KR20160030760A - Apparatus for fixing thermoelectric device elements - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열전소자 고정용 지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회로 기판에 열전소자를 접합하는데 사용되는 고정용 지그에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a jig for fixing a thermoelectric element, and more particularly to a fixing jig used for bonding a thermoelectric element to a circuit board.
열전현상은 독일의 물리학자 티.제이.제벡(T.J.Seebeck)이 처음 발견하였으며, 서로 다른 두 개의 도체로 이루어진 한 회로에서 도체간의 접점에 다른 온도를 가해주면 전류 또는 전압이 발생하는 현상으로서, 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하는 열흐름이 전류를 발생시키는 것이다. 이러한 현상을 제벡효과(Seebeck Effect)라고 한다. The thermoelectric phenomenon was first discovered by the German physicist TJ Seebeck in a circuit made up of two different conductors. When a different temperature is applied to a contact point between conductors, current or voltage is generated. The heat flow from the place to the cold generates the current. This phenomenon is called the Seebeck effect.
프랑스의 장 샤를 아타나스 펠티에는 또 하나의 중요한 열전현상을 발견하였는데, 그것은 다른 도체로 이루어진 회로를 통해 직류전류를 흐르게 하면, 전류의 방향에 따라 서로 다른 도체 사이의 접합의 한쪽은 가열되는 반면, 또 다른 한쪽은 냉각되는 현상이다. 이를 펠티에효과(Peltier Effect)라고 한다. In France, Zhang Shah, Atanaspelte, discovered another important thermoelectric phenomenon: when a direct current flows through a circuit composed of different conductors, one side of the junction between the different conductors is heated according to the direction of the current, The other is the phenomenon of cooling. This is called the Peltier effect.
윌리엄 톰슨은 펠티에효과와 제벡효과가 서로 연관된 것임을 밝혀내고 이들 사이의 상관관계를 정리하였으며, 이 과정에서 단일한 도체로 된 막대기의 양 끝에 전위차가 가해지면 이 도체의 양 끝에서 열의 흡수나 방출이 일어날 것이라는 톰슨효과(Thomson Effect)를 발견하였다.William Thompson revealed that the Peltier effect and the Seebeck effect are related to each other and the correlation between them is summarized. In this process, when a potential difference is applied to both ends of a rod made of a single conductor, the absorption or emission of heat The Thomson Effect, which will happen.
열전모듈, 펠티어소자, 써모일렉트릭 쿨러(ThermoElectric Cooler; TEC), 써모일렉트릭 모듈(ThermoElectric Module; TEM) 등의 다양한 이름으로 불리고 있는 장치에 사용되는 열전소자는 작은 열 펌프(Heat Pump)(저온의 열원으로부터 열을 흡수하여 고온의 열원에 열을 주는 장치)나 열전발전(Power Generator)에 기여하는 핵심소자이다. 열전소자 양단에 직류 전압을 인가하면 열이 흡열부에서 발열부로 이동하게 되며, 따라서 시간이 지남에 따라 흡열부는 온도가 떨어지고 발열부는 온도가 상승하게 된다. 이때 인가전압의 극성을 바꿔주면 흡열부와 발열부는 서로 바뀌게 되고 열의 흐름도 반대가 된다.Thermoelectric devices used in various devices such as thermoelectric modules, Peltier devices, thermoelectrical coolers (TECs), thermoelectrical modules (TEMs) and the like are known as small heat pumps Is a key device that contributes to the power generator. When a DC voltage is applied to both ends of the thermoelectric element, heat is transferred from the heat absorbing portion to the heat generating portion, and accordingly, the temperature of the heat absorbing portion is lowered and the temperature of the heat generating portion is increased over time. At this time, if the polarity of the applied voltage is changed, the heat absorbing portion and the heat generating portion are exchanged with each other and the heat flow is reversed.
일반적인 열전소자는 N 타입과 P 타입 열전반도체 소자 1쌍이 기본 단위가 되며 일반적인 모델의 경우 10쌍 이상의 소자가 사용된다. 직류(DC) 전압을 양단에 인가하면 N 타입에서는 전자(Electron)의 흐름에 따라, P 타입에서는 정공(Hole)의 흐름에 따라 열이 이동하여 흡열부의 온도가 낮아지게 된다. 이는 금속 내의 전자의 포텐셜에너지 차가 있기 때문에 포텐셜 에너지가 낮은 상태에 있는 금속으로부터 높은 상태에 있는 금속으로 전자가 이동하기 위해서는 외부로부터 에너지를 얻어야 하기 때문에 접점에서 열에너지를 빼앗기고 반대의 경우에는 열에너지가 방출되게 되는 원리이다. 이러한 흡열(냉각)은 전류의 흐름과 써모일렉트릭 커플(thermoelectric couple, N, P타입 1쌍)의 수에 비례하게 된다.A typical thermoelectric element is a pair of N-type and P-type thermoelectric semiconductor elements, and in a typical model, ten or more elements are used. When a direct current (DC) voltage is applied to both ends, the heat moves according to the flow of electrons in the N type and the flow in the hole in the P type, so that the temperature of the heat absorbing part is lowered. Because there is a difference in the potential energy of electrons in the metal, in order for electrons to move from a metal having a low potential energy to a metal having a high state, it is necessary to obtain energy from the outside so that heat energy is taken away from the contact point, . This endothermic (cooling) is proportional to the current flow and the number of thermoelectric couple (N, P type 1 pair).
반대로, 열전발전은 소자의 양끝단에 온도차이를 부여함으로써 N 타입에서는 전자가 P 타입에서는 정공의 흐름에 따라 기전력이 생기고 전류가 흐르게 된다. On the contrary, thermoelectric power generation gives a temperature difference between both ends of the device, so that an electromotive force is generated according to the flow of electrons in the N type and a flow of the holes in the P type, and a current flows.
현재 사용되어지는 에너지는 화석연료, 석유, 원자력 등으로서 전기에너지의 발생원으로 사용되고 있지만, 자원에너지의 고갈로 대체 에너지의 개발이 필요하다. 또한, 대부분의 발전기 등의 기계적 에너지를 통하여 전기에너지로 변환되지만 이에 대한 에너지의 변환 효율은 일정 한계(예컨대, 40%)를 넘기 어려운 상황이다. 최근에는 이러한 에너지 문제로 열전소자를 이용한 열전발전과 열전소자를 사용한 폐열에너지의 재활용 등의 장점을 갖는 열전발전 기술이 새로운 관심 분야로 대두되고 있다. Currently, the energy used is fossil fuel, petroleum, nuclear power, etc., and is used as a source of electric energy. However, it is necessary to develop alternative energy by depletion of resource energy. In addition, most of the electric power generated by the generator is converted into electrical energy through mechanical energy, but the conversion efficiency of the energy is difficult to exceed a certain limit (for example, 40%). In recent years, thermoelectric power generation technologies having advantages such as thermoelectric generation using thermoelectric elements and recycling of waste heat energy using thermoelectric elements have been attracting attention as energy problems.
그러나, 열전소자 모듈은 회로 기판과 열전소자의 접합 시에 웨팅(wetting) 현상이 나타나므로 이를 억제하여 열전소자를 고정할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.However, since the wetting phenomenon occurs in the thermoelectric module when the circuit board and the thermoelectric module are bonded, it is necessary to study a method of fixing the thermoelectric module by suppressing the wetting phenomenon.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열전소자를 회로 기판의 정위치에 접합시킬 수 있고, 열전소자를 회로 기판에 접합시킨 후에 열전소자의 열전성능을 떨어뜨리는 열 전도의 매개체가 될 수 있는 고정용 지그를 열전소자로부터 분리 해체할 수 있으므로 열전소자 고유의 열전특성을 구현할 수 있고, 회로기판의 상판 하판의 고온 전극접합을 동시에 가능하므로 공정 및 열피로의 최소화를 통해 열전발전 효율을 높일 수 있는 열전소자 고정용 지그를 제공함에 있다. A problem to be solved by the present invention is to provide a fixing jig capable of bonding a thermoelectric element to a predetermined position of a circuit board and being a medium of thermal conduction which lowers the thermoelectric performance of the thermoelectric element after bonding the thermoelectric element to the circuit board. Can be separated and separated from the thermoelectric element. Therefore, thermoelectric characteristics inherent to the thermoelectric device can be realized, and the thermoelectric device capable of increasing the efficiency of thermoelectric generation by minimizing the process and thermal fatigue by enabling the high- Thereby providing a fixing jig.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지지대와 복수의 제1 빗살대를 포함하는 제1 고정 지그; 및 고정대와 복수의 제2 빗살대를 포함하는 제2 고정 지그를 포함하며, 상기 지지대와 상기 제1 빗살대는 서로 수직되게 연결되며, 상기 지지대는 제1 방향으로 뻗어있는 부분이고, 상기 제1 빗살대는 상기 지지대에 수직하게 연결되면서 제2 방향으로 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있으며, 상기 제1 빗살대는 서로 이격되어 있고, 상기 고정대와 상기 제2 빗살대는 서로 수직되게 연결되며, 상기 고정대는 제2 방향으로 뻗어있는 부분이고, 상기 제2 빗살대는 상기 고정대에 수직하게 연결되면서 제1 방향으로 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있으며, 상기 제2 빗살대는 서로 이격되어 있고, 상기 제2 빗살대에 구비된 삽입공을 통해 상기 제1 빗살대가 삽입됨으로써 상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 교차하게 배치되며, 상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 교차되면서 이루는 빈 공간에 열전소자가 삽입되어 고정되는 열전소자 고정용 지그를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a first fixing jig including a support and a plurality of first comb-teeth; And a second fixing jig including a fixing table and a plurality of second comb teeth, wherein the supporting table and the first comb tooth are vertically connected to each other, the supporting table is a portion extending in a first direction, Wherein the first comb-teeth are spaced apart from each other, and the fixed comb and the second comb-comb are vertically connected to each other, And the second comb-teeth are spaced apart from each other, and the second comb-teeth are spaced apart from each other, and the second comb-teeth are spaced apart from each other, and the second comb- Wherein the first comb-teeth are disposed so as to intersect the first comb-teeth and the second comb-teeth, And the thermocouple is inserted and fixed in an empty space formed by intersecting the first comb-tooth and the second comb-tooth.
상기 제1 빗살대 간의 간격은 동일하게 구비될 수 있고, 상기 제2 빗살대 간의 간격도 동일하게 구비될 수 있다.The distance between the first comb teeth may be equal to the distance between the first comb teeth, and the interval between the second comb teeth may be equally provided.
상기 제2 빗살대에 제1 빗살대의 갯수 만큼의 삽입공이 구비될 수 있으며, 상기 삽입공을 통해 상기 제1 빗살대가 삽입되어 상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 서로 수직하게 교차할 수 있다.The first comb-teeth can be inserted into the second comb-teeth through the insertion holes, so that the first comb-teeth and the second comb-teeth can cross each other at right angles .
상기 지지대의 상면 및 하면 중에서 선택된 적어도 하나의 면에 복수 개의 돌기가 구비될 수 있다.And a plurality of protrusions may be provided on at least one surface selected from an upper surface and a lower surface of the support.
상기 제2 빗살대의 상면 및 하면 중에서 선택된 적어도 하나의 면에 복수 개의 돌기가 구비될 수 있다.And a plurality of protrusions may be provided on at least one surface selected from an upper surface and a lower surface of the second comb tooth band.
상기 열전소자용 고정용 지그는, 상기 제1 고정 지그와 상기 제2 고정 지그가 결합된 형태에서 제1 단부의 고정을 위한 제1 결합 지그와, 상기 제1 고정 지그와 상기 제2 고정 지그가 결합된 형태에서 제2 단부의 고정을 위한 제2 결합 지그를 더 포함할 수 있다.The thermoelectric-element fixing jig includes a first fixing jig for fixing the first end in a form in which the first fixing jig and the second fixing jig are combined, and a second fixing jig for fixing the first fixing jig and the second fixing jig, And a second engagement jig for securing the second end in the coupled configuration.
상기 지지대의 상면 제1 단부에 아래로 오목하게 패인 제1 트렌치가 구비될 수 있고, 상기 지지대의 상면 제2 단부에 아래로 오목하게 패인 제2 트렌치가 구비될 수 있으며, 상기 제2 빗살대의 상면 제1 단부에 아래로 오목하게 패인 제3 트렌치가 구비될 수 있고, 상기 고정대의 상면에 아래로 오목하게 패인 제4 트렌치가 구비될 수 있으며, 상기 제1 트렌치 및 제3 트렌치 상부에 상기 제1 결합 지그가 얹혀져서 위치될 수 있고, 상기 제2 트렌치 및 상기 제4 트렌치 상부에 상기 제2 결합 지그가 얹혀져서 위치될 수 있다.A first trench recessed downwardly may be provided on a first end of the upper surface of the support, and a second trench recessed downwardly may be provided on a second end of the upper surface of the support, A third trench recessed downward at the first end may be provided, and a fourth trench recessed downwardly may be provided on the upper surface of the fixing table, and the first trench and the third trench may be provided on the first trench and the third trench, The joining jig can be placed on top of it and the second joining jig can be placed on top of the second trench and the fourth trench.
상기 열전소자 고정용 지그는, 상기 제1 고정 지그, 상기 제2 고정 지그 및 상기 제1 결합 지그를 고정하기 위한 제1 고정봉과, 상기 제1 고정 지그, 상기 제2 고정 지그 및 상기 제1 결합 지그를 고정하기 위한 제2 고정봉을 더 포함할 수 있으며, 상기 지지대의 제1 및 제2 단부에 관통공이 구비될 수 있고, 상기 제2 빗살대의 제1 단부에 관통공이 구비될 수 있으며, 상기 고정대에 관통공이 구비될 수 있고, 상기 제1 결합 지그에 제2 방향으로 뻗어있는 형태의 삽입홀이 구비될 수 있으며, 상기 제2 결합 지그에 제2 방향으로 뻗어있는 형태의 삽입홀이 구비될 수 있고, 상기 지지대의 제1 단부에 구비된 관통공과 상기 제2 빗살대의 제1 단부에 구비된 관통공을 통해 상기 제1 결합 지그에 구비된 삽입홀로 상기 제1 고정봉이 삽입될 수 있으며, 상기 지지대의 제2 단부에 구비된 관통공과 상기 고정대에 구비된 관통공을 통해 상기 제2 결합 지그에 구비된 삽입홀로 상기 제2 고정봉이 삽입될 수 있다.The thermoelectric-element holding jig includes a first fixing bar for fixing the first fixing jig, the second fixing jig and the first fixing jig, and a second fixing bar for fixing the first fixing jig, the second fixing jig, And a second fixing bar for fixing the jig. The through hole may be provided at the first and second ends of the support, the through hole may be formed at the first end of the second comb, The fixing jig may include a through hole. The first jig may include an insertion hole extending in a second direction. An insertion hole may be formed in the second jig to extend in a second direction The first fixing bar may be inserted into the insertion hole provided in the first engagement jig through the through hole provided at the first end of the support bar and the through hole provided at the first end of the second comb bar, The second of the supports The part may pass through the second insertion hole provided in the second coupling fixture with the second fixing rod can be inserted through a through hole provided in the ball and the guide provided in the.
상기 제1 결합 지그에 상기 제2 빗살대의 갯수 만큼의 트렌치가 구비될 수 있고, 상기 제1 결합 지그에 구비된 트렌치 내로 상기 제2 빗살대가 삽입 위치되게 함으로써 상기 제1 결합 지그와 상기 제2 고정 지그를 결합할 수 있다.The first comb teeth of the first comb tooth and the second teeth of the second comb tooth may be provided on the first comb tooth and the second comb teeth into the trench of the first tooth, Jigs can be combined.
상기 제1 결합 지그의 양단 중에서 적어도 하나의 단부에 형성된 트렌치의 폭은 나머지 트렌치들의 폭에 비하여 크게 형성될 수 있고, 상기 단부에 형성된 트렌치에 상기 제2 빗살대 뿐만 아니라 상기 제1 고정 지그의 지지대가 함께 삽입되어 위치될 수 있다.The width of the trench formed in at least one end of the first engaging jig may be greater than the width of the remaining trenches. The trench formed at the end of the first engaging jig, Can be inserted and positioned together.
상기 제2 결합 지그에 복수의 트렌치가 구비될 수 있고, 상기 제2 결합 지그의 양단 중에서 적어도 하나의 단부에 형성된 트렌치 내로 상기 지지대가 삽입되어 위치될 수 있고, 나머지 트렌치 내로 상기 고정대의 일부가 삽입되어 위치될 수 있다.A plurality of trenches may be provided in the second joining jig and the support may be inserted and positioned in a trench formed in at least one end of the second joining jig, .
상기 제1 결합 지그 및 상기 제2 결합 지그는 브레이징이나 솔더링에 견딜 수 있는 재질로서 브레이징 온도나 솔더링 온도보다 높은 융점을 갖는 금속, 금속합금 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The first and second engagement jigs may be made of a metal, a metal alloy, or a ceramic material having a melting point higher than a brazing temperature or a soldering temperature, the material being resistant to brazing or soldering.
상기 제1 고정 지그 및 상기 제2 고정 지그는 브레이징이나 솔더링에 견딜 수 있는 재질로서 브레이징 온도나 솔더링 온도보다 높은 융점을 갖는 금속, 금속합금 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.The first fixing jig and the second fixing jig may be made of a metal, a metal alloy, or a ceramic material having a melting point higher than the brazing temperature or the soldering temperature, which is resistant to brazing or soldering.
상기와 같은 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 열전소자를 회로 기판의 정위치에 접합시킬 수 있고, 열전소자를 회로 기판에 접합시킨 후에 열 전도의 매개체인 고정용 지그를 열전소자로부터 분리 해체할 수 있으므로 열전소자 고유의 열전특성을 구현할 수 있고, 회로기판의 상판(고온 부위 또는 저온부위), 하판(고온 부위 또는 저온부위)의 전극접합이 동시에 가능하므로 공정 및 열피로의 최소화를 통해 열전발전 효율을 높일 수 있다. 본 발명의 열전소자 고정용 지그를 사용함으로써, 열전소자와 회로 기판의 접합시에 회로 기판 내에 열전소자를 정위치 시킬 수 있고, 열전발전 모듈의 제작 편의성 및 수율이 극대화될 수 있다. 일체형의 열전소자 고정용 지그의 경우 분리가 용이하지 않아 열전소자가 회로에서 단락될 우려가 있지만, 본 발명의 열전소자 고정용 지그를 사용하게 되면 해체가 용이하여 열전소자 및 회로 기판에 충격 및 하중을 인가하지 않아 매우 안정한 접합상태를 유지 가능하다.According to at least one embodiment of the present invention as described above, the thermoelectric element can be bonded to a predetermined position of the circuit board, and after the thermoelectric element is bonded to the circuit board, the fixing jig, The thermoelectric characteristics inherent to the thermoelectric device can be realized and the electrode bonding of the upper plate (high temperature region or low temperature region) and the bottom plate (high temperature region or low temperature region) of the circuit board can be performed at the same time. The power generation efficiency can be increased. By using the thermoelectric element fixing jig of the present invention, it is possible to position the thermoelectric element in the circuit board at the time of bonding the thermoelectric element and the circuit board, and the convenience and yield of the thermoelectric module can be maximized. However, if the thermoelectric-element fixing jig of the present invention is used, it is easy to disassemble the thermoelectric-element-fixing jig, so that impact and load It is possible to maintain a very stable bonding state.
또한, 다 쌍의 p/n 열전소자를 보유한 열전발전 모듈의 제작이 용이하다. 다 쌍의 열전소자 배열 고정으로 불량률이 최소화될 수 있고, 열전발전 모듈의 산화 방지 밀봉 시 열전소자 고정용 지그의 분리 가능으로 공정이 간소화될 수 있다. Further, it is easy to manufacture a thermoelectric module having a plurality of pairs of p / n thermoelectric elements. The defective ratio can be minimized by fixing the thermoelectric element array of the pair of thermoelectric elements, and the process can be simplified by separating the thermoelectric element fixing jig when the thermoelectric module is prevented from oxidation.
또한, 제1 고정 지그 또는 제2 고정 지그에 구비된 돌기를 통해 브레이징(Brazing) 또는 솔더링(Soldering) 작업 시 페이스트와의 접촉을 차단할 수 있는 단을 두어 열전소자 또는 회로 기판에 열전소자 고정용 지그가 접합되는 문제를 미연에 방지하고, 해체 작업이 매우 용이할 수 있다. 브레이징(Brazing) 작업 또는 솔더링(soldering) 작업 시에 발생하는 페이스트 흄의 배기 통로를 가지고 있어 오염되지 않은 열전소자와 회로 기판 보유로 내부 저항 감소 효과를 나타낸다. The first fixing jig or the second fixing jig is provided with an end which can block contact with the paste during brazing or soldering operation through the protrusions provided on the first fixing jig or the second fixing jig to fix the thermoelectric element fixing jig So that the disassembling operation can be very easily performed. It has the exhaust path of paste fume that occurs during brazing or soldering, and shows the effect of reducing the internal resistance due to the uncontaminated thermoelectric elements and the circuit board.
제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그 및 제2 결합 지그는 모깍기 공정으로 모서리 부분이 라운드(round) 되어 있고, 모서리 부분의 모깍기 공정을 통해 열전소자 및 회로 기판을 보호해 기계적 안정성이 있다. 모깍기 공정을 진행하지 않을 경우에는 열전소자나 회로 기판에 긁힘이 발생할 수 있고, 열전소자 모듈 운영 시 미세하게 긁힌 자국에 의해 열전모듈 운영상 발열과 냉각 과정이 반복으로 일어날 경우에는 열 충격으로 인한 크리프(Creep) 현상의 발현으로 기계적 강도가 저하될 수 있으며, 모깍기 공정을 통해 이러한 원인을 방지하고 억제할 수 있다.The first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig, and the second coupling jig are rounded by the shaping process, and the thermoelectric elements and the circuit board are protected through the shaping process of the corner portions There is mechanical stability. If the thermoelectric module or the circuit board is scratched when the thermocompression module is not operated, and when the thermoelectric module is repeatedly operated due to the minute scratches during operation of the thermoelectric module, (Creep) phenomenon may be caused to deteriorate the mechanical strength, and it is possible to prevent and suppress this cause by the fillet process.
도 1은 제1 고정 지그의 정면도.
도 2는 제1 고정 지그의 평면도.
도 3은 제1 고정 지그의 우측면도.
도 4는 제2 고정 지그의 정면도.
도 5는 제2 고정 지그의 평면도.
도 6은 제2 고정 지그의 우측면도.
도 7은 제1 결합 지그의 정면도.
도 8은 제1 결합 지그의 평면도.
도 9는 제1 결합 지그의 우측면도.
도 10은 제1 결합 지그의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11은 제2 결합 지그의 정면도.
도 12는 제2 결합 지그의 평면도.
도 13은 제2 결합 지그의 우측면도.
도 14는 제1 고정봉의 정면도.
도 15는 제1 고정봉의 평면도.
도 16은 제2 고정봉의 정면도.
도 17은 제2 고정봉의 평면도.
도 18은 제1 고정 지그와 제2 고정 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도.
도 19는 제1 고정 지그, 제2 고정 지그 및 제1 결합 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도.
도 20은 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그 및 제2 결합 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도.
도 21은 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그, 제2 결합 지그, 제1 고정봉 및 제2 고정봉이 결합된 모습을 보여주는 평면도.1 is a front view of a first fixing jig;
2 is a plan view of the first fixing jig.
3 is a right side view of the first fixing jig;
4 is a front view of the second fixing jig;
5 is a plan view of the second fixing jig.
6 is a right side view of the second fixing jig.
7 is a front view of the first engaging jig;
8 is a plan view of the first engagement jig.
9 is a right side view of the first engaging jig.
FIG. 10 is an enlarged view of the 'A' portion of the first engagement jig.
11 is a front view of the second engaging jig.
12 is a plan view of the second engaging jig.
13 is a right side view of the second engaging jig.
14 is a front view of the first fixed bar.
15 is a plan view of the first fixing bar.
16 is a front view of the second fixed bar.
17 is a plan view of the second fixed bar.
18 is a plan view showing a state where the first fixing jig and the second fixing jig are combined.
19 is a plan view showing a state in which the first fixing jig, the second fixing jig, and the first coupling jig are coupled.
20 is a plan view showing a state in which the first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig and the second coupling jig are coupled.
21 is a plan view showing a state where the first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig, the second coupling jig, the first fixing rod, and the second fixing rod are coupled.
이하, 본 발명에 관련된 열전모듈 제작을 위한 열전소자 고정용 지그에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, a thermoelectric-element fixing jig for manufacturing a thermoelectric module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
본 발명은 재료의 양단간의 온도차가 주어지면 제벡(Seebeck) 효과에 의해 전압이 발생하는 것을 이용하는 열전발전(Thermoelectric Power Generation)과 재료의 양단간에 직류전류를 인가하면 한 면이 발열하고 다른 면이 흡열하는 펠티에(Peltier) 효과를 이용하는 열전냉각(Thermoelectric Cooling) 등의 열·전기에너지 직접 변환이 가능한 열전소자를 회로 기판에 접합하는데 사용되는 고정용 지그를 제시한다. The present invention relates to a thermoelectric power generation device that uses a voltage generated by a Seebeck effect when a temperature difference between both ends of a material is given, and a thermoelectric power generation device in which a direct current is applied between both ends of the material, (Thermoelectric cooling) using a Peltier effect, which is capable of directly converting heat and electric energy, to a circuit board.
제벡 효과를 이용한 열전발전은 신뢰성이 높고, 출력 안정성이 높을 뿐만 아니라 이산화탄소(CO2)를 발생하지 않는 발전이므로 친환경적이고, 펠티에 효과를 이용한 열전냉각은 정밀 온도 제어가 가능하고, 응답속도가 빠르며, 소음이 나지 않을 뿐만 아니라 프레온 가스를 방생하지 않는 냉각이므로 친환경적이다. Thermoelectric power generation using the Seebeck effect is environmentally friendly because it has high reliability, high output stability, and does not generate carbon dioxide (CO 2 ). Thermoelectric cooling using the Peltier effect enables precise temperature control, It is not only noise-free, but also eco-friendly because it is cooling that does not generate freon gas.
그러나, 이러한 장점에도 불구하고 열전소자는 낮은 열전 재료(열전 소재) 물성으로 인하여 사용 잠재력 대비 낮은 이용률을 나타내고 있다. Despite these advantages, however, thermoelectric elements exhibit a low utilization rate compared to their potential use due to their low thermoelectric properties (thermoelectric materials).
열전 재료의 성능을 평가하는 매개변수가 필요한데, 이를 성능지수 Z(Figure of Merit)로 표현할 수 있으며, 성능지수 Z는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다. A parameter for evaluating the performance of the thermoelectric material is required, which can be expressed by the figure of merit Z, and the figure of merit Z can be expressed by the following equation (1).
위의 수학식 1에서 α는 제벡(Seebeck) 계수이고, ρ는 전기 비저항이며, K는 열전도율이다. In the above equation (1),? Is the Seebeck coefficient,? Is the electrical resistivity, and K is the thermal conductivity.
위의 수학식 1에 나타난 바와 같이, 열전재료의 특성은 제벡 계수가 높을수록, 즉 출력전압이 클수록, 전기 비저항이 낮을수록, 열전도율이 낮을수록 우수하다. 일반적으로는 성능지수 Z값은 직접 사용하기 보다는 이 값에 온도 T를 곱하여 무차원 매개변수 ZT를 만들어 사용하고 있다. As shown in Equation 1, the characteristics of the thermoelectric material are better as the Seebeck coefficient is higher, that is, as the output voltage is higher, the electrical resistivity is lower, and the thermal conductivity is lower. Generally, the figure of merit Z is used as a non-dimensional parameter ZT by multiplying this value by the temperature T rather than using it directly.
한편, 회로 패턴이 인쇄된 회로 기판과 열전소자 간의 정확한 접합이 형성되었을 때 제작자가 원하는 형식의 모듈 운용이 가능하다. 정확한 접합이라 함은 웨팅(wetting) 현상으로 인한 회로 기판의 정위치에서 열전소자의 이격 현상을 제어하는 것을 의미하며, 열전소자와 전극 접합용 페이스트(paste)를 적절하게 선택하여 정확한 접합이 이루어지는 경우에는 높은 기계적 강도가 유지되게 하고, 낮은 내부 저항을 갖게 된다.On the other hand, when an accurate junction between a circuit board on which a circuit pattern is printed and a thermoelectric device is formed, a module of a desired type can be operated by the manufacturer. The accurate bonding means controlling the separation of the thermoelectric elements at the correct position of the circuit board due to the wetting phenomenon. When the thermoelectric elements and the electrode bonding paste are appropriately selected, A high mechanical strength is maintained, and a low internal resistance is obtained.
웨팅(wetting) 현상은 고체(열전소자)와 섞이지 않는 다른 하나의 액체(페이스트)가 관여하여 회로 기판 위의 열전소자가 페이스트 위에서 표면 장력에 의해 정위치에 있지 않고 일축 방향으로 회전(이격)하는 현상을 의미한다. The wetting phenomenon is a phenomenon in which a liquid (paste) that is not mixed with a solid (thermoelectric element) is involved, and the thermoelectric elements on the circuit board are rotated in a uniaxial direction .
액체 분자간 인력의 균형이 액체의 표면 부근에서 깨지기 때문에 분자의 위치에너지는 액체 속의 분자보다 더 커지고 이로 인해 액체는 표면적에 비례하는 표면에너지를 가지며, 이 에너지를 최소로 만들려는 작용을 표면장력으로 부른다. 표면장력은 단순히 액체의 자유표면뿐만 아니라 섞이지 않는 액체의 경계면, 고체와 기체, 고체와 고체의 접촉면 등 표면의 변화에 대한 에너지가 존재할 때 보편적으로 생기는 현상으로, 계면장력(界面張力)이라고도 한다. 일반적으로 표면장력은 액면의 작은 이물질에도 영향을 받기 때문에, 이물질이 있는 액체 표면에는 액체 내부와는 관계없이 표면장력의 크기에 기인하는 독자적인 운동이 나타난다.Since the equilibrium of the liquid intermolecular attraction is broken near the surface of the liquid, the potential energy of the molecule is larger than that of the liquid in the liquid, so that the liquid has a surface energy proportional to the surface area and the action to minimize this energy is called surface tension . Surface tension is a phenomenon commonly encountered when there is energy to change the surface, such as not only the free surface of liquid but also the boundary surface of the liquid that does not mix, solid and gas, and solid and solid contact surfaces, and is also referred to as interfacial tension. In general, the surface tension is also affected by small foreign matter on the surface of the liquid, so that the surface of the foreign substance has its own motion due to the magnitude of the surface tension regardless of the liquid inside.
회로 기판과 열전소자를 접합시키기 위한 페이스트(paste)는 브레이징(brazing) 접합 또는 솔더링(soldering) 접합에 사용되는 페이스트를 사용할 수 있으며, 그 제한이 있는 것은 아니다. The paste for bonding the circuit board and the thermoelectric element may be a paste used for brazing bonding or soldering bonding, but is not limited thereto.
페이스트의 경우 브레이징(brazing) 또는 솔더링(soldering) 작용을 하는 온도대역으로 승온되었을 때 부분 액상화 또는 전면 액상화로 변할 수 있는데, 이때 웨팅(wetting) 현상이 나타나며 이로 인해 열전소자를 고정하기 위한 고정용 지그가 있지 않으면 회로기판에 열전소자가 목표하는 정위치에 위치하지 않고 이탈 될 수 있다. 본 발명은 열전소자를 회로 기판의 정위치에 접합하는데 사용되는 고정용 지그를 제시한다. When the temperature of the paste is raised to a temperature range for performing brazing or soldering, partial liquefaction or front liquefaction may occur. At this time, a wetting phenomenon may occur and a fixing jig The thermoelectric element can be separated from the circuit board without being positioned at the target correct position. The present invention provides a fixing jig used to bond a thermoelectric element to a predetermined position on a circuit board.
본 발명의 열전소자 고정용 지그의 경우, 열전소자의 고정용도에도 사용되지만 열전특성을 최대한 높이기 위해 조립 및 해체가 가능한 구조로 이루어져 있다. 만약 열전소자보다 높은 열전도도를 보유한 지그의 경우, 지그를 제거하지 않으면 지그를 통한 열전달로 인해 열전소자 고유의 열전특성이 낮아져 발전효율을 크게 저하시킬 수 있다. 본 발명의 열전소자 고정용 지그의 경우, 열전소자를 회로 기판의 정위치에 접합시킬 수 있고, 열전소자를 회로 기판에 접합시킨 후에 열 전도의 매개체인 고정용 지그를 열전소자로부터 분리 해체할 수 있으므로 열전소자 고유의 열전특성을 구현할 수 있고, 회로기판의 상판 하판의 고온 전극접합을 동시에 가능하므로 공정 및 열피로의 최소화를 통해 열전발전 효율을 높일 수 있다.The thermoelectric element fixing jig of the present invention is also used for fixing thermoelectric elements, but has a structure capable of assembling and disassembling in order to maximize thermoelectric characteristics. In the case of a jig having a higher thermal conductivity than a thermoelectric element, if the jig is not removed, the thermoelectric characteristic inherent to the thermoelectric element is lowered due to heat transfer through the jig, and the power generation efficiency may be significantly lowered. In the case of the thermoelectric-element-fixing jig of the present invention, the thermoelectric element can be bonded to the correct position of the circuit board, and after fixing the thermoelectric element to the circuit board, the fixing jig as a medium of thermal conduction can be separated from the thermoelectric element Therefore, it is possible to realize the thermoelectric characteristic inherent to the thermoelectric device, and the thermoelectric generation efficiency can be improved by minimizing the process and the thermal fatigue by enabling the high temperature electrode bonding of the lower plate of the circuit board at the same time.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전소자 고정용 지그를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a thermoelectric-element fixing jig according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 제1 고정 지그의 정면도이고, 도 2는 제1 고정 지그의 평면도이며, 도 3은 제1 고정 지그의 우측면도이다. 도 4는 제2 고정 지그의 정면도이고, 도 5는 제2 고정 지그의 평면도이며, 도 6은 제2 고정 지그의 우측면도이다. 도 7은 제1 결합 지그의 정면도이고, 도 8은 제1 결합 지그의 평면도이며, 도 9는 제1 결합 지그의 우측면도이고, 도 10은 제1 결합 지그의 'A' 부분을 확대하여 나타낸 도면이다. 도 11은 제2 결합 지그의 정면도이고, 도 12는 제2 결합 지그의 평면도이며, 도 13은 제2 결합 지그의 우측면도이다. 도 14는 제1 고정봉의 정면도이고, 도 15는 제1 고정봉의 평면도이다. 도 16은 제2 고정봉의 정면도이고, 도 17은 제2 고정봉의 평면도이다. 도 18은 제1 고정 지그와 제2 고정 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도이다. 도 19는 제1 고정 지그, 제2 고정 지그 및 제1 결합 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도이다. 도 20은 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그 및 제2 결합 지그가 결합된 모습을 보여주는 평면도이다. 도 21은 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그, 제2 결합 지그, 제1 고정봉 및 제2 고정봉이 결합된 모습을 보여주는 평면도이다.FIG. 1 is a front view of the first fixing jig, FIG. 2 is a plan view of the first fixing jig, and FIG. 3 is a right side view of the first fixing jig. Fig. 4 is a front view of the second fixing jig, Fig. 5 is a plan view of the second fixing jig, and Fig. 6 is a right side view of the second fixing jig. 9 is a right side view of the first engagement jig, and Fig. 10 is an enlarged view of the " A " portion of the first engagement jig. Fig. FIG. Fig. 11 is a front view of the second engagement jig, Fig. 12 is a plan view of the second engagement jig, and Fig. 13 is a right side view of the second engagement jig. 14 is a front view of the first fixed bar, and Fig. 15 is a plan view of the first fixing bar. Fig. 16 is a front view of the second fixed bar, and Fig. 17 is a plan view of the second fixing bar. 18 is a plan view showing a state where the first fixing jig and the second fixing jig are combined. 19 is a plan view showing a state where the first fixing jig, the second fixing jig, and the first coupling jig are coupled. 20 is a plan view showing a state where the first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig, and the second coupling jig are coupled. 21 is a plan view showing a state where the first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig, the second coupling jig, the first fixing rod, and the second fixing rod are coupled.
도 1 내지 도 21을 참조하면, 제1 고정 지그(100)는 빗 형태로 구비될 수 있으며, 지지대(110)와 복수의 제1 빗살대(120)를 포함하고, 지지대(110)와 제1 빗살대(120)는 서로 수직되게 연결되고, 지지대(110)는 제1 방향(도 2에서 'X' 방향)으로 길게 뻗어있는 부분이고, 제1 빗살대(120)는 지지대(110)에 수직하게 연결되면서 제2 방향(도 2에서 'Y' 방향)으로 길게 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있다. 제1 빗살대(120)는 빗살 형태로 구비되며, 서로 이격되게 일렬로 정렬되어 있고, 제1 빗살대(120) 간의 간격은 동일하게 구비되는 것이 바람직하다. 1 to 21, the
지지대(110)의 상면(평면)에는 복수 개의 돌기(130a)가 구비되어 있을 수 있고, 지지대(110)의 하면(저면)에도 복수 개의 돌기(130b)가 구비되어 있을 수 있다. 돌기들(130a, 130b)들에 의해 회로 기판과 열전소자 고정용 지그는 접촉 면적을 최소화할 수 있고, 브레이징(Brazing) 또는 솔더링(Soldering) 작업 시 페이스트와의 접촉을 차단할 수 있으므로 열전소자 또는 회로 기판에 열전소자 고정용 지그가 접합되는 문제를 미연에 방지하고 해체 작업이 매우 용이할 수 있다. 돌기들(230a, 230b)들에 의해 브레이징(Brazing) 작업 또는 솔더링(soldering) 작업시에 발생하는 페이스트 흄의 배기 통로를 가지게 되므로 오염되지 않은 열전소자와 회로 기판 보유로 내부 저항 감소 효과를 나타낸다. A plurality of
또한, 지지대(110)의 제1 단부(좌측 단부)에는 관통공(140a)이 구비되어 있을 수 있고, 지지대(110)의 제2 단부(우측 단부)에는 관통공(140b)이 구비되어 있을 수 있다. 관통공(140a)을 통해 제1 고정봉(500)이 삽입되게 되며, 관통공(140b)을 통해 제2 고정봉(600)이 삽입되게 된다. A through
또한, 지지대(110)의 상면(평면) 제1 단부(좌측 단부)에는 아래로 오목하게 패인 제1 트렌치(trench)(150a)가 구비되어 있을 수 있고, 지지대(110)의 상면(평면) 제2 단부(우측 단부)에도 아래로 오목하게 패인 제2 트렌치(150b)가 구비되어 있을 수 있다. 제1 트렌치(150a) 상부에 제1 결합 지그(300)가 얹혀져서 위치되게 되고, 제2 트렌치(150b) 상부에 제2 결합 지그(400)가 얹혀져서 위치되게 된다. A
제2 고정 지그(200)는 빗 형태로 구비될 수 있으며, 고정대(210)와 복수의 제2 빗살대(220)를 포함하고, 고정대(210)와 제2 빗살대(220)는 서로 수직되게 연결되고, 고정대(210)는 제2 방향(도 5에서 'Y' 방향)으로 길게 뻗어있는 부분이고, 제2 빗살대(220)는 고정대(210)에 수직하게 연결되면서 제1 방향(도 5에서 'X' 방향)으로 길게 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있다. 제2 빗살대(220)는 빗살 형태로 구비되며, 서로 이격되게 일렬로 정렬되어 있고, 제2 빗살대(220) 간의 간격은 동일하게 구비되는 것이 바람직하다. The
제2 빗살대(220)의 상면(평면)에는 복수 개의 돌기(230a)가 구비되어 있을 수 있고, 제2 빗살대(220)의 하면(저면)에도 복수 개의 돌기(230b)가 구비되어 있을 수 있다. 돌기들(230a, 230b)들에 의해 회로 기판(미도시)과 열전소자 고정용 지그는 접촉 면적을 최소화할 수 있고, 브레이징(Brazing) 또는 솔더링(Soldering) 작업 시 페이스트와의 접촉을 차단할 수 있으므로 열전소자 또는 회로 기판에 고정용 지그가 접합되는 문제를 미연에 방지하고 해체 작업이 매우 용이할 수 있다. 돌기들(230a, 230b)들에 의해 브레이징(Brazing) 작업 또는 솔더링(soldering) 작업시에 발생하는 페이스트 흄의 배기 통로를 가지게 되므로 오염되지 않은 열전소자와 회로 기판 보유로 내부 저항 감소 효과를 나타낸다. A plurality of
또한, 제2 빗살대(220)의 제1 단부(좌측 단부)에는 관통공(240a)이 구비되어 있을 수 있고, 고정대(210)에도 관통공(240b)이 구비되어 있을 수 있다. 관통공(240a)을 통해 제1 고정봉(500)이 삽입되게 되고, 관통공(240b)을 통해 제2 고정봉(600)이 삽입되게 된다. A through
또한, 제2 빗살대(220)의 상면(평면) 제1 단부(좌측 단부)에는 아래로 오목하게 패인 제3 트렌치(250a)가 구비되어 있을 수 있고, 고정대(210)의 상면(평면)에도 아래로 오목하게 패인 제4 트렌치(250b)가 구비되어 있다. 제3 트렌치(250a) 상부에 제1 결합 지그(300)가 얹혀져서 위치되게 되고, 제4 트렌치(250b) 상부에 제2 결합 지그(400)가 얹혀져서 위치되게 된다. A
제1 고정 지그(100)의 빗살대(120)와 제2 고정 지그의 빗살대(220)는 서로 교차하게 배치된다. 제2 빗살대(220)에는 제1 빗살대(120)의 갯수 만큼의 삽입공(260)이 구비되어 있다. 삽입공(260)을 통해 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)가 삽입되어 고정되게 된다. The comb-
제1 고정 지그(100) 및 제2 고정 지그(200)는 브레이징(brazing)이나 솔더링(soldering)에 견딜 수 있는 재질로서 브레이징(brazing) 온도나 솔더링(soldering) 온도보다 높은 융점을 갖는 물질을 사용하며, 브레이징(brazing)은 통상적으로 약 450℃ 이상의 온도에서 수행되고 솔더링(soldering)은 통상적으로 약 200℃이상의 온도에서 수행되므로 브레이징(brazing) 온도나 솔더링(soldering) 온도보다 높은 융점을 갖는 물질을 사용한다. 예컨대, 제1 고정 지그(100) 및 제2 고정 지그(200)는 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd)과 같은 산화성이 적은 금속 재질 또는 스테인리스 스틸(stainless steel; SUS) 등과 같은 금속합금 재질로 형성하거나, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(silica; SiO2), AlN, MgO와 같은 세라믹 재질로 형성할 수 있다. The
제1 고정 지그(100), 제2 고정 지그(200), 제1 결합 지그(300) 및 제2 결합 지그(400)는 모깍기 공정으로 모서리 부분이 라운드(round) 되게 한다. 모서리 부분의 모깍기 공정을 통해 열전소자 및 회로 기판 보호로 기계적 안정성이 있다. 모깍기 공정을 진행하지 않을 경우에는 열전소자나 회로 기판에 긁힘이 발생할 수 있고 열전소자 모듈 운영시 미세하게 긁힌 자국에 의해 열전모듈 운영상 발열과 냉각 과정이 반복으로 일어날 경우에는 열 충격으로 인한 크리프(Creep) 현상의 발현으로 기계적 강도가 저하될 수 있으며, 모깍기 공정을 통해 이러한 원인을 방지하고 억제할 수 있는 것이다. The
이하에서, 도 18 내지 도 21을 참조하여 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그, 제2 결합 지그, 제1 고정봉 및 제2 고정봉을 결합시키는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of coupling the first fixing jig, the second fixing jig, the first coupling jig, the second coupling jig, the first fixing rod, and the second fixing rod will be described with reference to Figs.
먼저, 제1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)를 결합한다. 이때, 제1 고정 지그(100)의 지지대(110)와 제2 고정 지그(200)의 고정대(210)는 서로 수직되게 배치하고, 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)와 제2 고정 지그(200)의 제2 빗살대(220)는 서로 수직 교차하게 배치한다. 제2 빗살대(220)에는 제1 빗살대(120)의 갯수 만큼의 삽입공(260)이 구비되어 있으며, 삽입공(260)에 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)를 삽입하여 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)와 제2 고정 지그의 제2 빗살대(220)가 교차하도록 배치함으로써 제 1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)가 서로 고정되게 된다. First, the
제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)와 제2 고정 지그의 제2 빗살대(220)가 수직 교차하면서 복수 개의 빈 공간(700)을 이루게 되며, 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)와 제2 고정 지그의 제2 빗살대(220)가 교차하는 영역을 전체적으로 바라보았을 때 체(sieve) 형태를 이룬다. 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)와 제2 고정 지그(200)의 제2 빗살대(220)가 교차되면서 이루는 빈 공간(700)에는 열전소자(미도시)가 삽입되게 된다. The
제1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)가 결합된 형태에서 제1 단부(도 19의 평면도에서 바라보았을 때 좌측 부분)에 제1 결합 지그(300)를 위치시킨다. 제1 고정 지그(100)의 제1 트렌치(150a)와 제2 고정 지그(200)의 제3 트렌치(250a) 상부에 제1 결합 지그(300)가 얹혀지게 위치시킨다. 제1 결합 지그(300)에는 제2 빗살대(220)의 갯수 만큼의 트렌치(310a, 310b)가 구비되어 있을 수 있고, 트렌치(310a, 310b) 내로 제2 고정 지그(200)의 제2 빗살대(220)가 삽입 위치되게 함으로써 제1 결합 지그(300)와 제2 고정 지그(200)가 더욱 확고하게 결합 될 수 있다. 제1 결합 지그(300)의 양단(제1 결합 지그의 양쪽 단부) 중에서 적어도 하나의 단부에 형성된 트렌치(310b)에는 제2 고정 지그(200)의 제2 빗살대(220) 뿐만 아니라 제1 고정 지그(100)의 지지대(110)가 함께 삽입되게 배치한다. 트렌치(310b) 내로 제1 고정 지그(100)의 지지대(110)가 삽입 위치되게 함으로써 제1 결합 지그(300)와 제1 고정 지그(100)가 더욱 확고하게 결합될 수 있다. The
제1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)가 결합된 형태에서 제2 단부(도 20의 평면도에서 바라보았을 때 우측 부분)에 제2 결합 지그(400)를 위치시킨다. 제1 고정 지그(100)의 제2 트렌치(150b)와 제2 고정 지그(200)의 제4 트렌치(250b) 상부에 제2 결합 지그(400)가 얹혀지게 위치시킨다. 제2 결합 지그(400)에는 복수의 트렌치(410a, 410b)가 구비되어 있을 수 있으며, 트렌치(410b) 내로 제1 고정 지그(100)의 지지대(110)를 삽입 위치시킴으로써 제2 결합 지그(400)와 제1 고정 지그(100)를 더욱 확고하게 결합시킬 수 있고, 트렌치(410a) 내로는 고정대(220)의 일부를 삽입 위치시킴으로써 제2 결합 지그(400)와 제2 고정 지그(200)를 더욱 확고하게 결합시킬 수 있다. The second
제1 고정 지그(100)의 관통공(140a) 및 제2 고정 지그(200)의 관통공(240a)을 통해 제1 결합 지그(300)의 삽입홀(320)로 제1 고정봉(500)을 삽입시켜 고정한다. 제1 고정봉(500)에 의해 제1 고정 지그(100), 제2 고정 지그(200) 및 제1 결합 지그(300)를 더욱 확고하게 고정할 수 있다.The
제1 고정 지그(100)의 관통공(140b) 및 제2 고정 지그(200)의 관통공(240b)을 통해 제2 결합 지그(400)의 삽입홀(420)로 제2 고정봉(600)을 삽입시켜 고정한다. 제2 고정봉(600)에 의해 제1 고정 지그(100), 제2 고정 지그(200) 및 제1 결합 지그(300)를 더욱 확고하게 고정할 수 있다. The
이하에서, 제1 고정 지그, 제2 고정 지그, 제1 결합 지그, 제2 결합 지그, 제1 고정봉 및 제2 고정봉을 해체하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of disassembling the first fixing jig, the second fixing jig, the first joining jig, the second joining jig, the first fixing rods, and the second fixing rods will be described.
제1 고정봉(500)을 삽입홀(320)에서 빼내고, 제2 고정봉(600)을 삽입홀(420)에서 빼낸다. The
제2 결합 지그(400)를 위로 들어올려 제1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)로부터 분리시킨다.The second joining
제1 결합 지그(300)를 위로 들어올려 제1 고정 지그(100)와 제2 고정 지그(200)로부터 분리시킨다.The first
제2 빗살대(220)의 삽입공(260)에서 제1 고정 지그(100)의 제1 빗살대(120)를 빼내어 제1 고정 지그(100)를 제2 고정 지그(200)로부터 분리시킨다. The
본 발명의 열전소자 고정용 지그를 사용함으로써, 열전소자와 회로 기판의 접합시에 회로 기판 내에 열전소자를 정위치 시킬 수 있고, 열전발전 모듈의 제작 편의성 및 수율이 극대화될 수 있다. By using the thermoelectric element fixing jig of the present invention, it is possible to position the thermoelectric element in the circuit board at the time of bonding the thermoelectric element and the circuit board, and the convenience and yield of the thermoelectric module can be maximized.
또한, 다 쌍의 p/n 열전소자를 보유한 열전발전 모듈의 제작이 용이하다. 다 쌍의 열전소자 배열 고정으로 불량률이 최소화될 수 있고, 열전발전모듈의 산화 방지 밀봉 시 열전소자 고정용 지그의 분리 가능으로 공정이 간소화될 수 있다. Further, it is easy to manufacture a thermoelectric module having a plurality of pairs of p / n thermoelectric elements. The defective ratio can be minimized by fixing the thermoelectric element array of the pair of thermoelectric elements, and the process can be simplified by separating the thermoelectric element fixing jig when the thermoelectric module is prevented from oxidation.
또한, 일체형의 열전소자 고정용 지그의 경우 분리가 용이하지 않아 열전소자가 회로에서 단락될 우려가 있지만, 본 발명의 열전소자 고정용 지그를 사용하게 되면 해체가 용이하여 열전소자 및 회로 기판에 충격 및 하중을 인가하지 않아 매우 안정한 접합상태를 유지 가능하다.In the case of the integral type thermoelectric element fixing jig, the thermoelectric element may be short-circuited because the thermoelectric element is not easily separated from the circuit. However, if the thermoelectric element fixing jig of the present invention is used, And a very stable bonding state can be maintained without applying a load.
제1 고정 지그 또는 제2 고정 지그에 구비된 돌기를 통해 브레이징(Brazing) 또는 솔더링(Soldering) 작업 시 페이스트와의 접촉을 차단할 수 있는 단을 두어 열전소자 또는 회로 기판에 열전소자 고정용 지그가 접합되는 문제를 미연에 방지하고 해체 작업이 매우 용이할 수 있다. 브레이징(Brazing) 작업 또는 솔더링(soldering) 작업 시에 발생하는 페이스트 흄의 배기 통로를 가지고 있어 오염되지 않은 열전소자와 회로 기판 보유로 내부 저항 감소 효과를 나타낸다. An end of the first fixing jig or the second fixing jig which is capable of blocking contact with the paste during brazing or soldering operation through the protrusion provided on the first fixing jig or the second fixing jig is provided so that the thermoelectric element fixing jig is bonded to the thermoelectric element or the circuit board And the disassembly operation can be very easy. It has the exhaust path of paste fume that occurs during brazing or soldering, and shows the effect of reducing the internal resistance due to the uncontaminated thermoelectric elements and the circuit board.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다. 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.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, This is possible. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.
100: 제1 고정 지그
110: 지지대
120: 제1 빗살대
200: 제2 고정 지그
210: 고정대
220: 제2 빗살대
260: 삽입공
300: 제1 결합 지그
400: 제2 결합 지그
500: 제1 고정봉
600: 제2 고정봉
130a, 130b, 230a, 230b: 돌기
140a, 140b, 240a, 240b: 관통공
150a, 150b, 250a, 250b, 310a, 310b, 410a, 410b: 트렌치100: first fixing jig 110: support
120: first comb 20: second fixing jig
210: Fixture 220: Second comb-
260: insertion hole 300: first coupling jig
400: second joining jig 500: first fixing rod
600: second fixing rod
130a, 130b, 230a, 230b:
140a, 140b, 240a, 240b:
150a, 150b, 250a, 250b, 310a, 310b, 410a, 410b:
Claims (13)
고정대와 복수의 제2 빗살대를 포함하는 제2 고정 지그를 포함하며,
상기 지지대와 상기 제1 빗살대는 서로 수직되게 연결되며,
상기 지지대는 제1 방향으로 뻗어있는 부분이고,
상기 제1 빗살대는 상기 지지대에 수직하게 연결되면서 제2 방향으로 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있으며,
상기 제1 빗살대는 서로 이격되어 있고,
상기 고정대와 상기 제2 빗살대는 서로 수직되게 연결되며,
상기 고정대는 제2 방향으로 뻗어있는 부분이고,
상기 제2 빗살대는 상기 고정대에 수직하게 연결되면서 제1 방향으로 뻗어있는 부분으로서 복수 개가 형성되어 있으며,
상기 제2 빗살대는 서로 이격되어 있고,
상기 제2 빗살대에 구비된 삽입공을 통해 상기 제1 빗살대가 삽입됨으로써 상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 교차하게 배치되며,
상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 교차되면서 이루는 빈 공간에 열전소자가 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.A first fixing jig including a support and a plurality of first comb-teeth; And
And a second fixing jig including a fixing base and a plurality of second comb bands,
The support and the first comb are vertically connected to each other,
The support is a portion extending in the first direction,
Wherein the first comb-teeth are formed as a plurality of portions extending in a second direction perpendicular to the supports,
The first comb teeth are spaced apart from each other,
Wherein the fixing table and the second comb tooth are vertically connected to each other,
The fixing table is a portion extending in the second direction,
The second comb-teeth are formed as a plurality of portions extending in a first direction perpendicular to the fixing table,
The second comb teeth are spaced apart from each other,
And the first comb-teeth are inserted through the insertion holes provided in the second comb-teeth so as to cross the first comb-teeth and the second comb-teeth,
And a thermoelectric element is inserted and fixed in an empty space formed by intersecting the first comb-tooth and the second comb-tooth.
상기 제1 빗살대 간의 간격이 동일하게 구비되고,
상기 제2 빗살대 간의 간격이 동일하게 구비되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
Wherein the first comb-teeth are spaced apart from each other,
Wherein a distance between the first and second comb-teeth is the same.
상기 제2 빗살대에 제1 빗살대의 갯수 만큼의 삽입공이 구비되며, 상기 삽입공을 통해 상기 제1 빗살대가 삽입되어 상기 제1 빗살대와 상기 제2 빗살대가 서로 수직하게 교차하는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
Wherein the second comb-teeth are provided with a number of insertion holes corresponding to the number of the first comb-teeth, and the first comb-teeth are inserted through the insertion holes so that the first comb-teeth and the second comb-teeth are perpendicular to each other Fixing jig for thermoelectric device.
상기 지지대의 상면 및 하면 중에서 선택된 적어도 하나의 면에 복수 개의 돌기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
Wherein at least one surface selected from an upper surface and a lower surface of the support is provided with a plurality of protrusions.
상기 제2 빗살대의 상면 및 하면 중에서 선택된 적어도 하나의 면에 복수 개의 돌기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
And a plurality of protrusions are provided on at least one surface selected from an upper surface and a lower surface of the second comb-tooth band.
상기 제1 고정 지그와 상기 제2 고정 지그가 결합된 형태에서 제1 단부의 고정을 위한 제1 결합 지그와,
상기 제1 고정 지그와 상기 제2 고정 지그가 결합된 형태에서 제2 단부의 고정을 위한 제2 결합 지그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
A first engaging jig for fixing the first end of the first fixing jig and the second fixing jig,
Further comprising a second engaging jig for fixing the second end of the first fixing jig and the second fixing jig in a combined form.
상기 지지대의 상면 제1 단부에 아래로 오목하게 패인 제1 트렌치가 구비되고, 상기 지지대의 상면 제2 단부에 아래로 오목하게 패인 제2 트렌치가 구비되며,
상기 제2 빗살대의 상면 제1 단부에 아래로 오목하게 패인 제3 트렌치가 구비되고, 상기 고정대의 상면에 아래로 오목하게 패인 제4 트렌치가 구비되며,
상기 제1 트렌치 및 제3 트렌치 상부에 상기 제1 결합 지그가 얹혀져서 위치되고, 상기 제2 트렌치 및 상기 제4 트렌치 상부에 상기 제2 결합 지그가 얹혀져서 위치되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 6,
And a second trench recessed downward is provided at a second end of the upper surface of the support,
A third trench recessed downward is formed at a first end of the upper surface of the second comb strip, and a fourth trench recessed downward is formed on an upper surface of the fixing strip,
Wherein the first joining jig is placed on top of the first trench and the third trench and positioned so that the second joining jig is placed on top of the second trench and the fourth trench. Jig.
상기 제1 고정 지그, 상기 제2 고정 지그 및 상기 제1 결합 지그를 고정하기 위한 제1 고정봉과,
상기 제1 고정 지그, 상기 제2 고정 지그 및 상기 제1 결합 지그를 고정하기 위한 제2 고정봉을 더 포함하며,
상기 지지대의 제1 및 제2 단부에 관통공이 구비되고,
상기 제2 빗살대의 제1 단부에 관통공이 구비되며,
상기 고정대에 관통공이 구비되고,
상기 제1 결합 지그에 제2 방향으로 뻗어있는 형태의 삽입홀이 구비되며,
상기 제2 결합 지그에 제2 방향으로 뻗어있는 형태의 삽입홀이 구비되고,
상기 지지대의 제1 단부에 구비된 관통공과 상기 제2 빗살대의 제1 단부에 구비된 관통공을 통해 상기 제1 결합 지그에 구비된 삽입홀로 상기 제1 고정봉이 삽입되며,
상기 지지대의 제2 단부에 구비된 관통공과 상기 고정대에 구비된 관통공을 통해 상기 제2 결합 지그에 구비된 삽입홀로 상기 제2 고정봉이 삽입되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 6,
A first fixing bar for fixing the first fixing jig, the second fixing jig and the first combining jig,
Further comprising a second fixing bar for fixing the first fixing jig, the second fixing jig, and the first coupling jig,
A through hole is provided at the first and second ends of the support,
A through hole is provided at a first end of the second comb-
A through hole is provided in the fixing base,
And an insertion hole extending in a second direction to the first engagement jig,
An insertion hole extending in a second direction is provided on the second engagement jig,
The first fixing bar is inserted into the insertion hole provided in the first engagement jig through the through hole provided at the first end of the support bar and the through hole provided at the first end of the second comb bar,
Wherein the second fixing bar is inserted into the insertion hole provided in the second coupling jig through the through hole provided in the second end of the support and the through hole provided in the fixing table.
상기 제1 결합 지그에 상기 제2 빗살대의 개수 만큼의 트렌치가 구비되고,
상기 제1 결합 지그에 구비된 트렌치 내로 상기 제2 빗살대가 삽입 위치되게 함으로써 상기 제1 결합 지그와 상기 제2 고정 지그를 결합하는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 6,
The first engaging jig is provided with a number of trenches corresponding to the number of the second comb-teeth,
And the second comb tooth is inserted into the trench provided in the first coupling jig, thereby coupling the first and second fixing jigs.
상기 제1 결합 지그의 양단 중에서 적어도 하나의 단부에 형성된 트렌치의 폭은 나머지 트렌치들의 폭에 비하여 크게 형성되고,
상기 단부에 형성된 트렌치에 상기 제2 빗살대 뿐만 아니라 상기 제1 고정 지그의 지지대가 함께 삽입되어 위치되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.10. The method of claim 9,
The width of the trench formed in at least one end of the first joint jig is larger than the width of the remaining trenches,
Wherein the first comb-teeth jig and the second comb-tooth jig are inserted into the trench formed at the end of the jig.
상기 제2 결합 지그에 복수의 트렌치가 구비되고,
상기 제2 결합 지그의 양단 중에서 적어도 하나의 단부에 형성된 트렌치 내로 상기 지지대가 삽입되어 위치되고,
나머지 트렌치 내로 상기 고정대의 일부가 삽입되어 위치되는 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 6,
A plurality of trenches are provided in the second engagement jig,
Wherein the support base is inserted and positioned in a trench formed in at least one end of both ends of the second engagement jig,
And a part of the fixing table is inserted and positioned in the remaining trenches.
상기 제1 결합 지그 및 상기 제2 결합 지그는 브레이징이나 솔더링에 견딜 수 있는 재질로서 브레이징 온도나 솔더링 온도보다 높은 융점을 갖는 금속, 금속합금 또는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 6,
Wherein the first and second engagement jigs are made of a metal, a metal alloy, or a ceramic material having a melting point higher than a brazing temperature or a soldering temperature, the material being resistant to brazing or soldering.
상기 제1 고정 지그 및 상기 제2 고정 지그는 브레이징이나 솔더링에 견딜 수 있는 재질로서 브레이징 온도나 솔더링 온도보다 높은 융점을 갖는 금속, 금속합금 또는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 열전소자 고정용 지그.The method according to claim 1,
Wherein the first fixing jig and the second fixing jig are made of a metal, a metal alloy, or a ceramic material having a melting point higher than a brazing temperature or a soldering temperature, the material being resistant to brazing or soldering.
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