KR20180045715A

KR20180045715A - Thermoelectric module and manufacturing method for theremoelectric module

Info

Publication number: KR20180045715A
Application number: KR1020160140401A
Authority: KR
Inventors: 곽진우; 송경화; 김병욱; 여인웅; 이한샘
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-04
Also published as: KR101966502B1

Abstract

The present invention relates to a thermoelectric module which comprises: thermoelectric pellets sequentially arranged; and electrodes bonded to the thermoelectric pellets and electrically connecting the thermoelectric pellets. An uneven part is formed to increase surface roughness on at least one from a bonding surface of the thermoelectric pellets and a bonding surface of the electrodes. Therefore, the thermoelectric module can smoothly secure a temperature difference between a heat absorption unit and a head radiation unit as well as increasing a bonding force between the thermoelectric pellet and the electrode.

Description

열전 모듈 및 그 제조 방법{THERMOELECTRIC MODULE AND MANUFACTURING METHOD FOR THEREMOELECTRIC MODULE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thermoelectric module,

본 발명은 열전 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric module and a manufacturing method thereof.

열전 모듈은 그 양면의 온도 차를 이용하여 기전력을 발생하는 제베크효과(seebeck effect)를 이용한 열전 발전 시스템에 이용되고 있다.The thermoelectric module is used in a thermoelectric power generation system using a seebeck effect that generates an electromotive force by using the temperature difference between the two surfaces.

이러한 열전 모듈에 의한 열전 발전 시에는 흡열부와 방열부 사이의 온도차이를 크게 유지함에 따라 열전 발전의 출력량을 증가시킬 수 있다. 이때, 열원으로부터 열전 모듈로 전달되는 열전달율이 그 발전의 출력량에 큰 영향을 미친다.During the thermoelectric generation by the thermoelectric module, the temperature difference between the heat absorbing part and the heat radiating part is largely maintained, so that the output amount of the thermoelectric generator can be increased. At this time, the heat transfer rate from the heat source to the thermoelectric module greatly affects the output of the power generation.

이러한 열전모듈은 서로 반대극성인 복수의 열전 펠렛(N형 반도체 및 P형 반도체)이 교대로 배열되고, 복수의 열전 펠렛은 전극에 의해 전기적으로 직렬 연결되며, 각 전극에는 절연기판이 부착될 수 있다.A plurality of thermoelectric pellets (N-type semiconductor and P-type semiconductor) having opposite polarities are alternately arranged in the thermoelectric module, a plurality of thermoelectric pellets are electrically connected in series by electrodes, and an insulating substrate is attached to each electrode have.

이러한 열전 모듈에 있어서, 서로 접합되는 열전 펠렛의 접합면과 전극의 접합면 사이에는 기계적인 피로와 열적인 피로가 동시에 인가된다. 이로 인해, 열전 모듈의 내구성은 열전 펠렛과 전극 사이의 접합력에 의해 크게 좌우된다. 이에, Egg-frame 구조, Hermetic sealing 구조 등 열전 펠렛 전극 사이의 접합력을 증가시키기 위한 구조를 갖는 열전 모듈이 개발되었다. 그러나, 이처럼 개발된 종래의 열전 모듈은, 열전 펠렛과 전극 사이의 접합력뿐만 아니라 열전 모듈의 흡열부와 방열부 사이의 열전도도 함께 증가시키므로, 흡열부와 방열부 사이의 온도차 확보에 불리하다는 단점이 있다.In such a thermoelectric module, mechanical fatigue and thermal fatigue are simultaneously applied between the bonding surface of the thermoelectric pellet and the bonding surface of the electrode. Therefore, the durability of the thermoelectric module largely depends on the bonding force between the thermoelectric pellet and the electrode. Therefore, a thermoelectric module having a structure for increasing the bonding force between the thermoelectric pellet electrodes such as Egg-frame structure and Hermetic sealing structure has been developed. However, the conventional thermoelectric module thus developed has a disadvantage in that it has disadvantages in securing the temperature difference between the heat absorbing portion and the heat dissipating portion, because it increases not only the bonding force between the thermoelectric pellet and the electrode but also the heat conduction between the heat absorbing portion and the heat dissipating portion of the thermoelectric module have.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열전 펠렛과 전극 사이의 접합력을 높임과 동시에 흡열부와 방열부 사이의 온도차를 원활하게 확보할 수 있도록 개선한 열전 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a thermoelectric module improved in the bonding force between the thermoelectric pellet and the electrode and capable of securing a temperature difference between the heat- The purpose is to provide.

나아가, 본 발명은, 열전 펠렛과 전극을 접합하는 접착제가 용융되어 열전 펠렛들이 단락되는 것을 방지할 수 있도록 개선한 열전 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Further, it is an object of the present invention to provide a thermoelectric module improved in that the thermoelectric pellet is prevented from being short-circuited by melting the adhesive bonding the electrode and the electrode, and a method of manufacturing the thermoelectric module.

나아가, 본 발명은, 열전 펠렛들과 전극들을 균일한 접합 강도로 접합할 수 있도록 개선한 열전 모듈 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a thermoelectric module and thermoelectric module in which thermoelectric pellets and electrodes can be bonded with a uniform bonding strength.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈은, 순차적으로 배치되는 열전 펠렛들; 및 상기 열전 펠렛들과 접합되어 상기 열전 펠렛들을 전기적으로 연결하는 전극들을 포함하며; 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면 중 적어도 하나에는, 표면 거칠기가 증가되도록 요철이 형성된다.A thermoelectric module according to a preferred embodiment of the present invention includes thermoelectric pellets sequentially disposed; And electrodes electrically connected to the thermoelectric pellets to electrically connect the thermoelectric pellets; At least one of the bonding surface of the thermoelectric pellets and the bonding surface of the electrodes is formed with irregularities so that surface roughness is increased.

바람직하게, 상기 열전 펠렛들은 각각, 상기 요철을 커버하도록 상기 접합면에 마련되는 열적 확산 방지층을 구비한다.Preferably, each of the thermoelectric pellets has a thermal diffusion prevention layer provided on the bonding surface to cover the irregularities.

바람직하게, 상기 열적 확산 방지층은, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함한다.Preferably, the thermal diffusion prevention layer includes at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and a metal alloy thereof.

바람직하게, 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면 사이에 개재되어 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접합하는 접합층을 더 포함한다.The thermoelectric module may further include a bonding layer interposed between the bonding surfaces of the thermoelectric pellets and the electrodes to bond the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes.

바람직하게, 상기 접합층은, 브레이징 필러 또는 솔더로 형성된다.Preferably, the bonding layer is formed of a brazing filler or a solder.

바람직하게, 상기 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 외부로부터 절연하는 적어도 하나의 절연 기판을 더 포함한다.Preferably, at least one insulating substrate for insulating at least some of the electrodes from the outside is further included.

바람직하게, 상기 절연 기판은, 일면에 미리 정해진 깊이로 형성되며, 상기 전극들의 접합면이 외부로 노출되도록 상기 전극들이 각각 삽입되는 적어도 하나의 전극홈을 구비한다.Preferably, the insulating substrate is formed at a predetermined depth on one surface, and has at least one electrode groove into which the electrodes are inserted so that the bonding surfaces of the electrodes are exposed to the outside.

바람직하게, 상기 절연 기판은, 상기 전극홈에 삽입된 전극이 걸림되도록 상기 전극홈의 내측면으로부터 돌출 형성되는 적어도 하나의 걸림턱을 더 구비한다.Preferably, the insulating substrate further includes at least one latching protrusion protruding from an inner surface of the electrode groove so as to latch the electrode inserted in the electrode groove.

바람직하게, 상기 전극홈의 깊이와 상기 걸림턱의 두께의 차는, 상기 전극의 두께와 동일하고, 상기 걸림턱의 두께는, 상기 전극의 두께의 1배 내지 1.5배이고, 상기 절연 기판의 두께와 상기 전극홈의 깊이의 차는, 상기 전극의 두께의 1.25배 내지 2.7배이다.Preferably, the difference between the depth of the electrode groove and the thickness of the latching jaw is equal to the thickness of the electrode, the thickness of the latching jaw is 1 to 1.5 times the thickness of the electrode, The difference in the depth of the electrode groove is 1.25 to 2.7 times the thickness of the electrode.

바람직하게, 상기 전극들 중 적어도 일부는, 상기 열전 펠렛의 접합면이 삽입되도록 상기 전극들의 접합면에 형성되는 삽입홈을 구비하며, 상기 요철은 상기 삽입홈의 내측면에 형성된다.Preferably, at least a part of the electrodes has an insertion groove formed on a joint surface of the electrodes so that the joint surface of the thermoelectric pellet is inserted, and the irregularities are formed on the inner surface of the insertion groove.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 제조 방법은, (a) 열전 펠렛들의 미리 정해진 접합면과 전극들의 미리 정해진 접합면 중 적어도 일면에 표면 거칠기가 증가되도록 요철을 형성하는 단계; (b) 상기 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 절연 기판에 장착하는 단계; 및 (c) 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접착제를 이용해 접합하는 단계를 포함한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thermoelectric module, comprising the steps of: (a) providing at least one surface of thermoelectric pellets having a predetermined bonding surface and a predetermined bonding surface of the electrodes, ; (b) attaching at least some of the electrodes to an insulating substrate; And (c) bonding the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes using an adhesive.

바람직하게, 상기 (a) 단계는, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 상기 요철을 형성하여 수행한다.Preferably, the step (a) is performed by forming the irregularities using at least one of etching, scratching, and sand paper.

바람직하게, (d) 상기 (a) 단계와 상기 (c) 단계 사이에 수행하며, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함하는 열적 확산 방지층을 상기 요철을 커버하도록 상기 열전 펠렛들의 접합면에 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (c) 단계는, 상기 전극들의 접합면과 상기 열적 확산 방지층을 접합하며 수행한다.Preferably, at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and alloys thereof is performed between step (a) Forming a thermal diffusion prevention layer on the bonding surface of the thermoelectric pellets so as to cover the irregularities, wherein the step (c) is performed by bonding the bonding surface of the electrodes and the thermal diffusion prevention layer .

바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 전극들 중 열전 모듈의 흡열부에 대응하는 제1 전극들을 상기 절연 기판에 장착하여 수행한다.Preferably, the step (b) is performed by mounting first electrodes corresponding to a heat absorbing portion of the thermoelectric module among the electrodes on the insulating substrate.

바람직하게, 상기 (c) 단계는, 상기 절연 기판을 히터에 안착시킨 상태에서 가압 지그를 이용해 상기 열전 펠렛들을 상기 절연 기판을 향해 가압하여, 상기 제1 전극들의 접합면과 상기 흡열부에 대응하는 상기 열전 펠렛들의 제1 접합면을 접합시켜 수행한다.Preferably, in the step (c), the thermoelectric pellets are pressed toward the insulating substrate by using a pressing jig in a state where the insulating substrate is placed on the heater, And bonding the first joint surfaces of the thermoelectric pellets.

바람직하게, 상기 가압 지그는, 상기 열전 펠렛들의 적어도 일부분이 삽입되도록 형성되는 가압홈들과, 상기 열전 펠렛들을 상기 절연 기판을 향해 탄성 가압할 수 있도록 상기 가압홀들에 각각 설치되는 탄성 부재들을 구비한다.Preferably, the pressing jig includes pressure grooves formed such that at least a part of the thermoelectric pellets are inserted, and elastic members provided respectively in the pressing holes to elastically press the thermoelectric pellets toward the insulating substrate do.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 제1 전극들의 접합면이 외부로 노출되도록 상기 제1 전극들을 상기 절연 기판에 매설하여 수행한다.Preferably, in the step (b), the first electrodes are buried in the insulating substrate so that the bonding surfaces of the first electrodes are exposed to the outside.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 절연 기판을 상기 전극들이 인서트되도록 사출 성형하여 수행한다.Preferably, the step (b) is performed by injection-molding the insulating substrate so that the electrodes are inserted.

바람직하게, (e) 상기 (c) 단계 이후에 수행하며, 상기 전극들 중 상기 열전 모듈의 방열부에 대응하는 제2 전극들의 접합면을 상기 방열부에 대응하는 상기 열전 펠렛들의 제2 접합면에 접합하는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 제2 전극들을 절연 처리하는 단계를 더 포함한다.Preferably, the step (e) is carried out after the step (c), wherein the bonding surface of the second electrodes corresponding to the heat dissipating part of the thermoelectric module among the electrodes is connected to the second bonding surface ; And (f) after the step (e), insulating the second electrodes.

바람직하게, (a) 절연 기판에 전극들을 형성하는 단계; (b) 열전 펠렛들의 미리 정해진 접합면과 상기 전극들의 미리 정해진 접합면 중 적어도 하나에 표면 거칠기가 증가되도록 요철을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접착제를 이용해 접합하는 단계를 포함한다.(A) forming electrodes on an insulating substrate; (b) forming irregularities on at least one of the predetermined joint surfaces of the thermoelectric pellets and the predetermined joint surfaces of the electrodes to increase the surface roughness; And (c) bonding the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes using an adhesive.

바람직하게, 상기 (a) 단계는, 상기 절연 기판의 일면에 형성된 전극홈의 내측면에 상기 전극들을 DBC(Direct Bonded Copper) 공법 또는 스프레이 코팅 공법을 이용해 형성하여 수행한다.Preferably, in the step (a), the electrodes are formed on an inner surface of an electrode groove formed on one surface of the insulating substrate by using a DBC (Direct Bonded Copper) method or a spray coating method.

바람직하게, 상기 (b) 단계는, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 상기 요철을 형성하여 수행한다.Preferably, the step (b) is performed by forming the irregularities using at least one of etching, scratching, and sand paper.

본 발명에 따른 열전 모듈 및 그 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The thermoelectric module and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following effects.

첫째, 본 발명은, 서로 접합되는 열전 펠렛들의 접합면과 전극들의 접합면에 요철을 형성하여, 열전 펠렛들과 전극들 사이의 접합력을 증가시키고, 열전 펠렛들과 전극들 사이의 열전도도를 향상시킬 수 있다.First, the present invention relates to a thermoelectric pellet and a method of manufacturing the same, in which unevenness is formed on a bonding surface of thermoelectric pellets bonded to each other and a bonding surface of electrodes to increase the bonding force between the thermoelectric pellets and the electrodes and improve the thermal conductivity between the thermoelectric pellets and the electrodes .

둘째, 본 발명은, 열전 모듈의 흡열부와 방열부에 대한 구조적인 변경 없이 요철을 통해 열전 펠렛들과 전극들의 접합력을 증가시킬 수 있으므로, 열전 모듈의 흡열부와 방열부의 넓은 온도 차 확보와 열전 펠렛들과 전극들의 접합력 증대를 동시에 구현할 수 있다.Second, since the bonding force between the thermoelectric pellets and the electrodes can be increased through the unevenness without changing the structure of the heat absorbing part and the heat radiating part of the thermoelectric module, it is possible to secure a wide temperature difference between the heat absorbing part and the heat radiating part of the thermoelectric module, The bonding strength between the pellets and the electrodes can be simultaneously increased.

셋째, 본 발명은, 열적 확산 방지층을 열전 펠렛들의 요철을 커버하도록 형성하여, 열전 펠렛에 포함된 구리가 요철을 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있다.Third, in the present invention, the thermal diffusion prevention layer is formed to cover the irregularities of the thermoelectric pellets, so that the copper contained in the thermoelectric pellet can be prevented from being separated through the irregularities.

넷째, 본 발명은, 전극들을 절연 기판에 매설하고 전극들에 비해 높은 높이 갖는 걸림턱을 절연 기판에 마련하여, 전극들의 접합면과 열전 펠렛들의 접합면을 접합하는 접합층이 용융되어 이웃한 열전 펠렛들이나 전극들을 향해 이동하는 것을 걸림턱을 통해 방지할 수 있다.Fourthly, the present invention is characterized in that electrodes are embedded in an insulating substrate and a latching jaw having a height higher than that of the electrodes is provided on the insulating substrate so that the bonding layer joining the bonding surfaces of the electrodes and the bonding surfaces of the thermoelectric pellets is melted, It is possible to prevent the pellets or the electrodes from moving toward the electrodes through the jaws.

다섯째, 본 발명은, 가압 지그를 이용해 열전 펠렛들을 균등하게 가압하여 전극들과 접합할 수 있으므로, 열전 모듈의 신뢰성을 향상시키고 열전 모듈의 저항을 줄일 수 있다.Fifth, the present invention can uniformly press the thermoelectric pellets by using a pressurizing jig to be bonded to the electrodes, thereby improving the reliability of the thermoelectric module and reducing the resistance of the thermoelectric module.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 부분 절단 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 전극들과 열전 펠렛들에 요철을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 제1 전극들을 절연 기판에 장착하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 제1 전극들과 열전 펠렛들을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 제2 전극들과 열전 펠렛들을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 8은 제1 전극들의 형성 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 부분 절단 단면도.1 is a partially cutaway cross-sectional view of a thermoelectric module according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method of forming irregularities in electrodes and thermoelectric pellets;
4 is a view for explaining a method of mounting first electrodes on an insulating substrate;
5 is a view for explaining a method of bonding first electrodes and thermoelectric pellets.
6 is a view for explaining a method of bonding thermoelectric pellets to second electrodes.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention. FIG.
8 is a view for explaining a method of forming first electrodes.
9 is a partially cutaway cross-sectional view of a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.In the drawings, the size of each element or a specific part constituting the element is exaggerated, omitted or schematically shown for convenience and clarity of description. Therefore, the size of each component does not entirely reflect the actual size. In the following description, it is to be understood that the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 부분 절단 단면도이다.1 is a partially cut-away sectional view of a thermoelectric module according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(이하, '열전 모듈(1)'이라고 함)은, 순차적으로 배치되는 복수의 열전 펠렛들(10, 20); 열전 펠렛들(10, 20)과 접합되어 열전 펠렛들(10, 20)을 전기적으로 연결하는 복수의 전극들(30, 40); 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42) 사이에 개재되어 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42)을 접합하는 접합층(50); 및 전극들(30, 40) 중 적어도 일부의 전극들을 절연하는 절연 기판(60)을 포함한다. 또한, 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42) 중 적어도 하나에는, 표면 거칠기가 증가되도록 요철(16, 26)이 형성된다.Referring to FIG. 1, a thermoelectric module (hereinafter referred to as a thermoelectric module 1) according to a preferred embodiment of the present invention includes a plurality of thermoelectric pellets 10, 20 sequentially disposed; A plurality of electrodes 30 and 40 joined to the thermoelectric pellets 10 and 20 to electrically connect the thermoelectric pellets 10 and 20; The thermoelectric pellets 10 and 20 are interposed between the bonding surfaces 12,14,22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40, A bonding layer 50 for bonding the surfaces 12, 14, 22, 24 and the bonding surfaces 32, 42 of the electrodes 30, 40; And an insulating substrate (60) for insulating electrodes of at least some of the electrodes (30, 40). At least one of the bonding surfaces 12, 14, 22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40 is provided with concavities and convexities 16, and 26 are formed.

먼저, 열전 펠렛들(10, 20)은, 열전 모듈(1)의 흡열부와 방열부 사이의 온도차를 이용해 기전력을 발생하기 위한 부재이다.First, the thermoelectric pellets 10 and 20 are members for generating an electromotive force by using a temperature difference between a heat absorbing portion and a heat radiating portion of the thermoelectric module 1. [

열전 펠렛들(10, 20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 반대 극성을 갖는 제1 열전 펠렛들(10)과 제2 열전 펠렛들(20)을 포함한다. 예를 들어, 제1 열전 펠렛(10)이 N형 반도체이면 제2 열전 펠렛(20)은 P형 반도체이고, 제1 열전 펠렛(10)이 P형 반도체이면 제2 열전 펠렛(20)은 N형 반도체이다. 이러한 제1 열전 펠렛들(10)과 제2 열전 펠렛들(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 교대로 배치된다.The thermoelectric pellets 10 and 20 include first thermoelectric pellets 10 and second thermoelectric pellets 20 having opposite polarities, as shown in FIG. For example, if the first thermoelectric pellet 10 is an N-type semiconductor, the second thermoelectric pellet 20 is a P-type semiconductor, and if the first thermoelectric pellet 10 is a P-type semiconductor, Type semiconductor. The first thermoelectric pellets 10 and the second thermoelectric pellets 20 are arranged alternately, as shown in Fig.

열전 펠렛들(10, 20)은 각각, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전 모듈(1)의 흡열부와 대응하도록 일면에 마련되는 제1 접합면(12, 22)과, 열전 모듈(1)의 방열부와 대응하도록 상기 일면과 반대되는 타면에 마련되는 제2 접합면(14, 24)과, 표면의 거칠기가 증가되도록 제1 접합면(12, 22)과 제2 접합면(14, 24)에 각각 형성되는 요철(16, 26)을 포함한다.The thermoelectric pellets 10 and 20 each have first bonding surfaces 12 and 22 provided on one surface to correspond to the heat absorbing portions of the thermoelectric module 1, A second bonding surface 14 and 24 provided on the other surface opposite to the one surface so as to correspond to the heat dissipation portion of the first bonding surface 12 and 22 and the second bonding surface 14 and 24 And concave and convex portions 16 and 26, respectively.

제1 접합면(12, 22)은 후술할 제1 전극(30)의 접합면(32)과 접합되고, 제2 접합면(14, 24)은 후술할 제2 전극(40)의 접합면(42)과 접합된다. 또한, 요철(16, 26)은, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 제1 접합면(12, 22)과 제2 접합면(14, 24)에 각각 형성할 수 있으며, 다수의 골과 산으로 이루어질 수 있다.The first bonding surfaces 12 and 22 are bonded to the bonding surface 32 of the first electrode 30 to be described later and the second bonding surfaces 14 and 24 are bonded to the bonding surface 42). The irregularities 16 and 26 can be formed on the first bonding surfaces 12 and 22 and the second bonding surfaces 14 and 24 using at least one of etching, scratching and sand paper, And an acid.

요철(16, 26)이 atomic 스케일을 가질 경우에는 diffusion의 진행에 의해 열전 펠렛(10, 20)의 저항 변화가 발생하여 열전 모듈(1)의 성능에 악영향을 줄 우려가 있다. 요철(16, 26)이 macro scale을 가질 경우에는 열 팽창에 의한 failure가 발생할 수 있어 계면 접합 특성을 증대시키기 위한 선택이 될 수 없다. 따라서, micro한 접합을 유도하기 위하여, 요철(16, 26)을 micro 스케일을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.When the irregularities 16 and 26 have an atomic scale, the resistance of the thermoelectric pellets 10 and 20 changes due to the progress of the diffusion, thereby adversely affecting the performance of the thermoelectric module 1. If the irregularities (16, 26) have a macro scale, failure due to thermal expansion may occur, which is not an option to increase the interfacial bonding properties. Therefore, in order to induce a micro junction, it is preferable that the irregularities 16 and 26 are formed to have a micro scale.

이러한 요철(16, 26)은 후술할 접합층(50)과 접촉되는 제1 접합면(12, 22)과 제2 접합면(14, 24)의 표면적을 증가시킨다. 따라서, 요철(16, 26)은 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)의 접합력을 증가시켜 열전 모듈(1)의 내구성을 향상시킴과 동시에 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40) 사이의 열전도도를 증가시켜 열전 모듈(1)의 발전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 요철(16, 26)은 종래의 Egg-frame 구조, Hermetic sealing 구조 등과는 달리 흡열부와 방열부의 구조에 대한 변경 없이 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)을 접합력을 직접적으로 증가시킬 수 있으므로, 열전 모듈(1)의 흡열부와 방열부의 넓은 온도 차 확보와 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)의 접합력 증대를 동시에 구현할 수 있다.These concave and convex portions 16 and 26 increase the surface area of the first bonding surfaces 12 and 22 and the second bonding surfaces 14 and 24 in contact with the bonding layer 50 to be described later. The concavities and convexities 16 and 26 increase the bonding force between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 to improve the durability of the thermoelectric module 1 and improve the durability of the thermoelectric pellets 10 and 20, It is possible to increase the thermal conductivity between the electrodes 30 and 40 and improve the power generation performance of the thermoelectric module 1. Unlike the conventional Egg-frame structure and the Hermetic sealing structure, the concavo-convexes 16 and 26 are formed by bonding the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 to each other without changing the structure of the heat- It is possible to increase the bonding strength between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 at the same time.

그런데, 요철(16, 26)을 형성할 경우에는, 열전 펠렛들(10, 20)에 포함된 구리가 요철(16, 26)의 계면을 통해 이탈되어 접합층(50) 또는 전극들(30, 40)에 유입되는 열적 확산이 발생할 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여, 열전 펠렛들(10, 20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 요철(16, 26)을 커버하도록 제1 접합면(12, 22) 및 제2 접합면(14, 24) 중 적어도 일면에 증착되는 열적 확산 방지층(18, 28)을 더 포함할 수 있다. 열적 확산 방지층(18, 28)은, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 열적 확산 방지층(18, 28)은, 요철(16, 26)을 밀봉하여 열전 펠렛들(10, 20)에 포함된 구리가 요철(16, 26)의 계면을 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있다.The copper contained in the thermoelectric pellets 10 and 20 is released through the interface between the concave and convex portions 16 and 26 to form the bonding layer 50 or the electrodes 30, There is a possibility that thermal diffusion to be introduced into the semiconductor device 40 may occur. In order to prevent this, the thermoelectric pellets 10 and 20 have first and second joint surfaces 12 and 22 and second joint surfaces 14 and 24 (as shown in FIG. 1) (18, 28) deposited on at least one side of the substrate. It is preferable that the thermal diffusion prevention layers 18 and 28 include at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and metal alloys thereof. The thermal diffusion preventing layers 18 and 28 can seal the irregularities 16 and 26 to prevent the copper contained in the thermoelectric pellets 10 and 20 from being separated through the interface between the irregularities 16 and 26 .

다음으로, 전극들(30, 40)은 열전 펠렛들(10, 20)을 전기적으로 연결하기 위한 부재이다.Next, the electrodes 30 and 40 are members for electrically connecting the thermoelectric pellets 10 and 20.

전극들(30, 40)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 제1 열전 펠렛(10)의 제1 접합면(12)과 제2 열전 펠렛(20)의 제1 접합면(22)을 전기적으로 연결하며, 열전 모듈(1)의 흡열부와 대응하는 제1 전극들(30)과, 서로 인접한 제1 열전 펠렛(10)의 제2 접합면(14)과 제2 열전 펠렛(20)의 제2 접합면(24)을 전기적으로 연결하며, 열전 모듈(1)의 방열부와 대응하는 제2 전극들(40)을 포함한다. 제1 전극들(30)과 제2 전극들(40)은, 서로 어긋나게 배열(즉, 지그재그로 배열)되도록 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제2 접합면(14, 24)에 접합될 수 있다. 이를 통해 제1 전극들(30)과 제2 전극들(40)은, 제1 열전 펠렛들(10)과 제2 열전 펠렛들(20)을 직렬로 접속할 수 있다.Electrodes 30 and 40 are formed on the first bonding surface 12 of the first thermoelectric pellet 10 and the first bonding surface 22 of the second thermoelectric pellet 20 adjacent to each other, The first electrodes 30 corresponding to the heat absorbing portions of the thermoelectric module 1 and the second bonding surfaces 14 of the first thermoelectric pellets 10 adjacent to each other and the second thermoelectric pellets 20 And the second electrodes 40 corresponding to the heat dissipating portion of the thermoelectric module 1. The second electrodes 40 are electrically connected to the second junction surface 24 of the thermoelectric module 1, The first electrodes 30 and the second electrodes 40 are arranged such that the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the second bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 are arranged so as to be shifted from each other Can be joined to the surfaces 14, 24. The first electrodes 30 and the second electrodes 40 can connect the first thermoelectric pellets 10 and the second thermoelectric pellets 20 in series.

전극들(30, 40)은, 열전 펠렛들(10, 20)과 접합되는 접합면(32, 42)에 표면 거칠기가 증가되도록 형성되는 요철(34, 44)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극들(30)은 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 접합되는 접합면(32)에 형성되는 요철(34)을 포함할 수 있고, 제2 전극들(40)은 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 접합되는 접합면(42)에 형성되는 요철(44)을 포함할 수 있다. 요철(34, 44)은, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42)에 각각 형성할 수 있다. 요철(34, 44)은 micro한 접합을 유도하기 위하여 micro 스케일을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 요철(34, 44)은 후술할 접합층(50)과 접촉되는 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42)의 표면적을 증가시킨다. 따라서, 요철(34, 44)은, 전술한 열전 펠렛들(10, 20)의 요철(16, 26)과 마찬가지로, 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)의 접합력을 증가시켜 열전 모듈(1)의 내구성을 향상시킴과 동시에 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40) 사이의 열전도도를 증가시켜 열전 모듈(1)의 발전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 요철(34, 44)은 종래의 Egg-frame 구조, Hermetic sealing 구조 등과는 달리 흡열부와 방열부의 구조에 대한 변경 없이 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)을 접합력을 직접적으로 증가시킬 수 있으므로, 열전 모듈(1)의 흡열부와 방열부의 넓은 온도 차 확보와 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)의 접합력 증대를 동시에 구현할 수 있다.The electrodes 30 and 40 may include protrusions 34 and 44 formed to increase the surface roughness of the bonding surfaces 32 and 42 to be bonded to the thermoelectric pellets 10 and 20. For example, the first electrodes 30 may include irregularities 34 formed in the bonding surfaces 32 that are bonded to the first bonding surfaces 12, 22 of the thermoelectric pellets 10, 20 And the second electrodes 40 may include projections and depressions 44 formed on a bonding surface 42 to be bonded to the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20. [ The irregularities 34 and 44 can be formed on the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40 using at least one of etching, scratching and sand paper. The irregularities 34 and 44 are preferably formed to have a micro scale to induce a micro junction. These concave and convex portions 34 and 44 increase the surface area of the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40 in contact with the bonding layer 50 to be described later. Therefore, the concavities and convexities 34 and 44 increase the bonding force between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40, like the irregularities 16 and 26 of the thermoelectric pellets 10 and 20 described above The durability of the thermoelectric module 1 can be improved and the thermal conductivity between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 can be increased to improve the power generation performance of the thermoelectric module 1. [ Unlike the conventional Egg-frame structure and the Hermetic sealing structure, unevennesses 34 and 44 cause the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 to be bonded to each other without changing the structure of the heat- It is possible to increase the bonding strength between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the electrodes 30 and 40 at the same time.

전극들(30, 40)은, 전극(30, 40)과 전극(30, 40) 사이 또는 전극(30, 40)과 다른 부재 사이에 단락이 발생하지 않도록 절연되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극들(30)은 각각 접합면(32)만 선택적으로 노출되도록 절연 기판(60)에 매설되어 설치될 수 있고, 제2 전극들(40)은 각각 접합면(42)만 선택적으로 노출되도록 절연 코팅될 수 있다. 즉, 제1 전극들(30)은 절연 기판(60)을 매개로 열원부와 간접적으로 열 접촉될 수 있도록 절연 기판(60)에 매설되고, 제2 전극들(40)은 냉각부와 직접적으로 열 접촉될 수 있도록 절연 코팅되는 것이다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 전극들(40) 역시 절연 기판(60)을 매개로 냉각부와 간접적으로 열 접촉될 수 있도록 절연 기판(60)에 매설될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1 전극들(30)만 절연 기판(60)에 매설되어 설치되는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.It is preferable that the electrodes 30 and 40 are insulated such that a short circuit does not occur between the electrodes 30 and 40 and the electrodes 30 and 40 or between the electrodes 30 and 40 and other members. For example, the first electrodes 30 may be embedded in the insulating substrate 60 such that only the bonding surfaces 32 are selectively exposed, and the second electrodes 40 may be bonded to the bonding surfaces 42, May be insulated to be selectively exposed. That is, the first electrodes 30 are buried in the insulating substrate 60 so as to be indirectly in thermal contact with the heat source via the insulating substrate 60, and the second electrodes 40 are directly buried in the insulating substrate 60 So that it is thermally contacted. However, the present invention is not limited thereto, and the second electrodes 40 may be embedded in the insulating substrate 60 so as to be indirectly in thermal contact with the cooling unit via the insulating substrate 60. Hereinafter, for convenience of description, the present invention will be described by taking the case where only the first electrodes 30 are buried in the insulating substrate 60. FIG.

다음으로, 접합층(50)은, 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(22, 24, 32, 34)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42)을 접합하기 위한 부재이다.Next, the bonding layer 50 is bonded to the bonding surfaces 22, 24, 32, 34 of the thermoelectric pellets 10, 20 and the bonding surfaces 32, 42 of the electrodes 30, Member.

접합층(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32) 사이와, 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42) 사이에 각각 개재되도록 형성된다.The bonding layer 50 is formed between the bonding surfaces 32 of the first electrodes 30 and the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20, And between the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the bonding surface 42 of the second electrodes 40, respectively.

접합층(50)은, 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32) 사이와, 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42) 사이에 접착제가 도포되어 형성될 수 있다.The bonding layer 50 is formed between the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the bonding surface 32 of the first electrodes 30 and between the thermoelectric pellets 10 and 20, An adhesive may be applied between the second bonding surfaces 14 and 24 of the second electrodes 40 and the bonding surface 42 of the second electrodes 40. [

접착제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 열전 모듈(1)의 흡열부와 방열부의 온도 등 열전 모듈(1)의 제조 및 사용 환경을 고려해 브레이징 필러 또는 솔더 중 어느 하나가 접착제로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)이 상대적으로 고온인 열전 모듈(1)의 흡열부와 대응함을 고려하여, 상대적으로 높은 용융점을 갖는 브레이징 필러가 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32)을 접합하기 위한 접착제로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)이 상대적으로 저온인 열전 모듈(1)의 방열부와 대응함을 고려하여, 상대적으로 낮은 용융점을 갖는 솔더가 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42)을 접합하기 위한 접착제로서 사용될 수 있다. 이러한 접합층(50)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 요철(16, 26, 34, 44)의 골에 유입되도록 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42) 사이에 개재되어, 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42)을 접합할 수 있다.The type of the adhesive is not particularly limited and any one of the brazing filler or the solder may be used as an adhesive in consideration of the manufacturing and use environment of the thermoelectric module 1, such as the temperature of the heat absorbing portion and the heat dissipating portion of the thermoelectric module 1. [ Considering that the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the first electrodes 30 correspond to the heat absorbing portion of the thermoelectric module 1 having a relatively high temperature, A brazing filler having a high melting point can be used as an adhesive for bonding the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 to the bonding surface 32 of the first electrodes 30. [ Considering that the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the second electrodes 40 correspond to the heat dissipating portion of the thermoelectric module 1 having a relatively low temperature, A solder having a low melting point can be used as an adhesive for bonding the bonding surfaces 42 of the second electrodes 40 to the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20. This bonding layer 50 is formed on the bonding surfaces 12, 14, 22, 24 of the thermoelectric pellets 10, 20 so as to flow into the valleys of the concavities 16, 26, 34, And between the bonding surfaces 12,14,22 and 24 of the thermoelectric pellets 10,20 and the electrodes 30,40 interposed between the bonding surfaces 32,42 of the electrodes 30,40 and the bonding surfaces 32,42 of the electrodes 30,40. It is possible to join the joining surfaces 32,

다음으로, 절연 기판(60)은, 전극들(30, 40)을 절연하기 위한 부재이다.Next, the insulating substrate 60 is a member for insulating the electrodes 30 and 40.

절연 기판(60)은, 제1 전극들(30)이 매설되도록 마련된다. 예를 들어, 절연 기판(60)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면에 미리 정해진 깊이(Dg)로 형성되며, 제1 전극들(30)의 접합면(32)이 외부로 노출되도록 제1 전극들(30)이 각각 삽입되는 적어도 하나의 전극홈(62)과, 전극홈(62)에 삽입된 제1 전극(30)이 걸림되도록 전극홈(62)의 내측면으로부터 돌출 형성되는 적어도 하나의 걸림턱(64)을 구비할 수 있다.The insulating substrate 60 is provided so that the first electrodes 30 are embedded. For example, as shown in FIG. 1, the insulating substrate 60 is formed at a predetermined depth Dg on one surface thereof, and the first electrode 30 and the second electrode 30 are bonded to each other. At least one electrode groove 62 into which one electrode 30 is inserted and at least one electrode groove 62 protruding from the inner surface of the electrode groove 62 so that the first electrode 30 inserted in the electrode groove 62 is engaged And one hook 64 may be provided.

절연 기판(60)의 재질은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 절연 기판(60)은, 알루미나 기타 절연성을 갖는 세라믹 재질로 형성될 수 있다.The material of the insulating substrate 60 is not particularly limited. For example, the insulating substrate 60 may be formed of alumina or other insulating ceramic material.

절연 기판(60)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 각각의 절연 기판(60)에 적어도 하나의 제1 전극(30)이 매설되도록 복수 개의 절연 기판(60)이 설치되거나 제1 전극들(30) 모두가 동일한 절연 기판(60)에 함께 매설되도록 한 개의 절연 기판(60)이 설치될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 한 개의 절연 기판(60)이 마련되는 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.The number of the insulating substrates 60 to be mounted is not particularly limited. For example, a plurality of insulating substrates 60 may be provided on each of the insulating substrates 60 so that at least one first electrode 30 is embedded or all of the first electrodes 30 may be formed on the same insulating substrate 60 One insulating substrate 60 may be provided so as to be buried together. Hereinafter, the present invention will be described by taking an example in which one insulating substrate 60 is provided for convenience of explanation.

전극홈(62)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전 펠렛들(10, 20)과 대면되는 절연 기판(60)의 일면에 형성되며, 제1 전극(30)의 두께(We)에 비해 깊은 깊이(Dg)와 제1 전극(30)의 폭과 동일한 폭을 갖는다. 전극홈(62)은, 제1 전극(30)의 설치 개수와 동일한 개수가 미리 정해진 간격을 두고 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극홈(62)에는 제1 전극들(30) 중 어느 하나의 제1 전극(30)이 삽입되어 설치되며, 전극홈(62)에 삽입된 제1 전극(30)은 양쪽 측면과 하면이 각각 전극홈(62)의 내측면과 접한다.The electrode grooves 62 are formed on one surface of the insulating substrate 60 facing the thermoelectric pellets 10 and 20 as shown in FIG. 1, and compared with the thickness We of the first electrode 30 Has a deep depth (Dg) and a width equal to the width of the first electrode (30). The electrode grooves 62 are formed in the same number as the number of the first electrodes 30 to be formed at predetermined intervals. 1, the first electrode 30 of the first electrodes 30 is inserted into the electrode groove 62 and the first electrode 30 inserted into the electrode groove 62 Are in contact with the inner side surfaces of the electrode grooves 62, respectively.

걸림턱(64)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극홈(62)에 삽입된 제1 전극(30)의 상면의 단부가 걸림턱(64)의 내측면에 걸림되도록 전극홈(62)의 내측면으로부터 돌출 형성된다. 걸림턱(64)은, 절연 기판(60)의 일면과 동일 평면을 형성하도록 미리 정해진 두께(Ws)를 갖고, 제1 전극(30)의 접합면(32)이 외부로 노출되도록 미리 정해진 폭을 갖는다. 걸림턱(64)은, 전극홈(62)에 삽입된 제1 전극(30)이 전극홈(62)으로부터 이탈되는 것을 방지함과 함께, 열전 모듈(1)의 제조 또는 사용 중에 용융된 접합층(50)이 인접한 열전 펠렛(10, 20)나 제1 전극(30)을 향해 이동하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전극홈(62)에 삽입된 제1 전극(30)과 걸림턱(64) 사이에는 걸림턱(64)의 두께(Ws)만큼의 높이 차가 형성되므로, 용융된 접합층(50)이 이동하는 것을 이러한 높이차를 이용해 방지할 수 있는 것이다. 이러한 걸림턱(64)은 제1 전극(30)의 서로 반대되는 양측 단부가 각각 걸림되도록 전극홈(62)마다 적어도 한 쌍이 마련되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.1, the latching jaw 64 is formed in the electrode groove 62 so that the end of the upper surface of the first electrode 30 inserted in the electrode groove 62 is caught by the inner surface of the latching protrusion 64, As shown in Fig. The latching jaw 64 has a predetermined thickness Ws so as to form the same plane as one surface of the insulating substrate 60 and has a predetermined width so as to expose the junction surface 32 of the first electrode 30 to the outside . The engaging protrusion 64 prevents the first electrode 30 inserted into the electrode groove 62 from being separated from the electrode groove 62 and prevents the first electrode 30 from being detached from the electrode groove 62 during the manufacture or use of the thermoelectric module 1. [ (50) can be prevented from moving toward the adjacent thermoelectric pellets (10, 20) or the first electrode (30). That is, since the difference in height by the thickness Ws of the stopping protrusion 64 is formed between the first electrode 30 inserted into the electrode groove 62 and the stopping protrusion 64, Can be prevented by using this height difference. At least one pair of the electrode grooves 62 may be formed in each of the stopping protrusions 64 so that the opposite ends of the first electrodes 30 are respectively engaged with the opposite ends of the first electrode 30. However, the present invention is not limited thereto.

이처럼 전극홈(62)에는 제1 전극(30)이 걸림턱(64)에 의해 이탈이 방지된 상태로 수용된다. 또한, 절연 기판(60)의 바닥면에는 열원부(미도시)로부터 방출된 열이 절연 기판(60)을 매개로 제1 전극(30)에 전달될 수 있도록 열원부가 부착된다. 이러한 절연 기판(60)과 제1 전극(30)의 절연성, 내구성 및 열전도성 기타 물성은, 전극홈(62), 걸림턱(64) 및 제1 전극(30)의 사이즈 등에 따라 변화될 수 있다.In this manner, the first electrode 30 is received in the electrode groove 62 in a state where the first electrode 30 is prevented from being separated by the latching protrusion 64. A heat source unit is attached to the bottom surface of the insulating substrate 60 so that heat emitted from the heat source unit (not shown) can be transmitted to the first electrode 30 via the insulating substrate 60. The insulating property, durability and thermal conductivity and other physical properties of the insulating substrate 60 and the first electrode 30 can be changed according to the size of the electrode groove 62, the engaging step 64 and the size of the first electrode 30 .

제1 전극(30)의 두께(We)는, 요철(34)의 원활한 형성, 저항의 최소화, 두께 불균형으로 인한 뒤틀림의 방지 등을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 전극(30)의 두께(We)는, 0.3 ㎜ 내지 0.4 ㎜일 수 있다.The thickness We of the first electrode 30 is preferably determined in consideration of smooth formation of the irregularities 34, minimization of resistance, prevention of distortion due to thickness unevenness, and the like. For example, the thickness (We) of the first electrode 30 may be 0.3 mm to 0.4 mm.

절연 기판(60)의 두께(Wb)와 전극홈(62)의 깊이(Dg)의 차 즉, 제1 전극(30)의 바닥면과 접하는 절연 기판(60)의 하부(66)의 두께(W1)는, 열 확산 거리를 최소화하여 열원으로부터 방출된 열을 제1 전극(30)에 신속하게 전달할 수 있도록 최대한 얇은 것이 바람직하다. 예를 들어, 절연 기판(60)의 하부(66)의 두께(W1)는, 제1 전극(30)의 두께(We)의 1.25배 내지 2.7배 즉, 0.5 ㎜ 내지 0.8 ㎜일 수 있다.The difference between the thickness Wb of the insulating substrate 60 and the depth Dg of the electrode groove 62 or the thickness W1 of the lower portion 66 of the insulating substrate 60 in contact with the bottom surface of the first electrode 30 Is preferably as thin as possible in order to minimize the thermal diffusion distance and to quickly transfer the heat emitted from the heat source to the first electrode 30. [ For example, the thickness W1 of the lower portion 66 of the insulating substrate 60 may be 1.25 to 2.7 times the thickness We of the first electrode 30, that is, 0.5 mm to 0.8 mm.

걸림턱(64)의 두께(Ws)는, 접합층(50)을 구성하는 접착재의 양과 흐름성을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 접합층(50)이 은-구리 블레이징 필러일 경우에, 걸림턱(64)의 두께(Ws)는 제1 전극(30)의 두께(We)의 1배 내지 1.5배 즉, 0.3 ㎜ 내지 0.6 ㎜일 수 있다.The thickness Ws of the engaging step 64 is preferably determined in consideration of the amount of the adhesive material constituting the bonding layer 50 and the flowability thereof. For example, in the case where the bonding layer 50 is a silver-copper blazing filler, the thickness Ws of the engaging step 64 is 1 to 1.5 times the thickness We of the first electrode 30, And may be 0.3 mm to 0.6 mm.

한편, 열전 모듈(1)은, 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면(32, 42) 모두에 요철(16, 26, 34, 44)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 요철(16, 26, 34, 44)은 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면(12, 14, 22, 24)에만 형성되거나 전극들(30, 40)의 접합면(32, 34)에만 형성될 수도 있다.On the other hand, the thermoelectric module 1 is provided with concave and convex portions 16 and 17 on both of the bonding surfaces 12, 14, 22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40. [ , 26, 34, and 44 are formed, but the present invention is not limited thereto. That is, the irregularities 16, 26, 34 and 44 are formed only on the bonding surfaces 12, 14, 22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 or on the bonding surfaces 32 and 34 of the electrodes 30 and 40 As shown in Fig.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(1)의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the thermoelectric module 1 according to another preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(1)의 제조 방법은, 열전 펠렛들(10, 20)의 미리 정해진 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 미리 정해진 접합면(32, 42) 중 적어도 일면에 표면의 거칠기가 증가되도록 요철(16, 26, 34, 44)을 형성하는 단계(S 10); 제1 전극들(30)을 절연 기판(60)에 장착하는 단계(S 20); 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 30); 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 40); 및 제2 전극들(40)을 절연 처리하는 단계(S 50)를 포함할 수 있다.2, a method of manufacturing a thermoelectric module 1 according to another preferred embodiment of the present invention is characterized in that the predetermined bonding surfaces 12, 14, 22, 24 of the thermoelectric pellets 10, (S 10) of forming concavities and convexities (16, 26, 34, 44) on at least one of the predetermined bonding surfaces (32, 42) of the substrate (30, 40) to increase the surface roughness; Mounting the first electrodes 30 on the insulating substrate 60 (S 20); (S30) of bonding the first bonding surfaces (12, 22) of the thermoelectric pellets (10, 20) and the bonding surface (32) of the first electrodes (30) with an adhesive; Joining (40) the joining surfaces (42) of the second electrodes (40) with the second joining surfaces (14, 24) of the thermoelectric pellets (10, 20) using an adhesive; And insulating the second electrodes 40 (S50).

도 3은 전극들과 열전 펠렛들에 요철을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of forming irregularities in electrodes and thermoelectric pellets.

먼저, 요철(16, 26, 34, 44)을 형성하는 단계(S 10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 열전 펠렛들(10, 20)의 접합면들(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 접합면들(32, 42) 중 적어도 일면에 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 형성할 수 있다.First, the step S 10 of forming the concavities and convexities 16, 26, 34 and 44 is carried out in such a manner that the joint surfaces 12, 14, 22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 And at least one of the bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40 may be formed using at least one of etching, scratching, and sand paper.

도 4는 제1 전극들을 절연 기판에 장착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of mounting first electrodes on an insulating substrate.

다음으로, 제1 전극들(30)을 절연 기판(60)에 장착하는 단계(S 20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전극들(30)을 접합면(32)이 외부로 노출되도록 절연 기판(60)에 매설하여 수행할 수 있다.4, the step of mounting the first electrodes 30 on the insulating substrate 60 may be performed by forming the first electrodes 30 on the bonding surface 32 to the outside And then buried in the insulating substrate 60 so as to be exposed.

제1 전극들(30)의 매설 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 전극들(30)을 절연 기판(60)에 장착하는 단계(S 20)는, 절연 기판(60)을 제1 전극들(30)이 인서트되도록 사출 성형하여 수행할 수 있다. 절연 기판(60)의 사출 성형은, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전극(30)이 수용되는 전극홈(62)과 전극홈(62)에 수용된 제1 전극(30)이 걸림되는 걸림턱(64)이 각각 형성되도록 실시하는 것이 바람직하다.The method of embedding the first electrodes 30 is not particularly limited. For example, the step (S 20) of mounting the first electrodes 30 to the insulating substrate 60 can be performed by injection molding the insulating substrate 60 so that the first electrodes 30 are inserted . 5, the electrode groove 62 in which the first electrode 30 is accommodated and the first electrode 30 accommodated in the electrode groove 62 are engaged with each other, It is preferable that the jaws 64 are formed.

도 5는 제1 전극들과 열전 펠렛들을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of bonding first electrodes and thermoelectric pellets.

이후에, 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연 기판(60)을 히터(70)에 안착시킨 후 제1 전극들(30)의 접합면(32) 또는 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)에 접착제를 도포한 상태에서, 가압 지그(80)를 이용해 열전 펠렛들(10, 20)을 절연 기판(60)을 향해 가압하여, 제1 전극들(30)의 접합면(32)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)을 접합시켜 수행할 수 있다.Thereafter, step (S30) of bonding the first bonding surfaces 12, 22 of the thermoelectric pellets 10, 20 and the bonding surface 32 of the first electrodes 30 using an adhesive is performed as shown in FIG. 5 After the insulating substrate 60 is placed on the heater 70, the bonding surfaces 32 of the first electrodes 30 or the first bonding surfaces 12, 12 of the thermoelectric pellets 10, The thermoelectric pellets 10 and 20 are pressed toward the insulating substrate 60 by using the pressing jig 80 so that the bonding surfaces 32 of the first electrodes 30 And bonding the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 to each other.

히터(70)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 절연 기판(60)의 바닥면과 대응하는 플레이트 형상을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 절연 기판(60)의 바닥면은 이러한 히터(70)에 안착되며, 히터(70)는 절연 기판(60)과 제1 전극들(30)을 매개로 접착제에 열을 인가하여 제1 전극들(30)의 접합면(32)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)을 접합시킬 수 있다.As shown in FIG. 5, the heater 70 preferably has a plate shape corresponding to the bottom surface of the insulating substrate 60, but is not limited thereto. The bottom surface of the insulating substrate 60 is seated on the heater 70 and the heater 70 applies heat to the adhesive via the insulating substrate 60 and the first electrodes 30 to form the first electrodes 30 and the first bonding surfaces 12, 22 of the thermoelectric pellets 10, 20 can be bonded to each other.

가압 지그(80)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 열전 펠렛들(10, 20)의 적어도 일부분이 삽입되도록 형성되는 가압홈들(82)과, 열전 펠렛들(10, 20)을 절연 기판(60)을 향해 탄성 가압할 수 있도록 가압홈들(82)에 각각 설치되는 탄성 부재들(84)과, 탄성 부재(84)의 탄성력을 열전 펠렛(10, 20)에 균일하게 인가할 수 잇도록 탄성 부재(84)와 열전 펠렛(10, 20) 사이에 개재되는 러버(86)를 구비할 수 있다. 가압홈들(82)은 각각, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 접합면(14, 24)이 마련된 각각의 열전 펠렛(10, 20)의 일측 단부가 삽입되도록 마련될 수 있다. 이러한 가압홈들(82)은, 각각의 가압홈(82)에 어느 하나의 열전 펠렛(10, 20)의 일측 단부가 삽입될 수 있도록 열전 펠렛들(10, 20)의 배치 간격과 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 탄성 부재들(84)은 각각, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축 코일 스프링은 구성되며, 일단은 가압홈(82)의 내측면에 고정되고 타단은 러버(86)에 고정되도록 가압홈(82)의 내부에 설치될 수 있다. 탄성 부재들(84)은, 고온에서 열팽창되거나 탄성이 변화되지 않는 인코넬 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 러버(82)는 가압홈(82)에 삽입된 열전 펠렛(10, 20)의 일측 단부와 접촉되도록 가압홈(82)의 내부에 설치될 수 있다.5, the pressurizing jig 80 is provided with pressure grooves 82 formed to insert at least a part of the thermoelectric pellets 10 and 20 and thermoelectric pellets 10 and 20, Elastic members 84 respectively installed in the pressing grooves 82 so as to be elastically pressed against the thermoelectric pellets 60 and the elastic force of the elastic members 84 can be uniformly applied to the thermoelectric pellets 10, A rubber 86 interposed between the elastic member 84 and the thermoelectric pellets 10 and 20 may be provided. Each of the pressure grooves 82 may be provided such that one end of each thermoelectric pellet 10, 20 provided with the second bonding surfaces 14, 24 is inserted, as shown in Fig. These pressure grooves 82 are formed at equal intervals as the arrangement intervals of the thermoelectric pellets 10 and 20 so that one end of one thermoelectric pellet 10 or 20 can be inserted into each of the pressure grooves 82 . 5, a compression coil spring is constituted, and one end is fixed to the inner surface of the pressure groove 82, and the other end is fixed to the rubber 86, (Not shown). It is preferable that the elastic members 84 are formed of inconel material which is thermally expanded at a high temperature or is not changed in elasticity. The rubber 82 may be installed inside the pressing groove 82 so as to contact one end of the thermoelectric pellet 10, 20 inserted in the pressing groove 82.

일반적으로, 열전 모듈의 제조 시에는, 공정 상의 공차로 인해 열전 펠렛들 사이에 미소한 단차가 발생하거나 열전 펠렛들이 경사지게 배치되거나 도포되는 접착제의 양이 열전 펠렛들마다 미소하게 상이할 수 있다. 그러면, 열전 펠렛들과 전극들을 접합하기 위해 열전 펠렛들을 가압할 때, 열전 펠렛들이 균일하게 가압되지 못 할 수 있다. 이로 인해, 열전 펠렛들과 전극들의 접합 강도가 불균일해져 열전 모듈의 신뢰성이 떨어지고, 열전 펠렛들의 접합면과 전극들의 접합면 사이에 갭(gap)이 발생하여 저항이 증가된다. 그런데, 가압 지그(80)를 이용할 경우에는, 열전 펠렛들(10, 20) 사이에 단차가 발생하거나 열전 펠렛들(10, 20)이 경사지게 배치되거나 도포되는 접착제의 양이 열전 펠렛(10, 20)마다 상이하더라도 열전 펠렛들(10, 20)을 절연 기판(60)을 향해 균일하게 가압 가능하다. 따라서, 가압 지그(80)를 이용할 경우에는, 열전 펠렛들(10, 20)과 전극들(30, 40)의 접합 강도를 균일하게 조절하여, 열전 모듈(1)의 신뢰성을 향상시키고 저항을 줄일 수 있다.Generally, in the manufacture of thermoelectric modules, a small step between the thermoelectric pellets due to process tolerances, or the amount of adhesive to which the thermoelectric pellets are obliquely arranged or applied may vary slightly for each thermoelectric pellet. Then, when the thermoelectric pellets are pressed to bond the thermoelectric pellets and the electrodes, the thermoelectric pellets may not be uniformly pressed. As a result, the bonding strength between the thermoelectric pellets and the electrodes becomes uneven, thereby decreasing the reliability of the thermoelectric module, and a gap is formed between the bonding surfaces of the thermoelectric pellets and the bonding surfaces of the electrodes, thereby increasing the resistance. However, when using the pressing jig 80, a step is generated between the thermoelectric pellets 10 and 20, or the amount of the adhesive to which the thermoelectric pellets 10 and 20 are obliquely arranged or applied is smaller than that of the thermoelectric pellets 10 and 20 The thermoelectric pellets 10 and 20 can be uniformly pressed toward the insulating substrate 60 even if they differ from each other. Therefore, when the pressing jig 80 is used, the bonding strength between the thermoelectric pellets 10, 20 and the electrodes 30, 40 is uniformly controlled to improve the reliability of the thermoelectric module 1 and reduce the resistance .

이처럼 제1 전극들(30)의 접합면(32)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)을 접합하면, 제1 전극들(30)이 접합면(32)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22) 사이에는 접착제가 굳어서 형성되는 접합층(50)이 마련된다.When the bonding surfaces 32 of the first electrodes 30 and the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 are bonded to each other so that the first electrodes 30 are bonded to the bonding surface 32, A bonding layer 50 is formed between the first bonding surfaces 12 and 22 of the thermoelectric pellets 10 and 20 to form a hardened adhesive.

도 6은 제2 전극들과 열전 펠렛들을 접합하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a method of bonding second electrodes and thermoelectric pellets.

다음으로, 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 50)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 기판(60)을 지지 부재(90)에 안착시킨 후 제2 전극들(40)의 접합면(42) 또는 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)에 접착제를 도포한 상태에서, 히터(100)를 이용해 제2 전극들(40)을 열전 펠렛들(10, 20)을 향해 가압하여, 제2 전극들(40)의 접합면(42)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)을 접합시켜 수행할 수 있다.Next, the step (S50) of bonding the joint surfaces 42 of the second electrodes 40 with the second joint surfaces 14, 24 of the thermoelectric pellets 10, After the insulating substrate 60 is mounted on the supporting member 90, the bonding surfaces 42 of the second electrodes 40 or the second bonding surfaces 14 of the thermoelectric pellets 10, 20 The second electrodes 40 are pressed toward the thermoelectric pellets 10 and 20 by using the heater 100 so that the bonding surfaces 42 of the second electrodes 40 And the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 are bonded to each other.

이처럼 제2 전극들(40)의 접합면(42)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)을 접합하면, 제2 전극들(40)이 접합면(42)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24) 사이에는 접착제가 굳어서 형성되는 접합층(50)이 마련된다.When the bonding surfaces 42 of the second electrodes 40 and the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 are bonded to each other, A bonding layer 50 is formed between the second bonding surfaces 14 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 to form a hardened adhesive.

지지 부재(90)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 기판(60)의 바닥면과 대응하는 플레이트 형성을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 절연 기판(60)의 바닥면은 이러한 지지 부재(90)에 안착되어 지지된다.The supporting member 90 preferably has a plate formation corresponding to the bottom surface of the insulating substrate 60 as shown in Fig. 6, but is not limited thereto. The bottom surface of the insulating substrate 60 is supported by such a support member 90.

히터(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 전극들(40)과 대응하는 플레이트를 형성을 가질 수 있다. 이러한 히터(100)는, 제2 전극들(40)을 열전 펠렛들(10, 20)을 향해 가압함과 동시에 제2 전극들(40)을 매개로 접착제에 열을 인가하여 제2 전극들(40)의 접합면(42)과 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)을 접합시킬 수 있다.The heater 100 may have a plate corresponding to the second electrodes 40, as shown in Fig. The heater 100 presses the second electrodes 40 toward the thermoelectric pellets 10 and 20 and simultaneously applies heat to the adhesive through the second electrodes 40 to form second electrodes 40 and the second bonding surfaces 14, 24 of the thermoelectric pellets 10, 20 can be bonded to each other.

이후에, 제2 전극들(40)을 절연 처리하는 단계는, 제2 전극들(40)의 외면에 절연 재질을 코팅하여 수행할 수 있다.Hereinafter, the step of insulating the second electrodes 40 may be performed by coating an outer surface of the second electrodes 40 with an insulating material.

한편, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 제조 방법은, 요철(16, 26, 34, 44)을 형성하는 단계(S 10)와 열전 펠렛들(10, 20과 제1 전극들(30)을 접합하는 단계(S 30) 사이에 수행하며, 요철(34)을 커버하도록 열전 펠렛(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)에 열적 확산 방지층(18, 28)을 형성하는 단계(S 15)를 더 포함할 수 있다. 열전 확산 방지층(18, 28)은, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함할 수 있다. 열전 확산 방지층(18, 28)은 증착을 통해 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.A method of manufacturing a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention includes the steps of forming the irregularities 16, 26, 34 and 44 and the thermoelectric pellets 10 and 20 and the first electrodes (15, 28) are formed on the first bonding surfaces (12, 22) of the thermoelectric pellets (10, 20) so as to cover the unevenness (34) The thermal diffusion prevention layers 18 and 28 may be formed of one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and alloys thereof The thermal diffusion preventing layers 18 and 28 are preferably formed through vapor deposition, but the present invention is not limited thereto.

이처럼 열적 확산 방지층(18, 28)을 형성되면, 전술한 열전 펠렛들(10, 20과 제1 전극들(30)을 접합하는 단계(S 30)는, 제1 전극들(30)의 접합면(32)과 열적 확산 방지층(18, 28)을 접합하여 수행할 수 있다.When the thermal diffusion prevention layers 18 and 28 are formed as described above, the step (S30) of bonding the thermoelectric pellets 10 and 20 to the first electrodes 30 is performed by the step of joining the first electrodes 30, (32) and the thermal diffusion prevention layers (18, 28).

도 7은 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 8은 제1 전극들의 형성 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view for explaining a method of forming first electrodes.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(1)의 제조 방법은, 절연 기판(60)에 제1 전극들(30)을 형성하는 단계(S 5); 열전 펠렛들(10, 20)의 미리 정해진 접합면(12, 14, 22, 24)과 전극들(30, 40)의 미리 정해진 접합면(32, 42) 중 적어도 일면에 표면의 거칠기가 증가되도록 요철(16, 26, 34, 44)을 형성하는 단계(S 10); 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22)과 제1 전극들(30)의 접합면(32)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 30); 열전 펠렛들(10, 20)의 제2 접합면(14, 24)과 제2 전극들(40)의 접합면(42)을 접착제를 이용해 접합하는 단계(S 40); 및 제2 전극들(40)을 절연 처리하는 단계(S 50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a method of manufacturing a thermoelectric module 1 according to another preferred embodiment of the present invention includes: forming (S 5) first electrodes 30 on an insulating substrate 60; The surface roughness of at least one of the predetermined bonding surfaces 12, 14, 22 and 24 of the thermoelectric pellets 10 and 20 and the predetermined bonding surfaces 32 and 42 of the electrodes 30 and 40 is increased (S 10) of forming recesses and protrusions (16, 26, 34, 44); (S30) of bonding the first bonding surfaces (12, 22) of the thermoelectric pellets (10, 20) and the bonding surface (32) of the first electrodes (30) with an adhesive; Joining (40) the joining surfaces (42) of the second electrodes (40) with the second joining surfaces (14, 24) of the thermoelectric pellets (10, 20) using an adhesive; And insulating the second electrodes 40 (S50).

이러한 본 발명의 또 다른 바람직함 실시예에 따른 열전 모듈(1)의 제조 방법은, 제1 전극들(30)을 절연 기판(60)에 장착하는 단계(S 20) 대신 제1 전극들(30)을 절연 기판(60)에 형성하는 단계(S 5)를 포함한다는 점에서, 전술한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(1)의 제조 방법과 차이점을 갖는다.The manufacturing method of the thermoelectric module 1 according to another preferred embodiment of the present invention is similar to the manufacturing method of the thermoelectric module 1 except that the step of mounting the first electrodes 30 on the insulating substrate 60 (S 5) of forming the thermoelectric module 1 on the insulating substrate 60, which is different from the manufacturing method of the thermoelectric module 1 according to another preferred embodiment of the present invention described above.

여기서, 제1 전극들(30)을 형성하는 단계(S 5)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 절연 기판(60)의 일면에 형성된 전극홈(62)의 내측면에 제1 전극들(30)을 DBC(Direct Bonded Copper) 공법 또는 스프레이 코팅 공법을 이용해 형성하여 수행할 수 있다.The step of forming the first electrodes 30 may include forming the first electrodes 30 on the inner surface of the electrode groove 62 formed on one surface of the insulating substrate 60, 30) can be formed by a DBC (Direct Bonded Copper) method or a spray coating method.

도 9는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈의 부분 절단 단면도이다.9 is a partially cut-away sectional view of a thermoelectric module according to another preferred embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(2)은, 제1 전극들(32)의 구조에 있어서 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전 모듈(1)과 차이점을 갖는다.9, the thermoelectric module 2 according to another preferred embodiment of the present invention differs from the thermoelectric module 1 according to the preferred embodiment of the present invention described above in the structure of the first electrodes 32, Respectively.

제1 전극들(30)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 열전 펠렛들(10, 20)의 제1 접합면(12, 22) 및 접합층(50)이 삽입되도록 접합면(32)에 형성된 삽입홈(36)을 구비한다. 제1 전극들(30)의 요철(34)은 이러한 삽입홈(36)의 내측면에 형성된다. 이러한 삽입홈(36)은, 열전 펠렛들(10, 20)을 미리 정해진 배치 위치에 정렬시키고, 열전 펠렛들(10, 20)과 제1 전극들(30) 사이의 접합력을 증가시킬 수 있다.The first electrodes 30 are formed on the bonding surface 32 such that the first bonding surfaces 12 and 22 and the bonding layer 50 of the thermoelectric pellets 10 and 20 are inserted, And has an insertion groove 36 formed therein. The irregularities 34 of the first electrodes 30 are formed on the inner surface of the insertion groove 36. These insertion grooves 36 can align the thermoelectric pellets 10 and 20 at predetermined placement positions and increase the bonding force between the thermoelectric pellets 10 and 20 and the first electrodes 30. [

한편, 삽입홈(36)은 제1 전극들(30)의 접합면(32)에 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 삽입홈(36)은 제2 전극들(30)의 접합면(42)에 형성될 수도 있다.Meanwhile, although the insertion groove 36 is formed on the bonding surface 32 of the first electrodes 30, the present invention is not limited thereto. That is, the insertion groove 36 may be formed on the bonding surface 42 of the second electrodes 30.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.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 to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

1 : 열전 모듈
10 : 제1 열전 펠렛
12 : 제1 접합면
14 : 제2 접합면
16 : 요철
18 : 열적 확산 방지층
20 : 제2 열전 펠렛
22 : 제1 접합면
24 : 제2 접합면
26 : 요철
28 : 열적 확산 방지층
30 : 제1 전극
32 : 접합면
34 : 요철
36 : 삽입홈
40 : 제2 전극
42 : 접합면
44 : 요철
50 : 접합층
60 : 절연 기판
62 : 전극홈
64 : 걸림턱
66 : 하부
Wb : 절연 기판의 두께
Ws : 걸림턱의 두께
We : 전극의 두께
Wl : 절연 기판 하부의 두께
Dg : 전극홈의 깊이
70 : 히터
80 : 가압 지그
82 : 가압홈
84 : 탄성 부재
90 : 지지 부재
100 : 히터1: thermoelectric module
10: First thermoelectric pellet
12: first joint surface
14: second joint surface
16: unevenness
18: Thermal diffusion prevention layer
20: second thermoelectric pellet
22: first joint surface
24: second joint surface
26: Unevenness
28: Thermal diffusion prevention layer
30: first electrode
32:
34: unevenness
36: Insert groove
40: second electrode
42:
44: unevenness
50: bonding layer
60: insulating substrate
62: electrode groove
64: jaws
66: Lower
Wb: thickness of insulating substrate
Ws: The thickness of the hanging jaw
We: The thickness of the electrode
Wl: thickness of the lower part of the insulating substrate
Dg: Depth of electrode groove
70: heater
80: Pressurizing jig
82: Pressurized groove
84: Elastic member
90: Support member
100: heater

Claims

순차적으로 배치되는 열전 펠렛들; 및
상기 열전 펠렛들과 접합되어 상기 열전 펠렛들을 전기적으로 연결하는 전극들을 포함하며;
상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면 중 적어도 일면에는, 표면 거칠기가 증가되도록 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.Thermoelectric pellets disposed sequentially; And
And electrodes electrically coupled to the thermoelectric pellets to electrically connect the thermoelectric pellets;
Wherein at least one of the bonding surface of the thermoelectric pellets and the bonding surface of the electrodes is formed with irregularities so as to increase the surface roughness.

제1항에 있어서,
상기 열전 펠렛들은 각각,
상기 요철을 커버하도록 상기 접합면에 마련되는 열적 확산 방지층을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method according to claim 1,
Each of the thermoelectric pellets comprises:
And a thermal diffusion preventing layer provided on the bonding surface to cover the unevenness.

제2항에 있어서,
상기 열적 확산 방지층은, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.3. The method of claim 2,
Wherein the thermal diffusion prevention layer comprises at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and a metal alloy thereof.

제1항에 있어서,
상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면 사이에 개재되어 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접합하는 접합층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method according to claim 1,
And a bonding layer interposed between a bonding surface of the thermoelectric pellets and a bonding surface of the electrodes to bond the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes.

제4항에 있어서,
상기 접합층은, 브레이징 필러 또는 솔더로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.5. The method of claim 4,
Wherein the bonding layer is formed of a brazing filler or a solder.

제1항 있어서,
상기 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 외부로부터 절연하는 적어도 하나의 절연 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method of claim 1,
And at least one insulating substrate for insulating at least some of the electrodes from the outside.

제6항에 있어서,
상기 절연 기판은,
일면에 미리 정해진 깊이로 형성되며, 상기 전극들의 접합면이 외부로 노출되도록 상기 전극들이 각각 삽입되는 적어도 하나의 전극홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method according to claim 6,
Wherein:
Wherein at least one electrode groove is formed at a predetermined depth on one surface of the substrate, and each of the electrodes is inserted so that a bonding surface of the electrodes is exposed to the outside.

제7항에 있어서,
상기 절연 기판은,
상기 전극홈에 삽입된 전극이 걸림되도록 상기 전극홈의 내측면으로부터 돌출 형성되는 적어도 하나의 걸림턱을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.8. The method of claim 7,
Wherein:
And at least one latching protrusion protruding from an inner surface of the electrode groove so as to latch the electrode inserted in the electrode groove.

제8항에 있어서,
상기 전극홈의 깊이와 상기 걸림턱의 두께의 차는, 상기 전극의 두께와 동일하고,
상기 걸림턱의 두께는, 상기 전극의 두께의 1배 내지 1.5배이고,
상기 절연 기판의 두께와 상기 전극홈의 깊이의 차는, 상기 전극의 두께의 1.25배 내지 2.7배 인 것을 특징으로 하는 열전 모듈.9. The method of claim 8,
Wherein a difference between a depth of the electrode groove and a thickness of the engaging jaw is equal to a thickness of the electrode,
The thickness of the engaging jaw is 1 to 1.5 times the thickness of the electrode,
Wherein the difference between the thickness of the insulating substrate and the depth of the electrode groove is 1.25 to 2.7 times the thickness of the electrode.

제1항에 있어서,
상기 전극들 중 적어도 일부는, 상기 열전 펠렛의 접합면이 삽입되도록 상기 전극들의 접합면에 형성되는 삽입홈을 구비하며,
상기 요철은 상기 삽입홈의 내측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 열전 모듈.The method according to claim 1,
Wherein at least some of the electrodes have insertion grooves formed on the bonding surfaces of the electrodes so that the bonding surfaces of the thermoelectric pellets are inserted,
Wherein the concavities and convexities are formed on an inner surface of the insertion groove.

(a) 열전 펠렛들의 미리 정해진 접합면과 전극들의 미리 정해진 접합면 중 적어도 일면에 표면 거칠기가 증가되도록 요철을 형성하는 단계;
(b) 상기 전극들 중 적어도 일부의 전극들을 절연 기판에 장착하는 단계; 및
(c) 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접착제를 이용해 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.(a) forming irregularities on at least one of the predetermined bonding surfaces of the thermoelectric pellets and the predetermined bonding surfaces of the electrodes to increase the surface roughness;
(b) attaching at least some of the electrodes to an insulating substrate; And
(c) bonding the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes using an adhesive.

제11항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 상기 요철을 형성하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the step (a) is performed by forming the irregularities using at least one of etching, scratching, and sand paper.

제11항에 있어서,
(d) 상기 (a) 단계와 상기 (c) 단계 사이에 수행하며, 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 및 이들의 합금으로 이루어지는 금속군 중 선택된 1종 이상을 적어도 포함하는 열적 확산 방지층을 상기 요철을 커버하도록 상기 열전 펠렛들의 접합면에 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 (c) 단계는, 상기 전극들의 접합면과 상기 열적 확산 방지층을 접합하며 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.12. The method of claim 11,
(d) at least one selected from the group consisting of molybdenum (Mo), nickel (Ni), titanium (Ti), and alloys thereof is carried out between the step (a) Forming a thermal diffusion preventing layer on the bonding surface of the thermoelectric pellets so as to cover the unevenness,
Wherein the step (c) is performed by bonding the bonding surface of the electrodes and the thermal diffusion prevention layer.

제11항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 전극들 중 열전 모듈의 흡열부에 대응하는 제1 전극들을 상기 절연 기판에 장착하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the step (b) is performed by mounting first electrodes corresponding to a heat absorbing portion of the thermoelectric module among the electrodes on the insulating substrate.

제14항에 있어서,
상기 (c) 단계는, 상기 절연 기판을 히터에 안착시킨 상태에서 가압 지그를 이용해 상기 열전 펠렛들을 상기 절연 기판을 향해 가압하여, 상기 제1 전극들의 접합면과 상기 흡열부에 대응하는 상기 열전 펠렛들의 제1 접합면을 접합시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.15. The method of claim 14,
In the step (c), the thermoelectric pellets are pressed toward the insulating substrate by using a pressing jig in a state where the insulating substrate is placed on the heater, so that the thermoelectric pellets corresponding to the bonding surfaces of the first electrodes and the heat- And the first bonding surface of the thermoelectric module is bonded.

제15항에 있어서,
상기 가압 지그는, 상기 열전 펠렛들의 적어도 일부분이 삽입되도록 형성되는 가압홈들과, 상기 열전 펠렛들을 상기 절연 기판을 향해 탄성 가압할 수 있도록 상기 가압홀들에 각각 설치되는 탄성 부재들을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.16. The method of claim 15,
The pressing jig may include pressing grooves formed to insert at least a part of the thermoelectric pellets and elastic members provided respectively in the pressing holes to elastically press the thermoelectric pellets toward the insulating substrate Of the thermoelectric module.

제14항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 제1 전극들의 접합면이 외부로 노출되도록 상기 제1 전극들을 상기 절연 기판에 매설하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the step (b) is performed by embedding the first electrodes in the insulating substrate so that the bonding surfaces of the first electrodes are exposed to the outside.

제17항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 상기 절연 기판을 상기 전극들이 인서트되도록 사출 성형하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the step (b) is performed by injection-molding the insulating substrate so that the electrodes are inserted.

제14항에 있어서,
(e) 상기 (c) 단계 이후에 수행하며, 상기 전극들 중 상기 열전 모듈의 방열부에 대응하는 제2 전극들의 접합면을 상기 방열부에 대응하는 상기 열전 펠렛들의 제2 접합면에 접합하는 단계; 및
(f) 상기 (e) 단계 이후에 수행하며, 상기 제2 전극들을 절연 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.15. The method of claim 14,
(e) bonding the bonding surfaces of the second electrodes corresponding to the heat dissipating units of the thermoelectric module to the second bonding surfaces of the thermoelectric pellets corresponding to the heat dissipating unit, step; And
(f) performing the insulating process of the second electrodes after the step (e).

(a) 절연 기판에 전극들을 형성하는 단계;
(b) 열전 펠렛들의 미리 정해진 접합면과 상기 전극들의 미리 정해진 접합면 중 적어도 하나에 표면 거칠기가 증가되도록 요철을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 열전 펠렛들의 접합면과 상기 전극들의 접합면을 접착제를 이용해 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.(a) forming electrodes on an insulating substrate;
(b) forming irregularities on at least one of the predetermined joint surfaces of the thermoelectric pellets and the predetermined joint surfaces of the electrodes to increase the surface roughness; And
(c) bonding the bonding surfaces of the thermoelectric pellets to the bonding surfaces of the electrodes using an adhesive.

제20항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 상기 절연 기판의 일면에 형성된 전극홈의 내측면에 상기 전극들을 DBC(Direct Bonded Copper) 공법 또는 스프레이 코팅 공법을 이용해 형성하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.21. The method of claim 20,
Wherein the step (a) is performed by forming the electrodes on an inner surface of an electrode groove formed on one surface of the insulating substrate by using a DBC (Direct Bonded Copper) method or a spray coating method.

제20항에 있어서,
상기 (b) 단계는, 에칭, 스크래칭, 샌드 페이퍼 중 적어도 하나를 이용해 상기 요철을 형성하여 수행하는 것을 특징으로 하는 열전 모듈의 제조 방법.21. The method of claim 20,
Wherein the step (b) is performed by forming the irregularities using at least one of etching, scratching, and sand paper.