用于制造热电模块的方法以及半成品技术

本发明专利技术涉及一种用于制造具有多个热电支腿元件（102、103）的热电模块（100）的方法，所述支腿元件在对置的端部（104、105）上电串联。该方法包括将支腿元件（102、103）布置在导电板（114）上的步骤、将支腿元件（102、103）与导电板（114）进行连接的步骤以及将导电板（114）切割成多个导体电路（124）的步骤，所述导体电路分别相互连接其中两个支腿元件（102、103）。在另外的观点下，本发明专利技术提出了一种用于按这种方法制造热电模块的半成品。该半成品包括具有多个用于形成导体电路的导体电路区域的导电板，其中在至少一个在两个导体电路区域之间的削弱区域内所述导电板具有比在导体电路区域内更小的机械稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造热电模块的方法以及用在这种方法中的半成品。 用于制造热电模块的方法以及半成品
技术介绍
热电模块在利用系统中的温度差的情况下实现-集成在热电发电机中-电流产 生。在图1中示出了热电模块100的经典结构形式，其集成到具有热侧160和冷侧162的 系统中。模块100由两个能够导热的电绝缘的板134U35围住。其包含p型（由电子空穴 形成的通道机构）102和η型（由电子形成的通道机构）103的交替排列的热电的支腿元件 (Schenkelelement)，其交替地通过热侧160上的导体电路125以及冷侧162上的导体电路 124相互电连接，从而获得串联电路，该串联电路的两个端点在两个接头导体电路123上向 外引导。 图2以示意性简化的正视图举出了图1中热电模块100的一对热电的支腿元件 102、103,所述支腿元件在其上面的端部105上通过上面的导体电路125机械连接并且相互 电串联。在其下面的端部104上将支腿元件102、103连接到各一个另外的下面的导体电路 124上，该导体电路朝着没有示出的相邻的其它支腿元件的方向延续该串联电路或者用作 接头导体电路。在所述导体电路124、125以及支腿元件102、103之间分别构造了材料锁合 的连接200。如果由热电材料制成的支腿元件102、103在一个端部105上保持高温并且在 对置的端部104上保持低温，那么通过每个支腿元件102、103上端部104、105之间的温度 梯度形成了具有取决于通道类型的符号的电压，由沿温度梯度的方向电子或者电子空穴的 热扩散引起。由于串联电路，单个支腿元件102U03的电压相加。如果串联电路的端部接 头相互电连接，例如在图2中的两个下面的导体电路124,那么就流过电流202,该电流允许 温度梯度直接作为电功率可用。 在图1中的热电模块的发电机运行中，从图1中没有限制普遍性的上面所示出的 热侧160出来的进入模块100的热流150通过上面电绝缘的板135以及上面的导体电路 125导入热电的支腿元件102、103的上面的端部105中，并且同时热流152 (减少了在接头 导体电路123上发出的电功率154)从支腿元件102、103的下面的端部104通过下面的导 体电路124以及下面的电绝缘板134引导出来。图1中所示结构形式的热电模块100也实 现了例如在冷却或加热装置中相反的工作方式，其中接头导体电路123与外面的电压源连 接并且用电流加载，从而产生所希望的温度差。 由于根据图1和2所示的结构形式的热电模块中的多个部件，成本低廉地制造模 块是巨大的挑战。模块中导体电路的数量大约相当于支腿元件的数量，从而例如在具有200 个支腿元件的模块中必须差不多设置200个导体电路。该过程除了放置支腿元件之外也包 括了将单个导体电路耗费地放置到支腿元件的接触面上。该导体电路必须以较高的精度进 行放置，因为导体电路的偏移会引起模块中由短路、不充分的接触以及类似情况引起的故 障。此外，必须在放置之前以用于材料锁合连接的连接材料涂装导体电路和/或支腿元件 的接触面。由此存在在制造热电模块时以简单并且可靠的方式确保支腿元件和导体电路的 精确放置的需求。
技术实现思路
相应地设置用于带有多个热电支腿元件的热电模块的制造方法，所述支腿元件分 别具有对置的端部并且通过所述端部进行电串联。只要支腿元件具有对置的端部，该支腿 元件原则上就可以在几何上任意成形。所述方法包括将支腿元件布置在导电板上的步骤、 将支腿元件与导电板连接的步骤以及将导电板切割成多个导体电路的步骤，所述导体电路 分别相互连接其中两个支腿元件。因为所述支腿元件与电板连接并且通过切割将导电板变 成多个导体电路，所以在将支腿元件与导电板连接之后实现该切割。在此，通过在…上 的表达仅仅指支腿元件布置在导电板的表面侧上，然而不隐含所述板关于重力的特别的定 向。导电板这个概念也可以表示具有导电层的结构化的例如多层的板，只要通过连接支 腿元件与所述板就实现了支腿元件与导电层之间的电连接。 在热电支腿元件已经与板连接的时间点通过切割导电板形成导体电路足以完全 不用关于支腿元件特别定位导体电路的步骤来实现按本专利技术的制造方法。这由于典型的热 电模块中大量导体电路而显著降低所需要的定位过程的数量，从而可以在较短的时间内以 减低的花费实现模块的制造。因为导体电路形成了支腿元件的串联电路，所以在切割板之 后也存在热电模块的机械联接，这实现了精确地保持导体电路的通过例如切割宽度以简单 的方式可预先给出的最小间距，从而例如在机械弯曲时以较高的安全性防止模块内部短路 的形成。由此可以实现导体电路之间间隙尺寸的很小的公差，而不会形成短路危险。另外 的优点在于，热电支腿元件的布置结构的原始精度也会以简单并且可靠的方式引起制成的 模块中支腿元件的精确的布置结构，因为这种布置结构通过与导电板的连接在较早的阶段 中已被固定并且在切割导电板时例如不会再由振动而受到影响。 根据按本专利技术的制造方法的一种优选改进方案，在切割导电板之前额外设置了在 至少一个导体电路区域内构造槽口的步骤。在此，槽口这个概念不仅可以表示沿着导体电 路的厚度方向的压印或者切口，而且也可以表示沿着平行于导体电路的表面延伸的方向的 切口。该措施实现了根据需要影响导体电路的机械特性，而在已经与支腿元件连接时，不必 对导体电路进行耗费的或者可能危害模块的机械稳定性的处理。例如可以通过尤其纵向槽 沿着厚度方向实现模块的机械强化，或者可以通过横向槽沿厚度或者表面方向实现模块的 机械柔性化。此外，类似导体电路区域之间削弱区域的构造，后者实现了使得导体电路区域 在与支腿元件连接之前已经可以在现有的公差边界内匹配支腿元件的尺寸偏差，从而可以 以良好的方式以仅仅很小的压紧力构造导体电路区域和支腿元件之间特别可靠的连接。 根据一种优选的改进方案，将支腿元件布置成串联的。在此，制造方法还具有步 骤：在支腿元件的相邻行之间的至少一个行中间空间中插入至少一个行定距件。这能够确 保支腿元件行的通过定距件预先给出的间距，尤其对于支腿元件的位置通过与导电板的连 接来实现固定。优选在布置支腿元件之前插入所述至少一个行定距件，这简化了布置的过 程并且避免在插入时碰撞已经布置好的支腿元件。优选这种插入还在夹紧装置的下面部分 中进行，这有利地借助于夹紧装置实现随后的稳定性，不会由输送引起对布置结构的危害。 优选也以列实现支腿元件的布置，该列相对于所述行成角度地延伸，例如相对于 其以直角延伸，其中该制造方法具有在支腿元件的相邻列之间的至少一个列中间空间中插 入至少一个列定距件的另外的步骤。这也能够确保支腿元件的列的由定距件可预先给出的 间距并且由此以高精度和可靠性完全确定支腿元件在板平面内的位置，尤其对于支腿元件 的位置通过与导电板的连接来固定。行这个概念在另外的个意义上也用到列上，同样行 中间空间、行定距件等概念同样用到相应涉及列的概念上。 根据一种优选的改进方案，通过构造支腿元件与导电板之间材料锁合的连接来实 现支腿元件与导电板的连接。这实现了具有较小的连接电阻的机械稳定的连接。优选所述 制造方法还包括将用于材本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造带有多个热电支腿元件（102、103）的热电模块（100）的方法，所述支腿元件分别具有对置的端部（104、105）并且电串联，所述方法具有以下步骤：将支腿元件（102、103）布置（950）在导电板（114）上；连接（954）支腿元件（102、103）与导电板（114）；并且将导电板（114）切割（964）成多个导体电路（124），所述导体电路分别相互连接其中两个支腿元件（102、103）。

【技术特征摘要】
2013.03.19 DE 102013204813.01. 用于制造带有多个热电支腿元件（102U03)的热电模块（100)的方法，所述支腿元 件分别具有对置的端部（104U05)并且电串联，所述方法具有以下步骤： 将支腿元件（102、103)布置（950)在导电板（114)上； 连接（954)支腿元件（102、103)与导电板（114);并且 将导电板（114)切割（964)成多个导体电路（124)，所述导体电路分别相互连接其中两 个支腿元件（102、103)。2. 按权利要求1所述的方法，还具有步骤：在布置（950)支腿元件（102U03)之前， 通过机械或者化学地预处理在导体电路（124)的区域（902)与导电板（114)的保留的区 域（902'、902''、902'''）之间的界限区域来构造（942)削弱区域（904)，其中在削弱区域 (904)的两侧布置（950)支腿元件（102、103)。3. 按权利要求1或2所述的方法，还具有步骤：在切割（964)导电板（114)之前，在至 少一个导体电路（124)的区域（902,、902' '、902' ' '）内构造（944)槽（910-912)。4. 按上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述支腿元件（102U03)布置（950)成 串联（600)的，还具有步骤：在相邻行（600、601)之间的至少一个行中间空间（630、631)中 插入（948)至少一个行定距件（620、621)。5. 按权利要求4所述的方法，其中在布置（950)支腿元件之前，尤其在夹紧装置（504) 的下面部分中，插入（948)所述至少一个行定距件（620、621)。6. 按上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过在支腿元件（102、103)和导电板 (114)之间构造材料锁合的连接（200)来实现支腿元件（102、103)与导电板（114)的连接 (954)。7. 按权利要求6所述的方法，还包括将用于材料锁合的连接（200)的连接材料（400) 涂覆（946)到导电板（114)和/或支腿元件（102、103)的端部（104、105)上的步骤。8. 按权利要求6或7所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：M克内，F韦茨尔，B科青斯基，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE