KR20190087822A

KR20190087822A - Thermoelectric element

Info

Publication number: KR20190087822A
Application number: KR1020180006108A
Authority: KR
Inventors: 성명석
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-07-25
Also published as: KR102448420B1

Abstract

An embodiment discloses a thermoelectric element. The thermoelectric element includes a first substrate, a plurality of thermoelectric legs disposed on the first substrate, a second substrate disposed on the plurality of thermoelectric legs on the first substrate, an electrode including a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of thermoelectric legs and a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of thermoelectric legs, and a first lead wire electrically connected to the first electrode. The first lead wire includes a core material, a bonding layer disposed outside the core material, and a diffusion barrier layer disposed between the core material and the bonding layer. It is possible to prevent the cracks or damage to the substrate.

Description

열전 소자{THERMOELECTRIC ELEMENT}[0001] THERMOELECTRIC ELEMENT [0002]

본 발명은 열전 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리드선의 접합 신뢰성이 향상된 열전 소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thermoelectric element, and more particularly, to a thermoelectric element having improved reliability of bonding of lead wires.

열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.Thermoelectric phenomenon is a phenomenon caused by the movement of electrons and holes inside a material, which means direct energy conversion between heat and electricity.

열전 소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, P형 열전 재료와 N형 열전 재료를 금속 전극들 사이에 접합시켜 PN 접합 쌍을 형성하는 구조를 가진다. Thermoelectric elements are collectively referred to as elements utilizing thermoelectric phenomenon and have a structure in which a p-type thermoelectric material and an n-type thermoelectric material are bonded between metal electrodes to form a PN junction pair.

열전 소자는 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등으로 구분될 수 있다.A thermoelectric element can be classified into a device using a temperature change of electrical resistance, a device using a Seebeck effect, which is a phenomenon in which electromotive force is generated by a temperature difference, and a device using a Peltier effect, which is a phenomenon in which heat is generated by heat or heat is generated.

열전 소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어, 열전 소자는 냉각용 장치, 온열용 장치, 발전용 장치 등에 적용될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric devices are widely applied to household appliances, electronic components, and communication components. For example, a thermoelectric element can be applied to a cooling device, a heating device, a power generation device, and the like. As a result, there is a growing demand for thermoelectric performance of thermoelectric elements.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판의 크랙, 손상발생을 방지하거나 현저히 줄일 수 있는 가능한 열전 소자를 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a thermoelectric element capable of preventing or significantly reducing cracks and damages of a substrate.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자는 제 1 기판; 상기 제 1 기판의 상부에 배치된 복수의 열전 레그; 상기 제 1 기판의 상부에서 상기 복수의 열전 레그 상에 배치되는 제 2 기판; 상기 제 1 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 1 전극과 상기 제 2 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 전극; 및 상기 제 1 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 리드선; 을 포함하고, 상기 제 1 리드선은 심재; 상기 심재의 외측에 배치된 접합층; 및 상기 심재와 상기 접합층 사이에 배치된 확산 방지층; 을 포함한다.A thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate; A plurality of thermoelectric legs disposed on the first substrate; A second substrate disposed on the plurality of thermoelectrons at an upper portion of the first substrate; An electrode including a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of thermoelectric legs, and a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of thermoelectric legs; And a first lead wire electrically connected to the first electrode; Wherein the first lead wire comprises: a core; A bonding layer disposed on the outer side of the core material; And a diffusion preventing layer disposed between the core and the bonding layer; .

상기 심재의 직경은 상기 접합층의 두께 대비 20배~600배이고, 상기 접합층의 두께는 상기 확산 방지층의 두께 대비 5배~100배일 수 있다.The diameter of the core material may be 20 to 600 times the thickness of the bonding layer, and the thickness of the bonding layer may be 5 to 100 times the thickness of the diffusion preventing layer.

상기 심재는 구리(Cu)를 포함하고, 상기 확산 방지층은 니켈(Ni)을 포함하고, 상기 접합층은 주석(Sn)을 포함할 수 있다.The core material may include copper (Cu), the diffusion preventing layer may include nickel (Ni), and the bonding layer may include tin (Sn).

상기 접합층의 외주면에서 구리 함량은 전체 중량에 대하여 중량%로, 0%일 수 있다.The copper content on the outer peripheral surface of the bonding layer may be 0% by weight with respect to the total weight.

상기 확산 방지층은 상기 심재의 외주면에 배치된 제 1 확산 방지층; 및 상기 제 1 확산 방지층의 외주면에 배치된 제 2 확산 방지층을 포함할 수 있다.Wherein the diffusion preventing layer comprises: a first diffusion preventing layer disposed on an outer circumferential surface of the core material; And a second diffusion preventing layer disposed on an outer circumferential surface of the first diffusion preventing layer.

상기 심재의 직경은 상기 접합층의 두께 대비 100배~150배이고, 상기 접합층의 두께는 상기 제 1 확산 방지층 및 상기 제 2 확산 방지층의 두께 대비 2배 ~ 10배일 수 있다.The diameter of the core material may be 100 to 150 times the thickness of the bonding layer, and the thickness of the bonding layer may be 2 to 10 times the thickness of the first diffusion preventing layer and the second diffusion preventing layer.

상기 심재는 구리(Cu)를 포함하고, 상기 제 1 확산 방지층은 니켈(Ni)을 포함하고, 상기 제 2 확산 방지층은 팔라듐(Pd)을 포함하고, 상기 접합층은 주석(Sn)을 포함할 수 있다.Wherein the core material comprises copper (Cu), the first diffusion barrier layer comprises nickel (Ni), the second diffusion barrier layer comprises palladium (Pd), the bonding layer comprises tin .

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자는 제 1 기판, 상기 제 1 기판의 상부에 배치된 복수의 열전 레그, 상기 제 1 기판의 상부에서 상기 복수의 열전 레그 상에 배치되는 제 2 기판, 상기 제 1 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 1 전극과 상기 제 2 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 전극 및 상기 제 1 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 리드선; 을 포함하고, 상기 제 1 리드선은 상기 제 1 기판에 접합 되는 접합부와 상기 접합부에서 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 접합부 및 상기 연장부 각각은 심재; 및 상기 심재의 외측에 배치된 접합층; 을 포함하고, 상기 접합부의 접합층의 두께는 상기 연장부의 접합층의 두께 보다 클 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a thermoelectric device including a first substrate, a plurality of thermoelectric legs disposed on the first substrate, a second substrate disposed on the plurality of thermo- An electrode including a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of thermoelectric legs and a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of thermoelectric legs, A first lead wire electrically connected; Wherein the first lead wire includes a junction joined to the first substrate and an extension extending outwardly from the junction, wherein each of the junction and the extension comprises: a core; And a bonding layer disposed outside the core member; And a thickness of the bonding layer of the bonding portion may be greater than a thickness of the bonding layer of the extending portion.

상기 제 1 리드선의 상기 접합부 및 상기 연장부 각각은 상기 심재와 상기 접합층 사이에 배치된 확산 방지층; 을 더 포함할 수 있다.Each of the junction and the extension of the first lead line includes a diffusion prevention layer disposed between the core and the bonding layer; As shown in FIG.

상기 접합부의 확산 방지층의 두께는 상기 연장부의 확산 방지층의 두께와 동일할 수 있다.The thickness of the diffusion preventing layer of the bonding portion may be the same as the thickness of the diffusion preventing layer of the extending portion.

상기 접합부의 접합층의 두께는 상기 연장부의 접합층의 두께 대비 10배~25배인 큰 열전 소자.Wherein the thickness of the bonding layer of the bonding portion is 10 to 25 times the thickness of the bonding layer of the extending portion.

본 발명의 실시예에 따르면, 성능이 우수한 열전 소자를 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a thermoelectric device having excellent performance can be obtained.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 리드선의 접합 신뢰성이 열전 소자를 얻을 수 있다.Particularly, according to the embodiment of the present invention, it is possible to obtain the thermoelectric element with reliability of bonding of the lead wire.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 열전도 효율이 향상된 열전 소자를 얻을 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, a thermoelectric element with improved heat conduction efficiency can be obtained.

도 1은 일반적인 열전 소자의 사시도이고,
도 2는 일반적인 열전 소자의 측면도이고,
도 3은 일반적인 열전 소자의 리드선의 단면도이고,
도 4는 도 3의 리드선을 촬영한 이미지이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 제조하기 위한 공정을 개략적으로 나타내는 블록도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이다.1 is a perspective view of a general thermoelectric element,
2 is a side view of a general thermoelectric element,
3 is a sectional view of a lead wire of a general thermoelectric element,
Fig. 4 is an image of the lead wire of Fig. 3,
5 is a cross-sectional view illustrating a lead wire of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention,
6 is a cross-sectional view showing a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention,
7 is a block diagram schematically showing a process for manufacturing a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention,
8 is a cross-sectional view showing a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

우선은 도 1 내지 도 4를 참조하여, 일반적인 열전 소자에 대해 설명한다.First, with reference to Figs. 1 to 4, a general thermoelectric element will be described.

도 1은 일반적인 열전 소자의 사시도이고, 도 2는 일반적인 열전 소자의 측면도이고, 도 3은 일반적인 열전 소자의 리드선의 단면도이고, 도 4는 도 3의 리드선을 촬영한 이미지이다.FIG. 1 is a perspective view of a general thermoelectric element, FIG. 2 is a side view of a general thermoelectric element, FIG. 3 is a cross-sectional view of a lead wire of a general thermoelectric element, and FIG.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일반적인 열전 소자(100)는 P형 열전 레그(120), N형 열전 레그(130), 하부 기판(140), 상부 기판(150), 전극(160) 및 리드선(180)을 포함한다.1 to 4, a conventional thermoelectric element 100 includes a P-type thermoelectric leg 120, an N-type thermoelectric leg 130, a lower substrate 140, an upper substrate 150, (180).

전극(160)은 제 1 전극(161) 및 제 2 전극(162)을 포함하고, 리드선(180)은 일측에서 제 1 전극(161)에 솔더(S) 접합 된 제 1 리드선(181)과 타측에서 제 1 전극(161)에 솔더(S) 접합된 제 2 리드선(182)을 포함한다.The electrode 160 includes a first electrode 161 and a second electrode 162. The lead wire 180 includes a first lead wire 181 connected to the first electrode 161 at one side by solder S, And a second lead wire 182 connected to the first electrode 161 by solder (S).

하부 전극(161)은 하부 기판(140)과 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)의 하면 사이에 배치되고, 상부 전극(162)은 상부 기판(150)과 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)의 상면 사이에 배치된다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(120) 및 복수의 N형 열전 레그(130)는 하부 전극(161) 및 상부 전극(162)에 의하여 전기적으로 연결된다. 하부 전극(161)과 상부 전극(162) 사이에 배치되며, 전기적으로 연결되는 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)는 단위 셀을 형성할 수 있다.The lower electrode 161 is disposed between the lower substrate 140 and the lower surfaces of the P-type thermoelectric leg 120 and the N-type thermoelectric leg 130, and the upper electrode 162 is disposed between the upper substrate 150 and the P- Type thermoelectric transducer 120 and the upper surface of the N-type thermoelectric transducer 130. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 120 and the plurality of N-type thermoelectric legs 130 are electrically connected by the lower electrode 161 and the upper electrode 162. A pair of P-type thermoelectric legs 120 and N-type thermoelectric legs 130, which are disposed between the lower electrode 161 and the upper electrode 162 and are electrically connected to each other, may form a unit cell.

예를 들어, 리드선(181, 182)을 통하여 하부 전극(161) 및 상부 전극(162)에 전압을 인가하면, 펠티에 효과로 인하여 P형 열전 레그(120)로부터 N형 열전 레그(130)로 전류가 흐르는 기판은 열을 흡수하여 냉각부로 작용하고, N형 열전 레그(130)로부터 P형 열전 레그(120)로 전류가 흐르는 기판은 가열되어 발열부로 작용할 수 있다.For example, when a voltage is applied to the lower electrode 161 and the upper electrode 162 through the lead wires 181 and 182, the current flows from the P-type thermoelectric leg 120 to the N-type thermoelectric leg 130 due to the Peltier effect. The substrate through which the current flows can act as a cooling part, and the substrate through which the current flows from the N-type thermoelectric leg 130 to the P-type thermoelectric leg 120 can be heated to act as a heat generating part.

여기서, P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)는 비스무스(Bi) 및 텔루륨(Te)을 주원료로 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 열전 레그일 수 있다. P형 열전 레그(120)는 전체 중량 100wt%에 대하여 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Se-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다. N형 열전 레그(130)는 전체 중량 100wt%에 대하여 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무스(Bi) 및 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함하는 비스무스텔루라이드(Bi-Te)계 주원료 물질 99 내지 99.999wt%와 Bi 또는 Te를 포함하는 혼합물 0.001 내지 1wt%를 포함하는 열전 레그일 수 있다. 예를 들어, 주원료물질이 Bi-Sb-Te이고, Bi 또는 Te를 전체 중량의 0.001 내지 1wt%로 더 포함할 수 있다.Here, the P-type thermoelectric leg 120 and the N-type thermoelectric leg 130 may be bismuth telluride (Bi-Te) thermoelectric legs containing bismuth (Bi) and tellurium (Te) as main raw materials. The P-type thermoelectric leg 120 is made of a material selected from the group consisting of antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron 99 to 99.999 wt% of a bismuth telluride (Bi-Te) based raw material containing at least one of gallium (Ga), tellurium (Te), bismuth (Bi) and indium (In) and 0.001 Lt; / RTI > to 1 wt%. For example, the base material may be Bi-Se-Te, and may further contain Bi or Te in an amount of 0.001 to 1 wt% of the total weight. The N-type thermoelectric leg 130 is made of selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B) 99 to 99.999 wt% of a bismuth telluride (Bi-Te) based raw material containing at least one of gallium (Ga), tellurium (Te), bismuth (Bi) and indium (In) and 0.001 Lt; / RTI > to 1 wt%. For example, the base material may be Bi-Sb-Te and may further contain Bi or Te in an amount of 0.001 to 1 wt% of the total weight.

P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)는 벌크형 또는 적층형으로 형성될 수 있다. 일반적으로 벌크형 P형 열전 레그(120) 또는 벌크형 N형 열전 레그(130)는 열전 소재를 열처리하여 잉곳(ingot)을 제조하고, 잉곳을 분쇄하고 체거름하여 열전 레그용 분말을 획득한 후, 이를 소결하고, 소결체를 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다. 적층형 P형 열전 레그(120) 또는 적층형 N형 열전 레그(130)는 시트 형상의 기재 상에 열전 소재를 포함하는 페이스트를 도포하여 단위 부재를 형성한 후, 단위 부재를 적층하고 커팅하는 과정을 통하여 얻어질 수 있다.The P-type thermoelectric leg 120 and the N-type thermoelectric leg 130 may be formed in a bulk or laminated form. Generally, the bulk type P-type thermoelectric leg 120 or the bulk type N-type thermoelectric leg 130 is manufactured by preparing an ingot by heat-treating the thermoelectric material, pulverizing and sieving the ingot to obtain a thermoelectric leg powder, Sintered body, and cutting the sintered body. The laminated P-type thermoelectric leg 120 or the laminated N-type thermoelectric leg 130 is formed by applying a paste containing a thermoelectric material on a sheet-shaped substrate to form a unit member, then stacking and cutting the unit member Can be obtained.

이때, 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)는 동일한 형상으로 동일한 높이를 갖는 것이 바람직하며, 서로 다른 형상 및 체적을 가질 수 있다. 예를 들어, P형 열전 레그(120)와 N형 열전 레그(130)의 전기 전도 특성이 상이하므로, N형 열전 레그(130)의 단면적을 P형 열전 레그(120)의 단면적과 다르게 형성할 수도 있다.At this time, the pair of P-type thermoelectric legs 120 and the N-type thermoelectric legs 130 preferably have the same shape and the same height, and may have different shapes and volumes. For example, since the electrical conduction characteristics of the P-type thermoelectric leg 120 and the N-type thermoelectric leg 130 are different from each other, the sectional area of the N-type thermoelectric leg 130 is different from that of the P- It is possible.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 성능은 제벡 지수로 나타낼 수 있다. 제백 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. The performance of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention can be represented by a Gebeck index. The whiteness index (ZT) can be expressed by Equation (1).

여기서,

는 제벡계수[V/K]이고,

는 전기 전도도[S/m]이며,

는 파워 인자(Power Factor, [W/mK²])이다. 그리고 T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는

로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm²/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며,

는 밀도[g/cm³]이다.here,

Is the Seebeck coefficient [V / K]

Is the electric conductivity [S / m]

Is a power factor ([W / mK ² ]). And T is the temperature and k is the thermal conductivity [W / mK]. k is

Where a is the thermal diffusivity [cm ² / S], cp is the specific heat [J / gK]

Is the density [g / cm < ³ >].

열전 소자의 제백 지수를 얻기 위하여, Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하며, 측정한 Z값을 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산할 수 있다. In order to obtain the whiteness index of the thermoelectric element, the Z value (V / K) is measured using a Z meter, and the Zebek index (ZT) can be calculated using the measured Z value.

여기서, 하부 기판(140)과 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130) 사이에 배치되는 하부 전극(120), 그리고 상부 기판(150)과 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130) 사이에 배치되는 상부 전극(162)은 구리(Cu), 은(Ag) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The lower substrate 120 is disposed between the lower substrate 140 and the P-type thermoelectric leg 120 and the N-type thermoelectric leg 130. The upper substrate 150 and the P-type thermoelectric leg 120 and the N- The upper electrode 162 disposed between the thermoelectric legs 130 may include at least one of copper (Cu), silver (Ag), and nickel (Ni).

그리고 상호 대향하는 하부 기판(140)과 상부 기판(150)은 절연 기판 또는 금속 기판일 수 있다. 절연 기판은 알루미나 기판 또는 유연성을 가지는 고분자 수지 기판일 수 있다. 유연성을 가지는 고분자 수지 기판은 폴리이미드(PI), 폴리스티렌(PS), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 환상 올레핀 코폴리(COC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 레진(resin)과 같은 고투과성 플라스틱 등의 다양한 절연성 수지재를 포함할 수 있다. 또는, 절연 기판은 직물일 수도 있다. 금속 기판은 Cu, Cu 합금 또는 Cu-Al 합금을 포함할 수 있다. 또한, 하부 기판(140)과 상부 기판(150)이 금속 기판인 경우, 하부 기판(140)과 하부 전극(161) 사이 및 상부 기판(150)과 상부 전극(162) 사이에는 각각 유전체층이 더 형성될 수 있다. 유전체층은 5~10W/K의 열전도도를 가지는 소재를 포함할 수 있다.The lower substrate 140 and the upper substrate 150 facing each other may be an insulating substrate or a metal substrate. The insulating substrate may be an alumina substrate or a polymer resin substrate having flexibility. The flexible polymer resin substrate having flexibility has high permeability such as polyimide (PI), polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), cyclic olefin copoly (COC), polyethylene terephthalate (PET) Plastic, and the like. Alternatively, the insulating substrate may be a fabric. The metal substrate may comprise Cu, a Cu alloy, or a Cu-Al alloy. When the lower substrate 140 and the upper substrate 150 are metal substrates, a dielectric layer is further formed between the lower substrate 140 and the lower electrode 161 and between the upper substrate 150 and the upper electrode 162, respectively . The dielectric layer may include a material having a thermal conductivity of 5 to 10 W / K.

이때, 하부 기판(140)과 상부 기판(150)의 크기는 다르게 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 기판(140)과 상부 기판(150) 중 하나의 체적, 두께 또는 면적은 다른 하나의 체적, 두께 또는 면적보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 열전 소자의 흡열 성능 또는 방열 성능을 높일 수 있다.At this time, the sizes of the lower substrate 140 and the upper substrate 150 may be different. For example, the volume, thickness, or area of one of the lower substrate 140 and the upper substrate 150 may be greater than the volume, thickness, or area of the other. Thus, the heat absorption performance or the heat radiation performance of the thermoelectric element can be enhanced.

복수의 하부 전극(161) 및 복수의 상부 전극(162)은 각각 m*n(여기서, m, n은 각각 1 이상의 정수일 수 있으며, m, n은 서로 동일하거나 상이할 수 있다)의 어레이 형태로 배치될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. 각 하부 전극(161)과 상부 전극(162)은 이웃하는 다른 하부 전극(161)과 상부 전극(162)들과 이격 되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 하부 전극(161)과 상부 전극(162)은 이웃하는 다른 전극(161, 262)들과 대략 0.5 내지 0.8mm 거리로 이격되어 배치될 수 있다.The plurality of lower electrodes 161 and the plurality of upper electrodes 162 may be arranged in an array of m * n (where m and n may be integers of 1 or more, and m and n may be the same or different) But are not limited thereto. Each of the lower electrode 161 and the upper electrode 162 may be disposed apart from the adjacent lower electrode 161 and the upper electrode 162. For example, the lower electrode 161 and the upper electrode 162 may be spaced apart from each other by a distance of about 0.5 to 0.8 mm from the adjacent electrodes 161 and 262.

그리고 각 하부 전극(161) 상에는 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)가 배치되며, 각 상부 전극(162) 하에는 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)가 배치될 수 있다. A pair of P-type thermoelectric legs 120 and N-type thermoelectric legs 130 are disposed on each of the lower electrodes 161. Under the respective upper electrodes 162, a pair of P-type thermoelectric legs 120 and N Type thermoelectric leg 130 may be disposed.

즉, P형 열전 레그(120)의 하면은 하부 전극(161)에 배치되고, 상면은 상부 전극(162)에 배치되며, N형 열전 레그(130)의 하면은 하부 전극(161)에 배치되고, 상면은 상부 전극(162)에 배치될 수 있다. 하부 전극(161)에 배치된 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130) 중 P형 열전 레그(120)가 복수의 하부 전극(162) 중 하나에 배치되면, N형 열전 레그(130)는 이와 이웃하는 다른 하부 전극(162)에 배치될 수 있다. 이에 따라, 복수의 P형 열전 레그(120) 및 복수의 N형 열전 레그(130)는 복수의 하부 전극(161) 및 복수의 하부 전극(162)을 통하여 직렬 연결될 수 있다.That is, the lower surface of the P-type thermoelectric leg 120 is disposed on the lower electrode 161, the upper surface is disposed on the upper electrode 162, the lower surface of the N-type thermoelectric leg 130 is disposed on the lower electrode 161 And the upper surface may be disposed on the upper electrode 162. When a pair of the P-type thermoelectric legs 120 and the P-type thermoelectric legs 120 of the N-type thermoelectric legs 130 disposed on the lower electrode 161 are disposed in one of the plurality of lower electrodes 162, The thermoelectric leg 130 may be disposed on the other lower electrode 162 adjacent thereto. Accordingly, the plurality of P-type thermoelectric legs 120 and the plurality of N-type thermoelectric legs 130 can be connected in series through the plurality of lower electrodes 161 and the plurality of lower electrodes 162.

이때, 하부 전극(161) 상에는 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)를 접합하기 위한 한 쌍의 하부 솔더층이 도포될 수 있으며, 한 쌍의 하부 솔더층 상에는 한 쌍의 P형 열전 레그(120) 및 N형 열전 레그(130)가 각각 배치될 수 있다.At this time, a pair of lower solder layers for bonding a pair of the P-type thermoelectric legs 120 and the N-type thermoelectric legs 130 may be coated on the lower electrode 161. On the pair of lower solder layers, A pair of P-type thermoelectric legs 120 and an N-type thermoelectric leg 130 may be disposed, respectively.

한편, 도 3 및 도 4를 참조하면, 리드선(180)은 내측의 심재(10), 중간층(11) 및 접합층(12)을 포함한다.3 and 4, the lead wire 180 includes an inner core 10, an intermediate layer 11, and a bonding layer 12.

심재(10)는 일정한 직경을 갖는 환봉 형상으로 구성되고, 그 재질은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The core member 10 is formed in a round bar shape having a constant diameter, and the material thereof can be made of an alloy containing copper (Cu) as a main component.

중간층(11)은 내측의 심재(10)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며, 심재(10)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 심재(10)와 접합층(12) 사이에서 접합성을 향상시킨다.The intermediate layer 11 is formed in a tubular shape having an annular cross section with a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the inner core material 10 and has a very thin thickness compared to the core material 10, Thereby improving the bonding property between the layers 12.

접합층(12)은 중간층(11)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며 실질적으로 솔더(S)에 의해 제 1 전극(161)에 접합 되는 영역으로, 그 재질은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The bonding layer 12 is formed in a tubular shape having an annular cross section with a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the intermediate layer 11 and is substantially bonded to the first electrode 161 by the solder S, The material may be made of an alloy containing tin (Sn) as a main component.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 심재(10)의 구리(Cu)는 중간층(11)을 통과하여 접합층(12)으로 확산되어, 접합층(12)의 주석(Sn)과 반응하여 금속간 화합물(intermetallic)을 형성한다.4, copper (Cu) of the core material 10 diffuses into the bonding layer 12 through the intermediate layer 11 and reacts with tin (Sn) of the bonding layer 12 to form a metal Intermetallic < / RTI >

도 4의 이미지 중 제 1 영역(A)은 심재(10)의 외측의 단면을 촬영한 영역이며, 제 2 영역(B)은 접합층(12)이며 심재(10)의 구리(Cu)가 확산되어 전체 중량%에서 60% 이상의 구리(Cu)가 존재하는 영역이며, 제 3 영역(C)은 접합층(12)이며 심재(10)의 구리(Cu)가 확산되어 전체 중량%에서 대략 10%의 구리(Cu)가 존재하는 영역이며, 접합층(12)의 외각 측 영역으로 심재(10)의 구리(Cu)가 확산되어 전체 중량%에서 대략 5%의 구리(Cu)가 존재하는 영역이다.The first region A of the image of FIG. 4 is a region photographed on the outer side of the core member 10 and the second region B is the bonding layer 12 and copper (Cu) of the core member 10 is diffused And the third region C is the bonding layer 12 and copper (Cu) of the core 10 is diffused to form a region where the total weight% is at least about 10% And copper (Cu) of the core material 10 is diffused into the region on the outer side of the bonding layer 12 and copper (Cu) is present in an amount of approximately 5% in the total weight% .

즉, 심재(10)의 구리(Cu)는 접합층(12)의 외각 측 영역까지 확산하여, 접합층(12)의 전 영역에서 심재(10)의 구리(Cu)와 접합층(12)의 주석(Sn)이 반응하여 금속간 화합물(intermetallic)을 형성할 수 있다.That is, copper (Cu) of the core material 10 diffuses to the outer side region of the bonding layer 12, and copper (Cu) of the core 10 and the bonding layer 12 Tin (Sn) may react to form an intermetallic compound.

이러한 금속간 화합물은 솔더링 접합성을 저하시키며, 크랙 전파가 용이하여 이종 금속 간 계면 박리 발생하는 영역으로 신뢰성 측면에서 악영향을 초래할 수 있는 문제가 있다.Such an intermetallic compound deteriorates the soldering bonding property and facilitates crack propagation, which is a region where interfacial interfacial peeling occurs, which may adversely affect reliability in terms of reliability.

이하에서는 도 5를 함께 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자를 설명한다.Hereinafter, a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a lead wire of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자는 도 1 내지 도 3에 도시된 열전 소자에 비해 리드선(280)의 구성이 상이하므로, 이하에서는 차별되는 리드선(280)의 구성에 대해서만 상세히 설명하며 동일한 구성에 중복되는 도면부호에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 5, the thermoelectric element according to an embodiment of the present invention differs from the thermoelectric element shown in FIGS. 1 to 3 in the configuration of the lead wire 280, And detailed description of the same reference numerals will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자의 리드선(280)은 내측의 심재(20), 확산 방지층(21) 및 접합층(22)을 포함한다.The lead wire 280 of the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes an inner core 20, a diffusion prevention layer 21, and a bonding layer 22.

심재(20)는 일정한 직경을 갖는 환봉 형상으로 구성되고, 그 재질은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The core member 20 is formed in a round bar shape having a constant diameter, and the material thereof can be made of an alloy containing copper (Cu) as a main component.

여기서, 심재(20)의 직경(T1)은 대략 3000㎛로 설정될 수 있으며, 이는 전체 리드선(280)의 직경 대비 95% 이상을 차지할 수 있다.Here, the diameter T1 of the core member 20 may be set to approximately 3000 占 퐉, which may occupy 95% or more of the entire lead wire 280 in diameter.

확산 방지층(21)은 제 1 확산 방지층(21a) 및 제 2 확산 방지층(21b)을 포함할 수 있다.The diffusion preventing layer 21 may include a first diffusion preventing layer 21a and a second diffusion preventing layer 21b.

제 1 확산 방지층(21a) 및 제 2 확산 방지층(21b) 각각은 심재(20)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 대략 0.2㎛ 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다.Each of the first diffusion preventing layer 21a and the second diffusion preventing layer 21b has a very thin thickness compared to the core 20 and can have a thickness of about 0.2 탆 to 1 탆.

제 1 확산 방지층(21a)은 내측의 심재(20)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며, 심재(20)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 심재(20)의 구리(Cu)가 외측으로 확산되는 것을 방지하는 배리어 역할을 수행할 수 있다.The first diffusion preventing layer 21a is formed in a tubular shape having an annular cross section with a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the inner core member 20 and has a very thin thickness compared to the core member 20, Can prevent the copper (Cu) from diffusing outwardly.

여기서, 제 1 확산 방지층(21a)은 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.Here, the first diffusion preventing layer 21a may be made of an alloy containing nickel (Ni) as a main component.

제 2 확산 방지층(21b)은 내측의 제 1 확산 방지층(21a)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며, 심재(20)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 제 1 확산 방지층(21a)과 유사 또는 동일한 두께를 가질 수 있다. The second diffusion prevention layer 21b is formed in a tubular shape having an annular cross section having a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the inner first diffusion prevention layer 21a and has a very thin thickness compared to the core material 20, And may have a thickness similar to or the same as that of the first diffusion preventing layer 21a.

제 2 확산 방지층(21b)은 심재(20)의 구리(Cu)가 제 1 확산 방지층(21a)을 통과하여 외측으로 확산되는 것을 방지하는 2 차 배리어 역할을 수행할 수 있다.The second diffusion prevention layer 21b may serve as a secondary barrier for preventing Cu of the core 20 from diffusing outward through the first diffusion barrier layer 21a.

또한, 제 2 확산 방지층(21b)은 접합층(22) 사이에서 접합성을 향상시킬 수 있다.Further, the second diffusion preventing layer 21b can improve the bonding property between the bonding layers 22.

여기서, 제 1 확산 방지층(21a)은 팔라듐(Pd)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.Here, the first diffusion preventing layer 21a may be made of an alloy containing palladium (Pd) as a main component.

접합층(22)은 제 2 확산 방지층(21b)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며 실질적으로 솔더(S)에 의해 제 1 전극에 접합 되는 영역으로, 그 재질은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The bonding layer 22 is a region which is formed in a tubular shape having an annular cross section of a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the second diffusion preventing layer 21b and is substantially bonded to the first electrode by the solder S, The material may be made of an alloy containing tin (Sn) as a main component.

접합층(22)은 대략 0.2㎛ 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이는 심재(20)의 직경 대비 대략 1/150배 내지 1/100배로 설정될 수 있다.The bonding layer 22 may have a thickness of about 0.2 μm to 1 μm, which may be set to about 1/150 to 1/100 times the diameter of the core 20.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 열전 소자는 접합층(22)의 두께를 솔더(S) 접합을 위한 최소 두께로 유지할 수 있으며, 제 1 확산 방지층(21a)과 제 2 확산 방지층(21b)을 통해 심재(20)의 구리(Cu) 성분이 접합층(22) 측으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.That is, the thermoelectric device according to an embodiment of the present invention can maintain the thickness of the bonding layer 22 to a minimum thickness for solder S bonding, and the first diffusion preventing layer 21a and the second diffusion preventing layer 21b It is possible to prevent the copper (Cu) component of the core material 20 from diffusing toward the bonding layer 22 side.

이를 통해 심재(20)와 접합층(22) 사이에서 금속간 화합물이 형성되지 않고, 계면 박리가 발생하지 않기 때문에 신뢰성이 높은 접속을 구현할 수 있다.As a result, an intermetallic compound is not formed between the core material 20 and the bonding layer 22, and interface separation does not occur, so that a highly reliable connection can be realized.

이하에서는 도 6을 함께 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자를 설명한다.Hereinafter, a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자는 도 1 내지 도 3에 도시된 열전 소자에 비해 리드선(380)의 구성이 상이하므로, 이하에서는 차별되는 리드선(380)의 구성에 대해서만 상세히 설명하며 동일한 구성에 중복되는 도면부호에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, the thermoelectric element according to another embodiment of the present invention differs from the thermoelectric element shown in FIGS. 1 to 3 in the configuration of the lead wire 380, so that the configuration of the lead wire 380, And detailed description of the same reference numerals will be omitted.

본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선(380)은 내측의 심재(30), 확산 방지층(31) 및 접합층(32)을 포함한다.The lead wire 380 of the thermoelectric element according to another embodiment of the present invention includes an inner core 30, a diffusion preventing layer 31 and a bonding layer 32. [

심재(30)는 일정한 직경을 갖는 환봉 형상으로 구성되고, 그 재질은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The core member 30 is formed in a round bar shape having a constant diameter, and the material thereof can be made of an alloy containing copper (Cu) as a main component.

여기서, 심재(30)의 직경(T1)은 대략 3000㎛로 설정될 수 있으며, 이는 전체 리드선(380)의 직경 대비 90% 이상을 차지할 수 있다.Here, the diameter T1 of the core 30 may be set to about 3000 탆, which may account for 90% or more of the diameter of the entire lead wire 380.

확산 방지층(31)은 심재(30)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 대략 0.2㎛ 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다.The diffusion preventive layer 31 has a very thin thickness compared to the core 30 and can have a thickness of approximately 0.2 탆 to 1 탆.

확산 방지층(31)은 내측의 심재(30)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며, 심재(30)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 심재(30)의 구리(Cu)가 외측으로 확산되는 것을 방지하는 배리어 역할을 수행할 수 있다.The diffusion preventive layer 31 is formed in a tubular shape having an annular cross section with a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the inner core member 30 and has a very thin thickness compared to the core member 30, And can function as a barrier for preventing copper (Cu) from diffusing outwardly.

여기서, 확산 방지층(31)은 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.Here, the diffusion preventing layer 31 may be made of an alloy containing nickel (Ni) as a main component.

또한, 확산 방지층(31)은 접합층(32) 사이에서 접합성을 향상시킬 수 있다.Further, the diffusion preventing layer 31 can improve the bonding property between the bonding layers 32.

접합층(32)은 확산 방지층(31)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며 실질적으로 솔더(S)에 의해 제 1 전극에 접합 되는 영역으로, 그 재질은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The bonding layer 32 is formed in a tubular shape having an annular cross section of a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the diffusion preventing layer 31 and substantially bonded to the first electrode by the solder S, May be made of an alloy containing tin (Sn) as a main component.

여기서, 접합층(32)은 대략 5㎛ 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이는 심재(30)의 직경 대비 대략 1/20배 내지 1/600배로 설정될 수 있다.Here, the bonding layer 32 may have a thickness of about 5 탆 to 15 탆, which may be set to about 1/20 times to 1/600 times the diameter of the core 30.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자는 접합층(32)의 두께를 증가시켜 접합층(32)의 외주면 까지 심재(30)의 구리(Cu) 성분이 확산되는 것을 방지하며, 접합층(32)과 솔더(S)의 접합성을 향상시킬 수 있어 신뢰성이 높은 접속을 구현할 수 있다.That is, the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention increases the thickness of the bonding layer 32 to prevent the copper (Cu) component of the core 30 from diffusing to the outer peripheral surface of the bonding layer 32, The bonding property between the solder 32 and the solder S can be improved and a highly reliable connection can be realized.

이하에서는 도 7 및 도 8을 함께 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자를 설명한다.Hereinafter, a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 제조하기 위한 공정을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선을 나타내는 단면도이다.FIG. 7 is a block diagram schematically showing a process for manufacturing a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a lead wire of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자는 도 1 내지 도 3에 도시된 열전 소자에 비해 리드선(480)의 구성이 상이하므로, 이하에서는 차별되는 리드선(480)의 구성에 대해서만 상세히 설명하며 동일한 구성에 중복되는 도면부호에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.7 and 8, the thermoelectric element according to another embodiment of the present invention differs from the thermoelectric element shown in Figs. 1 to 3 in the configuration of the lead wire 480, ) Will be described in detail only, and detailed description of the same reference numerals will be omitted.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선(480)은 수조(1)에 담긴 주석(Sn) 용액(2)을 통과하면서, 심재(40)의 외측에 접합층(42)을 형성한다.7 and 8, a lead wire 480 of a thermoelectric element according to another embodiment of the present invention passes through a tin (Sn) solution 2 contained in a water tank 1, The bonding layer 42 is formed.

여기서, 리드선(480)은 권출롤(3)에서 권출되어, 권취롤(4) 측으로 이송되며 권취될 수 있다.Here, the lead wire 480 is unwound from the unwinding roll 3, and can be transported to the winding roll 4 side and wound.

여기서, 권출롤(3)과 권취롤(4) 사이에는 리드선(480)의 장력을 조절하기 위한 복수의 버퍼롤(5)이 배치될 수 있다.Here, a plurality of buffer rolls 5 for adjusting the tension of the lead wire 480 may be disposed between the take-up roll 3 and the take-up roll 4.

권출롤(3)과 권취롤(4)은 제어부(미도시)의 의해 서로 동일한 속도 또는 상이한 속도로 회전할 수 있으며, 리드선(480)의 피치 이송을 통해 단일 피치에 대응되는 거리만큼 회전한 후 일정 시간 정지될 수 있다.The winding roll 3 and the winding roll 4 can be rotated at the same speed or different speed by a control unit (not shown), rotated by a distance corresponding to a single pitch through pitch transfer of the lead wire 480 It can be stopped for a certain time.

이를 통해 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선(480)은 절단선(CL)에 인접한 제 1 영역(E)에서 주변의 제 2 영역(F) 보다 두께가 큰 제 1 두께(T7)를 가질 수 있다.The lead wire 480 of the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention has a first thickness T7 that is thicker than the surrounding second region F in the first region E adjacent to the cutting line CL, Lt; / RTI >

여기서, 제 1 영역(E)은 열전 소자의 제 1 전극에 접합 되는 접합부로 구현될 수 있으며, 제 2 영역(F)은 접합부에서 외측으로 연장되는 연장부로 구현될 수 있다.Here, the first region E may be implemented as a junction bonded to the first electrode of the thermoelectric element, and the second region F may be implemented as an extension extending outward from the junction.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자의 리드선(480)은 내측의 심재(40), 확산 방지층(41) 및 접합층(42)을 포함한다.The lead wire 480 of the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention includes an inner core 40, a diffusion prevention layer 41, and a bonding layer 42.

심재(40)는 일정한 직경을 갖는 환봉 형상으로 구성되고, 그 재질은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The core member 40 is formed in a round bar shape having a constant diameter, and the material thereof can be made of an alloy containing copper (Cu) as a main component.

여기서, 심재(40)의 직경(T1)은 대략 3000㎛로 설정될 수 있으며, 이는 전체 리드선(480)의 직경 대비 90% 이상을 차지할 수 있다.Here, the diameter T1 of the core member 40 may be set to approximately 3000 탆, which may occupy 90% or more of the diameter of the entire lead wire 480.

확산 방지층(41)은 심재(40)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 대략 0.2㎛ 내지 1㎛의 두께를 가질 수 있다.The diffusion barrier layer 41 has a very thin thickness compared to the core material 40 and can have a thickness of approximately 0.2 탆 to 1 탆.

확산 방지층(41)은 내측의 심재(40)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며, 심재(40)에 비해 매우 얇은 두께를 가지며, 심재(40)의 구리(Cu)가 외측으로 확산되는 것을 방지하는 배리어 역할을 수행할 수 있다.The diffusion preventive layer 41 is formed in a tubular shape having an annular cross section with a substantially constant thickness surrounding the outer surface of the inner core material 40 and has a very thin thickness compared to the core material 40, And can function as a barrier for preventing copper (Cu) from diffusing outwardly.

여기서, 확산 방지층(41)은 니켈(Ni)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.Here, the diffusion preventing layer 41 may be made of an alloy containing nickel (Ni) as a main component.

또한, 확산 방지층(41)은 접합층(42) 사이에서 접합성을 향상시킬 수 있다.Further, the diffusion preventing layer 41 can improve the bonding property between the bonding layers 42.

접합층(42)은 제 1 접합층(42a)과 제 2 접합층(42b)을 포함한다.The bonding layer 42 includes a first bonding layer 42a and a second bonding layer 42b.

제 1 접합층(42a)은 제 2 영역(F)에 배치되며, 확산 방지층(41)의 외표면을 감싸며 일정한 두께(T6)의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성될 수 있고, 그 재질은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The first bonding layer 42a may be disposed in the second region F and may be formed into a tubular shape having an annular cross section of a constant thickness T6 surrounding the outer surface of the diffusion preventing layer 41, Or an alloy containing tin (Sn) as a main component.

제 2 접합층(42b)은 제 1 영역(E)에 배치되며, 확산 방지층(41)의 외표면을 감싸는 실질적으로 일정한 두께(T7)의 환 형상의 단면을 갖는 관상으로 구성되며 실질적으로 솔더(S)에 의해 제 1 전극에 접합 되는 영역으로, 그 재질은 주석(Sn)을 주성분으로 하는 합금으로 제조될 수 있다.The second bonding layer 42b is disposed in the first region E and is formed in a tubular shape having an annular cross section of a substantially constant thickness T7 surrounding the outer surface of the diffusion preventing layer 41, S to the first electrode, and the material thereof may be made of an alloy containing tin (Sn) as a main component.

여기서, 제 1 접합층(42a)은 대략 2㎛ 정도의 두께를 가질 수 있으며, 제 2 접합층(42b)은 대략 5㎛ 내지 15㎛의 두께를 가질 수 있다.Here, the first bonding layer 42a may have a thickness of about 2 占 퐉, and the second bonding layer 42b may have a thickness of about 5 占 퐉 to 15 占 퐉.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열전 소자는 실질적으로 솔더(S)가 접합 되는 접합부 영역(E)에서 선택적으로 접합층(42)의 두께를 증가시켜 접합층(42b)의 외주면 까지 심재(40)의 구리(Cu) 성분이 확산되는 것을 방지하며, 접합층(42b)과 솔더(S)의 접합성을 향상시킬 수 있어 신뢰성이 높은 접속을 구현할 수 있으며, 솔더(S)가 접합 되지 않은 연장부 영역(F)에서는 접합층(42a)의 두께를 상대적으로 작게 하여, 사용되는 재료비를 절감할 수 있어 경제적이다.In other words, the thermoelectric device according to another embodiment of the present invention substantially increases the thickness of the bonding layer 42 in the bonding region E where the solder S is bonded to the outer periphery of the bonding layer 42b, It is possible to prevent the Cu component of the solder layer 40 from being diffused and to improve the bonding property of the bonding layer 42b and the solder S to realize a highly reliable connection, In the extension region F, the thickness of the bonding layer 42a can be relatively reduced, and the material cost can be reduced, which is economical.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.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 embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

120: P형 열전 레그 130: N형 열전 레그
140: 하부 기판 150: 상부 기판
161: 하부 전극 162: 상부 전극
180, 280, 380, 480: 리드선120: P-type thermoelectric leg 130: N-type thermoelectric leg
140: lower substrate 150: upper substrate
161: lower electrode 162: upper electrode
180, 280, 380, 480: Lead wire

Claims

제 1 기판;
상기 제 1 기판의 상부에 배치된 복수의 열전 레그;
상기 제 1 기판의 상부에서 상기 복수의 열전 레그 상에 배치되는 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 1 전극과 상기 제 2 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 전극; 및
상기 제 1 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 리드선; 을 포함하고,
상기 제 1 리드선은
심재;
상기 심재의 외측에 배치된 접합층; 및
상기 심재와 상기 접합층 사이에 배치된 확산 방지층; 을 포함하는 열전 소자.
A first substrate;
A plurality of thermoelectric legs disposed on the first substrate;
A second substrate disposed on the plurality of thermoelectrons at an upper portion of the first substrate;
An electrode including a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of thermoelectric legs, and a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of thermoelectric legs; And
A first lead wire electrically connected to the first electrode; / RTI >
The first lead wire
Shim Jae;
A bonding layer disposed on the outer side of the core material; And
A diffusion preventing layer disposed between the core and the bonding layer; / RTI >

제 1 항에 있어서,
상기 심재의 직경은 상기 접합층의 두께 대비 20배~600배이고,
상기 접합층의 두께는 상기 확산 방지층의 두께 대비 5배~100배인 열전 소자.
The method according to claim 1,
The diameter of the core material is 20 to 600 times the thickness of the bonding layer,
Wherein the thickness of the bonding layer is 5 to 100 times the thickness of the diffusion preventing layer.

제 1 항에 있어서,
상기 심재는 구리(Cu)를 포함하고,
상기 확산 방지층은 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 접합층은 주석(Sn)을 포함하는 열전 소자.
The method according to claim 1,
Wherein the core comprises copper (Cu)
Wherein the diffusion barrier layer comprises nickel (Ni)
Wherein the bonding layer comprises tin (Sn).

제 3 항에 있어서,
상기 접합층의 외주면에서 구리 함량은
전체 중량에 대하여 중량%로, 0%인 열전 소자.
The method of claim 3,
The copper content on the outer peripheral surface of the bonding layer is
Wherein the thermoelectric element is 0% by weight based on the total weight.

제 1 항에 있어서,
상기 확산 방지층은
상기 심재의 외주면에 배치된 제 1 확산 방지층; 및
상기 제 1 확산 방지층의 외주면에 배치된 제 2 확산 방지층을 포함하는 열전 소자.
The method according to claim 1,
The diffusion barrier layer
A first diffusion preventing layer disposed on an outer circumferential surface of the core member; And
And a second diffusion preventing layer disposed on an outer peripheral surface of the first diffusion preventing layer.

제 5 항에 있어서,
상기 심재의 직경은 상기 접합층의 두께 대비 100배~150배이고,
상기 접합층의 두께는 상기 제 1 확산 방지층 및 상기 제 2 확산 방지층의 두께 대비 2배 ~ 10배인 열전 소자.
6. The method of claim 5,
The diameter of the core material is 100 to 150 times the thickness of the bonding layer,
Wherein the thickness of the bonding layer is 2 to 10 times the thickness of the first diffusion preventing layer and the second diffusion preventing layer.

제 5 항에 있어서,
상기 심재는 구리(Cu)를 포함하고,
상기 제 1 확산 방지층은 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 제 2 확산 방지층은 팔라듐(Pd)을 포함하고,
상기 접합층은 주석(Sn)을 포함하는 열전 소자.
6. The method of claim 5,
Wherein the core comprises copper (Cu)
Wherein the first diffusion barrier layer comprises nickel (Ni)
Wherein the second diffusion barrier layer comprises palladium (Pd)
Wherein the bonding layer comprises tin (Sn).

제 7 항에 있어서,
상기 접합층의 외주면에서 구리 함량은
전체 중량에 대하여 중량%로, 0%인 열전 소자.
8. The method of claim 7,
The copper content on the outer peripheral surface of the bonding layer is
Wherein the thermoelectric element is 0% by weight based on the total weight.

제 1 기판,
상기 제 1 기판의 상부에 배치된 복수의 열전 레그;
상기 제 1 기판의 상부에서 상기 복수의 열전 레그 상에 배치되는 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 1 전극과 상기 제 2 기판과 상기 복수의 열전 레그 사이에 배치되는 복수의 제 2 전극을 포함하는 전극; 및
상기 제 1 전극에 전기적으로 연결되는 제 1 리드선; 을 포함하고,
상기 제 1 리드선은
상기 제 1 기판에 접합 되는 접합부와
상기 접합부에서 외측으로 연장되는 연장부를 포함하고,
상기 접합부 및 상기 연장부 각각은
심재; 및
상기 심재의 외측에 배치된 접합층; 을 포함하고,
상기 접합부의 접합층의 두께는 상기 연장부의 접합층의 두께보다 큰 열전 소자.
The first substrate,
A plurality of thermoelectric legs disposed on the first substrate;
A second substrate disposed on the plurality of thermoelectrons at an upper portion of the first substrate;
An electrode including a plurality of first electrodes disposed between the first substrate and the plurality of thermoelectric legs, and a plurality of second electrodes disposed between the second substrate and the plurality of thermoelectric legs; And
A first lead wire electrically connected to the first electrode; / RTI >
The first lead wire
A joining portion joined to the first substrate,
And an extension extending outwardly from the junction,
Each of the abutment and the extension
Shim Jae; And
A bonding layer disposed on the outer side of the core material; / RTI >
Wherein a thickness of the bonding layer of the bonding portion is larger than a thickness of the bonding layer of the extending portion.

제 9 항에 있어서,
상기 제 1 리드선의 상기 접합부 및 상기 연장부 각각은
상기 심재와 상기 접합층 사이에 배치된 확산 방지층; 을 더 포함하는 열전 소자.
10. The method of claim 9,
Wherein each of the junction and the extension of the first lead wire
A diffusion preventing layer disposed between the core and the bonding layer; Further comprising a thermoelectric element.

제 9 항에 있어서,
상기 접합부의 확산 방지층의 두께는 상기 연장부의 확산 방지층의 두께와 동일한 열전 소자.
10. The method of claim 9,
And the thickness of the diffusion preventing layer of the bonding portion is equal to the thickness of the diffusion preventing layer of the extending portion.

제 9 항에 있어서,
상기 접합부의 접합층의 두께는 상기 연장부의 접합층의 두께 대비 10배~25배인 큰 열전 소자.
10. The method of claim 9,
Wherein the thickness of the bonding layer of the bonding portion is 10 to 25 times the thickness of the bonding layer of the extending portion.

제 10 항에 있어서,
상기 심재는 구리(Cu)를 포함하고,
상기 확산 방지층은 니켈(Ni)을 포함하고,
상기 접합층은 주석(Sn)을 포함하는 열전 소자.
11. The method of claim 10,
Wherein the core comprises copper (Cu)
Wherein the diffusion barrier layer comprises nickel (Ni)
Wherein the bonding layer comprises tin (Sn).

제 13 항에 있어서,
상기 접합층의 외주면에서 구리 함량은
전체 중량에 대하여 중량%로, 0%인 열전 소자.14. The method of claim 13,
The copper content on the outer peripheral surface of the bonding layer is
Wherein the thermoelectric element is 0% by weight based on the total weight.