KR20140110811A - Fabrication methods of thermoelectric thin film modules using adhesive flip chip bonding and thermoelectric thin film modules produced using the same method - Google Patents

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최정열
김민영
김재환
신광재
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Abstract

The present invention relates to a thermoelectric thin film module. In particular, the present invention provides: a method for manufacturing the thermoelectric thin film module whereby thermoelectric thin film legs are bonded by flip chips using an anisotropic conductive adhesive or a nonconductive adhesive so as to prevent defection of the module during a manufacturing process and so as to increase properties and reliability of the module; and the thermoelectric thin film module manufactured by the same method.

Description

접착제 플립칩 본딩을 이용한 열전박막 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열전박막 모듈 {Fabrication methods of thermoelectric thin film modules using adhesive flip chip bonding and thermoelectric thin film modules produced using the same method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermoelectric thin film module using adhesive flip chip bonding and a thermoelectric thin film module using the adhesive flip chip bonding,

본 발명은 마이크로 열전센서, 열전발전소자 및 열전냉각소자와 같은 마이크로 열전박막소자에 적용하기 위한 열전박막 모듈의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a thermoelectric thin film module for application to a micro thermoelectric thin film device such as a micro thermoelectric sensor, a thermoelectric generator and a thermoelectric cooling device.

열전재료는 지벡 효과와 펠티에 효과에 의해 열 에너지와 전기 에너지간의 직접변환이 가능한 재료로서 전자냉각과 열전발전에 다양하게 응용되고 있다. 열전재료를 이용한 전자냉각 모듈과 열전발전 모듈은 n형 열전 레그(leg)들과 p형 열전 레그들이 전기적으로는 직렬 연결되어 있으며 열적으로는 병렬 연결된 구조를 갖는다. 열전모듈을 전자냉각용으로 사용하는 경우에는 모듈에 직류전류를 인가함으로써 n형과 p형 열전소자에서 각기 정공과 전자의 이동에 의해 열이 cold junction 부위에서 hot junction 부위로 펌핑되어 cold junction 부위가 냉각된다. 이에 반해 열전발전의 경우에는 모듈의 고온단과 저온단 사이의 온도차에 의해 고온단에서 저온단 부위로 열이 이동시 p형과 n형 열전소자에서 각기 정공과 전자들이 고온단에서 저온단으로 이동함으로써 지벡 효과에 의해 기전력이 발생하게 된다.Thermoelectric materials can be directly converted between thermal energy and electric energy by the Seebeck effect and Peltier effect, and they are widely applied to electronic cooling and thermoelectric power generation. In the electronic cooling module and the thermoelectric module using the thermoelectric material, the n-type thermoelectric legs and the p-type thermoelectric legs are electrically connected in series and thermally connected in parallel. When a thermoelectric module is used for electronic cooling, the heat is pumped from the cold junction region to the hot junction region by the movement of holes and electrons in the n-type and p-type thermoelectric elements by applying a direct current to the module, And cooled. On the other hand, in the case of thermoelectric power generation, due to the temperature difference between the high temperature end and the low temperature end of the module, when the heat is moved from the high temperature end to the low temperature end, the holes and electrons move from the high temperature end to the low temperature end in the p- An electromotive force is generated by the effect.

전자냉각모듈은 열응답 감도가 높고 국부적으로 선택적 냉각이 가능하며 작동부분이 없어 구조가 간단한 장점이 있어, 광통신용 LD 모듈, 고출력 파워 트랜지스터, 적외선 감지소자 및 CCD 등 전자부품의 국부냉각에 실용화되고 있으며, 공업용, 민생용 항온조나 과학용, 의료용 항온유지 장치에 응용되고 있다. 열전발전은 온도차만 부여하면 발전이 가능하여 이용 열원의 선택범위가 넓으며 구조가 간단하고 소음이 없어, 군사용 전원장치를 비롯한 특수소형 전원장치에 국한되었던 용도가 최근에는 산업폐열 등을 이용한 열전발전기, 대체독립전원 등의 분야로 경제적 용도가 증대하고 있다. The electronic cooling module has a high thermal response sensitivity, can be locally selectively cooled, and has a simple structure because it has no operating part. It is practical for local cooling of electronic components such as optical communication LD module, high power transistor, infrared sensor and CCD And is applied to industrial and civil service thermostats, scientific and medical thermostats. Thermoelectric power generation is possible only when the temperature difference is given, so that the range of choice of the heat source to be used is wide, the structure is simple and there is no noise, and the application which was limited to the special small power source device including the military power source device, , And alternative power sources.

최근 초소형 고감도 센서와 마이크로 발전소자 및 마이크로 냉각소자의 필요성이 대두됨에 따라 마이크로 열전소자가 개발되었다. 이제까지 마이크로 열전소자에 사용되는 열전모듈은 단결정 잉곳(ingot)을 절단하여 제조한 덩어리(bulk) 형태의 n형 열전 레그(leg)들과 p형 열전 레그들로 구성하거나, 가압소결법이나 열간압출법으로 제조한 다결정 가압소결체나 열간압출체를 절단하여 제조한 덩어리(bulk) 형태의 n형 열전 레그들과 p형 열전 레그들로 구성되어 왔다. 그러나 이들 덩어리 형태의 열전 레그들은 단결정 잉곳을 절단하거나 또는 다결정 가압소결체나 열간압출체를 절단하여 제조하기 때문에 크기 감소에 제한을 받는다. 따라서 이들을 이용하여 소형 열전모듈을 제작하는 것이 어려워 마이크로 열전소자를 구성하는데 어려움이 있었다. Recently, micro thermoelectric devices have been developed due to the necessity of ultra-small sensitivity sensors, micro power generation devices and micro cooling devices. The thermoelectric module used in the micro-thermoelectric device can be constituted by bulk type n-type thermoelectric legs and p-type thermoelectric legs produced by cutting a single crystal ingot, or by pressure sintering or hot extrusion And a bulk type n-type thermoelectric legs and p-type thermoelectric legs produced by cutting a polycrystalline pressure sintered body or a hot extruded body manufactured by a conventional method. However, these massive thermoelectric legs are limited in size reduction because they are manufactured by cutting single crystal ingots or by cutting polycrystalline pressure sintered bodies or hot extruded bodies. Therefore, it is difficult to fabricate a small thermoelectric module by using them, which makes it difficult to construct a micro thermoelectric device.

상기와 같이 덩어리 형태의 열전 레그들을 사용하여 마이크로 열전모듈을 구성시 발생하는 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시한 바와 같은 열전박막 모듈이 개발되었다. 열전박막 모듈을 구성하는 n형 열전박막 레그(11)들과 p형 열전박막 레그(12)들은 기존 덩어리 형태의 열전 레그들에 비해 크기를 훨씬 미세하게 만들 수 있으며, 이에 따라 이들로 이루어진 열전박막 모듈을 사용하여 구성한 마이크로 열전센서, 마이크로 열전박막소자 및 마이크로 열전냉각소자와 같은 열전박막소자의 소형화가 가능하게 된다. A thermoelectric thin film module as shown in FIG. 1 has been developed in order to solve the problems that occur when the micro-thermoelectric module is constructed using the thermoelectric legs of the lump shape as described above. The n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermo thin film legs 12 constituting the thermoelectric thin film module can be made much finer than the thermoelectric legs of the conventional chunk type, It is possible to miniaturize the thermoelectric thin film element such as the micro thermoelectric sensor, the micro thermoelectric thin film element and the micro thermoelectric cooling element formed by using the module.

열전박막 모듈을 사용하여 구성한 마이크로 열전센서는 다음과 같은 장점이 있다. 첫째, 열전변환에 의해 전기적 신호가 열신호로부터 스스로 생성되므로 외부전원을 필요로 하지 않는다. 둘째, 작은 온도변화에도 감도와 응답성이 높으며, 출력신호가 크다. 셋째, 고온에서도 안정된 출력신호를 얻을 수 있어 활용 가능한 온도범위가 넓다. 이와 같은 장점으로 인해 마이크로 열전센서는 적외선 센서, 마이크로 칼로리미터, 습도계, RMS 컨버터, 가속도계, 유량계 등에 다양하게 응용되고 있다. 열전박막모듈을 사용하여 구성한 마이크로 열전발전소자에서는 열전박막 레그들의 미세화에 의해 작은 온도차에서도 큰 출력전압의 발생이 가능하여 출력밀도를 현저히 향상시키는 것이 가능하다. 열전박막모듈을 사용하여 구성한 마이크로 열전냉각소자는 냉각능이 크고 크기가 mm 이하로 소형화가 가능하며 반응시간이 짧아, 전자부품의 소형화와 고집적화에 따른 발열 및 온도 안정성 등의 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다. A micro-thermoelectric sensor constructed using a thermoelectric thin-film module has the following advantages. First, since the electric signal is generated from the heat signal by thermoelectric conversion, no external power source is required. Second, the sensitivity and response are high even with small temperature changes, and the output signal is large. Third, stable output signal can be obtained even at high temperature, so the available temperature range is wide. Because of these advantages, micro-thermoelectric sensors are widely applied to infrared sensors, microcalorimeters, hygrometers, RMS converters, accelerometers, and flow meters. In the micro-thermoelectric device constructed using the thermoelectric thin film module, it is possible to generate a large output voltage even at a small temperature difference due to the miniaturization of the thermoelectric thin film legs, thereby remarkably improving the output density. The micro-thermoelectric cooling device using the thermoelectric thin-film module has the advantage of being able to solve the problems such as heat generation and temperature stability due to miniaturization and high integration of electronic parts because the cooling capacity is large, the size is less than mm and the reaction time is short have.

열전박막 모듈을 구성하기 위한 n형 열전박막 레그(11)와 p형 열전박막 레그(12)로는 상온 부근에서 열전특성이 우수한 비스무스 테루라이드(Bi2Te3)계 열전재료들이 주로 사용되고 있다. 비스무스 테루라이드계 열전재료 중에서 n형으로는 이원계 비스무스 테루라이드(Bi2Te3)와 삼원계 비스무스 테루라이드 세레나이드{Bi2(Te,Se)3}가 사용되고 있으며, p형으로는 이원계 안티모니 테루라이드(Sb2Te3)와 삼원계 비스무스 안티모니 테루라이드{(Bi,Sb)2Te3}가 사용되고 있다. As the n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermoelectric thin film legs 12 for constituting thermoelectric thin film modules, bismuth terride (Bi 2 Te 3 ) thermoelectric materials having excellent thermoelectric properties near room temperature are mainly used. Bi-based bismuth terride (Bi 2 Te 3 ) and ternary bismuth terride serenide {Bi 2 (Te, Se) 3 } are used as n-type bismuth terride type thermoelectric materials, Terrulide (Sb 2 Te 3 ) and ternary bismuth antimoniteride {(Bi, Sb) 2 Te 3 } are used.

도 1과 같은 열전박막 모듈의 기존 제조방법은 도 2와 같은 방법에 의해 이루어졌다. 도 2(a)와 같이 상부 기판(14)에 금속박막을 증착하고 패터닝하여 박막전극(13)을 형성한다. 그런 다음에 도 2(b)와 같이 박막전극(13)의 일부에 n형 열전박막 레그(11)들을 형성하고, 상기 n형 열전박막 레그(11) 상부에 솔더층(15)을 형성한다. 그런 다음에 도 2(c)와 같이 하부 기판(14)에 박막전극(13)을 형성하고, 박막전극(13)의 일부에 p형 열전박막 레그(12)들을 형성한 후 상기 p형 열전박막 레그(12)들의 상부에 솔더층(15)을 형성한다. 그런 다음에 n형 열전박막 레그(11)들이 형성되어 있는 상부 기판(14)과 p형 열전박막 레그(12)들이 형성되어 있는 하부 기판(14)을 플립칩 배열한 후, 본딩압력을 가하면서 본딩온도에서 일정시간 유지하여 열전박막 레그(11,12)들의 상부에 형성되어 있는 솔더층(15)을 리플로우 시켜 대응 기판(14)에 구비된 박막전극(13)에 본딩시킴으로써 도 2(d)와 같은 열전박막 모듈의 제작이 이루어지는 것이었다. The conventional manufacturing method of the thermoelectric thin film module as shown in FIG. 1 was performed by the method shown in FIG. A thin metal film is deposited on the upper substrate 14 and patterned to form the thin film electrode 13 as shown in FIG. Then, n-type thermoelectric thin film legs 11 are formed on a part of the thin film electrode 13 as shown in FIG. 2 (b), and a solder layer 15 is formed on the n-type thermo thin film leg 11. Then, a thin film electrode 13 is formed on the lower substrate 14 as shown in FIG. 2 (c), p-type thermoelectric thin film legs 12 are formed on a part of the thin film electrode 13, A solder layer (15) is formed on top of the legs (12). Thereafter, the upper substrate 14 on which the n-type thermoelectric thin film legs 11 are formed and the lower substrate 14 on which the p-type thermoelectric thin film legs 12 are formed are flip-chip aligned, The solder layer 15 formed on the thermoelectric thin film legs 11 and 12 is reflowed and bonded to the thin film electrode 13 provided on the corresponding substrate 14 by keeping the temperature at the bonding temperature for a predetermined time, ) Were fabricated.

그러나 상기와 같은 솔더 리플로우에 의한 플립칩 본딩을 이용한 기존의 열전박막모듈 제작공정은 n형과 p형 열전박막 레그(11,12)들 위에 형성한 솔더층(15)을 리플로우, 즉 용융시켜 대응 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하는 과정에서 용융 솔더(15)가 열전박막 레그(11,12)와 박막전극(13) 사이에서 스퀴즈 되어 나와 박막전극(13)을 타고 흘러서 이웃 열전박막 레그(11,12)의 솔더층(15)과 붙어버리는 솔더브리징에 의한 쇼트(short) 또는 열전박막 레그(11,12)들을 타고 아래편의 박막전극(13)에 붙는 쇼트(short)가 발생하는 문제점이 있었다. However, in the conventional thermoelectric module manufacturing process using flip chip bonding by solder reflow as described above, the solder layer 15 formed on the n-type and p-type thermoelectric thin film legs 11 and 12 is reflowed, The molten solder 15 is squeezed between the thermoelectric thin film legs 11 and 12 and the thin film electrode 13 in the process of flip chip bonding the thin film electrode 13 of the corresponding substrate 14, A thin film electrode 13 is attached to the thin film electrode 13 on the lower side by riding on the short or thermoelectric thin film legs 11 and 12 by solder bridging which rides on the solder layer 15 of the neighboring thermoelectric thin film legs 11 and 12 short) is generated.

또한 도 1과 같은 기존의 열전박막 모듈에서는 외부에서 가해지는 하중이 모두 n형 열전박막 레그(11)들과 p형 열전박막 레그(12)들로 전해지게 된다. 그러나 열전박막 레그(11,12)들은 기계적으로 취약하여 작은 하중에 의해서도 쉽게 파괴가 발생하기 때문에 열전박막 모듈의 사용 중에 외부충격에 의해 열전박막 레그(11,12)들이 파손되어 열전박막 모듈을 사용하지 못하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한 도 1과 같은 기존의 열전박막 모듈에서는 열전박막 레그(11,12)들이 공기 중에 노출되어 있어 대기 중의 수분과 반응하여 부식이 되어 신뢰성이 낮아지는 문제점이 있다.
Also, in the conventional thermoelectric thin film module as shown in FIG. 1, the externally applied load is transmitted to the n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermo thin film legs 12. However, since the thermoelectric thin film legs 11 and 12 are mechanically fragile and easily broken by a small load, the thermoelectric thin film legs 11 and 12 are broken due to an external impact during the use of the thermoelectric thin film module, The problem can be solved. Also, in the conventional thermoelectric thin film module as shown in FIG. 1, the thermoelectric thin film legs 11 and 12 are exposed to the air and react with moisture in the air to cause corrosion, which lowers the reliability.

본 발명은 상기와 같은 솔더 리플로우에 의한 플립칩 공정을 이용한 기존 열전박막 모듈의 제조공정상의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 이방성 전도접착제(31) (ACA: anisotropic conductive adhesive) 또는 비전도성 접착제(31) (NCA: nonconductive adhesive)를 이용하여 열전박막 레그(11,12)들을 박막전극(13)에 본딩하여 열전박막 모듈을 구성함으로써 제조방법이 간단하면서도 수율이 높고 특성과 신뢰성이 우수한 도 3과 같은 열전박막 모듈을 제조하는 가장 효과적인 방법을 제공하고자 한다.
The present invention was conceived to solve the problems of the conventional fabrication process of a conventional thermoelectric thin film module using the flip chip process by the solder reflow as described above. Anisotropic conductive adhesive (ACA) 31 or nonconductive adhesive 31 The thermoelectric thin film module is formed by bonding the thermoelectric thin film legs 11 and 12 to the thin film electrode 13 using a nonconductive adhesive 31 (NCA) To provide a most effective method for manufacturing thermoelectric thin film modules,

본 발명의 일측면에 따르면, (a) 기판에 박막전극들을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판의 박막전극에 본딩층이 구비된 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계; (c) 대응 기판에 박막전극들을 형성하는 단계; (d) 본딩층이 구비된 열전박막 레그들을 형성한 기판에 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제를 도포하거나 또는 박막전극을 형성한 대응 기판에 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제를 도포하는 단계; 및 (e) 대응 기판의 박막전극들을 열전박막 레그들의 상부에 구비된 본딩층에 플립칩 배열하고 본딩압력을 가하면서 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제를 큐어링하여 플립칩 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: (a) forming thin film electrodes on a substrate; (b) forming n-type thermoelectric thin film legs and p-type thermoelectric thin film legs each having a bonding layer on a thin film electrode of the substrate; (c) forming thin film electrodes on a corresponding substrate; (d) applying an anisotropic conductive adhesive or nonconductive adhesive to a substrate on which thermoelectric thin film legs having a bonding layer are formed, or applying an anisotropic conductive adhesive or a nonconductive adhesive to a corresponding substrate on which thin film electrodes are formed; And (e) flip-chip bonding the thin film electrodes of the corresponding substrate to the bonding layer provided on top of the thermoelectric thin film legs by curing the anisotropic conductive adhesive or the nonconductive adhesive while flip-chip arranging and applying bonding pressure thereto Wherein the thermoelectric thin film module is manufactured by a method comprising the steps of:

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 기판에 박막전극들을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판의 박막전극에 본딩층이 구비된 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계; (c) 대응 기판에 박막전극들을 형성하는 단계; (d) 열전박막 레그들을 형성한 기판과 박막전극들을 형성한 대응 기판의 사이에 이방성 전도접착 필름 또는 비전도성 접착필름을 삽입하는 단계; 및 (e) 대응 기판의 박막전극들을 열전박막 레그들의 상부에 구비된 본딩층에 플립칩 배열하고 본딩압력을 가하면서 이방성 전도접착 필름 또는 비전도성 접착필름을 큐어링하여 플립칩 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: (a) forming thin film electrodes on a substrate; (b) forming n-type thermoelectric thin film legs and p-type thermoelectric thin film legs each having a bonding layer on a thin film electrode of the substrate; (c) forming thin film electrodes on a corresponding substrate; (d) inserting an anisotropic conductive adhesive film or a nonconductive adhesive film between a substrate on which thermoelectric thin film legs are formed and a corresponding substrate on which thin film electrodes are formed; And (e) curing the flip-chip bonding of the anisotropic conductive adhesive film or the nonconductive adhesive film while flip-chip arranging the thin film electrodes of the corresponding substrate on the bonding layer provided on the thermoelectric thin film legs and applying the bonding pressure; The present invention also provides a method of manufacturing a thermoelectric thin film module.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 기판에 박막전극들을 형성시키는 단계; (b) 상기 기판의 박막전극에 본딩층이 구비된 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계; (c) 대응 기판에 박막전극들을 형성하는 단계; (d) 열전박막 레그들의 상단에 구비한 본딩층에 등방성 전도접착제를 도포하거나 또는 대응 기판의 박막전극에 등방성 전도접착제를 도포하는 단계; 및 (e) 대응 기판의 박막전극들을 열전박막 레그들의 상부에 구비된 본딩층에 플립칩 배열하고 본딩압력을 가하면서 등방성 전도접착제를 큐어링하여 플립칩 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: (a) forming thin film electrodes on a substrate; (b) forming n-type thermoelectric thin film legs and p-type thermoelectric thin film legs each having a bonding layer on a thin film electrode of the substrate; (c) forming thin film electrodes on a corresponding substrate; (d) applying an isotropic conductive adhesive to the bonding layer provided on the upper end of the thermoelectric thin film legs or applying an isotropic conductive adhesive to the thin film electrode of the corresponding substrate; And (e) flip-chip bonding the thin-film electrodes of the corresponding substrate to the bonding layer provided on the thermoelectric thin-film legs by flip-chip bonding and curing the isotropic conductive adhesive while applying a bonding pressure. A method of manufacturing a thermoelectric thin film module is provided.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, (a) 기판에 박막전극들을 형성시키는 단계; (b) 기판의 박막전극에 본딩층이 구비된 n형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계; (c) 기판의 박막 전극에 본딩층이 구비된 p형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계; (d) n형 열전박막 레그들을 구비한 기판과 p형 열전박막 레그들을 구비한 기판에 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제를 도포하는 단계; 및 (e) 열전박막 레그들을 대응 기판의 박막전극에 플립칩 배열하고 본딩압력을 가하면서 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제를 큐어링하여 플립칩 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: (a) forming thin film electrodes on a substrate; (b) forming n-type thermoelectric thin film legs having a bonding layer on the thin film electrodes of the substrate; (c) forming p-type thermoelectric thin film legs having a bonding layer on the thin film electrodes of the substrate; (d) applying an anisotropic conductive adhesive or a nonconductive adhesive to a substrate having n-type thermoelectric thin film legs and a substrate having p-type thermo thin film legs; And (e) flip chip bonding the thermoelectric thin film legs by flip chip arranging the thermoelectric thin film legs on the thin film electrodes of the corresponding substrate and curing the anisotropic conductive adhesive or the nonconductive adhesive while applying the bonding pressure. And a manufacturing method thereof.

바람직하게는, 상기 기판은 실리콘(Si)을 사용하여 이루어지며, 상기 n형 열전박막 레그는 비스무스 테루라이드 박막을 사용하여 이루어지며, 상기 p형 열전박막 레그는 안티모니 테루라이드 박막을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the substrate is made of silicon (Si), the n-type thermoelectric thin film leg is made of a bismuth terride thin film, and the p-type thermo thin film leg is made of an antimony terride thin film .

바람직하게는, 상기 기판은 실리콘(Si), SiO2, Al2O3, AlN, 유리, 글라스-세라믹, SiC, Si3N4 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 세라믹을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the substrate is made of a ceramic material containing at least one of silicon (Si), SiO 2 , Al 2 O 3 , AlN, glass, glass-ceramic, SiC and Si 3 N 4 .

바람직하게는, 상기 n형 열전박막 레그는 n형 Bi2Te3, (Bi,Sb)2Te3, Bi2(Te,Se)3, SiGe, (Pb,Ge)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 이루어지며, p형 열전박막 레그는 p형 Bi2Te3, Sb2Te3, (Bi,Sb)2Te3, SiGe, (Pb,Sn)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the n-type thermoelectric thin film legs are formed of n-type Bi 2 Te 3 , (Bi, Sb) 2 Te 3 , Bi 2 (Te, Se) 3 , SiGe, (Pb, Ge) Te, either or is made using a combination of two or more, p-type thermoelectric films leg has a p-type Bi 2 Te 3, Sb 2 Te 3, (Bi, Sb) 2 Te 3, SiGe, (Pb, Sn) Te, PbTe thermoelectric Or a combination of two or more of the thin films.

바람직하게는, 전기도금, 스퍼터링, 무전해도금, 스크린프린팅, 전자빔 증착, 화학기상증착, MBE(Molecular Beam Epitaxy), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 중 적어도 하나의 방법을 사용하여 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그를 형성하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the n-type thermoelectric thin film is formed by using at least one of electroplating, sputtering, electroless plating, screen printing, electron beam evaporation, chemical vapor deposition, MBE (Molecular Beam Epitaxy), and MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) Legs and p-type thermoelectric thin film legs.

바람직하게는, 후막 페이스트의 스크린 프린팅법을 사용하여 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그를 형성하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the n-type thermoelectric thin film leg and the p-type thermo thin film leg are formed by screen printing of a thick film paste.

바람직하게는, 상기 박막전극은 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the thin film electrode is made of at least one selected from the group consisting of copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), gold (Au), platinum (Pt) (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or combinations of two or more of these metals.

바람직하게는, 한 쌍의 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그 또는 한 쌍 이상의 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, a pair of the n-type thermoelectric thin film legs and the p-type thermoelectric thin film legs or one or more pairs of the n-type thermoelectric thin film legs and the p-type thermoelectric thin film legs are provided.

바람직하게는, 상기 본딩층은 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the bonding layer is formed of at least one of copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), gold (Au), platinum (Pt) (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or combinations of two or more of these metals.

바람직하게는, 상기 박막전극의 일부에 본딩 패드를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, a bonding pad is provided on a part of the thin film electrode.

바람직하게는, 상기 본딩 패드는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. Preferably, the bonding pads include at least one of copper, tin, silver, aluminum, nickel, gold, platinum, iron, chromium, (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or combinations of two or more of these metals.

바람직하게는, 전술한 특징들 중 어느 하나에 따른 제조방법으로 제조된 열전박막 모듈을 제공하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, there is provided a thermoelectric thin-film module manufactured by the manufacturing method according to any one of the above-mentioned characteristics.

본 발명에 의해 이방성 전도 접착제 또는 비전도성 접착제를 이용한 플립칩공정으로 열전박막 모듈을 구성함으로써 솔더 리플로우 플립칩 공정에서 발생할 수 있는 솔더층에 의한 쇼트를 방지할 수 있으며, 외부에서 가해지는 하중을 상부 기판과 하부 기판 사이의 접착제가 지탱하여 외부 하중에 의한 열전박막 레그들의 파괴를 방지할 수 있으며, 열전박막 레그들이 공기 중에 노출되지 않아 대기 중의 수분과의 반응이 방지되어 열전박막 모듈의 특성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
According to the present invention, by forming the thermoelectric thin film module by the flip chip process using the anisotropic conductive adhesive or the nonconductive adhesive, it is possible to prevent the short circuit due to the solder layer which may occur in the solder reflow flip chip process, The adhesive between the upper substrate and the lower substrate can be supported to prevent destruction of the thermoelectric thin film legs due to the external load and the thermoelectric thin film legs are prevented from being exposed to the air, Reliability can be improved.

도 1은 기존 방법에 의한 열전박막 모듈의 개략적인 단면도.
도 2는 기존 방법에 의해 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 공정 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 접착제 플립칩 공정을 이용하여 제조된 열전박막 모듈의 개략적인 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 접착제 플립칩 공정을 사용하여 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 공정 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 접착 필름을 이용한 플립칩 공정으로 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 전도성 접착제를 이용한 플립칩 공정으로 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 박막전극의 일부에 본딩 패드를 구비하여 접착제 플립칩 공정을 사용하여 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면 개략도.
도 8은 하부 기판에는 n형 열전박막 레그들을 형성하고 상부 기판에는 p형 열전박막 레그들을 형성한 후 접착제 플립칩 공정을 사용하여 열전박막 모듈을 제조하는 방법을 나타내는 단면 개략도.1 is a schematic cross-sectional view of a thermoelectric thin-film module according to a conventional method;
2 is a process flow chart showing a method of manufacturing a thermoelectric thin film module by an existing method.
3 is a schematic cross-sectional view of a thermoelectric module fabricated using an adhesive flip chip process according to the present invention.
4 is a process flow diagram illustrating a method of manufacturing a thermoelectric thin film module using an adhesive flip chip process according to the present invention.
5 is a cross-sectional schematic view showing a method of manufacturing a thermoelectric thin film module by a flip chip process using an adhesive film according to the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing a thermoelectric thin film module by a flip chip process using a conductive adhesive according to the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional schematic view showing a method of manufacturing a thermoelectric thin film module using a glue flip chip process by providing a bonding pad on a part of a thin-film electrode according to the present invention. FIG.
8 is a cross-sectional schematic view showing a method of forming a thermoelectric thin film module using an adhesive flip chip process after forming n-type thermoelectric thin film legs on a lower substrate and p-type thermo thin film legs on an upper substrate.

이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

본 발명에 의한 접착제 플립칩 본딩을 이용한 열전박막 모듈의 제조방법의 일실시예는 다음과 같이 구성된다.An embodiment of a method of manufacturing a thermoelectric thin film module using adhesive flip chip bonding according to the present invention is configured as follows.

먼저, 도 4(a)에 도시한 바와 같이 실리콘(Si) 웨이퍼를 절단하여 형성한 실리콘 기판(14)에 메탈 마스크를 통하여 Ti와 Cu를 순차적으로 스퍼터링하여 Ti/Cu 박막전극(13)을 형성하였다. 상기와 같이 박막전극(13)들이 형성되어 있는 기판(14)에 n형 Bi2Te3 열전박막 레그(11) 형성용 포토레지스트 패턴을 형성한 후 진공증착법을 사용하여 포토레지스트 패턴 내에 n형 Bi2Te3 열전박막 레그(11)들을 형성하고 그 위에 본딩층(32)의 용도로 Ni, Cu, Au를 순차적으로 스퍼터링하여 도 4(b)와 같이 상부에 Ni/Cu/Au 본딩층(32)이 형성되어 있는 n형 Bi2Te3 열전박막 레그(11)들을 구비하였다. 그런 다음에 포토레지스트 공정으로 p형 Sb2Te3 열전박막 레그(12) 형성용 포토레지스 패턴을 형성한 후 진공증착법을 사용하여 포토레지스트 패턴 내에 p형 Sb2Te3 열전박막 레그(12)들을 형성하고, 그 위에 본딩층(32)의 용도로 Ni, Cu, Au를 순차적으로 스퍼터링하여 도 4(c)와 같이 상부에 Ni/Cu/Au 본딩층(32)이 형성되어 있는 p형 Sb2Te3 열전박막 레그(12)들도 구비하였다. 그런 다음에 도 4(d)와 같이 상부 기판(14)으로 사용할 실리콘 기판에 메탈 마스크를 통하여 Ti과 Cu를 순차적으로 스퍼터링하여 Ti/Cu 박막전극(13)을 구비하였다. 그런 다음에 도 4(e)와 같이 열전박막 레그(11,12)들이 구비된 하부 기판(14)에 이방성 전도접착제(31)를 도포하고, 도 4(f)와 같이 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)에 형성한 박막전극(13)에 플립칩 배열한 후, 본딩압력을 가하면서 본딩온도에서 일정시간 유지하여 이방성 전도접착제(31)를 큐어링하여 플립칩 본딩시킴으로써 도 4(g)와 같은 열전박막 모듈의 제작이 가능하였다. First, as shown in Fig. 4 (a), Ti and Cu are sequentially sputtered on a silicon substrate 14 formed by cutting a silicon (Si) wafer through a metal mask to form a Ti / Cu thin film electrode 13 Respectively. After forming a photoresist pattern for forming the n-type Bi 2 Te 3 thermoelectric thin film legs 11 on the substrate 14 on which the thin film electrodes 13 are formed as described above, a n-type Bi 2 Te 3 thermoelectric thin film legs 11 are sequentially formed on the Ni / Cu / Au bonding layer 32 and Ni, Cu and Au are sequentially sputtered on the Ni / Cu / Au bonding layer 32 as shown in FIG. Type n-type Bi 2 Te 3 thermoelectric thin film legs 11 are formed. Then the following photoresist process by p-Sb 2 Te 3 Thermoelectric thin legs 12 picture after the formation of the register patterns using vacuum deposition p-Sb 2 Te 3 Thermoelectric thin film legs (12) in the photoresist pattern for forming the formation, and for the purpose of the bonding layer 32 over the Ni, Cu, Au are sequentially sputtered in Fig. 4 (c) a Ni / Cu / Au bonding layer 32 on the top is formed as a p-type with Sb 2 Te 3 thermoelectric thin film legs 12 were also provided. Then, a Ti / Cu thin film electrode 13 is provided by sequentially sputtering Ti and Cu through a metal mask on a silicon substrate to be used as the upper substrate 14 as shown in FIG. 4 (d). 4 (e), an anisotropic conduction adhesive 31 is applied to the lower substrate 14 provided with the thermoelectric thin film legs 11 and 12, and then the anisotropic conductive adhesive 31 is applied to the lower substrate 14 as shown in FIG. 4 (f) The thermoelectric thin film legs 11 and 12 provided with the formed bonding layer 32 are flip chip arranged on the thin film electrode 13 formed on the upper substrate 14 and then held at a bonding temperature for a predetermined time while applying a bonding pressure. Curing the anisotropic conductive adhesive 31 and flip chip bonding the thermally conductive thin film module as shown in FIG. 4 (g).

본 실시예에서는 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 이방성 전도접착제(31)을 사용하여 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 비전도성 접착제(31)를 사용하여 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하는 것도 가능하다. The thermoelectric thin film legs 11 and 12 provided with the bonding layer 32 formed on the lower substrate 14 are bonded to the thin film electrode 13 of the upper substrate 14 using the anisotropic conductive adhesive 31 The thermoelectric thin film legs 11 and 12 having the bonding layer 32 formed on the lower substrate 14 are bonded to the upper substrate 14 using the nonconductive adhesive 31. In this case, Chip bonding to the thin-film electrode 13 is also possible.

본 실시예에서는 이방성 전도접착제(31)를 사용하여 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 에 플립칩 본딩하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 도 5와 같이 이방성 전도필름(51) (ACF: anisotropic adhesive film) 또는 비전도성 접착필름(51) (NCF: nonconductive film)을 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들과 상부 기판(14)의 박막전극(13)) 사이에 삽입하여 플립칩 본딩하는 것도 가능하다. The thermoelectric thin film legs 11 and 12 provided with the bonding layer 32 formed on the lower substrate 14 are bonded to the thin film electrodes 13 of the upper substrate 14 by using the anisotropic conductive adhesive 31 Anisotropic adhesive film (ACF) or nonconductive film 51 (NCF) is formed on the lower substrate 14 as shown in FIG. 5 in the present invention. The thermoelectric thin film legs 11 and 12 having the bonding layer 32 and the thin film electrode 13 of the upper substrate 14 may be inserted and flip-chip bonded.

본 실시예에서는 이방성 전도접착제(31)를 사용하여 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 도 6과 같이 등방성 전도접착제(61)를 사용하여 하부 기판(14)에 형성한 본딩층(32)이 구비된 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하는 것도 가능하다. The thermoelectric thin film legs 11 and 12 provided with the bonding layer 32 formed on the lower substrate 14 are bonded to the thin film electrodes 13 of the upper substrate 14 by using the anisotropic conductive adhesive 31 The thermoelectric thin film legs 11 and 12 provided with the bonding layer 32 formed on the lower substrate 14 using the isotropic conductive adhesive 61 as shown in FIG. Chip bonding to the thin-film electrode 13 of the thin-film transistor 14.

본 실시예에서는 열전박막 레그(11,12)들과 박막전극(13)을 구비하는 기판(14)으로서 실리콘(Si)을 사용하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 SiO2, Al2O3, AlN, 유리, 글라스-세라믹, SiC, Si3N4와 같은 세라믹을 기판(14)으로 사용하는 것도 가능하다. 또한 본 발명에서는 FR4, 에폭시, 페놀, 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론과 같은 고분자를 기판(14)으로 사용하는 것도 가능하다. In this embodiment, silicon (Si) is used as the substrate 14 having the thermoelectric thin film legs 11 and 12 and the thin film electrode 13. In addition, in the present invention, SiO 2 , Al 2 O 3 , AlN, It is also possible to use ceramics such as glass, glass-ceramics, SiC, and Si 3 N 4 as the substrate 14. In the present invention, it is also possible to use a polymer such as FR4, epoxy, phenol, polyimide, polyester, polycarbonate, polyarylate, polyether sulfone or Teflon as the substrate 14.

본 실시예에서는 n형 Bi2Te3 열전박막 레그(11)들과 p형 Sb2Te3 열전박막 레그(12)들을 사용하여 열전박막 모듈을 구성하였으며, 이와 더불어 본 발명에서는 n형 Bi2Te3, (Bi,Sb)2Te3, Bi2(Te,Se)3, SiGe, (Pb,Ge)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 n형 열전박막 래그(11)들을 구성하며 p형 Bi2Te3, Sb2Te3, (Bi,Sb)2Te3, SiGe, (Pb,Sn)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 p형 열전박막 레그(12)들을 구성하는 것이 가능하다. In this embodiment, n-type Bi2Te3 Thermoelectric thin film legs 11 and p-type Sb2Te3 Thermoelectric thin film modules were constructed using the thermoelectric thin film legs 12. In addition, in the present invention, n-type Bi2Te3, (Bi, Sb)2Te3, Bi2(Te, Se)3Type thermoelectric thin film lugs 11 by using any one or two or more combinations of SiGe, (Pb, Ge) Te and PbTe thermoelectric thin films,2Te3, Sb2Te3, (Bi, Sb)2Te3, SiGe, (Pb, Sn) Te, and PbTe thermoelectric thin films can be used to form the p-type thermoelectric thin film legs 12.

본 발명에서 n형 열전박막 레그(11)들과 p형 열전박막 레그(12)들을 형성하는 방법으로는 본 실시예에 의한 진공증착법을 포함하여 전기도금, 무전해도금, 스퍼터링, 스크린프린팅, 전자빔 증착, 화학기상증착, MBE(Molecular Beam Epitaxy), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)를 포함하여 어떠한 박막형성법이나 코팅법의 사용도 가능하다. In the present invention, the n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermoelectric thin film legs 12 may be formed by a method such as electroplating, electroless plating, sputtering, screen printing, Any thin film deposition method or coating method can be used including deposition, chemical vapor deposition, MBE (Molecular Beam Epitaxy), and MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition).

본 발명에서는 n형 열전박막 레그(11)들 대신에 후막 페이스트의 스크린 프린팅법을 사용하여 n형 열전후막 레그들을 구비하며, p형 열전박막 레그(12)들 대신에 후막 페이스트의 스크린 프린팅법을 사용하여 p형 열전후막 레그들을 구비하여 열전박막 모듈 대신에 열전후막 모듈을 구성하는 것도 가능하다. 상기와 같은 열전후막 모듈에서 박막전극(13)을 사용하는 것도 가능하며, 박막전극(13) 대신에 전극 페이스트의 스크린 프린팅법을 사용하여 후막전극을 구비하는 것도 가능하다. In the present invention, instead of the n-type thermoelectric thin film legs 11, n-type thermoelectric thin film legs are provided by screen printing of a thick film paste, and a screen printing method of a thick film paste instead of the p- It is also possible to form the thermoelectric module using a thermoelectric thin film module instead of the thermoelectric thin film module. The thin film electrode 13 may be used in the thermoelectric thin film module as described above. Instead of the thin film electrode 13, a thick film electrode may be provided using a screen printing method of an electrode paste.

본 실시예에서는 n형 열전박막 레그(11)들과 p형 열전박막 레그(12)들을 연결하는 박막전극(13)으로서 Ti/Cu 다층구조를 사용하여 열전박막 모듈을 구성하였다. 이와 더불어 본 발명에서는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어진 박막전극(13)들을 형성하는 것도 가능하다. In this embodiment, the thermoelectric thin film module is constructed by using the Ti / Cu multilayer structure as the thin film electrode 13 connecting the n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermo thin film legs 12. In addition, in the present invention, it is preferable to use a metal such as Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Au, Pt, It is also possible to form thin film electrodes 13 composed of a single layer or a multilayer by combining metals having a composition containing any one or more of titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W)

본 실시예에서는 하부 기판(14)의 본딩층(32)이 형성되어 있는 열전박막 레그(11,12)들을 상부 기판(14)의 박막전극(13)에 플립칩 본딩하여 이루어졌으며, 이와 더불어 본 발명에서는 도 7과 같이 박막전극(13)의 일부에 본딩 패드(71)를 형성하여 플립칩 본딩하는 것도 가능하다. 상기의 본딩 패드(71)는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 구성하는 것이 가능하다. In this embodiment, the thermoelectric thin film legs 11 and 12 on which the bonding layer 32 of the lower substrate 14 is formed are flip-chip bonded to the thin film electrodes 13 of the upper substrate 14, 7, a bonding pad 71 may be formed on a part of the thin-film electrode 13 to perform flip-chip bonding. The bonding pads 71 may be formed of at least one of copper (Cu), tin (Sn), silver (Ag), aluminum (Al), nickel (Ni), gold (Au), platinum (Pt) (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or a combination of two or more metals.

본 실시예에서는 열전박막 레그(11,12)들의 상단에 구비하는 본딩층(32)은 Ni/Cu/Au 다층구조로 이루어졌다. 이와 더불어 본 발명에서는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어진 본딩층(32)을 구성하는 것도 가능하다. In this embodiment, the bonding layer 32 provided at the upper ends of the thermoelectric thin film legs 11 and 12 has a multi-layered structure of Ni / Cu / Au. In addition, in the present invention, it is preferable to use a metal such as Cu, Sn, Ag, Al, Ni, Au, Pt, It is also possible to form a single layer or a multilayer bonding layer 32 by combining metals having a composition containing any one or more of titanium (Ti), tantalum (Ta), and tungsten (W)

본 실시예에서는 하부 기판(14)에 본딩층(32)이 구비된 n형 열전박막 레그(11)들과 p형 열전박막 레그(12)들을 형성하고 상부 기판(14)에 박막전극(13)을 형성한 후, 이방성 전도접착제(31)를 사용하여 플립칩 본딩하여 이루어졌다. 이와 더불어 본 발명에서는 도 8과 같이 하부 기판(14)의 박막전극(13)의 일부분에 본딩층(32)이 구비된 n형 열전박막 레그(11)들을 형성하고 상부 기판(14)의 박막전극(13)의 일부분에 본딩층(32)이 구비된 p형 열전박막 레그(12)들을 형성한 후 하부 기판(14)과 상부 기판(14)에 각기 이방성 전도접착제(31)를 도포하고 이들을 플립칩 본딩하여 이루어지는 것도 가능하다. The n-type thermoelectric thin film legs 11 and the p-type thermoelectric thin film legs 12 having the bonding layer 32 are formed on the lower substrate 14 and the thin film electrodes 13 are formed on the upper substrate 14, Followed by flip-chip bonding using an anisotropic conductive adhesive 31. [0051] 8, the n-type thermoelectric thin film legs 11 having the bonding layer 32 are formed on a part of the thin film electrode 13 of the lower substrate 14 and the thin film electrodes 11 of the upper substrate 14 are formed as shown in FIG. Thermoelectric thin film legs 12 having a bonding layer 32 are formed on a part of the substrate 13 and then an anisotropic conductive adhesive 31 is applied to the lower substrate 14 and the upper substrate 14, Or may be formed by chip bonding.

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

11. n형 열전박막 레그 12. p형 열전박막 레그
13. 박막전극 14. 하부 기판 및 상부 기판
15. 솔더층
31. 이방성 전도접착제 또는 비전도성 접착제
32. 본딩층
51. 이방성 전도 접착필름 또는 비전도성 접착필름
61. 등방 전도성 접착제
71. 본딩 패드11. n-type thermoelectric thin film leg 12. p-type thermo thin film leg
13. Thin film electrode 14. Lower substrate and upper substrate
15. Solder Layer
31. Anisotropic conductive adhesive or nonconductive adhesive
32. Bonding layer
51. Anisotropic conductive adhesive film or nonconductive adhesive film
61. Isotropic conductive adhesive
71. Bonding pads

Claims (12)

(a) 기판에 박막전극들을 형성시키는 단계;
(b) 상기 기판의 박막전극에 본딩층이 구비된 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들을 형성시키는 단계;
(c) 대응 기판에 박막전극들을 형성하는 단계;
(d) 열전박막 레그들을 형성한 기판과 박막전극들을 형성한 대응 기판의 사이에 이방성 전도접착 필름 또는 비전도성 접착필름을 삽입하는 단계; 및
(e) 대응 기판의 박막전극들을 열전박막 레그들의 상부에 구비된 본딩층에 플립칩 배열하고 본딩압력을 가하면서 이방성 전도접착 필름 또는 비전도성 접착필름을 큐어링하여 플립칩 본딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
(a) forming thin film electrodes on a substrate;
(b) forming n-type thermoelectric thin film legs and p-type thermoelectric thin film legs each having a bonding layer on a thin film electrode of the substrate;
(c) forming thin film electrodes on a corresponding substrate;
(d) inserting an anisotropic conductive adhesive film or a nonconductive adhesive film between a substrate on which thermoelectric thin film legs are formed and a corresponding substrate on which thin film electrodes are formed; And
(e) curing the flip chip bonding of the anisotropic conductive adhesive film or the nonconductive adhesive film while flip-chip arranging the thin film electrodes of the corresponding substrate on the bonding layer provided on the thermoelectric thin film legs and applying the bonding pressure Wherein the thermoelectric thin film module comprises a thermoelectric thin film module.
제 1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘(Si)을 사용하여 이루어지며, 상기 n형 열전박막 레그는 비스무스 테루라이드 박막을 사용하여 이루어지며, 상기 p형 열전박막 레그는 안티모니 테루라이드 박막을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is made of silicon (Si), the n-type thermoelectric thin film leg is made of a bismuth terride thin film, and the p-type thermoelectric thin film leg is made of an antimonyteride thin film A method for manufacturing a thermoelectric thin film module.
제 1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘(Si), SiO2, Al2O3, AlN, 유리, 글라스-세라믹, SiC, Si3N4 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 세라믹을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The substrate is silicon (Si), SiO 2, Al 2 O 3, AlN, glass, glass-manufacturing thermoelectric thin film module which comprises using a ceramic comprising a ceramic, SiC, at least one of Si 3 N 4 Way.
제 1항에 있어서,
상기 n형 열전박막 레그는 n형 Bi2Te3, (Bi,Sb)2Te3, Bi2(Te,Se)3, SiGe, (Pb,Ge)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 이루어지며, p형 열전박막 레그는 p형 Bi2Te3, Sb2Te3, (Bi,Sb)2Te3, SiGe, (Pb,Sn)Te, PbTe 열전박막들 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The n-type thermoelectric thin film leg may be formed of any one or two of n-type Bi 2 Te 3 , (Bi, Sb) 2 Te 3 , Bi 2 (Te, Se) 3 , SiGe, (Pb, Ge) Te and PbTe thermoelectric thin films. (Bi, Sb) 2 Te 3 , SiGe, (Pb, Sn) Te, and PbTe thermoelectric thin films of the p type Bi 2 Te 3 , Sb 2 Te 3 , Wherein the thermoelectric thin film module is formed using one or a combination of two or more thermoelectric thin film modules.
제 1항에 있어서,
전기도금, 스퍼터링, 무전해도금, 스크린프린팅, 전자빔 증착, 화학기상증착, MBE(Molecular Beam Epitaxy), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 중 적어도 하나의 방법을 사용하여 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그를 형성하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The n-type thermoelectric thin film leg and the p-type thin film transistor are formed using at least one of electroplating, sputtering, electroless plating, screen printing, electron beam deposition, chemical vapor deposition, MBE (Molecular Beam Epitaxy), and MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) Thermoelectric thin film legs are formed.
제 1항에 있어서,
후막 페이스트의 스크린 프린팅법을 사용하여 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그를 형성하는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the n-type thermoelectric thin film leg and the p-type thermo thin film leg are formed by screen printing of a thick film paste.
제 1항에 있어서,
상기 박막전극은 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The thin film electrode may be formed of at least one selected from the group consisting of Cu, Sn, Ag, Ni, Au, Pt, Fe, Cr, (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or a combination of two or more of these metals to form a single layer or multiple layers.
제 1항에 있어서,
한 쌍의 n형 열전박막 레그와 p형 열전박막 레그 또는 한 쌍 이상의 n형 열전박막 레그들과 p형 열전박막 레그들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
A pair of n-type thermoelectric thin film legs, a p-type thermoelectric thin film leg, a pair of n-type thermoelectric thin film legs and p-type thermoelectric thin film legs.
제 1항에 있어서,
상기 본딩층은 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The bonding layer may include at least one of Cu, Sn, Ag, Ni, Au, Pt, Fe, Cr, (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or a combination of two or more of these metals to form a single layer or multiple layers.
제 1항에 있어서,
상기 박막전극의 일부에 본딩 패드를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
And a bonding pad on a part of the thin film electrode.
제 1항에 있어서,
상기 본딩 패드는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 어느 하나 또는 둘 이상이 함유된 조성의 금속을 조합하여 단일층 또는 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전박막 모듈 제조방법.
The method according to claim 1,
The bonding pads may include at least one of copper, tin, silver, aluminum, nickel, gold, platinum, iron, chromium, titanium, (Ti), tantalum (Ta), tungsten (W), or a combination of two or more of these metals to form a single layer or multiple layers.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 열전박막 모듈.A thermoelectric thin film module manufactured by the method of any one of claims 1 to 11.
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