KR20110041048A - Apparatus of manufacturing thermoelectric module and thermoelectric module manufactured by the apparatus - Google Patents

Apparatus of manufacturing thermoelectric module and thermoelectric module manufactured by the apparatus

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KR20110041048A
KR20110041048A KR1020090098048A KR20090098048A KR20110041048A KR 20110041048 A KR20110041048 A KR 20110041048A KR 1020090098048 A KR1020090098048 A KR 1020090098048A KR 20090098048 A KR20090098048 A KR 20090098048A KR 20110041048 A KR20110041048 A KR 20110041048A
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for manufacturing a thermoelectric module and thermoelectric module manufactured by the apparatus are provided to form an insulating film on a thermoelectric circuit, thereby making materials of an insulating film various according to a use environment. CONSTITUTION: An electrode layer is formed on the front side of thermoelectric pellets(105). A serial thermoelectric circuit is formed by patterning the electrode layer by an etching machine. An insulating partition film(103a) is exposed between an upper electrode(110a) and a lower electrode(112a). An insulating film is formed on either one of the upper electrode or the lower electrode. The insulating film protects a module from an external environment or an external impact.

Description

열전모듈 제조장치 및 그에 의해 제조된 열전모듈{Apparatus of manufacturing thermoelectric module and thermoelectric module manufactured by the apparatus}Apparatus of manufacturing thermoelectric module and thermoelectric module manufactured by the apparatus

본 발명의 열전모듈 제조장치 및 그 열전모듈의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 식각 기술을 이용하여 고 집적된 열전 모듈의 제조장치 및 그에 의해 제조된 열전모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a thermoelectric module manufacturing apparatus and a method of manufacturing the thermoelectric module, and more particularly, to an apparatus for manufacturing a highly integrated thermoelectric module using a laser etching technique and a thermoelectric module manufactured by the same.

전자 냉각 모듈 또는 열전발전 모듈은 상하의 전극 사이에 다수의 p형 열전 반도체 소자들과 n형 열전 반도체 소자들을 전기적으로 교대로 연결하고, 직류 전류를 흐르게 하여 발생하는 펠티어(Peltier) 효과를 냉각 또는 가열,발전 수단으로 이용하는 모듈이다. 예를 들어, 열전모듈은 첨단 의료기기에 내장된 다수의 적외선 다이오드를 냉각시키기 위하여 각각의 다이오드를 감싸는 역할에 사용할 수 있고 온도차를 이용한 발전을 위해 사용 할 수 있다.The electronic cooling module or the thermoelectric power module electrically connects a plurality of p-type thermoelectric semiconductor elements and n-type thermoelectric semiconductor elements alternately between upper and lower electrodes, and cools or heats the Peltier effect generated by flowing a DC current. It is a module used as a means of power generation. For example, thermoelectric modules can be used to wrap individual diodes to cool many infrared diodes embedded in advanced medical devices, and can be used for power generation using temperature differences.

도 1은 종래의 열전모듈을 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 전자 냉각 모듈은 상부 전극(10)과 하부 전극(12) 사이에 펠릿 형태의 다수의 p형과 n형의 열전 반도체들(20, 22)이 간격(W1)을 유지하면서 교대로 줄지어 배치된다. 도면 에 표현되지는 않았지만, 하부 전극(12)에는 리드선이 부착되어 직류전류가 인가된다. 1 is a perspective view showing a conventional thermoelectric module. As shown, the electronic cooling module alternates with a plurality of p-type and n-type thermoelectric semiconductors 20 and 22 in a pellet form between the upper electrode 10 and the lower electrode 12 while maintaining a gap W1. Are arranged lined up. Although not shown in the drawing, a lead wire is attached to the lower electrode 12 to apply a DC current.

열전모듈은 방열 처리를 위한 용량 및 크기를 기준으로 범용 또는 마이크로 전자 냉각 모듈로 구분된다. 통상적으로 범용 열전모듈의 경우 약 40㎜*40㎜ 정도인 반면에 열전모듈은 8㎜*8㎜보다 작다. 간격(W1)은 인접한 펠릿(20, 22) 사이에 형성된 간격으로서, 이는 극성이 서로 다른 p형, n형 펠릿(20, 22) 사이에 적절한 절연 상태가 유지되도록 하기 위한 것이다. 이와 같은 간격(W1)은 종래의 열전모듈의 크기와 부피를 줄이는 데 한계가 되고 있다.Thermoelectric modules are divided into general purpose or microelectronic cooling modules based on their capacity and size for heat dissipation. Typically, a general-purpose thermoelectric module is about 40 mm * 40 mm, while a thermoelectric module is smaller than 8 mm * 8 mm. The gap W1 is a gap formed between adjacent pellets 20 and 22, so that an appropriate insulation state is maintained between p-type and n-type pellets 20 and 22 having different polarities. Such a gap W1 has a limit in reducing the size and volume of a conventional thermoelectric module.

보다 구체적으로, 상기 간격(W1)은 전기적인 절연을 위한 최소한 공간으로서, 범용 모듈의 경우 약 0.8㎜ 그리고 마이크로 모듈의 경우에는 약 0.3~0.5㎜가 요구된다. 이로 인하여, 0.4㎜급 마이크로 모듈의 경우에는 접합할 수 있는 펠릿의 수는 25개를 넘지 못한다. 이에 따라 종래의 열전모듈은 특정한 한계 크기 이하의 소형 모듈을 제조할 수 없으며, 특히 첨단 장비에 내장된 발열체 부품이 아무리 작아진다고 해도 이를 냉각시켜 주기 위한 열전모듈의 크기를 줄일 수 없는 문제가 있다. More specifically, the spacing W1 is a minimum space for electrical insulation, which requires about 0.8 mm for general purpose modules and about 0.3 to 0.5 mm for micromodules. For this reason, in the case of 0.4 mm class micro modules, the number of pellets which can be joined does not exceed 25. Accordingly, the conventional thermoelectric module cannot manufacture a small module having a specific limit size or less, and in particular, even if the heating element components embedded in the advanced equipment are small, there is a problem in that the size of the thermoelectric module for cooling the thermoelectric module cannot be reduced.

한편, 열전모듈의 크기를 줄이기 위하여 펠릿 사이에 절연격막을 배치하여 전기적인 절연을 이루고 펠릿을 집적하는 방법이 제시되었다. 즉, 팰릿 사이에 절연 격막을 형성하고 소잉(sawing) 공정을 거쳐 얻어진 펠릿의 상하 양쪽 표면에 솔더 코팅, 즉 금속제 접합제를 도포하고, 이에 맞추어 상부 및 하부 전극을 접합시킨 후에 리드선을 부착하여 열전모듈을 완성한다.On the other hand, in order to reduce the size of the thermoelectric module has been proposed a method of placing the insulating separator between the pellets to achieve electrical insulation and to integrate the pellets. That is, by forming an insulating diaphragm between the pallets and applying a solder coating, that is, a metal bonding agent, to both upper and lower surfaces of the pellets obtained through sawing, and joining the upper and lower electrodes accordingly, the lead wires are attached to the thermoelectrics. Complete the module.

하지만, 위의 방법은 솔더 코팅 후에 상부 및 하부 전극을 하나씩 절연격막이 형성된 펠릿 상에 부착해야 하는 번거로움이 있다. 즉, 상부 및 하부 전극을 형성하기 위해서는 반드시 솔더 코팅이 필요하고, 정확하게 정렬하여 전극들을 부착해야 하므로, 공정이 복잡하고 불량이 발생하기 쉬워 작업 효율이 저하된다.However, the above method is troublesome to attach the upper and lower electrodes one by one on the pellet in which the insulating separator is formed after solder coating. In other words, in order to form the upper and lower electrodes, a solder coating is required, and electrodes must be precisely aligned to attach the electrodes, so that the process is complicated and defects tend to occur, thereby reducing work efficiency.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 절연격막으로 충진된 펠릿 상에 상부 및 하부전극을 간단하고 불량이 일어나지 않도록 형성하는 열전모듈의 제조장치를 제공하는 데 있다. 또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 장치에 의해 제조된 전자 냉각 모듈을 제공하는 데 있다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a thermoelectric module for forming the upper and lower electrodes on a pellet filled with an insulating diaphragm so that simple and defective does not occur. Another object of the present invention is to provide an electronic cooling module manufactured by the device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 열전모듈의 제조장치는 p형과 n형 열전반도체 펠릿들 사이에 절연체로 충진되고, 상기 p형과 n형 열전반도체 펠릿이 쌍을 이루어 교대로 줄지어 배치되면서 하나로 묶인 다발의 적어도 일측면에 형성된 전극층을 패터닝하는 장치에 있어서, 상기 패터닝하는 장치는 레이저빔에 의해 상기 전극층을 식각하여 서로 분리된 열전회로를 형성하는 레이저빔 식각기를 포함한다.The thermoelectric module manufacturing apparatus of the present invention for achieving the technical problem is filled with an insulator between the p-type and n-type thermoelectric semiconductor pellets, the p-type and n-type thermoelectric semiconductor pellets are arranged in pairs alternately arranged In the apparatus for patterning the electrode layer formed on at least one side of the bundle bundled together, the patterning device comprises a laser beam etcher for etching the electrode layer by a laser beam to form a thermoelectric circuit separated from each other.

본 발명의 제조장치에 있어서, 상기 레이저빔은 스폿의 크기가 조절되어 상기 전극층이 식각되는 폭을 결정할 수 있으며, 상기 열전회로 상에 상기 모듈을 보호하기 위한 절연막을 형성하는 장치를 더 포함할 수 있다. In the manufacturing apparatus of the present invention, the laser beam may determine the width of the electrode layer is etched by adjusting the size of the spot, and may further include a device for forming an insulating film for protecting the module on the thermoelectric circuit. have.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 열전모듈은 p형과 n형 열전반도체 펠릿들 사이에 절연체로 충진되고, 상기 p형과 n형 열전반도체 펠릿이 쌍을 이루어 교대로 줄지어 배치되면서 하나로 묶인 다발 형태의 열전반도체 펠릿 및 상기 펠릿의 적어도 일측면에 형성되면서, 상기 p형과 n형으로 쌍을 이루는 펠릿을 서로 전기적으로 연결하면서, 상기 쌍들이 스폿크기를 조절할 수 있는 레이저빔에 의해 서로 분리된 열전회로를 포함한다.The thermoelectric module of the present invention for achieving the above another technical problem is filled with an insulator between the p-type and n-type thermoelectric semiconductor pellets, the p-type and n-type thermoelectric semiconductor pellets are arranged in pairs alternately arranged one Formed on at least one side of the bundled thermoelectric semiconductor pellets and the pellets, while electrically connecting the paired pellets in the p-type and n-type with each other, the pairs are mutually controlled by a laser beam that can adjust the spot size It includes a separate thermoelectric circuit.

본 발명의 바람직한 냉각 모듈에 있어서, 상기 절연체는 상기 펠릿들의 표면을 코팅되거나 상기 펠릿들 사이에 충진되거나 상기 펠릿들의 표면을 코팅한 후에 상기 펠릿들 사이에 충진 될 수 있다. 또한 상기 열전회로 상에는 상기 모듈을 보호하기 위한 절연막이 더 형성할 수 있고, 상기 절연막은 저온 환경과 고온 환경에 따라 재질이 결정될 수 있으며, 상기 저온 환경에 사용되는 절연막은 폴리이미드, 에폭시 또는 폴리(치환되거나 비치환된 p-크실릴렌) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.In a preferred cooling module of the invention, the insulator can be filled between the pellets after coating or filling between the pellets or after coating the surfaces of the pellets. In addition, an insulating film for protecting the module may be further formed on the thermoelectric circuit, and the insulating film may be determined according to a low temperature environment and a high temperature environment, and the insulating film used in the low temperature environment may be polyimide, epoxy, or poly ( Substituted or unsubstituted p-xylylene).

본 발명의 열전모듈의 제조장치 및 그에 의해 제조된 열전모듈은 레이저빔에 의해 열전회로를 형성함으로써, 절연격막으로 충진된 펠릿 상에 상부 및 하부전극을 간단하고 불량이 일어나지 않도록 할 수 있다. 또한 열전회로 상에 절연막을 더 형성함으로써, 사용환경에 따라 절연막의 재질을 다양하게 선택할 수 있다. The apparatus for manufacturing a thermoelectric module of the present invention and the thermoelectric module manufactured by the same can form a thermoelectric circuit by a laser beam, so that the upper and lower electrodes on the pellet filled with an insulating diaphragm can be prevented from simply and failing. In addition, by forming an insulating film on the thermoelectric circuit, the material of the insulating film can be variously selected according to the use environment.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명의 실시예는 절연재로 충진된 펠릿 상에 레이저 식각 기술로 간단하고 불량이 없는 상부 및 하부전극을 형성하는 열전모듈의 제조장치를 제시한다. 이를 위해, 먼저 펠릿 사이의 간격을 절연재로 충진하는 과정을 살펴보고, 이어서 절연재가 충진된 펠릿 상에 레이저 식각기술로 상부 및 하부전극을 형성하는 과정을 설명하기로 한다. 나아가, 상부 및 하부전극 상에 상기 모듈을 보호하는 절연막을 형성하여 열전모듈을 완성하는 방법을 상세하게 살펴보기로 한다.An embodiment of the present invention proposes a manufacturing apparatus of a thermoelectric module for forming a simple and defect-free upper and lower electrodes by laser etching technology on a pellet filled with an insulating material. To this end, first, a process of filling the gap between the pellets with an insulating material will be described, and then the process of forming the upper and lower electrodes by laser etching on the pellet filled with the insulating material will be described. Furthermore, a method of completing the thermoelectric module by forming an insulating film for protecting the module on the upper and lower electrodes will be described in detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 열전모듈을 제조하는 과정을 설명하는 흐름도이다. 도 3a 내지 도 3f는 도 2의 열전모듈의 제조하는 과정을 순차적으로 나타낸 공정사시도들이다.2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention. 3A to 3F are process perspective views sequentially illustrating a process of manufacturing the thermoelectric module of FIG. 2.

도 2 및 도 3a를 참조하면, p형 열전 반도체 또는 n형 열전 반도체로 이루어진 벌크 형태의 열전 재료를 슬라이싱(slicing)하거나 파우더법을 이용하여 상기 p형 또는 n형 열전재료를 슬랩(slap)화 한다(S10). 즉, 슬라이싱 또는 슬랩을 통하여 일정한 두께(d)를 가진 평판 형태의 열전재료(100)를 형성한다. Referring to FIGS. 2 and 3A, a bulk thermoelectric material composed of a p-type thermoelectric semiconductor or an n-type thermoelectric semiconductor is sliced or slabed to the p-type or n-type thermoelectric material using a powder method. (S10). That is, the thermoelectric material 100 in the form of a plate having a constant thickness d is formed through slicing or slab.

이어서, 평판 형태의 열전재료를 일정한 간격(W2)을 가지도록 한쪽 방향으로 다이싱(dicing)한다. 이때, 간격(W2)은 추후에 절연재로 충진할 공간이다. 이에 따라, 평판 형태의 열전재료는 한쪽 방향의 길이가 긴 직육면체 기둥 형태의 다수개 의 열전재료(101)로 분리된다. Subsequently, the thermoelectric material in the form of a plate is diced in one direction so as to have a constant interval W2. At this time, the interval W2 is a space to be filled with the insulating material later. Accordingly, the thermoelectric material in the form of a flat plate is separated into a plurality of thermoelectric materials 101 in the form of a long rectangular parallelepiped column in one direction.

도 2 및 도 3b에 의하면, 한쪽 방향의 길이가 긴 기둥 형태의 열전 재료 각각의 표면을 절연체로 코팅하거나 절연체로 충진하여, 상기 간격(W2)을 절연격막으로 매립한다(S12). 여기서, 코팅된 절연체나 충진된 절연체를 절연격막(103)이라고 한다. 구체적으로, 표면이 절연체로 코팅된 다수개의 열전재료(101)를 간격(W2)을 가진 매트릭스(matrix) 형태로 스태킹(stacking)하거나, 상기 간격(W2)을 가지는 다수개의 열전재료(101)를 매트릭스 형태로 스태킹한 후에 상기 간격(W2)을 절연체로 충진한다. 이에 따라, 장방형의 열전재료(101)들은 매트릭스 형태와 같이 다발 모양으로 일체화된다. 경우에 따라, 먼저 표면을 절연체로 코팅한 후에 표면에 코팅된 절연체와 동일하거나 다른 절연체로 상기 간격(W2)을 채울 수 있다. 2 and 3B, the surface of each of the columnar thermoelectric materials in one direction is coated with an insulator or filled with an insulator, and the gap W2 is filled with an insulating diaphragm (S12). Here, the coated insulator or filled insulator is referred to as an insulating diaphragm 103. Specifically, the plurality of thermoelectric materials 101 having a surface coated with an insulator may be stacked in a matrix form having a gap W2, or the plurality of thermoelectric materials 101 having the gap W2 may be stacked. After stacking in matrix form, the gap W2 is filled with an insulator. Accordingly, the rectangular thermoelectric materials 101 are integrated into a bundle like a matrix. In some cases, the surface may be first coated with an insulator, and then the gap W2 may be filled with an insulator that is the same or different from the insulator coated on the surface.

절연재는 그 재료와 이를 형성하는 방법은 특별하게 제한되지 않는다. 바람직하게는 화학증착중합에 의해 형성된 폴리이미드 또는 폴리(치환되거나 비치환된 p-크실릴렌; 듀퐁사의 파릴린) 중에서 선택할 수 있고, 서로 접착되는 중공 입자의 집합체, 예를 들면 입경 3~30㎛ 정도의 다수의 중공 유리 비즈(glass beads)를 규산 유리계의 접착제로 접착한 중공 유리 비즈의 집합체일 수 있다. 중공 유리 비즈는 중공체의 탄력에 근거하는 유연성을 가지고 또한 500℃ 이상의 내열성을 가진다.The insulating material is not particularly limited in its material and the method of forming it. Preferably, a polyimide or poly (substituted or unsubstituted p-xylylene; parylene from Dupont) formed by chemical vapor deposition polymerization may be selected, and an aggregate of hollow particles adhered to each other, for example, a particle size of 3 to 30 It may be an aggregate of hollow glass beads in which a plurality of hollow glass beads of about μm are bonded with an silicate-based adhesive. Hollow glass beads have flexibility based on the elasticity of the hollow body and also have heat resistance of 500 ° C. or higher.

도 2 및 도 3c를 참조하면, 매트릭스 형태로 묶여서 다발 모양으로 일체화된 열전재료(101)를 일정한 높이(h)만큼 되도록 잘라서 다수개의 열전 펠릿(105)들을 형성한다(S14). 여기서, 개개의 열전 펠릿(105)은 본 발명의 실시예에 의한 전자 냉각 모듈을 이루는 열전 소자이다. 이때, 다수개의 열전 펠릿(105)들도 앞에서와 같이 매트릭스 형태로 다발 모양을 가진다.Referring to FIGS. 2 and 3C, a plurality of thermoelectric pellets 105 are formed by cutting the thermoelectric material 101, which is bundled in a matrix form and integrated into a bundle shape, by a predetermined height h (S14). Here, the individual thermoelectric pellets 105 are thermoelectric elements forming an electronic cooling module according to an embodiment of the present invention. At this time, the plurality of thermoelectric pellets 105 also have a bundle shape in a matrix form as before.

도 2 및 도 3d에 의하면, 다발 모양의 다수개의 열전 펠릿(105)의 양측의 전면에 전극층(110, 112)을 형성한다(S16). 이때, 나중에 리드선이 연결될 전극층을 하부전극층(112)이라고 하고, 리드선이 연결되지 않는 전극층을 상부전극층(110)이라고 한다. 전극층(110, 112)을 이루는 물질은 다양하게 선택할 수 있으나 구리(Cu)가 바람직하며, 전극층(110, 112)의 두께는 펠릿(105) 사이에 전기적인 결합력을 구조적으로 유지하기 위하여 약 100㎛ 이내인 것이 바람직하다.2 and 3D, electrode layers 110 and 112 are formed on the front surfaces of both sides of the plurality of thermoelectric pellets 105 having a bundle shape (S16). In this case, the electrode layer to which the lead wire is to be connected later is called the lower electrode layer 112, and the electrode layer to which the lead wire is not connected is called the upper electrode layer 110. The material constituting the electrode layers 110 and 112 can be variously selected, but copper (Cu) is preferable, and the thickness of the electrode layers 110 and 112 is about 100 μm to structurally maintain electrical bonding force between the pellets 105. It is preferable to be within.

전극층(110, 112)을 형성하는 방법은 제한하지 않으나, 플라즈마 스프레이(spray) 코팅법이나 증착법이 바람직하다. 플라즈마 스프레이 코팅법은 고온, 고속의 플라즈마 불꽃 내의 선(wire) 또는 분말 형태의 재료를 공급하여 코팅하는 방법이다. 상기 방법은 용융된 분말을 코팅하므로 코팅 속도가 매우 빠르고 코팅층은 분말의 조성을 거의 그대로 유지하기 때문에 코팅층의 조성의 조절이 쉬울 뿐 아니라 복합재료 등도 쉽게 코팅할 수 있다. 증착법은 열 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 화학기상증착 등이 있으나 그 중에서 열 증착 또는 전자빔 증착법을 사용하는 것이 좋다.Although the method of forming the electrode layers 110 and 112 is not limited, a plasma spray coating method or a deposition method is preferable. The plasma spray coating method is a method of supplying and coating a material in the form of wire or powder in a high temperature, high speed plasma flame. Since the method coats the molten powder, the coating speed is very fast, and the coating layer maintains the composition of the powder almost intact, so that the composition of the coating layer can be easily controlled, and the composite material can be easily coated. The vapor deposition method may be thermal vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, chemical vapor deposition, etc. Among them, thermal vapor deposition or electron beam vapor deposition is preferable.

도 2 및 도 3e에 따르면, 다수개의 열전 펠릿(105)들 양측의 전면에 형성된 전극층(110, 112)을 레이저 식각기(120)를 이용하여 패터닝(patterning)하여 직렬 열전회로(110a, 112a)를 형성한다(S18). 즉, 레이저 식각기(120)에 의해 전극층(110, 112)은 p형과 n형으로 쌍을 이루는 펠릿(105)을 서로 전기적으로 연결하면 서, 상기 쌍들이 서로 분리된 열전회로(110a, 112a)를 이룬다. 여기서, 나중에 리드선이 연결될 열전회로는 하부전극(112a)이라고 하며, 리드선이 연결되지 않는 열전회로는 상부전극(110a)이라고 한다. 이에 따라, 상부전극(110a) 사이와 하부전극(112a) 사이는 절연격막(103)이 노출된다.2 and 3E, the electrode layers 110 and 112 formed on the front surfaces of both sides of the plurality of thermoelectric pellets 105 are patterned using the laser etcher 120 to form the series thermoelectric circuits 110a and 112a. To form (S18). That is, the electrode layers 110 and 112 are electrically connected to each other by a pair of pellets 105 which are paired with p-type and n-type by the laser etcher 120, and the pairs are separated from each other. ). Here, the thermoelectric circuit to which the lead wire is connected later is called the lower electrode 112a, and the thermoelectric circuit to which the lead wire is not connected is called the upper electrode 110a. Accordingly, the insulating separator 103 is exposed between the upper electrode 110a and the lower electrode 112a.

구체적으로, 레이저 식각기(120)에 의해 발생하는 레이저빔을 전극층(110, 112)에 조사하면, 레이저빔에 의해 전극층(110, 112)이 식각된다. 레이저 식각기(120)를 사용하면, 레이저빔의 스폿크기를 조절하여 전극층(110, 112)을 균일하고 정밀하게 패터닝할 수 있으며, 작업시간을 단축할 수 있다. 이때, 레이저빔은 200㎚ 내지 400㎚ 사이의 자외선 파장대역 또는 900㎚ 내지 1100㎚ 사이의 적외선 파장대역일 수 있다. Specifically, when the laser beam generated by the laser etcher 120 is irradiated to the electrode layers 110 and 112, the electrode layers 110 and 112 are etched by the laser beam. Using the laser etcher 120, by adjusting the spot size of the laser beam can uniformly and accurately pattern the electrode layers (110, 112), it is possible to shorten the working time. In this case, the laser beam may be an ultraviolet wavelength band between 200 nm and 400 nm or an infrared wavelength band between 900 nm and 1100 nm.

도 2 및 도 3f를 참조하면, 상부전극(110a) 또는 하부전극(112a)의 표면에 절연막(140)을 형성하고, 하부전극(112a)에는 도시된 바와 같이 리드선(130)을 부착한다(S20). 절연막(140)은 본 발명의 모듈을 외부환경이나 충격으로부터 보호하기 위한 것으로, 용도에 따라 적합한 물질로 형성할 수 있다. 구체적으로 저온 환경에 사용하는 열전모듈인 경우는 폴리이미드, 에폭시와 같은 고분자 물질이 바람직하며, 고온 환경에 사용하는 전자 냉각 모듈은 세라믹같이 고온에서도 잘 견디는 물질이 바람직하다. 2 and 3F, an insulating layer 140 is formed on the upper electrode 110a or the lower electrode 112a, and the lead wire 130 is attached to the lower electrode 112a as shown in FIG. 20. ). The insulating layer 140 is for protecting the module of the present invention from external environment or impact, and may be formed of a material suitable for use. Specifically, a thermoelectric module used in a low temperature environment is preferably a polymer material such as polyimide or epoxy, and an electronic cooling module used in a high temperature environment is preferably a material that can withstand high temperatures such as ceramic.

저온 환경에 사용되는 절연막(140)은 화학증착중합에 의해 형성된 폴리이미드, 에폭시 또는 폴리(치환되거나 비치환된 p-크실릴렌; 듀퐁사의 파릴린) 중에서 선택할 수 있고, 고온 환경에서 사용되는 절연막(140)은 앞에서 설명한 플라즈마 스프레이 코팅법이나 증착법에 의해 제조할 수 있다.The insulating film 140 used in the low temperature environment may be selected from polyimide, epoxy, or poly (substituted or unsubstituted p-xylylene; parylene manufactured by DuPont) formed by chemical vapor deposition polymerization, and used in a high temperature environment. The 140 may be manufactured by the plasma spray coating method or the vapor deposition method described above.

본 발명의 실시예에 의한 열전모듈은 레이저 식각기(120)를 이용하여 상부전극(110a) 및 하부전극(112a)을 형성함으로써, 균일하고 정밀하게 패터닝할 수 있으며 작업시간을 단축할 수 있다. 이에 따라, 종래와 같이 하부 및 하부 전극을 형성하기 위해서는 솔더 코팅을 하는 것 보다, 공정이 단순하고 불량의 발생을 없앨 수 있다. In the thermoelectric module according to the exemplary embodiment of the present invention, the upper electrode 110a and the lower electrode 112a are formed using the laser etcher 120, so that the thermoelectric module can be uniformly and precisely patterned and work time can be shortened. Accordingly, in order to form the lower and lower electrodes as in the related art, the process is simpler than the solder coating, and the occurrence of defects can be eliminated.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is possible.

도 1은 종래의 열전모듈을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a conventional thermoelectric module.

도 2는 본 발명에 의한 열전모듈을 제조하는 과정을 설명하는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thermoelectric module according to the present invention.

도 3a 내지 도 3f는 도 2의 열전모듈의 제조하는 과정을 순차적으로 나타낸 공정사시도들이다.3A to 3F are process perspective views sequentially illustrating a process of manufacturing the thermoelectric module of FIG. 2.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100; 열전재료 103; 절연격막100; Thermoelectric material 103; Insulating diaphragm

105; 열전 펠릿 110, 112; 전극층105; Thermoelectric pellets 110, 112; Electrode layer

110a; 상부전극 112a; 하부전극110a; Upper electrode 112a; Bottom electrode

120; 레이저 식각기 140; 절연막120; Laser etcher 140; Insulating film

Claims (8)

p형과 n형 열전반도체 펠릿들 사이에 절연체로 충진되고, 상기 p형과 n형 열전반도체 펠릿이 쌍을 이루어 교대로 줄지어 배치되면서 하나로 묶인 다발의 적어도 일측면에 형성된 전극층을 패터닝하는 장치에 있어서,In the apparatus for patterning the electrode layer formed on at least one side of the bundle is filled with an insulator between the p-type and n-type thermoelectric pellets, the p-type and n-type thermoelectric pellets are arranged in pairs alternately In 상기 패터닝하는 장치는 레이저빔에 의해 상기 전극층을 식각하여 서로 분리된 열전회로를 형성하는 레이저빔 식각기를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전모듈의 제조장치.The apparatus for patterning includes a laser beam etcher for etching the electrode layer by a laser beam to form a thermoelectric circuit separated from each other. 제1항에 있어서, 상기 레이저빔은 스폿의 크기가 조절되어 상기 전극층이 식각되는 폭을 결정하는 것을 특징으로 하는 열전모듈의 제조장치.The apparatus of claim 1, wherein the size of the spot of the laser beam is adjusted to determine a width at which the electrode layer is etched. 제1항에 있어서, 상기 열전회로 상에 상기 모듈을 보호하기 위한 절연막을 형성하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전모듈의 제조장치. The apparatus of claim 1, further comprising an apparatus for forming an insulating film for protecting the module on the thermoelectric circuit. p형과 n형 열전반도체 펠릿들 사이에 절연체로 충진되고, 상기 p형과 n형 열전반도체 펠릿이 쌍을 이루어 교대로 줄지어 배치되면서 하나로 묶인 다발 형태의 열전반도체 펠릿; 및a bundle of thermoelectric semiconductor pellets filled with an insulator between the p-type and n-type thermoconductor pellets, wherein the p-type and n-type thermoconductor pellets are alternately arranged in pairs and bundled together; And 상기 펠릿의 적어도 일측면에 형성되면서, 상기 p형과 n형으로 쌍을 이루는 펠릿을 서로 전기적으로 연결하면서, 상기 쌍들은 스폿크기를 조절할 수 있는 레이저빔에 의해 서로 분리된 열전회로를 포함하는 열전모듈.The thermoelectrics are formed on at least one side of the pellets, and electrically connect the paired pellets of the p-type and n-type with each other, and the pairs include thermoelectric circuits separated from each other by a laser beam capable of adjusting the spot size. module. 제4항에 있어서, 상기 절연체는 상기 펠릿들의 표면을 코팅되거나 상기 펠릿들 사이에 충진되거나 상기 펠릿들의 표면을 코팅한 후에 상기 펠릿들 사이에 충진된 것인 것을 특징으로 하는 열전모듈.The thermoelectric module according to claim 4, wherein the insulator is coated between the pellets, or filled between the pellets, or after the surfaces of the pellets are coated. 제4항에 있어서, 상기 열전회로 상에는 상기 모듈을 보호하기 위한 절연막이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열전모듈.5. The thermoelectric module according to claim 4, wherein an insulating film for protecting the module is further formed on the thermoelectric circuit. 제6항에 있어서, 상기 절연막은 저온 환경과 고온 환경에 따라 재질이 결정되는 것을 특징으로 하는 열전모듈.The thermoelectric module of claim 6, wherein the insulating layer is made of a material according to a low temperature environment and a high temperature environment. 제7항에 있어서, 상기 저온 환경에 사용되는 절연막은 폴리이미드, 에폭시 또는 폴리(치환되거나 비치환된 p-크실릴렌) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전모듈.8. The thermoelectric module according to claim 7, wherein the insulating film used in the low temperature environment is made of any one selected from polyimide, epoxy or poly (substituted or unsubstituted p-xylylene).
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