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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-01
(45)【発行日】2024-07-09
(54)【発明の名称】熱電モジュール
(51)【国際特許分類】
H10N 10/813 20230101AFI20240702BHJP
H10N 10/17 20230101ALI20240702BHJP
H02N 11/00 20060101ALI20240702BHJP
【ＦＩ】
H10N10/813
H10N10/17 A
H02N11/00 A
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020020580
(22)【出願日】2020-02-10
(65)【公開番号】P2020155770
(43)【公開日】2020-09-24
【審査請求日】2023-01-16
(31)【優先権主張番号】10-2019-0016245
(32)【優先日】2019-02-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0007448
(32)【優先日】2020-01-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2020-0015059
(32)【優先日】2020-02-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517099982
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100114188
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100119253
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 賢教
(74)【代理人】
【識別番号】100129713
【弁理士】
【氏名又は名称】重森 一輝
(74)【代理人】
【識別番号】100137213
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 健司
(74)【代理人】
【識別番号】100143823
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 英彦
(74)【代理人】
【識別番号】100183519
【弁理士】
【氏名又は名称】櫻田 芳恵
(74)【代理人】
【識別番号】100196483
【弁理士】
【氏名又は名称】川嵜 洋祐
(74)【代理人】
【識別番号】100203035
【弁理士】
【氏名又は名称】五味渕 琢也
(74)【代理人】
【識別番号】100185959
【弁理士】
【氏名又は名称】今藤 敏和
(74)【代理人】
【識別番号】100160749
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 陽一
(74)【代理人】
【識別番号】100160255
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100202267
【弁理士】
【氏名又は名称】森山 正浩
(74)【代理人】
【識別番号】100146318
【弁理士】
【氏名又は名称】岩瀬 吉和
(72)【発明者】
【氏名】チョン，ソンチェ
(72)【発明者】
【氏名】キム，ソンチョル
【審査官】加藤 俊哉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０２１２４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３１９２６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３５３５２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／００１５２３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ １０／８１３
Ｈ１０Ｎ １０／１７
Ｈ０２Ｎ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１貫通ホールを含む第１金属基板；前記第１金属基板上に配置された第１絶縁層；
前記第１絶縁層上に配置され複数の第１電極を含む第１電極部；
前記第１電極部上に配置された複数のＰ型およびＮ型熱電レッグ；
前記複数のＰ型およびＮ型熱電レッグ上に配置され複数の第２電極を含む第２電極部；
前記第２電極部上に配置された第２絶縁層；および
前記第２絶縁層上に配置され第２貫通ホールを含む第２金属基板；を含み、
前記第１金属基板は第１電極部が配置された有効領域および前記有効領域の外郭に形成された外郭領域を含み、
前記第２金属基板は第２電極部が配置された有効領域および前記有効領域の外郭に形成された外郭領域を含み、
前記第１貫通ホールは前記第１金属基板の前記有効領域内に形成され 、
前記第２貫通ホールは前記第２金属基板の前記有効領域内に形成され、
前記第１貫通ホールおよび前記第２貫通ホールは互いに対応する位置に形成され、
前記第２金属基板の両面のうち前記第２絶縁層に向かうように配置された面で前記第２貫通ホールの直径は、前記第１金属基板の両面のうち前記第１絶縁層に向かうように配置された面で前記第１貫通ホールの直径より大きい、熱電モジュール。
【請求項2】
前記第１貫通ホールおよび前記第２貫通ホールを通過して前記第１金属基板と前記第２金属基板を固定する締結部材をさらに含む、請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項3】
前記第１金属基板に配置された複数の第１電極の一部の長さ方向は残りの一部の長さ方向と異なり、前記第２金属基板に配置された複数の第２電極の一部の長さ方向は残りの一部の長さ方向と異なり、
前記長さ方向は各電極の長幅方向である請求項２に記載の熱電モジュール。
【請求項4】
前記第１電極部のうち縁領域を除いた複数の第１電極のうち少なくとも二つの電極は長さ方向が第１方向に垂直な第２方向に配置され、残りの電極は長さ方向が前記第１方向に配置され、前記第２電極部のうち縁領域を除いた複数の第２電極のうち少なくとも二つの電極は長さ方向が第１方向に垂直な第２方向に配置され、残りの電極は長さ方向が前記第１方向に配置される、請求項３に記載の熱電モジュール。
【請求項5】
前記縁領域を除いた複数の第１電極のうち長さ方向が前記第２方向に配置される第１電極の個数は２の倍数個であり、前記縁領域を除いた複数の第２電極のうち長さ方向が前記第２方向に配置される第２電極の個数は２の倍数個である、請求項４に記載の熱電モジュール。
【請求項6】
前記複数の第２電極のうち前記縁領域で互いに対向する二つの列または二つの行に配置された第２電極の少なくとも一部は長さ方向が前記第２方向に配置される、請求項５に記載の熱電モジュール。
【請求項7】
前記第１金属基板は前記第１貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第１電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第１ホール配置領域を含み、前記第２金属基板は前記第２貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第２電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第２ホール配置領域を含み、
前記第１ホール配置領域に隣接した少なくとも一つの第１電極は長さ方向が前記第２方向に配置され、
前記第２ホール配置領域に隣接した少なくとも一つの第２電極は長さ方向が前記第２方向に配置された、請求項６に記載の熱電モジュール。
【請求項8】
前記少なくとも一つの第１電極は前記第１ホール配置領域を定義する仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なるように配置され、前記少なくとも一つの第２電極は前記第２ホール配置領域を定義する仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なるように配置された、請求項７に記載の熱電モジュール。
【請求項9】
前記第１貫通ホールは複数個を含み、前記第１ホール配置領域は前記複数個の前記第１貫通ホール周辺にそれぞれ形成され、
前記第２貫通ホールは複数個を含み、
前記第２ホール配置領域は前記複数個の前記第２貫通ホール周辺にそれぞれ形成された、請求項８に記載の熱電モジュール。
【請求項10】
前記複数個の前記第１貫通ホールおよび前記複数個の前記第２貫通ホールは互いに対応する位置に形成された、請求項９に記載の熱電モジュール。
【請求項11】
前記第１金属基板の外郭領域に配置された第３貫通ホールをさらに含む、請求項１０に記載の熱電モジュール。
【請求項12】
前記第１金属基板の面積に対する前記第２金属基板の面積の比は０．５～０．９５である、請求項１１に記載の熱電モジュール。
【請求項13】
前記締結部材と隣接して配置された絶縁挿入部材をさらに含む、請求項１２に記載の熱電モジュール。
【請求項14】
前記絶縁挿入部材の一部は前記第２貫通ホール内に配置された、請求項１３に記載の熱電モジュール。
【請求項15】
前記第１金属基板は、前記第１貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第１電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第１ホール配置領域を含み、
前記第２金属基板は、前記第２貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第２電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第２ホール配置領域を含み、
前記第１ホール配置領域で前記第１貫通ホールと前記第１電極間の最短距離は、前記第２ホール配置領域で前記第２貫通ホールと前記第２電極間の最短距離より大きい、請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項16】
前記第１金属基板は前記複数の第１電極のうち、前記第１貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第１電極の面のうち前記第１貫通ホールと最も隣接する面をつなぐ仮想の線がなす空間である第１ホール配置領域を含み、
前記第１ホール配置領域の大きさは前記複数の第１電極のうちいずれか一つの大きさの４倍以上であり、
１ｋＶ以上の耐電圧特性を有する、請求項１に記載の熱電モジュール。
【請求項17】
前記第１金属基板と前記第１絶縁層間に配置された第３絶縁層をさらに含む、請求項１６に記載の熱電モジュール。
【請求項18】
前記第２金属基板は互いに離隔した複数の第２金属基板を含み、各第２金属基板は少なくとも一つの第２貫通ホールを含む、請求項１７に記載の熱電モジュール。
【請求項19】
互いに離隔した複数の第２金属基板間に絶縁部材が配置された、請求項１８に記載の熱電モジュール。
【請求項20】
請求項２～請求項１４のいずれか一項に記載された熱電モジュール；および前記第１金属基板と結合された冷却部を含み、
前記締結部材の一部は前記冷却部内に配置された、発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は熱電モジュールに関し、より詳細には熱電モジュールの締結構造に関する。
【背景技術】
【0002】
熱電現象は材料内部の電子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ）と正孔（ｈｏｌｅ）の移動によって発生する現象であって、熱と電気間の直接的なエネルギー変換を意味する。
【0003】
熱電素子は熱電現象を利用する素子を総称し、Ｐ型熱電材料とＮ型熱電材料を金属電極間に接合させてＰＮ接合対を形成する構造を有する。
【0004】
熱電素子は、電気抵抗の温度変化を利用する素子、温度差によって起電力が発生する現象であるゼーベック効果を利用する素子、電流による吸熱または発熱が発生する現象であるペルティエ効果を利用する素子などに区分され得る。
【0005】
熱電素子は家電製品、電子部品、通信用部品などに多様に適用されている。例えば、熱電素子は冷却用装置、温熱用装置、発電用装置などに適用され得る。これに伴い、熱電素子の熱電性能に対する要求はますます高くなっている。
【0006】
熱電素子は基板、電極および熱電レッグを含み、上部基板と下部基板の間に複数の熱電レッグがアレイ形態に配置され、複数の熱電レッグと上部基板の間に複数の上部電極が配置され、複数の熱電レッグと下部基板の間に複数の下部電極が配置される。
【0007】
熱電素子の上部基板と下部基板のうち一つは高温部となり、他の一つは低温部となる。この時、高温部の基板と低温部の基板の間に温度差が発生することにより、高温部の基板に熱変形が発生して基板の接合界面に応力が集中する現象が発生し得る。これによって接合界面部分に剥離およびクラックが発生して製品の品質を落とし得る。
【0008】
特に、高温部の基板の縁は中央部に比べて熱変形量が高い部分であって、高温部の基板と低温部の基板の縁を締結する場合、熱変形によって接合界面部分に応力の集中が加重され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明が達成しようとする技術的課題は熱電モジュールの締結構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施例に係る熱電モジュールは、第１貫通ホールを含む第１金属基板；前記第１金属基板上に配置された第１絶縁層；前記第１絶縁層上に配置され複数の第１電極を含む第１電極部；前記第１電極部上に配置された複数のＰ型およびＮ型熱電レッグ；前記複数のＰ型およびＮ型熱電レッグ上に配置され複数の第２電極を含む第２電極部；前記第２電極部上に配置された第２絶縁層；および前記第２絶縁層上に配置され第２貫通ホールを含む第２金属基板；を含み、前記第１金属基板は第１電極部が配置された有効領域および前記有効領域の外郭に形成された外郭領域を含み、前記第２金属基板は第２電極部が配置された有効領域および前記有効領域の外郭に形成された外郭領域を含み、前記第１貫通ホールは前記第１金属基板の前記有効領域内に形成され 、前記第２貫通ホールは前記第２金属基板の前記有効領域内に形成され、前記第１貫通ホールおよび前記第２貫通ホールは互いに対応する位置に形成される。
【0011】
前記第１貫通ホールおよび前記第２貫通ホールを通過して前記第１金属基板と前記第２金属基板を固定する締結部材をさらに含むことができる。
【0012】
前記第２金属基板は互いに離隔した複数の第２金属基板を含み、各第２金属基板は少なくとも一つの第２貫通ホールを含むことができる。
【0013】
互いに離隔した複数の第２金属基板間に絶縁部材が配置され得る。
【0014】
前記絶縁部材の厚さは前記複数の第２金属基板の厚さより小さくてもよい。
【0015】
前記第１金属基板に配置された複数の第１電極の一部の長さ方向は残りの一部の長さ方向と異なり、前記第２金属基板に配置された複数の第２電極の一部の長さ方向は残りの一部の長さ方向と異なり、前記長さ方向は各電極の長幅方向である得る。
【0016】
前記第１電極部のうち縁領域を除いた複数の第１電極のうち少なくとも二つの電極は長さ方向が第１方向に垂直な第２方向に配置され、残りの電極は長さ方向が前記第１方向に配置され、 前記第２電極部のうち縁領域を除いた複数の第２電極のうち少なくとも二つの電極は長さ方向が第１方向に垂直な第２方向に配置され、残りの電極は長さ方向が前記第１方向に配置され得る。
【0017】
前記縁領域を除いた複数の第１電極のうち長さ方向が前記第２方向に配置される第１電極の個数は２の倍数個であり、前記縁領域を除いた複数の第２電極のうち長さ方向が前記第２方向に配置される第２電極の個数は２の倍数個であり得る。
【0018】
前記複数の第２電極のうち前記縁領域で互いに対向する二つの列または二つの行に配置された第２電極の少なくとも一部は長さ方向が前記第２方向に配置され得る。
【0019】
前記第１金属基板は前記第１貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第１電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第１ホール配置領域を含み、前記第２金属基板は前記第２貫通ホールと最も隣接し互いに隣り合うように配置される第２電極の面をつなぐ仮想の線がなす空間である第２ホール配置領域を含み、前記第１ホール配置領域に隣接した少なくとも一つの第１電極は長さ方向が前記第２方向に配置され、前記第２ホール配置領域に隣接した少なくとも一つの第２電極は長さ方向が前記第２方向に配置され得る。
【0020】
前記少なくとも一つの第１電極は前記第１ホール配置領域を定義する仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なるように配置され、前記少なくとも一つの第２電極は前記第２ホール配置領域を定義する仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なるように配置され得る。
【0021】
前記第１貫通ホールは複数個を含み、前記第１ホール配置領域は前記複数個の前記第１貫通ホール周辺にそれぞれ形成され、前記第２貫通ホールは複数個を含み、前記第２ホール配置領域は前記複数個の前記第２貫通ホール周辺にそれぞれ形成され得る。
【0022】
前記複数個の前記第１貫通ホールおよび前記複数個の前記第２貫通ホールは互いに対応する位置に形成され得る。
【0023】
前記第１金属基板の外郭領域に配置された第３貫通ホールをさらに含むことができる。
【0024】
前記第１金属基板の面積に対する前記第２金属基板の面積の比は０．５～０．９５であり得る。
【0025】
前記締結部材と隣接して配置された絶縁挿入部材をさらに含むことができる。
【0026】
前記第１貫通ホールの直径と前記第２貫通ホールの直径は互いに異なり得る。
【0027】
前記第２貫通ホールの直径は前記第１貫通ホールの直径の１．１倍～２．０倍であり得る。
【0028】
前記絶縁挿入部材の一部は前記第２貫通ホール内に配置され得る。
【0029】
前記第１金属基板と前記第１絶縁層間に配置された第３絶縁層をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【0030】
本発明の実施例によると、高温部の基板および低温部の基板の有効領域の一部を占有するように互いに締結させることによって、高温部の基板の熱変形を減らし、接合部位に応力が集中することを防止し、熱電モジュールの高温での信頼性と耐久性を高めることができる。
【0031】
本発明の実施例によると、それぞれのホール配置領域が形成された制限された空間内で、空間を無駄に使うことなく複数のＰ型およびＮ型熱電レッグの最適配置を可能にして、熱電モジュールの発電性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの側面図。
【図2】本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの斜視図。
【図3】本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの分解斜視図。
【図4】本発明の第１実施例に係る熱電モジュールが冷却部に設置される状態を図示した側面図。
【図5】本発明の第２実施例に係る熱電モジュールの斜視図。
【図6】本発明の第２実施例に係る熱電モジュールが冷却部に設置される状態を図示した側面図。
【図7】複数の第１金属基板と第２金属基板上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する第１例を図示した図面。
【図9】第１金属基板と第２金属基板上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する実施例を図示した図面。
【図10】第１金属基板と第２金属基板上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する実施例を図示した図面。
【図11】第１金属基板と第２金属基板上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する実施例を図示した図面。
【図12】第１金属基板と第２金属基板上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する実施例を図示した図面。
【図13】本発明の実施例に係る発電モジュールの締結構造を図示する図面。
【発明を実施するための形態】
【0033】
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【0034】
ただし、本発明の技術思想は説明される一部の実施例に限定されず、互いに異なる多様な形態で具現され得、本発明の技術思想の範囲内であれば、実施例間にその構成要素の一つ以上を選択的に結合、置換して使うことができる。
【0035】
また、本発明の実施例で使われる用語（技術および科学的用語を含む）は、明白に特に定義されない限り、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に一般的に理解され得る意味で解釈され得、辞書に定義された用語のように一般的に使われる用語は関連技術の文脈上の意味を考慮してその意味を解釈できるであろう。
【0036】
また、本発明の実施例で使われた用語は実施例を説明するためのものであって、発明を制限しようとするものではない。
【0037】
本明細書で、単数型は文面で特に言及しない限り複数型も含むことができ、「Ａおよび（と）Ｂ、Ｃのうち少なくとも一つ（または一つ以上）」と記載される場合、Ａ、Ｂ、Ｃで組み合わせられるすべての組み合わせのうち一つ以上を含むことができる。
【0038】
また、本発明の実施例の構成要素の説明において、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）等の用語を使うことができる。
【0039】
このような用語はその構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって該当構成要素の本質や順番または順序などに限定されない。
【0040】
そして、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、その構成要素はその他の構成要素に直接的に連結、結合または接続される場合だけでなく、その構成要素とその他の構成要素の間にあるさらに他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」される場合も含み得る。
【0041】
また、各構成要素の「上（うえ）または下（した）」に形成または配置されると記載される場合、上（うえ）または下（した）は二つの構成要素が互いに直接接触する場合だけでなく、一つ以上のさらに他の構成要素が二つの構成要素の間に形成または配置される場合も含む。また、「上（うえ）または下（した）」と表現される場合、一つの構成要素を基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含み得る。
【0042】
図１は本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの側面図であり、図２は本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの斜視図であり、図３は本発明の第１実施例に係る熱電モジュールの分解斜視図であり、図４は本発明の第１実施例に係る熱電モジュールが冷却部に設置される状態を図示した側面図である。
【0043】
図１～図４を参照すると、熱電モジュールは一つの第１金属基板１１０、第１樹脂層１２０、複数の第１電極１３０、複数のＰ型熱電レッグ１４０、複数のＮ型熱電レッグ１５０、複数の第２電極１６０、第２樹脂層１７０、一つの第２金属基板１８０、締結部材１９０および断熱材２００を含み、第１金属基板１１０および第２金属基板１８０は締結部材１９０を貫通させるための少なくとも一つの貫通ホールを含むことができる。
【0044】
本発明の他の実施例によると、一つの熱電モジュールは一つの第１金属基板１１０、複数の第２金属基板１８０および一つの第１金属基板１１０と複数の第２金属基板１８０の間に配置された第１樹脂層１２０、複数の第１電極１３０、複数のＰ型熱電レッグ１４０、複数のＮ型熱電レッグ１５０、複数の第２電極１６０、第２樹脂層１７０を含み、第１金属基板１１０および第２金属基板１８０は締結部材１９０を貫通させるための少なくとも一つの貫通ホールを含むことができる。
【0045】
第１金属基板１１０は板状に形成される。また、第１金属基板１１０は冷却部Ｃまたは発熱部（図示されず）上に固定され得る。後述する本発明に係る実施例は第１金属基板１１０が冷却部Ｃに固定された例で説明される。この時、冷却部Ｃには第１金属基板１１０に形成された第１貫通ホール１１１に対応する位置にホール２０ｈが形成され、後述する締結部材１９０が第１貫通ホール１１１を通過してホール２０ｈに挿入され得る。図９～図１１の実施例でのように、第１金属基板１１０には外郭領域すなわち、複数のＰ型熱電レッグ１４０および複数のＮ型熱電レッグ１５０が配置されていない領域にも第３貫通ホール１１３がさらに形成され得、この時、締結部材１９０は第３貫通ホール１１３および第３貫通ホール１１３と対応する位置に形成された冷却部Ｃのホール２０ｈに挿入され得る。そして、第１金属基板１１０と冷却部Ｃの間に放熱パッドＨがさらに配置されてもよい。
【0046】
第１金属基板１１０はアルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金のうち少なくとも一つを含むことができる。この時、熱電モジュールに電圧を印加すると、第１金属基板１１０はペルティエ効果（Ｐｅｌｔｉｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）により熱を吸収して低温部として作用し、第２金属基板１８０は熱を放出して高温部として作用することができる。一方、第１金属基板１１０および第２金属基板１８０に互いに異なる温度を加えると、温度差によって高温領域の電子が低温領域に移動して熱起電力が発生する。これをゼーベック効果（Ｓｅｅｂｅｃｋ ｅｆｆｅｃｔ）といい、これによる熱起電力によって熱電素子の回路内に電気が発生する。
【0047】
第１金属基板１１０は少なくとも一つの第１貫通ホール１１１を含む。第１貫通ホール１１１は後述する第２金属基板１８０に形成された第２貫通ホール１８１に対応する位置に形成される。そして、第１貫通ホール１１１は第１金属基板１１０の外郭と所定間隔をおいて形成され得る。この時、第１貫通ホール１１１と第２貫通ホール１８１に締結部材１９０が通過しながら、締結部材１９０によって第１金属基板１１０と第２金属基板１８０が固定され得る。この時、複数の第１電極１３０と接する第１金属基板１１０の第１面に形成された第１貫通ホール１１１の直径および複数の第２電極１６０と接する第２金属基板１８０の第１面に形成された第２貫通ホール１８１の直径は互いに同じであり得るが、後述する絶縁挿入部材の配置形態、位置などにより複数の第１電極１３０と接する第１金属基板１１０の第１面に形成された第１貫通ホール１１１の直径および複数の第２電極１６０と接する第２金属基板１８０の第１面に形成された第２貫通ホール１８１の直径は互いに異なり得る。
【0048】
第１金属基板１１０上には第１樹脂層１２０が塗布され複数の第１電極１３０が配置される。
【0049】
ここで、第１金属基板１１０は第１樹脂層１２０と直接接触することができる。このために、第１金属基板１１０は両面のうち第１樹脂層１２０が配置される面、すなわち第１金属基板１１０の第１樹脂層１２０と向かい合う面の全体または部分に表面粗さが形成され得る。これによると、第１金属基板１１０と第１樹脂層１２０間の熱圧着時に第１樹脂層１２０が浮く問題を防止することができる。本明細書で、表面粗さは凹凸を意味し、表面粗度と混用されることもある。
【0050】
第１樹脂層１２０および第２樹脂層１７０は樹脂および無機充填材を含む樹脂組成物からなり得、樹脂はエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂であり得る。ここで、無機充填材は樹脂組成物の６８～８８ｖｏｌ％で含まれ得る。無機充填材が６８ｖｏｌ％未満で含まれると、熱伝導効果が低くなり得、無機充填材が８８ｖｏｌ％を超過して含まれると樹脂層と金属基板間の接着力が低くなり得、樹脂層が容易に壊れ得る。
【0051】
エポキシ樹脂はエポキシ化合物および硬化剤を含むことができる。この時、エポキシ化合物１０体積比に対して硬化剤１～１０体積比で含まれ得る。ここで、エポキシ化合物は結晶性エポキシ化合物、非結晶性エポキシ化合物およびシリコーンエポキシ化合物のうち少なくとも一つを含むことができる。結晶性エポキシ化合物はメソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）構造を含むことができる。メソゲン（ｍｅｓｏｇｅｎ）は液晶（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ）の基本単位であり、剛性（ｒｉｇｉｄ）構造を含む。そして、非結晶性エポキシ化合物は分子のうちエポキシ基を二つ以上有する通常の非結晶性エポキシ化合物であり得、例えばビスフェノールＡまたはビスフェノールＦから誘導されるグリシジルエーテル化物であり得る。ここで、硬化剤はアミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリメルカプタン系硬化剤、ポリアミノアミド系硬化剤、イソシアネート系硬化剤およびブロックイソシアネート系硬化剤のうち少なくとも一つを含むことができ、２種類以上の硬化剤を混合して使用してもよい。
【0052】
無機充填材は酸化アルミニウムおよび窒化物を含むことができ、窒化物は無機充填材の５５～９５ｗｔ％で含まれ得、より好ましくは６０～８０ｗｔ％であり得る。窒化物がこのような数値範囲で含まれる場合、熱伝導度および接合強度を高めることができる。ここで、窒化物は、窒化ホウ素および窒化アルミニウムのうち少なくとも一つを含むことができる。ここで、窒化ホウ素は板状の窒化ホウ素が凝集された窒化ホウ素凝集体であり得る。
【0053】
この時、窒化ホウ素凝集体の粒子の大きさＤ５０は２５０～３５０μｍであり、酸化アルミニウムの粒子の大きさＤ５０は１０～３０μｍであり得る。窒化ホウ素凝集体の粒子の大きさＤ５０と酸化アルミニウムの粒子の大きさＤ５０がこのような数値範囲を満足する場合、窒化ホウ素凝集体と酸化アルミニウムがエポキシ樹脂組成物内に均一に分散され得、これに伴い樹脂層が全体として均一な熱伝導効果および接着性能を有することができる。
【0054】
本発明の実施例によると、第１金属基板１１０側および第２金属基板１８０側のうち少なくとも一つは複数の樹脂層を含んでもよい。例えば、第１樹脂層１２０および複数の第１電極１３０の間には第３樹脂層（図示されず）がさらに配置され得る。または複数の第２電極１６０と第２樹脂層１７０の間には第４樹脂層（図示されず）がさらに配置され得る。この時、第１樹脂層１２０と第３樹脂層（図示されず）の組成、ヤング率、熱膨張係数および厚さのうち少なくとも一つは互いに異なり得る。第２樹脂層１７０と第４樹脂層（図示されず）の組成、ヤング率、熱膨張係数および厚さのうち少なくとも一つは互いに異なり得る。例えば、第１樹脂層１２０および第３樹脂層（図示されず）のうち一つが樹脂組成物である場合、他の一つは組成、ヤング率、熱膨張係数および厚さのうち少なくとも一つが異なる樹脂組成物であるか、酸化アルミニウム層であるか、シリコンとアルミニウムを含む複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含むことができる。ここで、複合体はシリコンとアルミニウムを含む酸化物、炭化物および窒化物のうち少なくとも一つであり得る。例えば、複合体はＡｌ－Ｓｉ結合、Ａｌ－Ｏ－Ｓｉ結合、Ｓｉ－Ｏ結合、Ａｌ－Ｓｉ－Ｏ結合およびＡｌ－Ｏ結合のうち少なくとも一つを含むことができる。このように、Ａｌ－Ｓｉ結合、Ａｌ－Ｏ－Ｓｉ結合、Ｓｉ－Ｏ結合、Ａｌ－Ｓｉ－Ｏ結合およびＡｌ－Ｏ結合のうち少なくとも一つを含む複合体は絶縁性能が優秀であり、これに伴い高い耐電圧性能を得ることができる。または複合体はシリコンおよびアルミニウムと共にチタニウム、ジルコニウム、ホウ素、亜鉛などをさらに含む酸化物、炭化物、窒化物でもある。このために、複合体は無機バインダーおよび有無機混合バインダーのうち少なくとも一つとアルミニウムを混合した後、熱処理する過程を通じて得られ得る。無機バインダーは、例えばシリカ（ＳｉＯ２）、金属アルコキシド、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）および酸化亜鉛（ＺｎＯ２）のうち少なくとも一つを含むことができる。無機バインダーは無機粒子であるものの、水に触れるとゾルまたはゲル化されてバインディングの役割をすることができる。この時、シリカ（ＳｉＯ２）、金属アルコキシドおよび酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）のうち少なくとも一つは金属との密着力を高める役割をし、酸化亜鉛（ＺｎＯ２）は樹脂層の強度を高め、熱伝導率を高める役割をすることができる。本明細書で、耐電圧性能は所定の電圧および所定の電流下で所定期間の間絶縁破壊なく維持される特性を意味し得る。例えば、ＡＣ２．５ｋＶの電圧および１ｍＡの電流下で１０秒の間絶縁破壊なく維持される場合、耐電圧は２．５ｋＶと言える。または第２樹脂層１７０および第４樹脂層（図示されず）のうち一つが樹脂組成物である場合、他の一つは組成、ヤング率、熱膨張係数および厚さのうち少なくとも一つが異なる樹脂組成物であるか、酸化アルミニウム層であるか、シリコンとアルミニウムを含む複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含むことができる。ここで各樹脂層は絶縁層と混用され得る。
【0055】
複数の第１電極１３０は第１樹脂層１２０上に配置される。そして第１電極１３０上には複数のＰ型熱電レッグ１４０および複数のＮ型熱電レッグ１５０が配置される。この時、第１電極１３０はＰ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０と電気的に連結される。ここで、第１電極１３０は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0056】
複数のＰ型熱電レッグ１４０および複数のＮ型熱電レッグ１５０は第１電極１３０上に配置される。この時、Ｐ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０は第１電極１３０とはんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）によって接合され得る。
【0057】
この時、Ｐ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０はビズマス（Ｂｉ）およびテルル（Ｔｅ）を主原料で含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系熱電レッグであり得る。Ｐ型熱電レッグ１４０は全体重量１００ｗｔ％に対してアンチモン（Ｓｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｅ－Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。Ｎ型熱電レッグ１５０は全体重量１００ｗｔ％に対してセレニウム（Ｓｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、ホウ素（Ｂ）、ガリウム（Ｇａ）、テルル（Ｔｅ）、ビズマス（Ｂｉ）およびインジウム（Ｉｎ）のうち少なくとも一つを含むビスマステルライド（Ｂｉ－Ｔｅ）系主原料物質９９～９９．９９９ｗｔ％とＢｉまたはＴｅを含む混合物０．００１～１ｗｔ％を含む熱電レッグであり得る。例えば、主原料物質がＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅであり、ＢｉまたはＴｅを全体重量の０．００１～１ｗｔ％でさらに含むことができる。
【0058】
Ｐ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０はバルク型または積層型で形成され得る。一般的にバルク型Ｐ型熱電レッグ１４０またはバルク型Ｎ型熱電レッグ１５０は熱電素材を熱処理してインゴット（ｉｎｇｏｔ）を製造し、インゴットを粉砕し篩い分けして熱電レッグ用粉末を取得した後、これを焼結し、焼結体をカッティングする過程を通じて得られ得る。積層型Ｐ型熱電レッグ１４０または積層型Ｎ型熱電レッグ１５０はシート状の基材上に熱電素材を含むペーストを塗布して単位部材を形成した後、単位部材を積層しカッティングする過程を通じて得られ得る。
【0059】
この時、一対のＰ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０は同じ形状および体積を有するか、互いに異なる形状および体積を有し得る。例えば、Ｐ型熱電レッグ１４０とＮ型熱電レッグ１５０の電気伝導特性が異なるため、Ｎ型熱電レッグ１５０の高さまたは断面積をＰ型熱電レッグ１４０の高さまたは断面積と異なるように形成してもよい。
【0060】
本発明の一実施例に係る熱電素子の性能は熱電性能指数で示すことができる。熱電性能指数（ＺＴ）は数１のように示すことができる。
【0061】
【数1】
【0062】
ここで、αはゼーベック係数［Ｖ／Ｋ］であり、σは電気伝導度［Ｓ／ｍ］であり、α２σはパワー因子（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ、［Ｗ／ｍＫ２］）である。そして、Ｔは温度であり、ｋは熱伝導度［Ｗ／ｍＫ］である。ｋはａ・ｃｐ・ρで示すことができ、ａは熱拡散度［ｃｍ２／Ｓ］であり、ｃｐは比熱［Ｊ／ｇＫ］であり、ρは密度［ｇ／ｃｍ３］である。
【0063】
熱電素子の熱電性能指数を得るために、Ｚメーターを利用してＺ値（Ｖ／Ｋ）を測定し、測定したＺ値を利用してゼーベック指数（ＺＴ）を計算することができる。
【0064】
Ｐ型熱電レッグ１４０またはＮ型熱電レッグ１５０は円筒状、多角柱状、楕円形柱状などを有することができる。またはＰ型熱電レッグ１４０またはＮ型熱電レッグ１５０は積層型構造を有してもよい。例えば、Ｐ型熱電レッグまたはＮ型熱電レッグはシート状の基材に半導体物質が塗布された複数の構造物を積層した後、これを切断する方法で形成され得る。これに伴い、材料の損失を防止し電気伝導特性を向上させることができる。
【0065】
複数の第２電極１６０は複数のＰ型熱電レッグ１４０および複数のＮ型熱電レッグ１５０の上に配置される。この時、Ｐ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０は第２電極１６０にソルダリングによって接合され得る。ここで、第２電極１６０は銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）およびニッケル（Ｎｉ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0066】
第２樹脂層１７０は複数の第２電極１６０上に配置される。そして、第２樹脂層１７０上には複数の第２金属基板１８０が配置される。
【0067】
第２金属基板１８０は一つの第１金属基板１１０に向き合って第２樹脂層１７０上に配置される。第２金属基板１８０はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、または銅合金からなり得る。
【0068】
第１金属基板１１０の面積と第２金属基板１８０の面積は同じであり得、前述した通り、第１金属基板１１０に第３貫通ホール１１３が形成された場合、第１金属基板１１０の面積は第２金属基板１８０の面積よりも大きくてもよい。この時、第１金属基板１１０の面積に対する第２金属基板１８０の面積比は０．５０～０．９５、好ましくは０．６０～０．９０、さらに好ましくは０．７０～０．８５であり得る。
【0069】
他の実施例として、相対的により大きい面積が必要な応用分野または熱変形による影響をさらに最小化しなければならない場合、第２金属基板１８０は一つの第１金属基板１１０に対して複数に分割して備えられ得る。この時、第１金属基板１１０の面積に対する各第２金属基板１８０の面積比は０．１０～０．５０、好ましくは０．１５～０．４５、さらに好ましくは０．２～０．４０であり得る。例えば、一つの第１金属基板１１０上には二つの第２金属基板１８０が配置され得る。この時、第２金属基板１８０は互いに離隔するように配置され得る。例えば、第１金属基板１１０は面積１００ｍｍ×１００ｍｍであり、第２金属基板１８０はそれぞれ面積が４５ｍｍ×１００ｍｍであり、互いに離隔した第２金属基板１８０の間の間隔は約１０ｍｍであり得る。
【0070】
他の例として、一つの第１金属基板１１０上には４個の第２金属基板１８０が配置されてもよい。この時、第２金属基板１８０は互いに離隔するように配置され得る。例えば、第１金属基板１１０は面積１００ｍｍ×１００ｍｍであり、第２金属基板１８０はそれぞれ面積が４５ｍｍ×４５ｍｍであり、互いに離隔した第２金属基板１８０の間の間隔は約１０ｍｍであり得る。
【0071】
他の例として、複数の第２金属基板１８０の間の間隔は５ｍｍ未満であり得る。例えば、第１金属基板１１０は面積１００ｍｍ×１００ｍｍであり、第２金属基板１８０は面積が４９．５ｍｍ×４９．５ｍｍであり、複数の第２金属基板１８０の間の間隔は２ｍｍであり、複数の第２金属基板１８０の間を連結する連結部材２３０は幅が２ｍｍに形成され得る。
【0072】
この時、第１金属基板１１０の厚さは０．１ｍｍ～２ｍｍであり得る。また、第２金属基板１８０の厚さは第１金属基板１１０の厚さと同じであるかより大きくてもよい。第２金属基板１８０の厚さが第１金属基板１１０厚さよりも大きい場合、第２金属基板１８０の厚さは第１金属基板１１０の厚さの１．１～２．０倍であり得る。ここで、第２金属基板１８０は締結部材１９０によって曲げ可能性があるので、第１金属基板１１０より厚さが大きく形成され得る。
【0073】
第２金属基板１８０には少なくとも一つの第２貫通ホール１８１が形成される。この時、第２貫通ホール１８１は各第２金属基板１８０の外郭領域Ｂ２の内側の領域である有効領域Ｂ１の一部を占有するように形成され得る。ここで、有効領域はペルティエ効果またはゼーベック効果を実質的に具現できる複数のＰ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０が配置された領域と定義され得、本有効領域内にターミナル電極が配置され得る。ターミナル電極は外部の端子または電線と連結されるように有効領域から延長され得、複数のＰ型熱電レッグ１４０およびＮ型熱電レッグ１５０のうち少なくとも一つまたは複数の第１電極１３０と複数の第２電極１６０のうち少なくとも一つと電気的に連結され得る。本領域で複数の第１電極１３０と複数の第２電極１６０のそれぞれは互いに垂直に重なり得る。第２金属基板１８０に形成された第２貫通ホール１８１は第２金属基板１８０の外郭から所定間隔をおいて形成され得、第２貫通ホール１８１が複数の場合、第２金属基板１８０の外郭から等間隔でそれぞれ離隔配置され得る。第２貫通ホール１８１は第１貫通ホール１１１と重なるように配置され、締結部材１９０は互いに対応する第１貫通ホール１１１と第２貫通ホール１８１を通過することができる。このように締結部材１９０は第１金属基板１１０と第２金属基板１８０の有効領域Ａ１、Ｂ１内の一部を占有するように、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０を互いに固定させることによって、熱変形を減らし接合部位に応力が集中することを防止することができる。
【0074】
図示してはいないが、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０の有効領域Ａ１、Ｂ１に影響を与えないように、各基板の外郭領域のＡ２、Ｂ２一部すなわち、基板の縁領域を締結する場合、各基板間の固定力は相対的に高くなり得るが、熱電モジュールを１００℃以上の高温環境に露出させてゼーベック効果を利用したり、１００℃以上の熱を発生させるペルティエ効果を利用する応用分野では、かえって低温部領域と高温部領域が受ける相対的な熱量の差によって熱電モジュールの損傷が引き起こされ得る。例えば、ゼーベック効果を利用する熱電モジュールの場合、高温部金属基板は熱によって膨張し、低温部金属基板は別途の冷却部材によって収縮して、前記基板の縁領域には熱応力が集中する。この時に発生した熱応力は、各基板の間に配置された電極、熱電レッグ、樹脂層にも伝達されて脆弱な界面から剥離およびクラックなどが発生され得、その結果、熱電モジュールの損傷によって熱電効率は急減し得る。図示してはいないが、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０の間にはシーリング部材がさらに配置されてもよい。シーリング部材は第１金属基板１１０と複数の第２金属基板１８０の間で、第１電極１３０、Ｐ型熱電レッグ１４０、Ｎ型熱電レッグ１５０および第２電極１６０の側面に配置され得る。これに伴い、第１電極１３０、Ｐ型熱電レッグ１４０、Ｎ型熱電レッグ１５０および第２電極１６０は外部の湿気、熱、汚染などからシーリングされ得る。ここで、シーリング部材は、複数の第１電極１３０の最外郭、複数のＰ型熱電レッグ１４０および複数のＮ型熱電レッグ１５０の最外郭および複数の上部電極１６０の最外郭の側面から所定距離離隔して配置されるシーリングケース、シーリングケースと第１金属基板１１０の間に配置されるシーリング材およびシーリングケースと第２金属基板１８０の間に配置されるシーリング材を含むことができる。このように、シーリングケースはシーリング材を媒介として第１金属基板１１０および第２金属基板１８０と接触することができる。これに伴い、シーリングケースが第１金属基板１１０と第２金属基板１８０と直接接触する場合、シーリングケースを通じて熱伝導が起こるようになり、その結果、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０間の温度差が低くなる問題を防止することができる。ここで、シーリング材はエポキシ樹脂およびシリコーン樹脂のうち少なくとも一つを含むか、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂のうち少なくとも一つが両面に塗布されたテープを含むことができる。シーリング材はシーリングケースと第１金属基板１１０の間およびシーリングケースと第２金属基板１８０の間を気密とさせる役割をし、第１電極１３０、Ｐ型熱電レッグ１４０、Ｎ型熱電レッグ１５０および第２電極１６０のシーリング効果を高めることができ、仕上げ材、仕上げ層、防水材、防水層などと混用され得る。ここで、シーリングケースと第１金属基板１１０の間をシーリングするシーリング材は第１金属基板１１０の上面に配置され、シーリングケースと第２金属基板１８０の間をシーリングするシーリング材は第２金属基板１８０の側面に配置され得る。このために、第１金属基板１１０の面積は第２金属基板１８０の全体面積より大きくてもよい。一方、シーリングケースには電極に連結されたリード線を引き出すためのガイド溝が形成され得る。このために、シーリングケースはプラスチックなどからなる射出成形物であり得、シーリングカバーと混用され得る。ただし、シーリング部材に関する以上の説明は例示に過ぎず、シーリング部材は多様な形態に変形され得る。図示してはいないが、シーリング部材を囲むように断熱材がさらに含まれてもよい。またはシーリング部材は断熱成分を含んでもよい。
【0075】
図７を参照すると、第１金属基板１１０には第１貫通ホール１１１に隣接して第１ホール配置領域１１２が形成される。第１ホール配置領域１１２は第１貫通ホール１１１と最も隣接するものの、互いに隣り合う電極の面をつなぐ仮想の線２０１、２０２、２０３、２０４がなす空間と定義され得る。第１ホール配置領域１１２は多角形の形態で形成され得、好ましくは四角形の形態で形成され得る。この時、第１ホール配置領域１１２内には複数の第１電極１３０は配置されないこともある。また、第２金属基板１８０には第１金属基板１１０と向き合う面に第２貫通ホール１８１に隣接して第２ホール配置領域１８２が形成される。第２ホール配置領域１８２は第２貫通ホール１８１と最も隣接するものの、互いに隣り合う電極の面をつなぐ仮想の線２１１、２１２、２１３、２１４がなす空間と定義され得る。第２ホール配置領域１８２は多角形の形態で形成され得、好ましくは四角形の形態で形成され得る。この時、第２ホール配置領域１８２内には複数の第２電極１６０は配置されないこともある。
【0076】
締結部材１９０は第１金属基板１１０と少なくとも一つの第２金属基板１８０を固定させる。この時、締結部材１９０の一部は第２貫通ホール１８１と第１貫通ホール１１１を通過し、端部が冷却部Ｃのホール２０ｈに挿入結合される。
【0077】
図４を参照すると、締結部材１９０は第１部材１９１と第２部材１９２を含むことができる。第１部材１９１は第２貫通ホール１８１と第１貫通ホール１１１を貫通し、一端部冷却部Ｃに埋め立てられて固定される。この時、第１部材１９１の外周にはねじ山が形成され得る。第１部材１９１の直径は第２貫通ホール１８１および第１貫通ホール１１１の直径と同じであるか第２貫通ホール１８１および第１貫通ホール１１１の直径より小さく形成され得る。
【0078】
第２部材１９２は、第１部材１９１の他の端部から延びて第２貫通ホール１８１の直径より大きい直径で形成される。第２部材１９２は第２金属基板１８０が第１金属基板１１０から広がることを防止する。
【0079】
第２金属基板１８０が複数の場合、断熱材２００は複数の第２金属基板１８０の間の離隔空間に配置され得る。ここで断熱材２００はエポキシ樹脂、シリコーン樹脂およびセラミックウールのうち少なくとも一つを含むことができ、断熱材２００は前述したシーリング部材および後述する連結部材２３０と混用され得る。
【0080】
ヒートシンク２２０は第２金属基板１８０上に配置され得る。例えば、ヒートシンク２２０は第２金属基板１８０の両面のうち第２樹脂層１７０が配置される面の反対面に配置され得る。この時、第２金属基板１８０とヒートシンク２２０は一体に形成されてもよい。図示してはいないが、第１金属基板１１０にもヒートシンクが形成され得る。ヒートシンク２２０はそれぞれ平板状の複数の平面基材２２１が平行に配置され、平面基材２２１の間の空間が空気の流路を形成する構造を有することができる。この時、平面基材２２１の間の間隔は１０ｍｍ未満であり得る。
【0081】
【0082】
【0083】
【0084】
連結部材２３０は複数の第２金属基板１８０の間を接合するグルー（Ｇｌｕｅ）であり得る。この時、熱電モジュール２０は複数の第２金属基板１８０の離隔空間に断熱処理を省略できるが、前述したように、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０の間には断熱材２００が配置され得る。
【0085】
図示してはいないが、熱電モジュールは連結部材２３０を省略し、複数の第２金属基板１８０の一部からそれぞれ延びた延長部材によって互いに連結形成され得る。
【0086】
この時、延長部材は第２金属基板１８０の厚さより小さく形成され得る。例えば、第２金属基板１８０の厚さは０．２ｍｍ～４ｍｍであり得、延長部材の厚さは０．１ｍｍ～２ｍｍであり得る。ここで、延長部材の厚さに対する前記複数の第２金属基板の厚さ比は１～２以下であり得る。
【0087】
連結部材２３０の一面は第２金属基板１８０の一面に比べ、陥没しながら溝２４１が形成され得る。この時、連結部材２３０は十字状に形成され得る。例えば、第１金属基板１１０の面積が１００ｍｍ×１００ｍｍであり、第２金属基板１８０の面積が４５ｍｍ×４５ｍｍであり、厚さが０．２ｍｍ～４ｍｍであるとき、連結部材２３０は幅が１０ｍｍであり、厚さが０．１ｍｍ～２ｍｍであり、連結部材２３０によって形成された溝は深さが０．１ｍｍ～２ｍｍ以下であり得る。このように連結部材２３０と第２金属基板１８０の厚さの差によって溝が形成され、第２金属基板１８０の中央部の厚さが薄くなり、第２金属基板１８０の熱変形が緩和される効果を有することができる。
【0088】
本明細書で、互いに離隔した複数の第２金属基板１８０の間に配置され、複数の第２金属基板１８０を連結する断熱材２００、連結部材２３０および延長部材を通称して連結部材と言え、連結部材は絶縁物質を含む絶縁部材であり得る。
【0089】
【0090】
図７は第１金属基板１１０と第２金属基板１８０上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する第１実施例を図示した図面であり、図８は図７で示した複数の第１電極と複数の第２電極を重ねた状態を図示した図面であり、図９～図１１は第１金属基板１１０と第２金属基板１８０上に第１電極と第２電極を配置する方法に対する多様な実施例を図示した図面である。
【0091】
図７～図１１を参照すると、複数の第１電極１３０は第１金属基板１１０が第２金属基板１８０と向き合う一面に配置され、複数の第２電極１６０は第２金属基板１８０が第１金属基板１１０と向き合う一面に配置される。この時、複数の第１電極１３０は第１ホール配置領域１１２を空けて配置され、複数の第２電極は第２ホール配置領域１８２を空けて配置され得、第１ホール配置領域１１２の位置と第２ホール配置領域１８２の位置は互いに対応する。
【0092】
ここで、複数の第１電極１３０と複数の第２電極１６０のそれぞれは長方形の形状に形成され、長幅Ｗ１と短幅Ｗ２が区分される。この時、配置されるレッグの形状により第１電極１３０と第２電極１６０の短幅Ｗ２に対する長幅Ｗ１の比は可変的であり得、好ましくは第１電極１３０と第２電極１６０の短幅Ｗ２に対する長幅Ｗ１の比は２．０５～４．５０であり得る。本明細書で、長幅の方向を長さ方向と指しし得る。
【0093】
図示してはいないが、第１金属基板１１０および第２金属基板１８０の有効領域に貫通ホール１１１、１８１が形成されていない場合、複数の第１電極１３０の長さ方向はすべて第１方向Ｙに配置され得る。この時、複数の第２電極１６０のうち有効領域の縁領域で互いに対向する二つの列または二つの行に配置された電極の少なくとも一部は第１方向Ｙと垂直な第２方向Ｘに配置され、残りの電極は電極の短幅Ｗ２だけ複数の第１電極１３０から移動して少なくとも一部が重なり得る。これを通じて第１金属基板１１０および第２金属基板１８０の間の複数のＰ型およびＮ型熱電レッグをすべて直列に連結することができる。
【0094】
本発明の実施例に係る第１金属基板１１０および第２金属基板１８０の有効領域に少なくとも一つの貫通ホール１１１、１８１が形成された場合、第１電極１３０と複数の第２電極１６０のうち縁領域の電極を除いた電極の長さ方向は、第１方向Ｙおよび第１方向Ｙと垂直な第２方向Ｘを混在させて配置することができる。
【0095】
この時、複数の第１電極１３０または複数の第２電極１６０のうち、縁領域を除いた少なくとも二つの電極は第１方向Ｙと垂直な第２方向Ｘに配置され、残りの電極は第２方向Ｘと垂直な第１方向Ｙに配置され得る。
【0096】
前記第１ホール配置領域１１２または第２ホール配置領域１８２と隣接した少なくとも一つの電極は長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され、前記少なくとも一つと隣接した他の一つも長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。この時、前記少なくとも二つの第１電極１３０と前記少なくとも二つの第２電極１６０は互いに重ならないか、一部が重なり得る。
【0097】
詳しくは、第１ホール配置領域１１２に隣接した複数の第１電極１３０のうち少なくとも二つの第１電極１３０ａ、１３０ｂは、長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。そして、残りの第１電極１３０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0098】
この時、第２ホール配置領域１８２に隣接した複数の第２電極１６０のうち少なくとも二つの第２電極１６０ａ、１６０ｂは第２方向Ｘに配置され得る。また、有効領域の縁に配置された複数の第２電極１６０ｃのうち互いに対向する二つの行も、長さ方向が第２方向Ｘに配置され得る。そして、残りの第２電極１６０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。この時、第２方向Ｘに配置された第１電極１３０ａ、１３０ｂと、第２方向に配置された第２電極１６０ａ、１６０ｂは互いに重ならないか、一部が重なるように配置され得る。ここで、複数の第１電極１３０と複数の第２電極１６０の配置形態は互いに変えて適用可能である。
【0099】
より詳細に説明すると、図８に図示された通り、複数の第１電極１３０のうち縁領域を除いた少なくとも二つは、第１ホール配置領域１１２を定義する各仮想の線２０１、２０２、２０３、２０４から延びた延長線がなす仮想の空間（Ｈ１またはＨ２）と少なくとも一部が重なって第２方向Ｘに配置され得、複数の第２電極１６０のうち縁領域を除いた少なくとも二つは、第２ホール配置領域１８２を定義する各仮想の線２１１、２１２、２１３、２１４から延びた延長線がなす仮想の空間（Ｈ３またはＨ４）と少なくとも一部が重なって第２方向Ｘに配置され得る。これを通じて、それぞれのホール配置領域が形成された制限された空間内で、複数のＰ型およびＮ型熱電レッグの最適配置が可能である。ここで、第１ホール配置領域１１２および第２ホール配置領域１８２の個数、位置および形状などにより、第２方向Ｘに配置された電極の個数は増加し得る。この時、第２方向Ｘに配置された電極の個数は２の倍数個であり得、第２方向Ｘに配置された電極のうち少なくとも二つは前記Ｈ１～Ｈ４と少なくとも一部が重なって配置され得る。
【0100】
本明細書で複数の第１電極１３０と複数の第２電極１６０のそれぞれの電極配置形態は互いに変えて適用され得、第１方向Ｙおよび第２方向Ｘはこれに限定されない。
【0101】
図９を参照すると、複数の第１電極１３０のうち第１ホール配置領域１１２と隣接した二つの第１電極１３０ｄ、１３０ｆは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得、前記二つの第１電極１３０ｄ、１３０ｆと隣接した二つの第１電極１３０ｃ、１３０ｅも長さ方向が同様に第２方向Ｘに配置され得る。そして、残りの第１電極１３０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0102】
この時、複数の第２電極１６０のうち第２ホール配置領域１８２と隣接した二つの第２電極１６０ｄ、１６０ｅは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得、第２ホール配置領域１８２と隣接した他の二つの第２電極１６０ｆ、１６０ｇも長さ方向が同様に第２方向Ｘに配置され得る。また、縁領域で互いに対向する二つの行に配置された第２電極１６０ｈも長さ方向が第２方向へ向かうように配置され得る。そして、残りの第２電極１６０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0103】
図１０を参照すると、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０には第１貫通ホール１１１と第２貫通ホール１８１が複数個で形成され得、これに伴い、第１ホール配置領域１１２と第２ホール配置領域１８２も複数個で形成され得る。この時、複数の第１電極１３０のうち各第１ホール配置領域１１２と隣接した二つの第１電極１３０ｇ、１３０ｈは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得、前記二つの第１電極１３０ｇ、１３０ｈと隣接した二つの第１電極１３０ｉ、１３０ｊも長さ方向が同様に第２方向Ｘに配置され得る。この時、第１ホール配置領域１１２は複数で形成され、複数の第１電極１３０のうち２の倍数個は第２方向Ｘに向かうように配置され得る。さらに詳しくは、複数の第１電極１３０のうち少なくとも８個の第１電極１３０ｇ、・・・、１３０ｎは第２方向Ｘに向かうように配置され得る。また、残りの第１電極１３０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0104】
この時、第２電極１６０のうち各第２ホール配置領域１８２と第１方向Ｙに隣接した二つの第２電極１６０ｉ、１６０ｊは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得、第２ホール配置領域１８２と隣接した他の二つの第２電極１６０ｋ、１６０ｌも長さ方向が同様に第２方向Ｘに配置され得る。
【0105】
この時、第２ホール配置領域１８２は複数で形成され、複数の第２電極１６０のうち２の倍数個は長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。さらに詳しくは、複数の第２電極１６０のうち少なくとも８個の第２電極１６０ｉ、・・・、１６０ｐは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。また、縁領域で互いに対向する二つの行に配置された第２電極１６０ｑも長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。また、残りの第２電極１６０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0106】
図１１を参照すると、第１ホール配置領域１１２は複数で形成され、複数の第１電極１３０のうち一つの第１ホール配置領域１１２と離隔した４個の第１電極１３０ｏ、・・・、１３０ｒは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。ここで、第１ホール配置領域１１２と前記第１電極１３０ｏ、・・・、１３０ｒの間には複数の電極が配置され得る。ただし、前記第１電極１３０ｏ、・・・、１３０ｒは第１ホール配置領域１１２を定義する各仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なって第２方向Ｘに配置され得る。また、複数の第１電極１３０のうち他の一つの第１ホール配置領域１１２と第１方向に隣接した４個の第１電極１３０ｓ、・・・、１３０ｖは第２方向Ｘに配置され得る。
【0107】
この時、第２電極１６０のうち各第２ホール配置領域１８２と第１方向Ｙに隣接した４個の第２電極１６０ｒ、・・・、１６０ｕと４個の第２電極１６０ｖ、・・・、１６０ｙは長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。
【0108】
図１２を参照すると、第１金属基板１１０と第２金属基板１８０には第１貫通ホール１１１と第２貫通ホール１８１が複数個で形成され得、これに伴い、第１ホール配置領域１１２と第２ホール配置領域１８２も複数個で形成され得る。例えば、第１金属基板１１０は４個の第１貫通ホール１１１および４個の第１ホール配置領域１１２を含むことができ、第２金属基板１８０は４個の第２貫通ホール１８１および４個の第２ホール配置領域１８２を含むことができる。
【0109】
この時、複数の第１電極１３０のうち各第１ホール配置領域１１２と隣接した二つの第１電極１３０－１、１３０－２は長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得、各第１ホール配置領域１１２と隣接した他の二つの第１電極１３０－３、１３０－４も長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。これに伴い、複数の第１電極１３０のうち２の倍数個は第２方向Ｘに向かうように配置され得る。さらに詳しくは、複数の第１電極１３０のうち少なくとも１６個の第１電極１３０－１、・・・、１３０－４は第２方向Ｘに向かうように配置され得る。また、残りの第１電極１３０は長さ方向が第１方向Ｙに向かうように配置され得る。
【0110】
また、第１ホール配置領域１１２のうちいずれか一つと隣接して第２方向Ｘに向かうように配置される４個の第１電極１３０－１、・・・、１３０－４のうち少なくとも一つに隣接した２ｎ個（ｎは１以上の整数）の第１電極１３０－２ｎも長さ方向が第２方向Ｘに向かうように配置され得る。ここで、２ｎ個の第１電極１３０－２ｎが配置される位置は複数の第２電極１８０の配置構造により多様に変形され得る。
【0111】
また、ここで、第１ホール配置領域１１２と２ｎ個の第１電極１３０－２ｎの間には複数の電極が配置され得る。ただし、２ｎ個の第１電極１３０－２ｎは第１ホール配置領域１１２を定義する各仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間と少なくとも一部が重なって第２方向Ｘに配置され得る。
【0112】
図１２では２ｎ個の第１電極１３０－２ｎが第２方向Ｘに配置されたもので例示されているが、これに制限されず、２ｎ個の第２電極が第１方向Ｙに配置されてもよい。
【0113】
第１金属基板１１０と複数の第１電極１３０の間に配置された第１樹脂層１２０と第２金属基板１８０と複数の第２電極１６０の間に配置された第２樹脂層１７０が図１２にのみ図示されているがこれに制限されず、図７～図１１の実施例では説明の便宜のために省略されており、同一または類似する構造の第１樹脂層１２０および第２樹脂層１８０が図７～図１１の実施例においても適用され得る。
【0114】
【0115】
図７～図１２で図示された通り、縁領域で互いに対向するように第２方向Ｘに配置された二つの行は、第１金属基板１１０に配置された第１電極１３０に含まれるか、または第２金属基板１８０に配置された第２電極１６０に含まれ得る。
【0116】
この時、複数の第１電極１３０と接する第１金属基板１１０の第１面に形成された第１貫通ホール１１１の直径ｄ１および複数の第２電極１６０と接する第２金属基板１８０の第１面に形成された第２貫通ホール１８１の直径ｄ２は互いに同じでもよいが、後述する絶縁挿入部材の配置形態、位置などにより複数の第１電極１３０と接する第１金属基板１１０の第１面に形成された第１貫通ホール１１１の直径ｄ１および複数の第２電極１６０と接する第２金属基板１８０の第１面に形成された第２貫通ホール１８１の直径ｄ２は互いに異なってもよい。
【0117】
一方、図７～図１２で図示された通り、第１ホール配置領域１１２の面積は一つの第１電極１３０の面積の４倍以上、好ましくは６倍以上、さらに好ましくは８倍以上であり得る。第１ホール配置領域１１２の面積が一つの第１電極１３０の面積の４倍未満の場合、ＡＣ １ｋＶ以上の高電圧下で電流が第１貫通ホール１１１を通じて第１金属基板１１０に移動して熱電モジュールの電気的破壊が引き起こされ得る。したがって、高電圧下での応用分野においては、熱電モジュールの電気的破壊を防止するために十分な絶縁距離の確保が重要である。第１ホール配置領域１１２の面積が一つの第１電極１３０の面積の８倍以上である場合、ＡＣ ２．５ｋＶ以上の高電圧下でも電気的破壊が発生しない。これと同様に、第２金属基板１８０に形成された第２ホール配置領域１８２の面積も一つの第２電極１６０の面積の４倍以上、好ましくは６倍以上、さらに好ましくは８倍以上であり得る。
【0118】
また、図７～図１２に図示された通り、複数の第１電極１３０のうち第１金属基板１１０の第１縁（図示されず）と最も隣接して配置される電極はいずれも周期的に配置され得、第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接して配置された電極面を繋ぐ仮想線の開始点と終点間の経路が折り曲げ領域のない直線となるように配置され得る。すなわち、第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接したすべての第１電極１３０において、各第１電極１３０の４個の電極面のうち第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接した電極面は一方向に沿って、除去された領域なしに第１金属基板１１０の第１縁と同一の間隔を有して配置されることを意味し得る。例えば、第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接して配置された電極面を繋ぐ仮想線の開始点と終点間の経路が直線である場合、複数の第１電極１３０のうち第１列（図示されず）のすべての電極は周期的に配置されていることを意味し得る。これによると、第１金属基板１１０に複数の第１電極１３０を配置する時に工程の複雑度を減少させることができ、第２金属基板１８０に配置される第２電極１６０および第１電極１３０と第２電極１６０の間に配置される熱電レッグの配置構造を単純化することができる。また、第１金属基板１１０の縁および第１金属基板１１０の縁と最も隣接して配置された第１電極１３０間の最短距離が一定に維持されるため、第１金属基板１１０の縁と最も隣接して配置された第１電極１３０は均一な電気的特性を有することができる。
【0119】
もし、第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接して配置された電極面を繋ぐ仮想線の開始点と終点間の経路が折り曲げ領域を含む場合、複数の第１電極１３０のうち第１列の電極のうちの一部が除去されたり、陥没した領域が含まれて配置の周期性が喪失されることを意味し得る。折り曲げ領域で第１金属基板１１０の第１縁と最も隣接して配置された電極面は、第１列の次の列である第２列（図示されず）に配置された電極面であり得る。ここで、第２列は第１列に比べて第１金属基板１１０の第１縁とさらに遠く配置される列であり、最外郭の列でなくてもよい。貫通ホールを追加に配置するために、折り曲げ領域を含むように第１電極１３０を配置することはできるものの、これによると、前述した通り、高電圧下での応用分野において、十分な絶縁距離が確保されないため熱電モジュールの電気的破壊が発生したり、第１電極部の有効領域が減少するため、その結果、熱電モジュールの効率が低下し得る。
【0120】
これと同様に、複数の第１電極１３０のうち第１金属基板１１０の第１縁と向き合う第２縁（図示されず）と最も隣接した電極（第Ｎ列）、複数の第１電極１３０のうち第１金属基板１１０の第１縁と第２縁の間の第３縁（図示されず）と最も隣接した電極（第１行）および複数の第１電極１３０のうち第１金属基板１１０の第３縁と向き合う第４縁（図示されず）と最も隣接した電極（第Ｍ行）は、いずれも第１金属基板１１０の各縁と最も隣接した電極面を繋ぐ仮想線の開始点と終点間の経路が折り曲げ領域のない直線となるように配置され得るが、ターミナル電極の配置などの設計により、最外郭の列または最外郭の行のうちいずれか一つ、例えば第１列、第Ｎ列、第１行および第Ｍ行のうちいずれか一つのみが例外的な経路を有することができる。例えば、ターミナル電極は最外郭の列または最外郭の行である、第１列、第Ｎ列、第１行および第Ｍ行のうちいずれか一つに配置された第１電極１３０に連結されたり、第１列、第Ｎ列、第１行および第Ｍ行のうちいずれか一つに配置された第１電極１３０から延長され得る。これに伴い、最外郭の列および最外郭の行のうちターミナル電極が配置される一つの列または行を除いた残りの列または行は、第１金属基板１１０の対応する各縁と一定の間隔を有するように配置され得る。
【0121】
図１３は、本発明の一実施例に係る熱電素子の接合構造を示す。
【0122】
図１３を参照すると、熱電素子１００は複数の締結部材４００によって締結され得る。複数の締結部材４００はヒートシンク２２０と第２金属基板１８０を締結したり、ヒートシンク２２０、第２金属基板１８０と第１金属基板（図示されず）を締結したり、ヒートシンク２２０、第２金属基板１８０、第１金属基板（図示されず）と冷却部（図示されず）を締結したり、第２金属基板１８０、第１金属基板（図示されず）と冷却部（図示されず）を締結したり、第２金属基板１８０と第１金属基板（図示されず）を締結することができる。
【0123】
このために、ヒートシンク２２０、第２金属基板１８０、第１金属基板（図示されず）、冷却部（図示されず）には締結部材４００が貫通する貫通ホールＳが形成され得る。ここで、貫通ホールＳは前述した第２貫通ホール１８１および第１貫通ホール１１１を含むことができる。ここで、第２貫通ホール１８１と締結部材４００の間には別途の絶縁挿入部材４１０がさらに配置され得る。別途の絶縁挿入部材４１０は締結部材４００の外周面を囲む絶縁挿入部材または貫通ホールＳの壁面を囲む絶縁挿入部材であり得る。これによると、熱電素子の絶縁距離を広げることが可能である。
【0124】
一方、絶縁挿入部材４１０の形状は図１３（ａ）および図１３（ｂ）に例示された通りであり得る。例えば、図１３（ａ）に例示された通り、絶縁挿入部材４１０は第２金属基板１８０に形成された貫通ホールＳ領域に段差を形成して貫通ホールＳの壁面の一部を囲むように配置され得る。または絶縁挿入部材４１０は第２金属基板１８０に形成された貫通ホールＳ領域に段差を形成して貫通ホールＳの壁面に沿って第２電極（図示されず）が配置される第１面まで延びるように配置されてもよい。
【0125】
図１３（ａ）を参照すると、第２金属基板１８０の第２電極と接する第１面の貫通ホールＳの直径ｄ２’は、第１金属基板の第１電極と接する第１面の貫通ホールの直径と同じであり得る。この時、絶縁挿入部材４１０の形状により、第２金属基板１８０の第１面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２’は、第１面の反対面である第２面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２と異なり得る。図示してはいないが、貫通ホールＳ領域に段差を形成せずに第２金属基板１８０の上面の一部にのみ絶縁挿入部材４１０が配置されたり、第２金属基板１８０の上面から貫通ホールＳの壁面の一部又は全部まで絶縁挿入部材４１０が延びるように配置される場合、第２金属基板１８０の第１面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２’は、第１面の反対面である第２面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２と同じでもよい。
【0126】
図１３（ｂ）を参照すると、絶縁挿入部材４１０の形状によって、第２金属基板１８０の第２電極と接する第１面の貫通ホールＳの直径ｄ２’は、第１金属基板の第１電極と接する第１面の貫通ホールの直径より大きくてもよい。この時、第２金属基板１８０の第１面の貫通ホールＳの直径ｄ２’は第１金属基板の第１面の貫通ホールの直径の１．１～２．０倍であり得る。第２金属基板１８０の第１面の貫通ホールＳの直径ｄ２’が第１金属基板の第１面の貫通ホールの直径の１．１倍未満であると、絶縁挿入部材４１０の絶縁効果が小さいため熱電素子の絶縁破壊が引き起こされ得、第２金属基板１８０の第１面の貫通ホールＳの直径ｄ２’が第１金属基板の第１面の貫通ホールの直径の２．０倍を超過すると、貫通ホールＳが占める領域の大きさが相対的に増加することになるため第２金属基板１８０の有効面積が減少するようになり、熱電素子の効率が低下し得る。
【0127】
そして、絶縁挿入部材４１０の形状によって、第２金属基板１８０の第１面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２’は第１面の反対面である第２面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２と異なり得る。前述した通り、第２金属基板１８０の貫通ホールＳ領域に段差が形成されない場合、第２金属基板１８０の第１面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２’は第１面の反対面である第２面に形成された貫通ホールＳの直径ｄ２と同じでもよい。
【0128】
本発明の実施例は、第１電極１３０または第２電極１６０のうちで、第１ホール配置領域１１２または第２ホール配置領域１８２と離隔してもそれぞれのホール配置領域を定義する各仮想の線から延びた延長線がなす仮想の空間内には、少なくとも二つの電極の少なくとも一部が重なって第２方向Ｘに配置されるため、それぞれのホール配置領域が形成された制限された空間内で、空間を無駄に使うことなく、複数のＰ型およびＮ型熱電レッグの最適配置が可能である。
【0129】
本発明の実施例に係る熱電素子は発電用装置、冷却用装置、温熱用装置などに作用され得る。具体的には、本発明の実施例に係る熱電素子は主に光通信モジュール、センサ、医療機器、測定機器、航空宇宙産業、冷蔵庫、チラー（ｃｈｉｌｌｅｒ）、自動車通風シート、カップホルダー、洗濯機、乾燥機、ワインセラー、浄水器、センサ用電源供給装置、サーモパイル（ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）等に適用され得る。
【0130】
ここで、本発明の実施例に係る熱電素子が医療機器に適用される例として、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）機器がある。ＰＣＲ機器はＤＮＡを増幅してＤＮＡの塩基序列を決定するための装備であり、精密な温度制御が要求され、熱循環（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｙｃｌｅ）が必要な機器である。このために、ペルチィエ系熱電素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ－ｂａｓｅｄ ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）が適用され得る。
【0131】
本発明の実施例に係る熱電素子が医療機器に適用される他の例として、光検出器がある。ここで、光検出器は赤外線／紫外線検出器、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ、Ｘ－ｒａｙ検出器、ＴＴＲＳ（Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｏｕｒｃｅ）等がある。光検出器の冷却（ｃｏｏｌｉｎｇ）のためにペルチィエ系熱電素子が適用され得る。これに伴い、光検出器の内部の温度上昇による波長変化、出力低下および解像力の低下などを防止することができる。
【0132】
本発明の実施例に係る熱電素子が医療機器に適用されるさらに他の例として、免疫分析（ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ）分野、インビトロ診断（Ｉｎ ｖｉｔｒｏ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ）分野、温度制御および冷却システム（ｇｅｎｅｒａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ）、物理治療分野、液状チラーシステム、血液／プラズマ温度制御分野などがある。これに伴い、精密な温度制御が可能である。
【0133】
本発明の実施例に係る熱電素子が医療機器に適用されるさらに他の例として、人工心臓がある。これに伴い、人工心臓に電源を供給することができる。
【0134】
本発明の実施例に係る熱電素子が航空宇宙産業に適用される例として、星追跡システム、熱イメージングカメラ、赤外線／紫外線検出器、ＣＣＤセンサ、ハッブル宇宙望遠鏡、ＴＴＲＳなどがある。これに伴い、イメージセンサーの温度を維持することができる。
【0135】
本発明の実施例に係る熱電素子が航空宇宙産業に適用される他の例として、冷却装置、ヒーター、発電装置などがある。
【0136】
この他にも本発明の実施例に係る熱電素子は、その他の産業分野に発電、冷却および温熱のために適用され得る。
【0137】
前記では本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更できることが理解できるであろう。
【符号の説明】
【0138】
Ｃ：冷却部
１０：熱電モジュール
１１０：第１金属基板
１１１：第１貫通ホール
１１２：第１ホール配置領域
１２０：第１樹脂層
１３０：複数の第１電極
１４０：複数のＰ型熱電レッグ
１５０：複数のＮ型熱電レッグ
１６０：複数の第２電極
１７０：第２樹脂層
１８０：第２金属基板
１８１：第２貫通ホール
１８２：第２ホール配置領域
１９０：締結部材
２００：断熱材
２２０：ヒートシンク
２３０：連結部材
１０：熱電モジュール
１１０：第１金属基板
１１１：第１貫通ホール
１１２：第１ホール配置領域
１２０：第１樹脂層
１３０：複数の第１電極
１４０：複数のＰ型熱電レッグ
１５０：複数のＮ型熱電レッグ
１６０：複数の第２電極
１７０：第２樹脂層
１８０：第２金属基板
１８１：第２貫通ホール
１８２：第２ホール配置領域
１９０：締結部材
２００：断熱材
２２０：ヒートシンク
２３０：連結部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】