 전극의 일면에 P형반도체(140)과 N형반도체(150) 중 어느 하나만을 형성하기 위한 것이므로, 한 상의 메탈마스크를 서로 겹쳤을 때 각각에 형성된 미세구멍은 서로 연통되지 않게 된다.More specifically, since the fine holes formed in the pair of metal masks are for forming only one of the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 on one surface of the electrode, when the metal masks of one phase overlap each other, The micropores formed in the do not communicate with each other.

따라서, 상기 메탈마스크 또는 메탈메쉬를 이용하여 스크린프린팅되어 형성된 P형반도체(140)와 N형반도체(150)는 도 10의 하측에 도시된 단면도와 같이 서로 일치하지 않는 수직선 상에 위치하게 되며, 이격된 상태를 유지하게 된다.Therefore, the P-type semiconductor 140 and the N-type semiconductor 150 formed by screen printing using the metal mask or the metal mesh are positioned on vertical lines which do not coincide with each other as shown in the cross-sectional view of the lower side of FIG. It will remain spaced apart.

이후 상기 반도체형성단계(S600)에서 N형반도체(150)가 형성된 상부기판(110)과, P형반도체(140)가 형성된 하부기판(120)을 도 10의 하측 단면도와 같이 마주보도록 형틀(미도시) 내부에 안착시킨 다음, 가열 가압하여 소결함으로써 모듈형성단계(S700)를 완료하게 된다.Thereafter, in the semiconductor forming step S600, the upper substrate 110 on which the N-type semiconductor 150 is formed and the lower substrate 120 on which the P-type semiconductor 140 is formed face each other as shown in the lower cross-sectional view of FIG. 10. When seated inside, and then sintered by heating and pressing to complete the module forming step (S700).

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the above technical scope.

예를 들어 본 발명의 일실시예에서는, 반도체형성단계(S600)에서 하부전극(134) 상면에 N형반도체(150)와 P형반도체(140)가 이격된 상태로 동시에 형성되도록 구성하였으나, 필요에 따라서는 상부전극(132) 하면에 N형반도체(150)와 P형반도체(140)가 형성되도록 구성할 수도 있음은 자명하다.For example, in an embodiment of the present invention, the N-type semiconductor 150 and the P-type semiconductor 140 are simultaneously formed on the upper surface of the lower electrode 134 in the semiconductor forming step (S600), but need to be formed at the same time. In some embodiments, the N-type semiconductor 150 and the P-type semiconductor 140 may be formed on the lower surface of the upper electrode 132.

본 발명의 다른 실시예에서는, 반도체형성단계(S600)에서 상부전극(132) 하면에는 N형반도체(150)가 하부전극(134) 상면에는 P형반도체(140)가 형성되도록 구성하였으나, N형반도체(150)와 P형반도체(140)의 형성 위치가 반대가 되도록 구성하는 것도 가능할 것이다. In another embodiment of the present invention, the N-type semiconductor 150 is formed on the lower surface of the upper electrode 132 and the P-type semiconductor 140 is formed on the lower electrode 134 in the semiconductor forming step (S600). It is also possible to configure so that the formation position of the semiconductor 150 and the P-type semiconductor 140 is reversed.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 열전모듈에서는, 열전모듈 내부에 전기 절연을 위한 절연층이 더 구성된다.As described in detail above, in the thermoelectric module according to the present invention, an insulating layer for electrical insulation is further configured inside the thermoelectric module.

따라서, 전극에서 발생한 열을 외측으로 전달함으로써 열전모듈의 가열을 방지하여 열전효율이 향상되는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that the thermoelectric efficiency is improved by preventing the heating of the thermoelectric module by transferring the heat generated from the electrode to the outside.

그리고 본 발명에서는 절연층이 스크린프린팅 또는 양극산화처리에 의해 형성되며, 전극 및 반도체는 스크린프린팅에 의해 형성된다.In the present invention, the insulating layer is formed by screen printing or anodizing, and the electrode and semiconductor are formed by screen printing.

따라서, 열전모듈을 구성하는 요소의 두께를 감소시킬 수 있게 되므로 열전모듈의 박막화가 가능한 이점이 있다.Therefore, since the thickness of the elements constituting the thermoelectric module can be reduced, the thermoelectric module can be thinned.

뿐만 아니라, 제조 공정이 단순화되어 생산성이 향상되며 제조원가가 현저히 절감되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the manufacturing process is simplified to improve productivity and significantly reduce manufacturing costs.

Claims (5)

상/하면을 형성하며 발열 또는 흡열하는 상부기판 및 하부기판과,An upper substrate and a lower substrate which form an upper / lower surface and generate heat or endotherm; 상기 상부기판 및 하부기판 사이에 구비되어 공급된 전원의 흐름을 안내하는 전극과,An electrode provided between the upper substrate and the lower substrate to guide the flow of the supplied power; 상기 상부기판 및 하부기판과 전극 사이에 구비되어 상기 전극에 공급된 전원이 상부기판 및 하부기판으로 전달되지 않도록 차단하는 절연층과,An insulating layer provided between the upper substrate and the lower substrate and an electrode to block power supplied to the electrode from being transferred to the upper substrate and the lower substrate; 상기 전극의 일면에서 서로 이격 형성된 다수 P형반도체 및 N형반도체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열전모듈.Thermoelectric module comprising a plurality of P-type semiconductor and N-type semiconductor formed spaced apart from each other on one surface of the electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 절연층은 스크린프린팅공법으로 형성됨을 특징으로 하는 열전모듈.The thermoelectric module of claim 1, wherein the insulation layer is formed by a screen printing method. 제 1 항에 있어서, 상기 절연층은 상부기판 및 하부기판을 양극산화처리하여 형성됨을 특징으로 하는 열전모듈.The thermoelectric module of claim 1, wherein the insulating layer is formed by anodizing an upper substrate and a lower substrate. 제 2 항에 있어서, 상기 절연층은 세라믹으로 형성됨을 특징으로 하는 열전모듈. The thermoelectric module of claim 2, wherein the insulation layer is made of ceramic. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부기판 및 하부기판 은 도전성금속으로 형성됨을 특징으로 하는 열전모듈.The thermoelectric module according to any one of claims 2 to 4, wherein the upper substrate and the lower substrate are made of a conductive metal.
KR1020090035317A 2009-04-23 2009-04-23 A thermoelectric module KR20100116747A (en)

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KR101357731B1 (en) * 2012-12-18 2014-02-04 주식회사 엠아이서진 Thermoelectric module with improved thermally insulating method
KR20160126558A (en) 2015-04-24 2016-11-02 한국세라믹기술원 Thermoelectric module using graphene-thermoelectric material composite

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