用於製造熱電模塊的方法以及半成品的製作方法

2023-05-30 06:54:11 1

用於製造熱電模塊的方法以及半成品的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於製造具有多個熱電支腿元件（102、103）的熱電模塊（100）的方法，所述支腿元件在對置的端部（104、105）上電串聯。該方法包括將支腿元件（102、103）布置在導電板（114）上的步驟、將支腿元件（102、103）與導電板（114）進行連接的步驟以及將導電板（114）切割成多個導體電路（124）的步驟，所述導體電路分別相互連接其中兩個支腿元件（102、103）。在另外的觀點下，本發明提出了一種用於按這種方法製造熱電模塊的半成品。該半成品包括具有多個用於形成導體電路的導體電路區域的導電板，其中在至少一個在兩個導體電路區域之間的削弱區域內所述導電板具有比在導體電路區域內更小的機械穩定性。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用於製造熱電模塊的方法以及用在這種方法中的半成品。 用於製造熱電模塊的方法以及半成品

【背景技術】
[0002] 熱電模塊在利用系統中的溫度差的情況下實現-集成在熱電發電機中-電流產 生。在圖1中示出了熱電模塊100的經典結構形式，其集成到具有熱側160和冷側162的 系統中。模塊100由兩個能夠導熱的電絕緣的板134U35圍住。其包含p型（由電子空穴 形成的通道機構）102和η型（由電子形成的通道機構）103的交替排列的熱電的支腿元件 (Schenkelelement)，其交替地通過熱側160上的導體電路125以及冷側162上的導體電路 124相互電連接，從而獲得串聯電路，該串聯電路的兩個端點在兩個接頭導體電路123上向 外引導。
[0003] 圖2以示意性簡化的正視圖舉出了圖1中熱電模塊100的一對熱電的支腿元件 102、103,所述支腿元件在其上面的端部105上通過上面的導體電路125機械連接並且相互 電串聯。在其下面的端部104上將支腿元件102、103連接到各一個另外的下面的導體電路 124上，該導體電路朝著沒有示出的相鄰的其它支腿元件的方向延續該串聯電路或者用作 接頭導體電路。在所述導體電路124、125以及支腿元件102、103之間分別構造了材料鎖合 的連接200。如果由熱電材料製成的支腿元件102、103在一個端部105上保持高溫並且在 對置的端部104上保持低溫，那麼通過每個支腿元件102、103上端部104、105之間的溫度 梯度形成了具有取決於通道類型的符號的電壓，由沿溫度梯度的方向電子或者電子空穴的 熱擴散引起。由於串聯電路，單個支腿元件102U03的電壓相加。如果串聯電路的端部接 頭相互電連接，例如在圖2中的兩個下面的導體電路124,那麼就流過電流202,該電流允許 溫度梯度直接作為電功率可用。
[0004] 在圖1中的熱電模塊的發電機運行中，從圖1中沒有限制普遍性的上面所示出的 熱側160出來的進入模塊100的熱流150通過上面電絕緣的板135以及上面的導體電路 125導入熱電的支腿元件102、103的上面的端部105中，並且同時熱流152 (減少了在接頭 導體電路123上發出的電功率154)從支腿元件102、103的下面的端部104通過下面的導 體電路124以及下面的電絕緣板134引導出來。圖1中所示結構形式的熱電模塊100也實 現了例如在冷卻或加熱裝置中相反的工作方式，其中接頭導體電路123與外面的電壓源連 接並且用電流加載，從而產生所希望的溫度差。
[0005] 由於根據圖1和2所示的結構形式的熱電模塊中的多個部件，成本低廉地製造模 塊是巨大的挑戰。模塊中導體電路的數量大約相當於支腿元件的數量，從而例如在具有200 個支腿元件的模塊中必須差不多設置200個導體電路。該過程除了放置支腿元件之外也包 括了將單個導體電路耗費地放置到支腿元件的接觸面上。該導體電路必須以較高的精度進 行放置，因為導體電路的偏移會引起模塊中由短路、不充分的接觸以及類似情況引起的故 障。此外，必須在放置之前以用於材料鎖合連接的連接材料塗裝導體電路和/或支腿元件 的接觸面。由此存在在製造熱電模塊時以簡單並且可靠的方式確保支腿元件和導體電路的 精確放置的需求。


【發明內容】

[0006] 相應地設置用於帶有多個熱電支腿元件的熱電模塊的製造方法，所述支腿元件分 別具有對置的端部並且通過所述端部進行電串聯。只要支腿元件具有對置的端部，該支腿 元件原則上就可以在幾何上任意成形。所述方法包括將支腿元件布置在導電板上的步驟、 將支腿元件與導電板連接的步驟以及將導電板切割成多個導體電路的步驟，所述導體電路 分別相互連接其中兩個支腿元件。因為所述支腿元件與電板連接並且通過切割將導電板變 成多個導體電路，所以在將支腿元件與導電板連接之後實現該切割。在此，通過"在…上" 的表達僅僅指支腿元件布置在導電板的表面側上，然而不隱含所述板關於重力的特別的定 向。"導電板"這個概念也可以表示具有導電層的結構化的例如多層的板，只要通過連接支 腿元件與所述板就實現了支腿元件與導電層之間的電連接。
[0007] 在熱電支腿元件已經與板連接的時間點通過切割導電板形成導體電路足以完全 不用關於支腿元件特別定位導體電路的步驟來實現按本發明的製造方法。這由於典型的熱 電模塊中大量導體電路而顯著降低所需要的定位過程的數量，從而可以在較短的時間內以 減低的花費實現模塊的製造。因為導體電路形成了支腿元件的串聯電路，所以在切割板之 後也存在熱電模塊的機械聯接，這實現了精確地保持導體電路的通過例如切割寬度以簡單 的方式可預先給出的最小間距，從而例如在機械彎曲時以較高的安全性防止模塊內部短路 的形成。由此可以實現導體電路之間間隙尺寸的很小的公差，而不會形成短路危險。另外 的優點在於，熱電支腿元件的布置結構的原始精度也會以簡單並且可靠的方式引起製成的 模塊中支腿元件的精確的布置結構，因為這種布置結構通過與導電板的連接在較早的階段 中已被固定並且在切割導電板時例如不會再由振動而受到影響。
[0008] 根據按本發明的製造方法的一種優選改進方案，在切割導電板之前額外設置了在 至少一個導體電路區域內構造槽口的步驟。在此，槽口這個概念不僅可以表示沿著導體電 路的厚度方向的壓印或者切口，而且也可以表示沿著平行於導體電路的表面延伸的方向的 切口。該措施實現了根據需要影響導體電路的機械特性，而在已經與支腿元件連接時，不必 對導體電路進行耗費的或者可能危害模塊的機械穩定性的處理。例如可以通過尤其縱向槽 沿著厚度方向實現模塊的機械強化，或者可以通過橫向槽沿厚度或者表面方向實現模塊的 機械柔性化。此外，類似導體電路區域之間削弱區域的構造，後者實現了使得導體電路區域 在與支腿元件連接之前已經可以在現有的公差邊界內匹配支腿元件的尺寸偏差，從而可以 以良好的方式以僅僅很小的壓緊力構造導體電路區域和支腿元件之間特別可靠的連接。
[0009] 根據一種優選的改進方案，將支腿元件布置成串聯的。在此，製造方法還具有步 驟：在支腿元件的相鄰行之間的至少一個行中間空間中插入至少一個行定距件。這能夠確 保支腿元件行的通過定距件預先給出的間距，尤其對於支腿元件的位置通過與導電板的連 接來實現固定。優選在布置支腿元件之前插入所述至少一個行定距件，這簡化了布置的過 程並且避免在插入時碰撞已經布置好的支腿元件。優選這種插入還在夾緊裝置的下面部分 中進行，這有利地藉助於夾緊裝置實現隨後的穩定性，不會由輸送引起對布置結構的危害。 [0010] 優選也以列實現支腿元件的布置，該列相對於所述行成角度地延伸，例如相對於 其以直角延伸，其中該製造方法具有在支腿元件的相鄰列之間的至少一個列中間空間中插 入至少一個列定距件的另外的步驟。這也能夠確保支腿元件的列的由定距件可預先給出的 間距並且由此以高精度和可靠性完全確定支腿元件在板平面內的位置，尤其對於支腿元件 的位置通過與導電板的連接來固定。"行"這個概念在另外的個意義上也用到列上，同樣"行 中間空間"、"行定距件"等概念同樣用到相應涉及列的概念上。
[0011] 根據一種優選的改進方案，通過構造支腿元件與導電板之間材料鎖合的連接來實 現支腿元件與導電板的連接。這實現了具有較小的連接電阻的機械穩定的連接。優選所述 製造方法還包括將用於材料鎖合的連接的連接材料塗覆到導電板和/或支腿元件上的步 驟。這實現了通過使用第三材料獲得特別高的機械和/或電連接質量，該第三材料在所希 望的機械和/或電連接特性方面是可優化的。優選通過用於熔化和/或燒結連接材料的熱 處理來實現材料鎖合的連接的構造。以這種方式可以從外部精確地控制連接的步驟，而不 需要機械地靠近連接位置。
[0012] 根據一種優選的改進方案，藉助於雷射束、電子束、高壓水束或者切割盤實現對導 電板的切割。以這種方式可以完好地構造導體電路，而不會由較大的機械力傷害由支腿元 件和導電板或者由此形成的導體電路構成的複合體。
[0013] 根據一種優選的改進方案，所述製造方法還包含將另外的導電板相對於所述導電 板布置在支腿元件上也就是說布置在支腿元件的背對該板的側面上的步驟。額外地設置了 連接支腿元件與所述另外的導電板的步驟以及將所述另外的導電板切割成另外多個的導 體電路的步驟，所述導體電路在支腿元件與導電板連接之後並且支腿元件與所述另外的導 電板連接之後分別相互連接的其中兩個支腿元件。這以簡單的方式以高精度將導體電路定 位到熱電模塊的兩側上。
[0014] 根據一種優選的改進方案，所述製造方法還包括在切割所述導電板和/或切割所 述另外的導電板之前在所述導電板和所述另外的導電板之間填入粉末狀物質的步驟。這會 造成限制用於切割的工具作用到有待切割的導電板或者所述另外的導電板上的切割作用， 從而避免損害對置的所述另外的導電板或者所述導電板、支腿元件或必要時放入支腿元件 之間的定距件。
[0015] 在另外的視角下，本發明提出了用於按這種方法製造熱電模塊的半成品。該半成 品包括帶有多個用於形成導體電路的導體電路區域的導電板，其中在導體電路的區域和導 電板的另外的區域之間的界限區域中在一個區段內所述導電板通過相應的例如機械或化 學的預處理具有比在導體電路區域中更小的機械穩定性。該區段在下面稱作削弱區域。這 種在上述方法中用作導電板的半成品實現了熱電模塊的特別快速的製造，因為由於已經存 在的削弱區域，在削弱區域中切割板的步驟要求很小的切割費用。此外，該半成品例如通過 略微的彎曲實現導體電路區域相互間沿著削弱區域受限制的可運動性，使得導體電路區域 在與支腿元件連接之前已經可以在存在的公差邊界內匹配支腿元件的尺寸偏差，這以良好 的方式實現了以僅僅很小的壓緊力構造導體電路區域和支腿元件之間特別可靠的連接。
[0016] 根據按本發明的半成品的一種優選改進方案，所述削弱區域具有至少一個在導電 板內的缺口和/或導電板的相對於導體電路區域的更小的厚度。例如可以通過多個小的缺 口對削弱區域進行打孔，或者通過大的僅僅由薄的接片中斷的缺口形成所述削弱區域。
[0017] 根據一種優選的改進方案，在至少一個導體電路區域內部構造至少一個槽。例如 在一個或多個導體電路區域內多個槽形成了曲折的輪廓，從而以簡單的方式實現柔性的熱 電模塊的製造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是示例性的熱電模塊的剖開的透視圖； 圖2是熱電模塊的一對熱電支腿元件的示意圖，所述支腿元件通過導體電路串聯； 圖3A-B是上面或者下面的導電板的俯視圖，該板提供在按本發明實施方式的用於制 造熱電模塊的方法中； 圖4A-B是在製造方法的下一個步驟中塗覆連接材料之後，圖3中上面以及下面的導電 板的俯視圖； 圖5A-F是用在按一種實施方式的製造方法的方法步驟中的夾緊裝置的正視圖； 圖6是在按一種實施方式的製造方法中插入定距件時導電板的俯視圖； 圖7A-B是在按一種實施方式的製造方法中在切割導電板的步驟開始和結束之後熱電 模塊的剖視圖； 圖8A-B是相應導體電路平面的示意性俯視圖，所述導體電路平面在按一種實施方式 的製造方法中通過切割下面和上面的導電板獲得； 圖9是用於製造熱電模塊的按一種實施方式的半成品的俯視圖；以及 圖10是按本發明實施方式的用於製造熱電模塊的方法的流程圖。
[0019] 只要沒有明確地另外進行說明，附圖中相同的附圖標記涉及相同的或等同的元 件。只要沒有明確地另外說明，空間上的表述例如"上面"、"下面"、"上面的"、"下面的"、"上 方"、"下方"、"在…上面"、"在…上方"、"在…下面"等不表示關於重力方向特定地布置元件， 而是僅僅為了簡單理解地描述不同元件的相對布置情況。

【具體實施方式】
[0020] 下面應該參照圖3A到8B描述按本發明實施方式的製造方法，用該方法製造上面 根據圖1和2所解釋的基本結構形式的熱電模塊。
[0021] 根據所述方法，首先提供在圖3A中示出的下面的導電板114,在隨後的方法步驟 中應該由該板形成在圖1中位於支腿元件102U03下方平面中的導體電路124。同樣，提供 在圖3B中所示的上面的導電板115,在隨後的方法步驟中應該由該板形成在圖1中所示的 上面的導體電路125。
[0022] 兩個導電板114、115可以由相同的材料構成並且具有相同的尺寸，該尺寸在本實 施方式中與有待製造的熱電模塊的矩形的表面尺寸一致。用於導電板114、115的材料優選 具有僅僅略微不同於有待製造的熱電模塊的支腿元件中熱電材料的熱膨脹係數，並且優選 不僅具有很好的導電能力而且也具有很高的導熱能力。尤其合適的是金屬以及金屬的複合 材料例如鎳、鈷、鐵、鈮、鈦、鋯、鑰、鑰-銅、鑰-鎳、鎂-碳纖維以及銅-碳纖維。除了整體 材料之外也可以為了提供導電板114U15例如使用具有至少一個導電層的多層材料。清潔 並且乾燥所述板，使得表面上不再有髒物並且除去可能存在的表面氧化物。
[0023] 隨後，所述導電板114、115如在圖4A和4B中所示用連接材料400進行塗裝從而 形成材料鎖合的連接。該連接材料400例如可以以含錫的薄膜的形式、以由硬焊料、軟焊料 或含銀的粉末構成的膏的形式存在，並且例如可以在膏的情況下通過絲網印刷、模板印刷 或用合適的噴射方法塗覆到導電板114、115的各一個側面上，其中在使用具有僅僅一個導 電側面的層材料時將連接材料塗覆到導電側面上。在該實施方式中連接材料400僅僅塗覆 在這樣的位置上，即隨後熱電支腿根據其計劃的位置應該在有待製造的熱電模塊中布置在 該位置上。在此，在下面的導電板的情況下在角落中留下兩個沒有連接材料400的空位113 用於之後安裝接頭導體電路。在替代的實施方式中，導電板114U15例如也可以全表面用 連接材料遮蓋，具有或者沒有用於接頭導體電路的空位的空缺。
[0024] 在圖5A-F中以正視圖示出的具有下面部分504和上面部分505的兩部分的夾緊 裝置504、505中進行下一個方法步驟。首先如在圖5A中所示敞開地提供夾緊裝置的下面 部分504,該夾緊裝置具有至少相應於有待製造的熱電模塊的表面的表面尺寸。在該下面的 部分504中在如圖5B所示的下一個方法步驟中插入下面的導電板114,使得設有連接材料 400的側面指向上，也就是從夾緊裝置504、505的下面部分504遠離指向。
[0025] 隨後，所述下面的導電板114首先裝備有p型的熱電的支腿元件102,如圖5C中所 示。在此，分別棋盤狀交替地在每第二個設有連接材料400的位置上設置支腿元件102。由 於簡單地示出，圖5C僅僅示出了在圖紙平面內一行支腿元件102,而略去了其它定位在後 面的在圖紙平面後面的幾行支腿元件。在保留的空隙中設置如在圖中所示的η型的支 腿元件103。在替代的實施方式中也可以同時或者以任意其它順序安置支腿元件102、103。 該支腿元件102U03由相應的通道型號的合適的熱電材料製成，例如方鈷礦、半赫斯勒合 金（Halb-Heusler-Legierung)、締化鉛（Bleitellurid)、娃或締化秘（Wismuttellurid), 並且在該實施方式中具有柱狀的幾何形狀，其具有正方形的底面，其邊長為2. 4mm。
[0026] 為了簡化裝備，如在圖6中以棋盤狀交替地裝備有支腿元件102、103的下面的導 電板114的示意性俯視圖所示，可以有針對性地插入兩個梳狀的輔助工具（固定梳）620、 621，所述輔助工具以其齒尖610、611相互呈90°的角度。在此，第一固定梳620的齒尖610 分別形成了一個行定距件，該行定距件確保了支腿元件102、103的相鄰行600之間的間距 630,並且第二固定梳621的齒尖611分別形成了一個列定距件，該列定距件確保了支腿元 件102U03的相鄰的列601之間的間距631。通過固定梳620、621防止支腿元件102U03 的移動或扭轉。由於清晰緣故沒有在圖5A-F中示出固定梳620、621。
[0027] 在後面的步驟中，如圖5E所示，上面的導電板115放到支腿元件102、103上，其中 其設有連接材料的側面指向下，使得連接材料與支腿元件102、103接觸。在此，通過合適的 沒有示出的輔助結構例如定心銷可以確保上面的導電板115精確地定位在下面的導電板 114上方並且在兩個板114U15之間沒有差距或者對其誤差。
[0028] 夾緊裝置504、505的上面部分505放到由下面的導電板114、支腿元件102U03以 及上面的導電板115構成的如此形成的三層布置結構上，如圖5F中所示，並且與下面的部 分504張緊。由此，三層的布置結構114、102、103、115處於壓力之下，並且支腿元件102、 103不能再滑脫或者扭轉。在夾緊裝置504、505中張緊的三層布置結構114、102、103、115 在用於熱處理502的沒有示出的爐子中給出。在熱處理502之後打開夾緊裝置504、505並 且取出由下面的導電板114、支腿元件102、103以及上面的導電板115形成的三層的材料鎖 合的複合體。
[0029] 圖7A以示意性的剖視圖示出了由下面的導電板114、支腿元件102U03以及上面 的導電板115形成的三層的材料鎖合的複合體在其從夾緊裝置中取出之後的情況。在後面 的方法步驟中所述兩個導電板114U15藉助於合適的切割過程進行切割，從而由其形成導 體電路124、125。作為切割工具例如可以使用藉助於雷射器720產生的雷射束700、藉助於 電子束源722產生的電子束702、由噴嘴724定向的高壓水束704或者薄的切割盤706。當 然，選擇圖7A中示例性示出的前面所述的切割機構700、702、704、706就足夠了。
[0030] 在實施切割過程之前，尤其這在應該藉助於雷射束700或電子束702實施的情況 下，還保留在導電板114U15之間的自由空間用保護物質710進行填充，從而防止支腿元件 102、103、相應對置的導體電路124U25的區域或必要時使用的輔助工具例如固定梳的齒 尖611被損壞。作為保護物質710例如可以使用氧化鋁粉末或氧化鎂粉末。切割過程本身 在該實施方式中首先對下面的導電板114實施，導電板114為此目的在圖7A中面對切割機 構700、702、704、706向上翻轉。在將下面的導電板114切成下面的導體電路124之後，掉 轉三層的材料鎖合的複合體，使得上面的導電板115指向切割機構700、702、704、706的方 向。在將上面的導電板115切成上面的導體電路125之後，從熱電模塊100的內部除去也 許使用的輔助工具例如固定梳以及保護物質710。這種清潔例如可以通過吸出、吹出或通過 衝洗來實施。
[0031] 圖8A示出了通過切割下面的導電板114形成的導體電路124的示意性俯視圖，所 述導體電路共同地形成了熱電模塊的下面的導體電路平面。由於清晰起見，放棄示出熱電 模塊的其它組成部分。在該實施方式中所述導體電路124由1mm厚的鎳板形成並且分別具 有矩形的形狀，其中長邊具有7. 5mm的長度800並且短邊具有3. 5mm的長度801。在導體 電路124之間分別形成由切割寬度形成的帶有0. 5mm寬度803的間隙754。在下面的導電 板114沒設有連接材料的空位113上除去不需要的部分，從而在後面的步驟中將用於在外 面對熱電模塊進行布線的接頭導體電路安置在位於那裡的支腿元件的在空位113下面露 出的下面端部(在圖8A中沒有示出）上。
[0032] 圖8B相應地示出了由上面的導電板115形成的導體電路125的示意性俯視圖，其 共同形成了熱電模塊的上面的導體電路平面。在此也由於清晰緣故放棄示出熱電模塊的其 它組成部分。導體電路的材料和尺寸801、802以及由切割上面的導電板形成的剖面間隙 755的寬度803如在圖8A中所示。
[0033] 在製造方法的上面所描述的實施方式中，作為導電板114、115使用具有簡單的矩 形形狀的實心板。圖9示出了導電板114的例子，其通過衝壓以及類似方法預成形為用於 按另外的實施方式的製造方法的半成品900。導電板114具有形成在導體電路區域902中 的削弱區域904。最後是位於相應構造的導體電路與其餘導電板114之間的物理或者化學 預處理的界限區域。在該實施方式中，所述削弱區域904分別由一個衝壓出來的缺口形成， 從而在導體電路區域之間僅僅還保留薄的接片914、913,其中由四個導體電路區域包圍的 接片913構造成十字形的。由此，不僅降低了之後切割的時間需求而且也降低了切割機構 例如雷射器所需要的功率。另外的優點在於，提高了所述板114的柔性並且由此能夠更好 地匹配支腿元件的高度公差並且可以在與支腿元件連接時用顯著更小的壓緊力平衡所述 板114的變形。此外，在通過導電板114的柔性進行連接時在熱處理期間避免所述板114 的可能的變形。
[0034] 在圖9中所示的半成品900包括其它示例性示出的預結構化908、910、912，通過該 預結構化可以根據需要影響有待製造的熱電模塊的特性以及製造方法的過程。如此，在第 一結構化的導體電路區域902'中由三個交替地從導體電路區域902'的兩側沿著側向切入 的槽口 910構成曲折結構908。該曲折結構908布置在導體電路區域902'中間，從而在制 成的模塊中構造的導體電路在與之連接的支腿元件之間具有增加的彈性。在第二結構化的 導體電路區域902 ''中同樣在中間構造橫向於導體電路區域902 ''定向的槽口 911，該槽口 具有近似柔性化的作用。在第三結構化的導體電路區域902'''中構造兩個平行於導體電 路區域902'''定向的槽口 912,通過該槽口，所涉及的導體電路區域獲得了波紋狀的結構 化，該結構化使得導體電路區域902' ''以及由此整個熱電模塊特別剛性。
[0035] 圖10示出了按本發明另外的實施方式的方法的流程圖，其用於製造熱電模塊，其 中多個熱電的支腿元件在對置的端部上通過導體電路進行電串聯。在步驟940中，上面以 及下面的導電板由實心的板材提供。在步驟942中，在兩個導電板中在導體電路區域(所述 導體電路區域在製成的模塊中應該作為導體電路相互連接所述支腿元件）之間通過擠壓在 導體電路的界限區域中構成削弱區域，在所述削弱區域中降低相應板的厚度。在替代的實 施方式中例如也可以通過打孔來構造削弱區域。同時以步驟942作為步驟944壓制槽口， 該槽口通過波紋提高了導體電路本身區域內的機械穩定性。
[0036] 在步驟946中用包含銀粉的膏塗裝導電板，其中尤其在由熱電材料製成的通道類 型η與通道類型p的柱狀的支腿元件隨後應該定位的地方實現該塗裝。在替代的實施方式 中可以在柱狀的兩個基面上將所述膏塗覆到支腿元件上。隨後，確定為模塊的後來的冷卻 側的下面的導電板插入夾緊裝置中。在步驟948中將兩個梳狀的輔助工具布置在下面的導 電板上方，從而在下面的導電板的平面上的投影中在輔助工具的齒尖之間形成了均勻尺寸 的保持自由的矩形區域，所述區域在橫截面中相當於柱狀的支腿元件。在步驟950中，具有 相同的超過輔助工具的高度的支腿元件交替地插在保持自由的區域內，從而獲得通道類型 η和ρ的支腿元件的棋盤狀的圖樣。在此，在步驟946中沒有將銀膏塗覆到導電板上的兩個 角落上沒有設置支腿元件。
[0037] 在步驟952中，將上面的導電板放到支腿元件的上面的端部上，並且如此形成的 由下面的導電板、支腿元件以及上面的導電板構成的布置結構在夾緊裝置中張緊。在該布 置結構的隨後的熱處理中，在步驟954中將支腿元件的下面的端部與下面的導電板材料鎖 合地連接，而同時在步驟955中將支腿元件的上面的端部與上面的導電板材料鎖合地連 接，因為這會引起位於支腿元件的端部和鄰接的相應的導電板之間區域內的銀粉的燒結。
[0038] 在步驟960中將在步驟954和955中通過熱處理形成的由下面的導電板、支腿元 件和上面的導電板形成的材料鎖合的複合體從夾緊裝置中鬆開，將梳狀的輔助工具側向地 從複合體中拉出並且將氧化鋁粉末填入支腿元件之間的自由空間中。
[0039] 在步驟964中將複合體放入電子束切割裝置中並且藉助於電子束將下面的導電 板沿著在步驟942中形成的削弱區域切割成第一數量的導體電路，其中不同通道類型的每 兩個相鄰的支腿元件相互電以及機械連接。隨後在步驟965中翻轉複合體並且藉助於電子 束將上面的導電板沿著在步驟942中構成的削弱區域切割成第二數量的導體電路，其中不 同通道類型的每兩個相鄰的支腿元件相互電以及機械地連接，從而整體獲得支腿元件的電 串聯。
[0040] 在步驟966中必要時根據模塊的設計除去上面和/或下面的導電板的留在導體電 路區域之間的多餘的區域。在替代的實施方式中可以除去該步驟。在步驟968中藉助於吹 氣從複合體中除去氧化鋁粉末。
[0041] 在步驟970中為了在步驟950中沒有裝備支腿的角落位置上進行外部布線，通過 硬釺焊安置接頭導體電路。在步驟970中將如此形成的熱電模塊嵌在兩個導熱的電絕緣的 蓋板之間。
【權利要求】
1. 用於製造帶有多個熱電支腿元件（102U03)的熱電模塊（100)的方法，所述支腿元 件分別具有對置的端部（104U05)並且電串聯，所述方法具有以下步驟： 將支腿元件（102、103)布置（950)在導電板（114)上； 連接（954)支腿元件（102、103)與導電板（114);並且 將導電板（114)切割（964)成多個導體電路（124)，所述導體電路分別相互連接其中兩 個支腿元件（102、103)。
2. 按權利要求1所述的方法，還具有步驟：在布置（950)支腿元件（102U03)之前， 通過機械或者化學地預處理在導體電路（124)的區域（902)與導電板（114)的保留的區 域（902'、902''、902'''）之間的界限區域來構造（942)削弱區域（904)，其中在削弱區域 (904)的兩側布置（950)支腿元件（102、103)。
3. 按權利要求1或2所述的方法，還具有步驟：在切割（964)導電板（114)之前，在至 少一個導體電路（124)的區域（902,、902' '、902' ' '）內構造（944)槽（910-912)。
4. 按上述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述支腿元件（102U03)布置（950)成 串聯（600)的，還具有步驟：在相鄰行（600、601)之間的至少一個行中間空間（630、631)中 插入（948)至少一個行定距件（620、621)。
5. 按權利要求4所述的方法，其中在布置（950)支腿元件之前，尤其在夾緊裝置（504) 的下面部分中，插入（948)所述至少一個行定距件（620、621)。
6. 按上述權利要求中任一項所述的方法，其中，通過在支腿元件（102、103)和導電板 (114)之間構造材料鎖合的連接（200)來實現支腿元件（102、103)與導電板（114)的連接 (954)。
7. 按權利要求6所述的方法，還包括將用於材料鎖合的連接（200)的連接材料（400) 塗覆（946)到導電板（114)和/或支腿元件（102、103)的端部（104、105)上的步驟。
8. 按權利要求6或7所述的方法，其中，通過用於熔化和/或燒結連接材料（400)的 熱處理（502)來構造材料鎖合的連接（200)。
9. 按上述權利要求中任一項所述的方法，其中，藉助於雷射束（700)、電子束（702)、 高壓水束（704)或者切割盤（706)實現導電板（114)的切割（964)。
10. 按上述權利要求中任一項所述的方法，還具有以下步驟： 將另外的導電板（115)相對於所述導電板（114)布置（952)在支腿兀件（102、103)上； 連接（955)支腿元件（102U03)與所述另外的導電板（115);並且 將所述另外的導電板（115)切割（965)成另外多個導體電路（125)，所述導體電路在支 腿元件（102、103)與導電板（114)連接（954)之後並且在支腿元件（102、103)與所述另外 的導電板（115)連接（955)之後分別相互連接其中兩個支腿元件（102、103)。
11. 按權利要求10所述的方法，還具有步驟：在切割（964)導電板（114)之前並且/或 者在切割（965)所述另外的導電板（115)之前，在導電板（114)與所述另外的導電板（115) 之間填入（960)粉末狀物質（710)。
12. 用於按上述權利要求中任一項所述方法製造帶有多個熱電支腿元件（102、103)的 熱電模塊（100)的半成品（900)，所述支腿元件分別具有對置的端部（104U05)並且通過導 體電路（124、125)進行電串聯，包括： 具有多個用於形成導體電路（124)的導體電路區域（902)的導電板（114); 其中導電板（114)在兩個導體電路區域（902)之間的至少一個削弱區域（904)中具有 比在導體電路區域（902)內更小的機械穩定性。
13. 按權利要求12所述的半成品（900)，其中，所述削弱區域（904)具有至少一個位於 導電板中的缺口和/或導電板（114)的相對於導體電路區域（902)的更小的厚度。
14. 按權利要求12或13所述的半成品（900)，具有至少一個構造在至少一個導體電路 區域（902,、902''、902'''）內部的槽（910-912)。
15. 按權利要求14所述的半成品（900)，其中至少一個導體電路區域（902'）具有曲折 的輪廓（908)。
【文檔編號】H01L35/08GK104064667SQ201410099456
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2013年3月19日
【發明者】M.克內, F.韋茨爾, B.科青斯基 申請人:羅伯特·博世有限公司