KR20200011999A - Thermoelectric moudule and device using the same - Google Patents

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Abstract

Embodiments of the present invention relate to a thermoelectric element and thermoelectric module used for cooling. The areas of first and second substrates are formed differently to increase the heat dissipation efficiency so that the thermoelectric module may be thinned. The thermoelectric module comprises: a first substrate; a first dielectric layer; a first electrode layer; at least one unit cell; a second electrode layer; a second dielectric layer; and a second substrate.

Description

열전모듈 및 이를 포함하는 열전환장치{THERMOELECTRIC MOUDULE AND DEVICE USING THE SAME}Thermoelectric module and thermoconversion device including same {THERMOELECTRIC MOUDULE AND DEVICE USING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 열전모듈에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a thermoelectric module.

열전소자를 제조하는 방식에서는 잉곳(Ingot) 형태의 소재를 열처리하고, 분말로 분쇄(Ball Mill)한 후, 미세 사이즈로 시빙(sieving)한 후, 다시 소결 공정을 거친후 필요한 열전소자의 크기로 절단(cutting)하는 공정을 거쳐서 제조된다. 이러한 벌크형 열전소자를 제조하는 공정에서는 분말의 소결후 커팅시 많은 부분의 재료 손실이 발생하게 되며, 양산화하는 경우 벌크형 소재의 크기 측면에서 균일성이 떨어지게 되며, 이러한 열전소자의 두께를 박형화하기 어려워, 박형화(slim)요구되는 제품에 적용이 어려운 문제가 있었다.In the method of manufacturing a thermoelectric device, an ingot-shaped material is heat-treated, pulverized into a powder, sieving to a fine size, and then subjected to a sintering process to a size of a thermoelectric device required. It is manufactured through a process of cutting. In the process of manufacturing such a bulk type thermoelectric element, a large portion of material loss occurs during cutting after sintering of the powder, and in the case of mass production, uniformity is reduced in terms of the size of the bulk type material, and it is difficult to reduce the thickness of the thermoelectric element. There was a problem that is difficult to apply to a product that is required to be thin (slim).

특히, 이러한 기존의 열전소자를 활용한 열전모듈의 경우, 하부에 히트싱크(Heat sink)와 팬(Fan) 등의 장비가 장착되어야 하는바, 크기와 두께가 급격히 증가하게 되며, 이로 인해 실제 제품에 적용하기 위해서는 공간적 제약을 받게 되는 문제도 발생하게 된다.In particular, in the case of such a thermoelectric module using a thermoelectric element, equipment such as a heat sink and a fan should be mounted on the bottom thereof, and thus the size and thickness of the thermoelectric module are rapidly increased. In addition, the problem of spatial constraints arises.

본 발명의 실시예들은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 제1기판 및 제2기판의 면적을 상이하게 형성하여 방열효율을 높일 수 있도록 하여 열전모듈의 박형화를 구현할 수 있도록 하며, 특히, 제1기판 및 제2기판의 면적을 상이하게 형성하는 경우 방열측의 기판의 면적을 크게 형성하여 열전달율을 높임으로써, 히트싱크를 제거하여 냉각 디바이스의 소형화, 박형화를 구현할 수 있는 열전모듈을 제공할 수 있도록 한다.Embodiments of the present invention have been made to solve the above-described problem, so that the area of the first substrate and the second substrate is formed differently to increase the heat dissipation efficiency, so that the thermoelectric module can be thinned, and in particular, the first In the case where the areas of the substrate and the second substrate are differently formed, the area of the substrate on the heat dissipation side is increased to increase the heat transfer rate, thereby providing a thermoelectric module capable of miniaturizing and thinning the cooling device by removing the heat sink. do.

본 발명의 한 실시예에 따른 열전모듈은 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 유전층; 상기 제1 유전층 상에 배치된 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되고, 전기적으로 연결되는 P형 반도체소자와 N형 반도체소자를 포함하는 적어도 하나의 단위셀; 상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 상에 배치된 제2 전극층; 상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 유전층; 상기 제2 유전층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 마주보며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 금속 기판이고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 체적이 서로 다르고, 상기 제2 기판의 면적이 상기 제1 기판의 면적보다 크며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면적 비는 1:1.2 내지 5이다.Thermoelectric module according to an embodiment of the present invention comprises a first substrate; A first dielectric layer disposed on the first substrate; A first electrode layer disposed on the first dielectric layer; At least one unit cell disposed on the first electrode layer and including a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device electrically connected thereto; A second electrode layer disposed on the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element; A second dielectric layer disposed on the second electrode layer; A second substrate disposed on the second dielectric layer, wherein the first substrate and the second substrate face each other, the first substrate and the second substrate are metal substrates, and the first substrate and the second substrate Volumes of the two substrates are different from each other, an area of the second substrate is larger than an area of the first substrate, and an area ratio of the first substrate and the second substrate is 1: 1.2 to 5.

상기 제2 기판의 체적은 상기 제1 기판의 체적보다 클 수 있다.The volume of the second substrate may be larger than the volume of the first substrate.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 두께는 서로 다를 수 있다. The thickness of the first substrate and the second substrate may be different.

상기 제2 기판의 두께는 상기 제1 기판의 두께보다 두꺼울 수 있다. The thickness of the second substrate may be thicker than the thickness of the first substrate.

상기 제2 기판의 한 표면에 요철패턴이 형성될 수 있다. An uneven pattern may be formed on one surface of the second substrate.

상기 요철패턴은 상기 제2 기판과 상기 제2 유전층 사이에 배치된 복수의 요철패턴일 수 있다.The uneven pattern may be a plurality of uneven patterns disposed between the second substrate and the second dielectric layer.

상기 제2 기판의 상기 한 표면은 상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자를 향하여 배치될 수 있다.The one surface of the second substrate may be disposed toward the P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device.

상기 제1 유전층 및 상기 제2 유전층의 열전도도는 5 내지 10W/mK일 수 있다.The thermal conductivity of the first dielectric layer and the second dielectric layer may be 5 to 10W / mK.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 Cu, Cu 합금 및 Cu-Al 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first substrate and the second substrate may include at least one of Cu, Cu alloy, and Cu-Al alloy.

상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층의 두께는 0.01mm 내지 0.1mm일 수 있다.The thickness of the first dielectric layer and the second dielectric layer may be 0.01mm to 0.1mm.

상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 Cu, Ag 및 Ni 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first electrode layer and the second electrode layer may include at least one of Cu, Ag, and Ni.

상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층의 두께는 0.01 내지 0.3mm일 수 있다.The thickness of the first electrode layer and the second electrode layer may be 0.01 to 0.3mm.

상기 P형 반도체소자 및 상기 N형 반도체소자는, BiTe계 주원료물질에 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물일 수 있다.The P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device may be a mixture of Bi or Te mixed with BiTe-based main material.

상기 P형 반도체소자 및 상기 N형 반도체소자의 높이는 0.01mm 내지 0.5mm일 수 있다.The height of the P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device may be 0.01mm to 0.5mm.

상기 P형 반도체소자의 체적과 상기 N형 반도체소자의 체적은 상이할 수 있다.The volume of the P-type semiconductor device and the volume of the N-type semiconductor device may be different.

상기 N형 반도체소자의 체적은 상기 P형 반도체소자의 체적보다 클 수 있다.The volume of the N-type semiconductor device may be larger than that of the P-type semiconductor device.

본 발명의 다른 실시예에 따른 열전모듈은 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 유전층; 상기 제1 유전층 상에 배치된 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치되고, 전기적으로 연결되는 P형 반도체소자와 N형 반도체소자를 포함하는 적어도 하나의 단위셀; 상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 상에 배치된 제2 전극층; 상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 유전층; 상기 제2 유전층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 마주보며, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 금속 기판이고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 체적이 서로 다르고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면적은 서로 다르며, 상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 중 적어도 하나는 서로 적층되는 2 이상의 단위부재를 포함하고, 각 단위부재는 기재 및 상기 기재 상의 반도체층을 포함하며, 인접하는 단위부재들 사이에는 전도층이 배치되고, 각 단위부재는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 평행하게 배치된다.A thermoelectric module according to another embodiment of the present invention includes a first substrate; A first dielectric layer disposed on the first substrate; A first electrode layer disposed on the first dielectric layer; At least one unit cell disposed on the first electrode layer and including a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device electrically connected thereto; A second electrode layer disposed on the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element; A second dielectric layer disposed on the second electrode layer; A second substrate disposed on the second dielectric layer, wherein the first substrate and the second substrate face each other, the first substrate and the second substrate are metal substrates, and the first substrate and the second substrate Wherein the volume of the two substrates is different, the areas of the first substrate and the second substrate are different from each other, and at least one of the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element includes two or more unit members stacked on each other; The unit member includes a substrate and a semiconductor layer on the substrate, and a conductive layer is disposed between adjacent unit members, and each unit member is disposed parallel to the first substrate and the second substrate.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1기판 및 제2기판의 면적을 상이하게 형성하여 방열효율을 높일 수 있도록 하여 열전모듈의 박형화를 구현할 수 있도록 한다.According to the embodiment of the present invention, the area of the first substrate and the second substrate are formed differently to increase the heat dissipation efficiency, thereby realizing the thinning of the thermoelectric module.

특히, 제1기판 및 제2기판의 면적을 상이하게 형성하는 경우 방열측의 기판의 면적을 크게 형성하여 열전달율을 높임으로써, 히트싱크를 제거하여 냉각 디바이스의 소형화, 박형화를 구현할 수 있는 장점도 구현된다.In particular, when the areas of the first substrate and the second substrate are differently formed, the area of the heat dissipating side is increased to increase the heat transfer rate, thereby realizing the advantages of miniaturizing and thinning the cooling device by removing the heat sink. do.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 시트 기재상에 반도체층을 포함하는 단위부재를 적층하여 열전소자를 구현함으로써, 열전도도를 낮추며 전기전도도를 상승시켜, 냉각용량(Qc) 및 온도변화율(ΔT)가 현저하게 향상되는 열전소자 및 열전모듈을 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by realizing a thermoelectric element by stacking a unit member including a semiconductor layer on a sheet substrate, by lowering the thermal conductivity to increase the electrical conductivity, the cooling capacity (Qc) and the temperature change rate (ΔT) It is possible to provide a thermoelectric element and a thermoelectric module with remarkable improvement.

아울러, 적층구조의 단위부재 사이에 전도성 패턴층을 포함시켜 전기전도도를 극대화할 수 있으며, 전체적인 벌크타입의 열전소자에 비해 현저하게 두께가 박형화되는 효과가 있다.In addition, it is possible to maximize the electrical conductivity by including a conductive pattern layer between the unit member of the laminated structure, there is an effect that the thickness is significantly thinner than the entire bulk type thermoelectric element.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈의 요부를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈의 구현예를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열패턴의 구현예를 도시한 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈을 구성하는 열전소자의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 본 발명의 실시형태에 따른 전도성층(C)의 다양한 변형예를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating main parts of a thermoelectric module according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing an embodiment of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing an embodiment of a heat radiation pattern according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 illustrate an embodiment of a thermoelectric element constituting a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention.
6 shows various modifications of the conductive layer (C) according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation according to the present invention. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈의 요부를 도시한 개념도이며, 도 2는 도 1의 열전모듈을 적용한 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈의 구현예를 도시한 예시도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a main portion of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing an embodiment of a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention to which the thermoelectric module of Figure 1 is applied.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈은 상호 대향하는 제1기판(140) 및 제2기판(150), 상기 제1기판(140) 및 제2기판(150) 사이에 제1반도체소자(120)와 전기적으로 연결되는 제2반도체소자(130)를 포함하는 단위셀;을 적어도 1 이상 포함하며, 특히, 상기 제1기판 및 상기 제2기판의 체적이 서로 다르게 형성될 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서 '체적'이라 함은, 기판의 외주면이 형성하는 내부 부피를 의미하는 것으로 정의한다.1 and 2, a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention includes a first substrate 140 and a second substrate 150 facing each other, the first substrate 140, and a second substrate 150. A unit cell including a second semiconductor element 130 electrically connected to the first semiconductor element 120 therebetween; and including at least one or more, in particular, different volumes of the first substrate and the second substrate. To be formed. In the embodiment of the present invention, the term "volume" is defined as meaning an internal volume formed by the outer circumferential surface of the substrate.

이 경우 단위셀을 이루는 열전소자의 경우, 한쪽은 제1반도체소자(120)로서 P형 반도체 와 제2반도체소자(130)로서 N형 반도체로 구성될 수 있으며, 상기 제1반도체 및 상기 제2반도체는 금속 전극 (160a, 160b)과 연결되며, 이러한 구조가 다수 형성되며 상기 반도체 소자에 전극을 매개로 전류가 공급되는 회로선(181, 182)에 의해 펠티어 효과를 구현하게 된다. In this case, in the case of a thermoelectric element constituting a unit cell, one side may be composed of a P-type semiconductor as the first semiconductor device 120 and an N-type semiconductor as the second semiconductor device 130. The first semiconductor and the second semiconductor may be used. The semiconductor is connected to the metal electrodes 160a and 160b, and a plurality of such structures are formed, and the Peltier effect is realized by circuit lines 181 and 182 through which current is supplied to the semiconductor device through an electrode.

특히, 본 발명에서는 펠티어 효과에 의해 냉각영역(Cold side)을 이루는 제1기판(140)의 면적보다 방열영역(Hot side)을 이루는 제2기판(150)의 면적을 넓게 형성할 수 있도록 하여, 열전도율을 높이고, 방열효율을 높여 종래의 열전모듈에서의 히트싱크를 제거할 수 있도록 할 수 있다. Particularly, in the present invention, the area of the second substrate 150 forming the heat dissipation area (Hot side) is wider than the area of the first substrate 140 forming the cold area by the Peltier effect. It is possible to increase the thermal conductivity and increase the heat dissipation efficiency so that the heat sink in the conventional thermoelectric module can be removed.

구체적으로, 상기 제1기판(140) 및 상기 제2기판(150)은 냉각용 열전모듈의 경우 통상 절연기판, 이를테면 알루미나 기판을 사용할 수 있으며, 또는 본 발명의 실시형태의 경우 금속기판을 사용하여 방열효율 및 박형화를 구현할 수 있도록 할 수 있다. 물론, 금속기판으로 형성하는 경우에는 도시된 것과 같이 제1기판 및 제2기판(140, 150)에 형성되는 전극층(160a, 160b)과의 사이에 유전체층(170a, 170b)를 더 포함하여 형성됨이 바람직하다. Specifically, the first substrate 140 and the second substrate 150 may be a conventional insulating substrate, such as an alumina substrate in the case of a thermoelectric module for cooling, or in the case of an embodiment of the present invention using a metal substrate It is possible to realize heat dissipation efficiency and thinning. Of course, in the case of forming a metal substrate, as shown in the figure, the dielectric layers 170a and 170b are further included between the electrode layers 160a and 160b formed on the first and second substrates 140 and 150. desirable.

금속기판의 경우, Cu 또는 Cu 합금, Cu-Al합금 등을 적용할 수 있으며, 박형화가 가능한 두께는 0.1mm~0.5mm 범위로 형성이 가능하다. In the case of a metal substrate, Cu or Cu alloy, Cu-Al alloy, etc. can be applied, and the thickness which can be thinned can be formed in the range of 0.1 mm to 0.5 mm.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 제2기판(150)의 면적을 제1기판(140)의 면적대비 1.2~5배의 범위로 형성하여 상호 간의 체적을 다르게 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 도면에서도 제1기판(140)의 폭(b1)이 제2기판(150)의 폭(b2)보다 좁게 형성되며, 이 경우 동일 두께의 기판의 면적이 서로 상이하게 형성되게 되어 체적이 달라지게 된다.In the embodiment according to the present invention, the area of the second substrate 150 may be formed in a range of 1.2 to 5 times the area of the first substrate 140 to form different volumes. In FIG. 1, the width b1 of the first substrate 140 is formed to be narrower than the width b2 of the second substrate 150. In this case, the areas of the substrates having the same thickness are different from each other. The volume will be different.

이는 제2기판(150)의 면적이 제1기판(140)에 비해 1.2배 미만으로 형성되는 경우, 기존의 열전도 효율과 큰 차이가 없어 박형화의 의미가 없으며, 5배를 초과하는 경우에는 열전모듈의 형상(이를 테면, 상호 마주하는 대향구조)을 유지하기가 어려우며, 열전달효율을 현저하게 떨어지게 된다. If the area of the second substrate 150 is less than 1.2 times than that of the first substrate 140, there is no significant difference from the existing thermal conductivity efficiency, so there is no meaning of thinning. It is difficult to maintain the shape of, for example, opposing structures facing each other, and the heat transfer efficiency is significantly reduced.

아울러, 상기 제2기판(150)의 경우, 도 3에 도시된 것과 같이, 제2기판의 표면에 방열패턴(151, 152), 이를테면 요철패턴을 형성하여 제2기판의 방열특성을 극대화할 수 있도록 하며, 이를 통해 기존의 히트싱크의 구성을 삭제하고도 보다 효율적인 방열특성을 확보할 수 있도록 할 수 있다. 이 경우 상기 방열패턴은 상기 제2기판의 표면의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두에 형성될 수 있다. 특히 상기 방열패턴은 상기 제1 및 제2반도체소자와 접촉하는 면에 형성되는 경우, 방열특성 및 열전소자와 기판과의 접합특성을 향상시킬 수 있다. 방열패턴의 형상은 도 3에 도시된 것에 한정하는 것은 아니며, 다양한 형상과 구조로 변형될 수 있다.In addition, in the case of the second substrate 150, as shown in FIG. 3, heat dissipation patterns 151 and 152, for example, uneven patterns may be formed on the surface of the second substrate to maximize heat dissipation characteristics of the second substrate. Through this, it is possible to ensure more efficient heat dissipation characteristics even if the configuration of the existing heat sink is deleted. In this case, the heat dissipation pattern may be formed on one or both surfaces of the second substrate. In particular, when the heat dissipation pattern is formed on the surface in contact with the first and second semiconductor elements, the heat dissipation characteristic and the bonding property between the thermoelectric element and the substrate may be improved. The shape of the heat radiation pattern is not limited to that shown in FIG. 3, and may be modified in various shapes and structures.

또한, 상기 제1기판(140)의 두께(a1)를 상기 제2기판(150)의 두께(a2) 보다 얇게 형성하여 냉각측(Cold sied)에서 열의 유입을 용이하게 하며 열전달율을 높일 수 있도록 할 수 있다.In addition, the thickness a1 of the first substrate 140 may be made thinner than the thickness a2 of the second substrate 150 to facilitate the inflow of heat from the cooling side and to increase the heat transfer rate. Can be.

또한, 상기 유전체층(170a, 170b)의 경우 고방열 성능을 가지는 유전소재로서 냉각용 열전모듈의 열전도도를 고려하면 5~10W/mK의 열전도도를 가지는 물질을 사용하며, 두께는 0.01mm~0.1mm의 범위에서 형성될 수 있다.In addition, in the dielectric layers 170a and 170b, as a dielectric material having high heat dissipation performance, a material having a thermal conductivity of 5 to 10 W / mK is used in consideration of the thermal conductivity of the cooling thermoelectric module, and the thickness is 0.01 mm to 0.1. It can be formed in the range of mm.

상기 전극층(160a, 160b)은 Cu, Ag, Ni 등의 전극재료를 이용하여 제1반도체 소자 및 제2반도체 소자를 전기적으로 연결하며, 도시된 단위셀이 다수 연결되는 경우(도 2 참조) 인접하는 단위셀과 전기적으로 연결을 형성하게 된다. 상기 전극층의 두께는 0.01mm~0.3mm의 범위에서 형성될 수 있다.The electrode layers 160a and 160b electrically connect the first semiconductor element and the second semiconductor element using electrode materials such as Cu, Ag, and Ni, and are adjacent to each other when the illustrated unit cells are connected (see FIG. 2). The electrical connection with the unit cell is formed. The electrode layer may have a thickness ranging from 0.01 mm to 0.3 mm.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 열전모듈에 적용될 수 있는 다양한 열전소자의 형태에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, various forms of thermoelectric elements that can be applied to a thermoelectric module according to an embodiment of the present invention will be described.

1) 벌크형(Bulk type)으로 형성된 반도체소자1) Semiconductor device formed in bulk type

본 발명에 따른 제1반도체소자(120) 및 제2반도체소자(130)는 P 형 반도체 또는 N 형 반도체 재료를 적용하여 벌크형(Bulk type)으로 형성된 반도체소자를 적용할 수 있다. 벌크형(Bulk type)이란 반도체 재료인 잉곳을 분쇄하고, 이후 미세화 볼-밀(ball-mill) 공정을 건친 후, 소결한 구조물을 커팅하여 형성한 구조물을 의미한다. 이러한 벌크형 소자는 하나의 일체형 구조로 형성될 수 있다.The first semiconductor device 120 and the second semiconductor device 130 according to the present invention may apply a semiconductor device formed in a bulk type by applying a P-type semiconductor or an N-type semiconductor material. The bulk type refers to a structure formed by pulverizing an ingot, which is a semiconductor material, and then passing a miniaturized ball-mill process, and then cutting the sintered structure. Such bulk devices may be formed in one unitary structure.

이러한 P 형 반도체 또는 N 형 반도체 재료는 상기 N형 반도체소자는, 셀레늄(Se), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성할 수 있다. 이를테면, 상기 주원료물질은 Bi-Se-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Se-Te 전체 중량의 00.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다.즉, Bi-Se-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1.0g의 범위에서 투입하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.The P-type semiconductor or the N-type semiconductor material, the N-type semiconductor device, selenium (Se), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B ), Gallium (Ga), tellurium (Te), bismuth (Bi), bismuth telluride-based (BiTe-based) including indium (In) and 0.001 ~ 1.0wt% of the total weight of the main raw material It can be formed using a mixture of Bi or Te corresponding to. For example, the main raw material may be a Bi-Se-Te material, and Bi or Te may be formed by adding a weight corresponding to 00.001 to 1.0 wt% of the total weight of Bi-Se-Te. When 100 g of the weight of -Se-Te is added, it is preferable to add Bi or Te to be mixed in a range of 0.001 g to 1.0 g. As described above, the weight range of the material added to the above-described main raw material is in the range of 0.001wt% to 0.1wt%, the thermal conductivity is not lowered, the electrical conductivity is lowered, and the significance is not expected to improve the ZT value. Have

상기 P형 반도체 재료는, 안티몬(Sb), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 납(Pb), 붕소(B), 갈륨(Ga), 텔루륨(Te), 비스무트(Bi), 인듐(In)을 포함한 비스무트텔룰라이드계(BiTe계)로 이루어지는 주원료물질과, 상기 주원료물질의 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물을 이용하여 형성함이 바람직하다. 이를 테면, 상기 주원료물질은 Bi-Sb-Te 물질로 하고, 여기에 Bi 또는 Te를 Bi-Sb-Te 전체 중량의 0.001~1.0wt%에 해당하는 중량을 더 추가하여 형성할 수 있다. 즉, Bi-Sb-Te의 중량이 100g이 투입되는 경우, 추가로 혼합되는 Bi 또는 Te는 0.001g~1g의 범위에서 투입될 수 있다. 상술한 주원료물질에 추가되는 물질의 중량범위는 0.001wt%~0.1wt% 범위 외에서는 열전도도가 낮아지지 않고 전기전도도는 하락하여 ZT값의 향상을 기대할 수 없다는 점에서 의의를 가진다.The P-type semiconductor material is antimony (Sb), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), lead (Pb), boron (B), gallium (Ga), tellurium ( A mixture of a main raw material consisting of Te), bismuth (Bi) and bismuth telluride (BiTe) including indium (In), and Bi or Te corresponding to 0.001 to 1.0 wt% of the total weight of the main raw material It is preferable to form using. For example, the main raw material may be a Bi-Sb-Te material, and may be formed by adding Bi or Te to a weight corresponding to 0.001 to 1.0wt% of the total weight of Bi-Sb-Te. That is, when 100 g of Bi-Sb-Te is added, the mixed Bi or Te may be added in the range of 0.001 g to 1 g. The weight range of the material added to the above main raw material is significant in that the thermal conductivity is not lowered and the electrical conductivity decreases outside the range of 0.001 wt% to 0.1 wt%, so that the ZT value cannot be improved.

2) 적층형 구조의 단위열전소자2) Unit thermoelectric element of stacked structure

본 발명의 다른 실시예에서는 상술한 반도체소자의 구조를 벌크형 구조가 아닌 적층형 구조의 구조물로 구현하여 박형화 및 냉각효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the structure of the semiconductor device described above may be implemented as a structure having a stacked structure instead of a bulk structure to further improve thinning and cooling efficiency.

구체적으로는, 도 1에서의 제1반도체소자(120) 및 제2반도체소자(130)의 구조를 시트 형상의 기재에 반도체물질이 도포된 구조물이 다수 적층된 단위부재로 형성한 후 이를 절단하여 재료의 손실을 막고 전기전도특성을 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.Specifically, the structures of the first semiconductor device 120 and the second semiconductor device 130 in FIG. 1 are formed as a unit member in which a plurality of structures coated with a semiconductor material on a sheet-shaped substrate are cut and then cut. It is possible to prevent the loss of material and to improve the conductivity characteristics.

이에 대해서 도 4를 참조하면, 도 4는 상술한 적층 구조의 단위부재를 제조하는 공정 개념도를 도시한 것이다. 도 4에 따르면, 반도체 소재 물질을 포함하는 재료를 페이스트 형태로 제작하고, 시트, 필름 등의 기재(111) 상에 페이스트를 도포하여 반도체층(112)을 형성하여 하나의 단위부재(110)를 형성한다. 상기 단위부재(110)은 도 2에 도시된 것과 같이 다수의 단위부재(100a, 100b, 100c)를 적층하여 적층구조물을 형성하고, 이후 적층구조물을 절단하여 단위열전소자(120)를 형성한다. 즉, 본 발명에 따른 단위열전소자(120)은 기재(111) 상에 반도체 층(112)가 적층된 단위부재(110)이 다수가 적층된 구조물로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, FIG. 4 is a conceptual view illustrating a process of manufacturing the unit member of the aforementioned laminated structure. Referring to FIG. 4, a unit material 110 is formed by preparing a material including a semiconductor material in the form of a paste and applying a paste onto a base material 111 such as a sheet or a film to form a semiconductor layer 112. Form. As shown in FIG. 2, the unit member 110 forms a stacked structure by stacking a plurality of unit members 100a, 100b, and 100c, and then cuts the stacked structure to form a unit thermoelectric device 120. That is, the unit thermoelectric device 120 according to the present invention may be formed of a structure in which a plurality of unit members 110 in which a semiconductor layer 112 is stacked on a substrate 111 is stacked.

상술한 공정에서 기재(111) 상에 반도체 페이스트를 도포하는 공정은 다양한 방법을 이용하여 구현될 수 있으며, 일예로는 테이프캐스팅(Tape casting), 즉 매우 미세한 반도체 소재 분말을 수계 또는 비수계 용매(solvent)와 결합제(binder), 가소제(plasticizer), 분산제(dispersant), 소포제(defoamer), 계면활성제 중 선택되는 어느 하나를 혼합하여 슬러리(slurry)를 제조한 후 움직이는 칼날(blade)또는 움직이는 운반 기재위에 일정한 두께로 목적하는 바에 따라서 성형하는 공정으로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 기재의 두께는 10um~100um의 범위의 필름, 시트 등의 자재를 사용할 수 있으며, 도포되는 반도체소재는 상술한 벌크형 소자를 재조하는 P 형 재료 및 N 형 재료를 그대로 적용할 수 있음은 물론이다.In the above-described process, the process of coating the semiconductor paste on the substrate 111 may be implemented using various methods. For example, tape casting, that is, a very fine semiconductor material powder may be used in an aqueous or non-aqueous solvent ( A slurry is prepared by mixing any one selected from a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant, a defoamer, and a surfactant, and then a moving blade or moving carrier substrate. It can be implemented in the process of forming according to the desired thickness in the above. In this case, the thickness of the substrate may be a material such as a film, sheet, etc. in the range of 10um ~ 100um, the semiconductor material to be applied can be applied to the P-type material and N-type material for manufacturing the above-described bulk device as it is Of course.

상기 단위부재(110)을 다층으로 어라인하여 적층하는 공정은 50℃~250℃의 온도로 압착하여 적층구조로 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이러한 단위부재(110)의 적층 수는 2~50개의 범위에서 이루어질 수 있다. 이후, 원하는 형태와 사이즈로 커팅공정이 이루어질 수 있으며, 소결공정이 추가될 수 있다.The process of arranging the unit members 110 in a multilayer manner may be formed in a stacked structure by compressing at a temperature of 50 ° C. to 250 ° C. In an embodiment of the present invention, the number of stacked units of the unit members 110 is 2. It can be made in the range of ~ 50. Thereafter, a cutting process may be performed in a desired shape and size, and a sintering process may be added.

상술한 공정에 따라 제조되는 단위부재(110)이 다수 적층되어 형성되는 단위열전소자는 두께 및 형상 사이즈의 균일성을 확보할 수 있다. 즉, 기존의 벌크(Bulk) 형상의 열전소자는 잉곳분쇄, 미세화 볼-밀(ball-mill) 공정 후, 소결한 벌크구조를 커팅하게 되는바, 커팅공정에서 소실되는 재료가 많음은 물론, 균일한 크기로 절단하기도 어려우며, 두께가 3mm~5mm 정도로 두꺼워 박형화가 어려운 문제가 있었으나, 본 발명의 실시형태에 따른 적층형 구조의 단위열전소자는, 시트형상의 단위부재를 다층 적층한 후, 시트 적층물을 절단하게 되는바, 재료 손실이 거의 없으며, 소재가 균일한 두께를 가지는바 소재의 균일성을 확보할 수 있으며, 전체 단위열전소자의 두께도 1.5mm 이하로 박형화가 가능하게 되며, 다양한 형상으로 적용이 가능하게 된다.A unit thermoelectric device formed by stacking a plurality of unit members 110 manufactured according to the above-described process may ensure uniformity of thickness and shape size. That is, the conventional bulk thermoelectric element cuts the sintered bulk structure after the ingot grinding and miniaturization ball-mill process, so that many materials are lost in the cutting process, as well as uniformity. Although it is difficult to cut into one size, and the thickness is about 3 mm to 5 mm, there is a problem that it is difficult to thin, but the unit thermoelectric device of the laminated structure according to the embodiment of the present invention, after stacking a sheet-shaped unit member in a multi-layer stack, As it cuts, there is almost no material loss, the material has a uniform thickness, it can ensure the uniformity of the material, and the thickness of the whole unit thermoelectric element can be reduced to less than 1.5mm, and in various shapes Application is possible.

특히, 본 발명의 실시형태에 따른 단위열전소자의 제조공정에서, 단위부재(110)의 적층구조를 형성하는 공정 중에 각 단위부재(110)의 표면에 전도성층을 형성하는 공정을 더 포함하여 구현될 수 있도록 할 수 있다.In particular, in the manufacturing process of the unit thermoelectric device according to an embodiment of the present invention, during the process of forming a laminated structure of the unit member 110, further comprising the step of forming a conductive layer on the surface of each unit member 110 It can be done.

즉, 도 4의 (c)의 적층구조물의 단위부재의 사이 사이에 도 5의 구조와 같은 전도성층을 형성할 수 있다. 상기 전도성층은 반도체층이 형성되는 기재면의 반대면에 형성될 수 있으며, 이 경우 단위부재의 표면이 노출되는 영역이 형성되도록 패턴화된 층으로 구성할 수 있다. 이는 전면 도포되는 경우에 비하여 전기전도도를 높일 수 있음과 동시에 각 단위부재간의 접합력을 향상시킬 수 있게 되며, 열전도도를 낮추는 장점을 구현할 수 있게 된다. 즉, 도 5에 도시된 것은 본 발명의 실시형태에 따른 전도성층(C)의 다양한 변형예를 도시한 것으로, 단위부재의 표면이 노출되는 패턴이라 함은 도 5의 (a),(b)에 도시된 것과 같이, 폐쇄형 개구패턴(c1, c2)을 포함하는 메쉬타입 구조 또는 도 5의 (c), (d)에 도시된 것과 같이, 개방형 개구패턴(c3, c4)을 포함하는 라인타입 등으로 다양하게 변형하여 설계될 수 있다. 이상의 전도성층은 단위부재의 적층구조로 형성되는 단위열전소자의 내부에서 각 단위부재간의 접착력을 높이는 것은 물론, 단위부재간 열전도도를 낮추며, 전기전도도는 향상시킬 수 있게 하는 장점이 구현되며, 종래 벌크형 열전소자 대비 냉각용량(Qc) 및 ΔT(℃) 가 개선되며, 특히 파워 팩터(Power factor)가 1.5배, 즉 전기전도도가 1.5배 상승하게 된다. 전기전도도의 상승은 열전효율의 향상과 직결되는바, 냉각효율을 증진하게 된다. 상기 전도성층은 금속물질로 형성할 수 있으며, Cu, Ag, Ni 등의 재질의 금속계열의 전극물질은 모두 적용이 가능하다.That is, a conductive layer similar to the structure of FIG. 5 may be formed between the unit members of the stacked structure of FIG. 4C. The conductive layer may be formed on an opposite surface of the substrate surface on which the semiconductor layer is formed, and in this case, the conductive layer may be formed as a patterned layer to form a region where the surface of the unit member is exposed. This can improve the electrical conductivity as well as improve the bonding strength between each unit member as compared to the front coating, it is possible to implement the advantage of lowering the thermal conductivity. 5 illustrates various modifications of the conductive layer C according to the embodiment of the present invention, and the pattern of exposing the surface of the unit member is illustrated in FIGS. 5A and 5B. As shown in FIG. 5, the mesh-type structure including the closed opening patterns c 1 and c 2 or the open opening patterns c 3 and c 4 as shown in FIGS. 5C and 5D . It can be designed by various modifications such as a line type including. The above conductive layer has the advantage of increasing the adhesive strength between each unit member in the unit thermoelectric element formed of a laminated structure of the unit member, lowering the thermal conductivity between the unit members, and improving the electrical conductivity. Cooling capacity (Qc) and ΔT (℃) is improved compared to the bulk thermoelectric element, in particular the power factor (Power factor) is 1.5 times, that is, the electrical conductivity is increased 1.5 times. The increase in the electrical conductivity is directly connected to the improvement of the thermoelectric efficiency, thereby improving the cooling efficiency. The conductive layer may be formed of a metal material, and all of the metal-based electrode materials of Cu, Ag, and Ni may be applied.

도 4에서 상술한 적층형 구조의 단위열전소자를 도 1 및 도 2에 도시된 열전모듈에 적용하는 경우, 즉 제1기판(140)과 제2기판(150)의 사이에 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 배치하고, 전극층 및 유전체층을 포함하는 구조의 단위셀로 열전모듈을 구현하는 경우 전체 두께(Th)는 1.mm~1.5mm의 범위로 형성이 가능하게 되는바, 기존 벌크형 소자를 이용하는 것에 비해 현저한 박형화를 실현할 수 있게 된다.When the unit thermoelectric device having the stacked structure described above with reference to FIG. 4 is applied to the thermoelectric module illustrated in FIGS. 1 and 2, that is, between the first substrate 140 and the second substrate 150, the embodiment of the present invention may be used. When the thermoelectric module is disposed and the thermoelectric module is implemented as a unit cell having an electrode layer and a dielectric layer, the entire thickness Th may be formed in the range of 1.mm to 1.5mm. It is possible to realize remarkable thinning in comparison with the use.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 도 4에서 상술한 열전소자(120, 130)는 도 6의 (a)에 도시된 것과 같이, 상부 방향(X) 및 하부방향(Y)으로 수평하게 배치되어, 제1기판 및 제2기판과 반도체층 및 기재의 표면이 인접하도록 배치되는 구조로 열전모듈을 형성할 수 있으나, (b)에 도시된 것과 같이, 열전소자 자체를 수직으로 세워, 단위열전소자의 측면부가 상기 제1 및 제2기판에 인접하게 배치 되도록 하는 구조도 가능하다. 이와 같은 구조에서는 수평배치구조보다 측면 부에 전도층의 말단부가 노출되며, 수직방향의 열전도 효율을 낮추는 동시에 전기전도특성을 향상할 수 있어 냉각효율을 더욱 높일 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 6, the thermoelectric elements 120 and 130 described above with reference to FIG. 4 are horizontally disposed in the upper direction X and the lower direction Y, as shown in FIG. 6A. The thermoelectric module may be formed in a structure in which the surfaces of the first substrate and the second substrate, the semiconductor layer, and the substrate are adjacent to each other. However, as shown in (b), the thermoelectric element itself is placed vertically, so that the unit thermoelectric It is also possible to structure the side surface of the device so as to be adjacent to the first and second substrates. In such a structure, the distal end portion of the conductive layer is exposed to the side portion than the horizontally arranged structure, thereby lowering the thermal conductivity efficiency in the vertical direction and improving the electrical conductivity, thereby further increasing the cooling efficiency.

상술한 것과 같이, 다양한 실시형태로 구현이 가능한 본 발명의 열전모듈에 적용되는 열전소자에서, 또한, 단위셀을 이루며 상호 대향하는 제1반도체소자 및 제2반도체소자의 형상 및 크기는 동일하게 이루어지나, 이 경우 P 형 반도체소자의 전기전도도와 N 형 반도체 소자의 전기전도도 특성이 서로 달라 냉각효율을 저해하는 요소로 작용하게 되는 점을 고려하여, 어느 한쪽의 체적을 상호 대향하는 다른 반도체소자의 체적과는 상이하게 형성하여 냉각성능을 개선할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 즉, 상호 대향하여 배치되는 단위셀의 반도체 소자의 체적을 상이하게 형성하는 것은, 크게 전체적인 형상을 다르게 형성하거나, 동일한 높이를 가지는 반도체소자에서 어느 한쪽의 단면의 직경을 넓게 형성하거나, 동일한 형상의 반도체 소자에서 높이나 단면의 직경을 다르게 하는 방법으로 구현하는 것이 가능하다. 특히 N형 반도체소자의 직경을 P형 반도체소자보다 더 크게 형성하여 체적을 증가시켜 열전효율을 개선할 수 있도록 할 수 있다.As described above, in the thermoelectric device to be applied to the thermoelectric module of the present invention, which can be implemented in various embodiments, the shape and size of the first semiconductor device and the second semiconductor device which form a unit cell and face each other are made the same. In this case, in consideration of the fact that the electrical conductivity of the P-type semiconductor device and the electrical conductivity of the N-type semiconductor device are different from each other, it acts as a factor that hinders cooling efficiency. It is also possible to form differently from the volume to improve the cooling performance. That is, differently forming the volume of the semiconductor elements of the unit cells that are arranged to face each other may form a large overall shape or widen the diameter of one of the cross-sections of a semiconductor device having the same height, or of the same shape. It is possible to implement the semiconductor device by a method of varying the height or the diameter of the cross section. In particular, it is possible to improve the thermoelectric efficiency by increasing the volume by forming a larger diameter of the N-type semiconductor device than the P-type semiconductor device.

상술한 본 발명의 일 실시형태에 따른 다양한 구조의 열전소자 및 이를 포함하는 열전모듈은 단위셀의 상 하부의 기판의 표면에 발열 및 흡열 부위의 특성에 따라 물이나 액체 등의 매체의 열을 빼앗아 냉각을 구현하거나, 특정 매체에 열을 전달하여 가열을 시키는 용도로 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 실시형태의 열전모듈에서는 냉각효율을 증진하여 구현하는 냉각장치의 구성을 들어 실시형태로 설명하고 있으나, 냉각이 이루어지는 반대면의 기판에서는 발열특성을 이용해 매체를 가열하는 용도로 사용하는 장치에 적용할 수 있다. 즉,하나의 장치에서 냉각과 가열을 동시에 기능하도록 구현하는 장비로도 응용이 가능하다.Thermoelectric elements having various structures and thermoelectric modules including the same according to an embodiment of the present invention take heat of a medium such as water or liquid in accordance with the characteristics of heat generation and endotherm on the surface of the substrate above and below the unit cell. It can be used to implement cooling or to heat by transferring heat to a specific medium. That is, in the thermoelectric module according to various embodiments of the present invention, a configuration of a cooling apparatus for improving cooling efficiency is described as an embodiment. However, the substrate on the opposite side where cooling is performed is used for heating a medium using heat generation characteristics. Applicable to the device used. In other words, it can be applied to equipment that implements cooling and heating at the same time in one device.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the invention as described above, specific embodiments have been described. However, many modifications are possible without departing from the scope of the invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined not only by the claims, but also by those equivalent to the claims.

110: 단위부재
111: 기재
112: 반도체층
120: 단위열전소자
130: 단위열전소자
140: 제1기판
150: 제2기판
160a, 160b: 전극층
170a, 170b: 유전체층
181, 182: 회로선110: unit member
111: description
112: semiconductor layer
120: unit thermoelectric element
130: unit thermoelectric element
140: first substrate
150: second substrate
160a, 160b: electrode layer
170a, 170b: dielectric layer
181, 182: circuit line

Claims (17)

제1 기판;
상기 제1 기판 상에 배치된 제1 유전층;
상기 제1 유전층 상에 배치된 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 배치되고, 전기적으로 연결되는 P형 반도체소자와 N형 반도체소자를 포함하는 적어도 하나의 단위셀;
상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 상에 배치된 제2 전극층;
상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 유전층;
상기 제2 유전층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 마주보며,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 금속 기판이고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 체적이 서로 다르고,
상기 제2 기판의 면적이 상기 제1 기판의 면적보다 크며,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면적 비는 1:1.2 내지 5인 열전모듈. A first substrate;
A first dielectric layer disposed on the first substrate;
A first electrode layer disposed on the first dielectric layer;
At least one unit cell disposed on the first electrode layer and including a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device electrically connected thereto;
A second electrode layer disposed on the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element;
A second dielectric layer disposed on the second electrode layer;
A second substrate disposed on the second dielectric layer,
The first substrate and the second substrate face each other,
The first substrate and the second substrate are metal substrates,
The volume of the first substrate and the second substrate are different from each other,
An area of the second substrate is greater than an area of the first substrate,
The area ratio of the first substrate and the second substrate is 1: 1.2 to 5 thermoelectric module. 제1항에 있어서,
상기 제2 기판의 체적은 상기 제1 기판의 체적보다 큰 열전모듈.The method of claim 1,
The volume of the second substrate is larger than the volume of the first substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 두께는 서로 다른 열전모듈. The method of claim 1,
The thermoelectric module having a different thickness of the first substrate and the second substrate. 제3항에 있어서,
상기 제2 기판의 두께는 상기 제1 기판의 두께보다 두꺼운 열전모듈. The method of claim 3,
The thickness of the second substrate is a thermoelectric module thicker than the thickness of the first substrate. 제1항에 있어서,
상기 제2 기판의 한 표면에 요철패턴이 형성된 열전모듈. The method of claim 1,
A thermoelectric module having a concave-convex pattern formed on one surface of the second substrate. 제5항에 있어서,
상기 요철패턴은 상기 제2 기판과 상기 제2 유전층 사이에 배치된 복수의 요철패턴인 열전모듈. The method of claim 5,
The uneven pattern may be a plurality of uneven patterns disposed between the second substrate and the second dielectric layer. 제5항에 있어서,
상기 제2 기판의 상기 한 표면은 상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자를 향하여 배치된 열전모듈.The method of claim 5,
The one surface of the second substrate is disposed toward the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element. 제5항에 있어서,
상기 제1 유전층 및 상기 제2 유전층의 열전도도는 5 내지 10W/mK인 열전모듈.The method of claim 5,
The thermal conductivity of the first dielectric layer and the second dielectric layer is 5 to 10W / mK thermoelectric module. 제1항에 있어서,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 Cu, Cu 합금 및 Cu-Al 합금 중 적어도 하나를 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
The first substrate and the second substrate thermoelectric module including at least one of Cu, Cu alloy and Cu-Al alloy. 제1항에 있어서,
상기 제1 유전체층 및 상기 제2 유전체층의 두께는 0.01mm 내지 0.1mm인 열전모듈.The method of claim 1,
The thickness of the first dielectric layer and the second dielectric layer is 0.01mm to 0.1mm thermoelectric module. 제1항에 있어서,
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 Cu, Ag 및 Ni 중 적어도 하나를 포함하는 열전모듈.The method of claim 1,
And the first electrode layer and the second electrode layer include at least one of Cu, Ag, and Ni. 제11항에 있어서,
상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층의 두께는 0.01 내지 0.3mm인 열전모듈.The method of claim 11,
The thickness of the first electrode layer and the second electrode layer is a thermoelectric module of 0.01 to 0.3mm. 제1항에 있어서,
상기 P형 반도체소자 및 상기 N형 반도체소자는,
BiTe계 주원료물질에 Bi 또는 Te이 혼합된 혼합물인 열전모듈.The method of claim 1,
The P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device,
Thermoelectric module which is a mixture of Bi or Te mixed with BiTe main raw material. 제13항에 있어서,
상기 P형 반도체소자 및 상기 N형 반도체소자의 높이는 0.01mm 내지 0.5mm인 열전모듈.The method of claim 13,
The height of the P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device is 0.01mm to 0.5mm thermoelectric module. 제1항에 있어서,
상기 P형 반도체소자의 체적과 상기 N형 반도체소자의 체적은 상이한 열전모듈.The method of claim 1,
And a volume of the P-type semiconductor device and a volume of the N-type semiconductor device are different. 제15항에 있어서,
상기 N형 반도체소자의 체적은 상기 P형 반도체소자의 체적보다 큰 열전모듈.The method of claim 15,
The volume of the N-type semiconductor device is larger than the volume of the P-type semiconductor device. 제1 기판;
상기 제1 기판 상에 배치된 제1 유전층;
상기 제1 유전층 상에 배치된 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 배치되고, 전기적으로 연결되는 P형 반도체소자와 N형 반도체소자를 포함하는 적어도 하나의 단위셀;
상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 상에 배치된 제2 전극층;
상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 유전층;
상기 제2 유전층 상에 배치된 제2 기판을 포함하고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 서로 마주보며,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 금속 기판이고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 체적이 서로 다르고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 면적은 서로 다르며,
상기 P형 반도체소자와 상기 N형 반도체소자 중 적어도 하나는
서로 적층되는 2 이상의 단위부재를 포함하고,
각 단위부재는 기재 및 상기 기재 상의 반도체층을 포함하며,
인접하는 단위부재들 사이에는 전도층이 배치되고,
각 단위부재는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 평행하게 배치되는 열전모듈.A first substrate;
A first dielectric layer disposed on the first substrate;
A first electrode layer disposed on the first dielectric layer;
At least one unit cell disposed on the first electrode layer and including a P-type semiconductor device and an N-type semiconductor device electrically connected thereto;
A second electrode layer disposed on the P-type semiconductor element and the N-type semiconductor element;
A second dielectric layer disposed on the second electrode layer;
A second substrate disposed on the second dielectric layer,
The first substrate and the second substrate face each other,
The first substrate and the second substrate are metal substrates,
The volume of the first substrate and the second substrate are different from each other,
Areas of the first substrate and the second substrate are different from each other,
At least one of the P-type semiconductor device and the N-type semiconductor device
At least two unit members stacked on each other,
Each unit member includes a substrate and a semiconductor layer on the substrate,
The conductive layer is disposed between adjacent unit members,
Each unit member is disposed in parallel to the first substrate and the second substrate.
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