热电设备

阅读:948发布:2021-03-30

专利汇可以提供热电设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种热电装置(10),所述热电装置具有多个 半导体 (12),所述多个半导体是不同掺杂的并且彼此能够导电连接;至少一个载体衬底(14),所述至少一个载体衬底布置在所述半导体(12)的第一侧上;和至少一个载体衬底(16a-16d),所述至少一个载体衬底布置在所述半导体(12)的与所述第一侧相对置的第二侧上;其中,布置在所述半导体(12)的所述第一侧或所述第二侧上的至少一个载体衬底(14,16a-16d)具有如下的至少一个 槽口 (18a-18d,20a-20d):所述至少一个槽口延伸通过所述载体衬底(14,16a-16d)并且周围由衬底材料包围,并且所述至少一个槽口构造用于容纳 固定器 件(22a-22d)。,下面是热电设备专利的具体信息内容。

1.一种热电装置(10),所述热电装置具有:
-多个半导体(12),所述多个半导体是不同掺杂的并且彼此能够导电连接;
-至少一个载体衬底(14),所述至少一个载体衬底布置在所述半导体(12)的第一侧上;

-至少一个载体衬底(16a-16d),所述至少一个载体衬底布置在所述半导体(12)的与所述第一侧相对置的第二侧上;
其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧或所述第二侧上的至少一个载体衬底(14,16a-16d)具有如下的至少一个槽口(18a-18d,20a-20d):所述至少一个槽口延伸通过所述载体衬底(14,16a-16d)并且周围由衬底材料包围,并且所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件(22a-22d)。
2.根据权利要求1所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的至少一个载体衬底(14)和布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的至少一个载体衬底(16a-16d)分别具有如下的至少一个槽口(18a-18d,20a-20d):所述至少一个槽口延伸通过所述载体衬底(14,16a-16d)并且周围由衬底材料包围,并且所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件(22a-22d)。
3.根据权利要求2所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的至少一个载体衬底(14)的至少一个槽口(18a-18d)和布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的至少一个载体衬底(16a-16d)的至少一个槽口(20a-20d)彼此对准地布置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在所述半导体(12)的所述第一侧上和/或在所述半导体(12)的所述第二侧上布置有仅一个载体衬底(14,16a-
16d)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在所述半导体(12)的所述第一侧上和/或在所述半导体(12)的所述第二侧上布置有多个载体衬底(14,16a-
16d)。
6.根据权利要求4或5所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的载体衬底(14)的数量小于布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的载体衬底(16a-16d)的数量。
7.根据权利要求6所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的至少一个载体衬底(14)的槽口(18a-18d)的数量和布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的多个载体衬底(16a-16d)的槽口(20a-20d)的数量相等。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的多个载体衬底(16a-16d)分别具有仅一个槽口(20a-20d),并且布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的多个载体衬底(16a-16d)的槽口(20a-20d)基本上布置在所述相应的载体衬底(16a-16d)的中心。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的多个载体衬底(16a-16d)彼此间隔地布置。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的多个载体衬底(16a-16d)分别延伸经过半导体组(24a-24d)。
11.根据权利要求10所述的热电装置(10),其特征在于,多个或全部的半导体组(24a-
24d)分别延伸经过等大的面积和/或具有相同数量的半导体(12)。
12.根据权利要求11所述的热电装置(10),其特征在于,所述半导体组(24a-24d)彼此能够导电连接。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,多个或全部的半导体组(24a-24d)环绕地以密封材料(34)密封,所述密封材料减少或阻止湿气转移到所述半导体(12)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在相邻的半导体组(24a-24d)之间布置有密封材料(34),所述密封材料减少或阻止湿气转移到所述半导体(12)。
15.根据权利要求13或14所述的热电装置(10),其特征在于,所述密封材料(34)构造为或包括硅酮。
16.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,一个槽口(18a-
18d,20a-20d)、多个或全部的槽口(18a-18d,20a-20d)分别具有密封件(36a-36d),所述密封件降低或阻止湿气转移到所述半导体(12)。
17.根据权利要求16所述的热电装置(10),其特征在于,所述一个或多个密封件(36a-
36d)环状地构造。
18.根据权利要求16或17所述的热电装置(10),其特征在于,所述一个或多个密封件(36a-36d)分别相对置地支撑布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的载体衬底(14)和布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的载体衬底(16a-16d)。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,所述一个或多个密封件(36a-36d)部分地或完全地由塑料构成并且优选地包括环化物材料。
20.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,一个载体衬底(14,
16a-16d)、多个或全部的载体衬底(14,16a-16d)可弹性变形地构造。
21.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,一个载体衬底(14,
16a-16d)、多个或全部的载体衬底(14,16a-16d)基本上没有陶瓷材料。
22.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于一个或多个固定器件(22a-22d),所述一个或多个固定器件分别延伸通过布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的载体衬底(14)的和布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的载体衬底(16a-16d)的彼此对准地布置的槽口(18a-18d,20a-20d)。
23.根据权利要求22所述的热电装置(10),其特征在于,所述热电装置(10)仅仅具有周围由衬底材料包围的固定器件(22a-22d)。
24.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的至少一个载体衬底(14)与布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的至少一个载体衬底(16a-16d)之间未布置附加的稳定化销或稳定化接片。
25.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的载体衬底(14)的与所述半导体(12)相对置的一侧上和/或在布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的一个或多个载体衬底(16a-16d)的与所述半导体(12)相对置的一侧上分别布置有至少一个热传递装置(40,42)。
26.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,一个、各个或全部的热传递装置(40,42)分别具有至少一个槽口(44a,46a),所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件(22a-22d)。
27.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的至少一个载体衬底(14)的至少一个槽口(18a-18d)、布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的载体衬底(16a-16d)的至少一个槽口(20a-20d)和所述相应的热传递装置(40,42)的至少一个槽口(44a,46a)彼此对准地布置。
28.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,所述相应的热传递装置(40,42)的至少一个槽口(44a,46a)具有用于容纳固定器件(22a-22d)的头部的下沉部(50)或用于旋入固定器件(22a-22d)的对应螺纹的螺纹。
29.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,在布置在所述半导体(12)的所述第一侧和所述第二侧上的载体衬底(14,16a-16d)的槽口(18a-18d,20a-20d)的区域中布置有支撑装置(52a),所述支撑装置互相支撑所述载体衬底(14,16a-16d)和/或所述热传递装置(40,42)。
30.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,所述一个或多个支撑装置(52a)分别环状地构造和/或设置用于包围固定器件(22a-22d)。
31.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10),其特征在于,所述一个或多个支撑装置(52a)分别构造为布置在所述半导体(12)的所述第一侧上的载体衬底(14)的和/或布置在所述半导体(12)的所述第二侧上的载体衬底(16a-16d)的整体组成部分。
32.一种用于车辆的饮料架,所述饮料架具有:
-容纳装置,所述容纳装置设置用于容纳饮用器皿并且为所述饮用器皿提供调温空间;

-一个或多个热电装置(10),所述一个或多个热电装置与所述调温空间进行热传递地耦合;
其特征在于,构造有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(10)。
33.一种用于座椅、尤其车辆座椅的调温设备,所述调温设备具有:
-输送装置,所述输送装置设置用于将流体、尤其空气输送至调温区域;和-调温装置,所述调温装置具有一个或多个热电装置(10)并且设置用于对要输送至所述调温区域的流体进行调温;
其特征在于,构造有至少一个根据权利要求1至31中任一项所述的热电装置(10)。
34.一种用于制造根据权利要求1至31中任一项所述的热电装置(10)的方法,所述方法具有如下步骤:
-将多个不同掺杂的所述半导体(12)与布置在第一载体衬底(14)上的多个能导电的连接器(38)材料合地连接;并且
-将多个不同掺杂的所述半导体(12)与布置在第二载体衬底(16a-16d)上的多个能导电的连接器(38)材料锁合地连接;
其特征在于,在将多个不同掺杂的所述半导体(12)与布置在所述第一载体衬底(14)和/或所述第二载体衬底(16a-16d)上的所述多个能导电的连接器(38)材料锁合地连接前,将模制件置于所述一个或多个槽口(18a-18d,20a-20d)中。
35.根据权利要求34所述的方法,其特征在于,所述模制件由橡胶、塑料和/或陶瓷构成。
36.根据权利要求34或35所述的方法,其特征在于,在将多个不同掺杂的所述半导体(12)与布置在所述第一载体衬底(14)和/或所述第二载体衬底(16a-16d)上的所述多个能导电的连接器(38)材料锁合地连接后,将塑料、尤其环氧化物材料喷注在所述第一载体衬底(14)与所述第二载体衬底(16a-16d)之间、尤其在所述槽口(18a-18d,20a-20d)的区域中。

说明书全文

热电设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种热电装置,该热电装置具有:多个半导体,所述多个半导体是不同掺杂的并且彼此能够导电连接;至少一个载体衬底,所述至少一个载体衬底布置在半导体的第一侧上;和至少一个载体衬底,所述至少一个载体衬底布置在半导体的与第一侧相对置的第二侧上。
[0002] 此外,本发明还涉及一种用于车辆的饮料架 该饮料架具有容纳装置和一个或多个热电装置,该容纳装置设置用于容纳饮用器皿并且为饮用器皿提供调温空间,所述一个或多个热电装置与调温空间进行热传递地耦合。
[0003] 此外,本发明还涉及一种用于座椅、尤其车辆座椅的调温设备,该调温设备具有输送装置和调温装置,该输送装置设置用于将流体、尤其空气输送至调温区域,该调温装置具有一个或多个热电装置并且设置用于对要输送至调温区域的流体进行调温。
[0004] 此外,本发明涉及一种用于制造上述的热电装置的方法,该方法具有如下步骤:将多个不同掺杂的半导体与布置在第一载体衬底上的多个能导电的连接器材料合地连接;并且将多个不同掺杂的半导体与布置在第二载体衬底上的多个能导电的连接器材料锁合地连接。

背景技术

[0005] 如果在这种类型的热电装置的情况下在两个接通极之间产生电位差,那么将热从热电装置的第一侧转移至热电装置的第二侧。结果,热电装置的两侧因此具有不同的温度。因此,热电装置由所施加的电压产生温度下降。在这种情况下,热电装置作为帕尔帖元件(Peltier-Element)进行工作。
[0006] 如果在这种类型的热点装置的情况下在热电装置的第一侧与第二侧之间产生温度差,那么将电荷从热电装置的第一电接通极转移至热电装置的第二电接通极。结果,两个电接通极因此具有不同的电位。因此,热电装置由所施加的温度下降产生电压。在这种情况下,热电装置作为泽贝克元件(Seebeck-Element)进行工作。
[0007] 热电装置通常可以固定在对象上,与该对象将会发生热交换。已知的热电装置足够小,因此固定在外棱边上足够用以确保通过热电装置与对象的整个接触面的令人满意的热交换。例如已知如下的系统:在所述系统的情况下将热电装置的外棱边与对象夹住。
[0008] 然而,越来越多地已知如下的应用:所述应用要求使用大面积的热电装置。然而在大面积的热电装置的情况下,固定在外棱边上不适用于确保通过热电装置与对象的整个接触面的令人满意的热交换。

发明内容

[0009] 因此,基于本发明的任务在于实现如下可能性:可以将大面积的热电装置固定在对象处,而不导致过度地妨碍热电装置与对象之间的热交换。
[0010] 该任务通过开头所提及的类型的热电装置来解决,其中,布置在半导体的第一侧或第二侧上的至少一个载体衬底具有如下的至少一个槽口:所述至少一个槽口延伸通过载体衬底并且周围由衬底材料包围,所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件(Befestigungsmittel)。
[0011] 本发明利用如下的认识:通过延伸通过载体衬底的且周围由衬底材料包围的槽口可以借助在如下位置处的固定器件实现将热电装置固定在对象处,该位置处在热电装置的中心。因此,克服固定在热电装置的侧棱边上的必要性。通过这种方式可以实现在热电装置的整个面上足够均匀的压分布,以确保通过热电装置与对象之间的整个接触面的令人满意的热交换。通过这样地固定热电装置,该热电装置也可以实施成大面积,而不导致过度地妨碍热电装置与对象之间的热交换。固定器件可以是例如螺栓、销钉、销或夹子。
[0012] 优选地,热电装置构造为帕尔帖元件和/或泽贝克元件。帕尔帖元件是如下的面式的半导体元件:该面式的半导体元件在施加电压时在一侧上加热而在相对置的一侧上冷却。泽贝克元件是如下的面式的半导体元件:当加热该面式的半导体元件的一侧而冷却相对置的一侧时,该面式的半导体元件产生电压。
[0013] 在根据本发明的热电装置的一种优选的实施方式中,布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底和布置在半导体的第二侧上的至少一个载体衬底分别具有如下的至少一个槽口:所述至少一个槽口延伸通过载体衬底并且周围由衬底材料包围,并且所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件。通过如下方式可以将载体衬底例如分别直接借助延伸通过相应的槽口的固定器件固定在对象处:不仅布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底而且布置在半导体的第二侧上的至少一个载体衬底分别具有一个槽口。
[0014] 在根据本发明的热电装置的另一实施方式中,布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底的至少一个槽口和布置在半导体的第二侧上的至少一个载体衬底的至少一个槽口彼此对准地布置。通过槽口的对准的布置,固定器件可以延伸通过半导体的两侧上的载体衬底。因此,将热电装置固定在对象处进行显著地简化。
[0015] 此外,通过如下方式有利地扩展根据本发明的热电装置:在半导体的第一侧上和/或在半导体的第二侧上布置有仅一个载体衬底。优选地,该仅一个载体衬底具有矩形的或正方形的基本形状并且基本上在热电装置的整个宽度和/或整个长度上延伸。
[0016] 在根据本发明的热电装置的另一实施方式中,在半导体的第一侧上和/或在半导体的第二侧上布置有多个载体衬底。优选地,布置在一侧上的多个载体衬底分别具有相等的尺寸。优选地,布置在半导体的一侧上的多个载体衬底的面积的和小于热电装置的总面积。布置在半导体的一侧上的多个载体衬底中的多个或全部尤其分别布置在热电装置的中和/或在热电装置的棱边上或者构成热电装置的角或棱边的至少一部分。优选地,布置在半导体的一侧上的多个载体衬底彼此间隔地布置。
[0017] 此外,如下的根据本发明的热电装置是优选的:其中,布置在半导体的第一侧上的载体衬底的数量小于布置在半导体的第二侧上的载体衬底的数量。例如在半导体的第一侧上布置有仅一个载体衬底,而在半导体的第二侧上布置有两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或多于十个载体衬底。
[0018] 在根据本发明的热电装置的一种优选的扩展方案中,布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底的槽口的数量和布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底的槽口的数量相等。优选地,布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底的槽口和布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底的槽口对准地构造,从而固定器件可以分别延伸通过在半导体的第一侧上的载体衬底和在半导体的第二侧上的载体衬底。
[0019] 此外,如下的根据本发明的热电装置是有利的:其中,布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底分别具有仅一个槽口,并且布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底的槽口基本上布置在相应的载体衬底的中心。通过槽口的居中的布置导致在载体衬底面上改善的压力分布。通过这种方式避免过度的机械应力,并且显著地降低尤其在装配过程时的损坏险。
[0020] 此外,如下的根据本发明的热电装置是优选的:其中,布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底彼此间隔地布置。优选地,由间隔引起的空余面积 和布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底的面积构成的总和基本上与布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底的总面积相一致。
[0021] 在根据本发明的热电装置的一种优选的实施方式中,布置在半导体的第二侧上的多个载体衬底分别延伸经过半导体组。半导体组具有热电装置的总的半导体数量的一部分,其中,半导体组由布置在半导体的第二侧上的载体衬底覆盖。优选地,半导体组的半导体等距地彼此间隔地布置。
[0022] 在根据本发明的热电装置的一种扩展方案中,多个或全部的半导体组分别延伸经过等大的面积和/或具有相同数量的半导体。通过这种方式可以使用相同的固定器件和相同的装配参数,例如构造为螺栓的固定器件的相一致的起动转矩(Anzugsmoment)。由此简化装配并且降低制造成本。
[0023] 此外,如下的根据本发明的热电装置是优选的:其中,半导体组彼此能导电地连接。优选地,半导体组串联连接。为此,热电装置尤其具有多个能导电的组连接桥。优选地,第一半导体组和最后的半导体组分别具有用作连接端的电接通极,该电接通极设置用于与电导体连接。关于串联连接,可以在第一半导体组与最后的半导体组之间布置有一个或多个另外的半导体组,其中,在串联连接的半导体组之间的能导电的连接部通过组连接桥来实现。通过这种方式也克服内部的电线路的必要性,由此降低损坏风险并且加快热电装置的制造。
[0024] 在根据本发明的热电装置的另一优选的实施方式中,多个或全部的半导体组环绕地以密封材料密封,该密封材料减少或阻止湿气转移到半导体。湿气可能导致半导体元件的金属连接器的腐蚀,由此可能妨碍热电装置的功能。强腐蚀甚至可能导致热电装置的功能性故障。通过密封材料显著地延缓或甚至避免腐蚀过程。
[0025] 此外,如下的根据本发明的热电装置是有利的:其中,在相邻的半导体组之间布置有密封材料,该密封材料减少或阻止湿气转移到半导体。在相邻的半导体组之间的密封材料也导致较高的稳定性并且因此导致热电装置的较高的机械负载能力。此外,如果在相邻的半导体组之间的密封材料对于所想要的应用目的是期望的,那么该密封材料可以通过适合的材料选择来提高热电装置的刚性。
[0026] 在根据本发明的热电装置的另一实施方式中,密封材料构造为或包括硅酮。硅酮特别适合作为密封材料,因为硅酮一方面提供有效地保护免于湿气穿透,而另一方面可以将硅酮在能流动的状态下引入到热电装置中。通过在能流动的状态下引入硅酮可以在硅酮发生硬化或干燥前将该状态匹配于要密封的几何结构。
[0027] 在根据本发明的热电装置的另一优选的实施方式中,一个槽口、多个槽口或全部的槽口分别具有如下的密封件:该密封件减少或阻止湿气转移到半导体。如果不同的载体衬底的两个槽口彼此对准地布置,那么密封件优选地延伸通过对准布置的槽口。在没有相应的密封件的情况下,槽口将允许湿气进入到热电装置中并且因此将允许湿气进入到将半导体彼此连接的半导体和金属桥。为了降低与此伴随的腐蚀风险,布置在槽口中的密封件允许有效地减少或者甚至避免湿气进入。
[0028] 此外,通过如下方式有利地扩展根据本发明的热电装置:一个或多个密封件环状地构造。优选地,一个或多个密封件具有至少一个区段,所述至少一个区段的外直径基本上相应于槽口的直径。环状的密封件允许密封圆形的槽口并且同时容纳延伸通过密封件的圆形的固定器件,例如螺栓、销、销钉或圆形的夹子。
[0029] 在根据本发明的热电装置的一种有利的扩展方案中,一个或多个密封件分别互相支撑布置在半导体的第一侧上的载体衬底和布置在半导体的第二侧上的载体衬底。优选地,一个或多个密封件为此也区段地在两个相对置的载体衬底之间延伸,从而构成用于载体衬底的支承面。因此,一个或多个密封件用作支撑元件。支撑元件也可以区段地具有孔。通过如下方式进一步提高热电装置的稳定性和机械负载能力:一个或多个密封件分别互相支撑布置在半导体的第一侧上的载体衬底和布置在半导体的第二侧上的载体衬底。
[0030] 此外,如下的根据本发明的热电装置是优选的:其中,一个或多个密封件部分地或完全地由塑料构成并且优选地包括环化物材料。塑料密封件可以成本有利地制造并且在大的件数和不同实施方式中是可用的。环氧化物材料(例如环氧树脂)提供可靠地保护免于湿气进入。此外,相应的密封件也可以通过喷注能流动的塑料和紧接着的干燥过程来产生,由此也可以在没有高的开销的情况下将复杂的几何形状进行密封。
[0031] 此外,如下的根据本发明的热电装置是有利的:其中,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底弹性可变形地构造。优选地,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底柔性地构造。替代地或附加地,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底可以是免破坏地塑性地可变形的。尤其优选地,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底可弯曲地构造。这也允许在弯曲的面的区域中集成相应的热电装置。一个载体衬底、多个或全部的载体衬底尤其至少区段地由弹性可变形的塑料构成。替代地或附加地,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底可以至少区段地由导电的且免破坏地可变形的材料(例如金属或金属合金)构成并且附加地具有介电的且可变形的绝缘层。一个载体衬底、多个或全部的载体衬底例如可以至少部分地由铜合金构成。
[0032] 此外,如下的根据本发明的热电装置的实施方式是优选的:其中,一个载体衬底、多个或全部的载体衬底基本上没有陶瓷材料。陶瓷材料的使用导致相应的载体衬底的高的易碎性,从而提高在热电装置变形时脆断的风险。通过如下方式显著地降低这种风险:一个载体衬底、多个或全部的载体衬底基本上没有陶瓷材料。
[0033] 根据本发明的热电装置的另一实施方式具有一个或多个固定器件,所述一个或多个固定器件分别延伸通过布置在半导体的第一侧上的载体衬底和布置在半导体的第二侧上的载体衬底的彼此对准地布置的槽口。一个或多个固定器件可以例如构造为螺栓、销、销钉或夹子。
[0034] 在根据本发明的热电装置的一种有利的扩展方案中,热电装置仅仅具有周围由衬底材料包围的固定器件。因此,避免通过布置在热电装置的棱边上的固定器件来固定热电装置。通过这种方式实现在热电装置的各个载体衬底上均匀的应力分布,由此改善热交换并且降低由于局部的应力峰值的损坏风险。
[0035] 在根据本发明的热电装置的另一优选的实施方式中,在布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底与布置在半导体的第二侧上的至少一个载体衬底之间未布置附加的稳定化销或稳定化接片。通过这种方式减少材料使用并且降低制造成本。此外,附加的稳定化销或稳定化接片导致提高构件复杂性,通过省去这些元件克服该提高构件复杂性。
[0036] 在根据本发明的热电装置的一种扩展方案中,在布置在半导体的第一侧上的载体衬底的与半导体相对置的一侧上和/或在布置在半导体的第二侧上的一个或多个载体衬底的与半导体相对置的一侧上分别布置有至少一个热传递装置。一个或多个热传递装置优选地设置用于接收相应的载体衬底——在该载体衬底上布置有这些热传递装置——的热和/或将热释放到相应的载体衬底上——在所述载体衬底上布置有这些热传递装置。一个或多个热传递装置尤其分别由导热的材料——例如金属或金属合金——构成。此外优选的是:一个或多个热传递装置分别构造为面式的板和/或具有与相应的载体衬底——在该相应的载体衬底上布置有这些热传递装置——相等的基本面积。在一个或多个热传递装置与相应的载体衬底之间可以布置有热传导介质,例如导热糊 或导热盘
[0037] 在根据本发明的热电装置的另一优选的实施方式中,一个、各个或全部的热传递装置分别具有至少一个槽口,所述至少一个槽口构造用于容纳固定器件。优选地,一个或多个槽口构造为通孔或盲孔。通过一个或多个槽口可以将一个或多个热传递装置固定在载体衬底和半导体上。通过一个或多个槽口构造为通孔来克服布置在一个或多个热传递装置的侧边缘上或棱边上的固定装置的必要性,从而大大地降低在一个或多个热传递装置的边缘区域中损坏的风险。此外,一个或多个热传递装置也可以构造为热交换器
[0038] 此外,如下的根据本发明的热电装置是有利的:其中,布置在半导体的第一侧上的至少一个载体衬底的至少一个槽口、布置在半导体的第二侧上的至少一个载体衬底的至少一个槽口和相应的热传递装置的至少一个槽口彼此对准地布置。通过槽口的对准的取向,固定器件(例如螺栓)可以延伸通过对准的槽口,从而可以彼此叠置地实现稳定且稳健的固定载体衬底和热传递装置。
[0039] 在根据本发明的热电装置的另一实施方式中,相应的热传递装置的至少一个槽口具有用于容纳固定器件的头部的下沉部或用于旋入固定器件的对应螺纹的螺纹。在下沉部中可以将固定器件的头部下沉,从而可以将面式的对象放置到相应的热传递装置的向外取向的表面上,例如引导调温流体的热交换器。通过螺纹克服在相应的热传递装置的向外取向的表面上布置螺母的必要性。这同样允许提供相应的热传递装置的平坦的外部面,该平坦的外部面允许放置面式的对象,例如引导调温流体的热交换器。
[0040] 在根据本发明的热电装置的一种有利的构型中,在布置在半导体的第一侧和第二侧上的载体衬底的槽口的区域中布置有支撑装置,该支撑装置互相支撑载体衬底和/或热传递装置。在没有相应的支撑装置的情况下,固定器件的夹紧力将大部分或仅仅通过半导体来传递。基于载体衬底的可弯曲性,传递负载所需的力导入主要到布置在槽口的区域中的半导体中。试验和模拟的结果已经表明:力在半导体上的分布主要取决于热传递装置的刚性、载体衬底的刚性、半导体的弹性、半导体的分布及其至力导入位置的间距以及热传导介质的弹性。半导体的机械过载可能导致半导体的损坏或故障。因此,在半导体串联连接的情况下尤其导致热电装置的极大的功能性妨碍或功能性故障。支撑装置导致到半导体上的负载降低,从而在大的夹紧力的情况下显著地降低损坏风险和功能性故障的风险。
[0041] 热传递装置和载体衬底的刚性可以受其厚度或材料强度和/或其材料弹性的影响。半导体的弹性描述半导体在负载下的可弯曲性。如果半导体是软的,那么半导体直接相对于力导入位置而弯曲。由此,相邻的半导体承担负载的一部分。如果半导体是硬的,那么仅半导体相对于力导入位置直接承担负载。半导体的刚性通过该半导体的材料组成来确定,该材料组成首先目的在于提高泽贝克系数。半导体的分布及其至力导入位置的间距同样具有影响。越多的半导体环绕力导入位置地定位,在每个单个的半导体上的负载越少。在力导入位置处的半导体越紧密,作用在半导体棱边上的力矩也越小。相应地,构造为通孔的具有相对较小的半径的槽口对负载分布产生正面的影响。热传导介质的弹性有助于负载的分布,其方式是:热传导介质局部地弯曲并且力通过这种方式远离负载导入位置地传递。在此,软的热传导介质产生正面的影响。
[0042] 在根据本发明的热电装置的另一优选的实施方式中,一个或多个支撑装置分别环状地构造和/或设置用于包围固定器件。环状的支撑装置允许特别均匀的力流,从而减小或避免应力峰值。一个或多个环状的支撑装置可以具有例如圆形或多边形的内部面和/或圆形或多边形的外部面。优选地,一个或多个支撑装置至少具有半导体的高度。
[0043] 替代地,一个或多个支撑装置也可以具有替代的形状,例如正方形或立方形。此外,一个或多个支撑装置也可以仅仅包括各个环段。一个或多个支撑装置可以具有比半导体更高或更低的刚性和/或弹性。替代地,一个或多个支撑装置的刚性和/或弹性可以基本上相应于半导体的刚性和/或弹性。
[0044] 在根据本发明的热电装置的另一扩展方案中,一个或多个支撑装置分别构造为布置在半导体的第一侧上的载体衬底和/或布置在半导体的第二侧上的载体衬底的整体组成部分。替代地,一个或多个支撑装置也可以与布置在半导体的第一侧上的载体衬底和/或与布置在半导体的第二侧上的载体衬底分离地构造。
[0045] 此外,基于本发明的任务通过开头所提及的类型的用于车辆的饮料架来解决,其中,构造有至少一个根据先前描述的实施方式中任一项所述的热电装置。关于根据本发明的饮料架的优点和变型参照根据本发明的热电装置的优点和变型。
[0046] 基于本发明的任务还通过开头所提及的类型的用于座椅、尤其车辆座椅的调温设备来解决,其中,构造有至少一个根据以上描述的实施方式中任一项所述的热电装置。关于根据本发明的调温设备的优点和变型参照根据本发明的热电装置的优点和变型。
[0047] 基于本发明的任务还通过用于制造开头所提及的类型的热电装置的方法来解决,其中,要制造的热电装置根据以上描述的实施方式中的任一项来实施,并且在将多个不同掺杂的半导体与布置在第一载体衬底和/或第二载体衬底上的多个能导电的连接器材料锁合地连接前,将模制件置入一个或多个槽口中。
[0048] 原则上,能导电的连接器也可以通过相加的方法(例如分离、涂覆和/或按压)或接合工艺(例如粘合和/或焊接)施加在载体衬底上或在要进行调温的构件或热交换器上。此外,能导电的连接器也可以单独地或作为联合的薄膜例如通过焊接接合到半导体上,其中,然后后续可以补充载体衬底。
[0049] 通过置入的模制件在材料锁合地连接期间支撑热电装置,从而显著地降低通过在材料锁合地连接期间产生的压力负载而造成损坏的风险。这尤其适用于在一个或多个槽口的区域中的区段。材料锁合地连接尤其可以包括焊接、优选软焊接。
[0050] 在根据本发明的方法的一种有利的实施方式中,模制件由橡胶、塑料和/或陶瓷构造。模制件尤其耐热地构造,从而在材料锁合地连接期间所产生的热不损坏该模制件。
[0051] 在根据本发明的方法的另一实施方式中,在将多个不同掺杂的半导体与布置在第一载体衬底和/或第二载体衬底上的多个能导电的连接器材料锁合地连接后,将塑料、尤其环氧化物材料喷注在第一载体衬底与第二载体衬底之间、尤其在槽口的区域中。通过喷注能流动的塑料,该塑料可以匹配要密封的形状并且因此确保在干燥后有效地保护免于湿气进入。附图说明
[0052] 以下参照附图进一步阐述和描述本发明的优选的实施方式。在此示出:
[0053] 图1示出根据本发明的热电装置的实施例的立体图;
[0054] 图2示出图1中的热电装置的另一立体图;
[0055] 图3示出图1和图2中的热电装置的部分的立体图;
[0056] 图4示出根据本发明的热电装置的实施例的截面图;
[0057] 图5示出根据本发明的热电装置的半导体的布置的立体图;
[0058] 图6示出根据本发明的热电装置的部分的截面图;
[0059] 图7a示出在根据本发明的热电装置中的负载分布的截面图;
[0060] 图7b示出在另一根据本发明的热电装置中的负载分布的截面图;并且[0061] 图8示出根据本发明的热电装置的另一实施方式。

具体实施方式

[0062] 图1示出一种热电装置10,该热电装置具有多个半导体(隐藏的)、一个载体衬底14和总共四个载体衬底16a-16d,所述多个半导体是不同掺杂的并且彼此能够导电连接,该载体衬底14布置在半导体12的第一侧上,所述四个载体衬底16a-16d布置在半导体12的与第一侧相对置的第二侧上。因此,布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14的数量小于布置在半导体12的第二侧上的载体衬底16a-16d的数量。全部的载体衬底14、16a-16d弹性可变形地构造并且基本上没有陶瓷材料。
[0063] 布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14具有总共四个槽口18a-18d,所述四个槽口延伸通过载体衬底14并且周围由衬底材料包围。固定器件22a-22d分别延伸通过槽口18a-18d,其中,固定器件22a-22d构造为螺栓并且设置用于与对象旋紧。因此,热电装置10具有仅仅周围由衬底材料包围的固定器件22a-22d。
[0064] 全部的槽口18a-18d分别具有一个密封件36a-36d,该密封件基本上阻止湿气转移到半导体12。密封件36a-36d环状地构造并且互相支撑分别布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14和布置在半导体12的第二侧上的载体衬底16a-16d。此外,密封件36a-36d完全由塑料构成,其中,塑料包括环氧化物材料。
[0065] 不同掺杂且彼此能导电连接的多个半导体12与电导体30a、30b能导电地连接。通过电导体30a、30b例如可以施加或分接电压。
[0066] 图2示出:布置在半导体12的第二侧上的四个载体衬底16a-16d具有各一个延伸通过载体衬底16a-16d且周围由衬底材料包围的槽口20a-20d。因此,布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14的槽口18a-18d的数量与布置在半导体12的第二侧上的载体衬底16a-16d的槽口20a-20d的数量相等。槽口20a-20d构造用于容纳在图1中示出的固定器件22a-
22d。
[0067] 布置在半导体12的第二侧上的多个载体衬底16a-16d的四个槽口20a-20d基本上布置在相应的载体衬底16a-16d的中心。布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14的四个槽口18a-18d和布置在半导体12的第二侧上的四个载体衬底16a-16d的四个槽口20a-20d彼此对准地布置。
[0068] 布置在半导体12的第二侧上的四个载体衬底16a-16d彼此间隔地布置并且分别布置在热电装置10的角中。
[0069] 概览图3明确的是:布置在半导体12的第二侧上的四个载体衬底16a-16d分别延伸经过半导体组24a-24d。每个半导体组24a-24d包括热电装置10的半导体12的四分之一。因此,四个半导体组24a-24d具有相同数量的半导体12。此外,半导体组24a-24d分别延伸经过等大的面积。
[0070] 第一半导体组24a与连接端28a能导电地连接,其中,连接端28a经由焊料连接部32a与电导体30a能导电地连接。此外,第一半导体组24a经由组连接桥26a与第二半导体组
24b能导电地连接。第二半导体组24b经由组连接桥26b与第三半导体组24c能导电地连接。
第三半导体组24c经由组连接桥26c与第四半导体组24d能导电地连接。第四半导体组24d与连接端28b能导电地连接,其中,连接端28b经由焊料连接部32b与电导体30b能导电地连接。
[0071] 如由图2表明的那样,半导体组24a-24d环绕地以密封材料34密封,该密封材料基本上阻止湿气转移到半导体12。此外,在相邻的半导体组24a-24d之间布置有密封材料34,该密封材料同样基本上阻止湿气转移到半导体12。密封材料34构造为硅酮。
[0072] 此外,图3还示出在布置在半导体12的第一侧上的载体衬底14与布置在半导体12的第二侧上的载体衬底16a-16d之间未布置附加的稳定化销或稳定化接片。
[0073] 图4和图5示出半导体12的布置和与半导体12能导电连接的金属连接器38。半导体组24a-24d的半导体等距地彼此间隔地布置。金属连接器38将半导体组24a-24d的各两个半导体12能导电地彼此连接,从而可以实现通过半导体组24a-24d的全部的半导体12的通过电流。连同连接端28a、28b和组连接桥26a-26c可以实现通过热电设备的全部的半导体12的通过电流。
[0074] 图6示出具有不同掺杂的且彼此能导电连接的多个半导体12的热电装置10。在半导体12的第一侧上布置有载体衬底14。在半导体12的第二侧上布置有总共四个载体衬底,所述四个载体衬底中示出载体衬底16a。在载体衬底14的与半导体12相对置的一侧上和在载体衬底16a的与半导体12相对置的一侧上分别布置有热传递装置40、42。热传递装置40、42构造为面式的板并且设置用于从相应的载体衬底14、16a排出热或给相应的载体衬底14、
16a输送热。
[0075] 在载体衬底14与热传递装置40之间布置有热传导介质48,该热传导介质促进载体衬底14与热传递装置40之间的热交换。热传导介质48构造为导热盘。热传递装置40、42和载体衬底14、16a具有彼此对准的槽口44a、46a、18a、20a,构造为螺栓的固定器件22a延伸通过所述槽口。载体衬底14、16a的槽口18a、20a构造为通孔并且具有基本上圆形的横截面。热传递装置40的槽口44a同样构造为通孔,然而具有下沉部50。下沉部50用于容纳固定器件22a的头部。热传递装置42的槽口46a构造为盲孔并且具有螺纹。固定器件22a的对应的螺纹旋入槽口46a中的螺纹中。
[0076] 在布置在半导体12的第一侧和第二侧上的载体衬底14、16a的槽口18a、20a的区域中布置有支撑装置52a。支撑装置52a环状地构造并且包围固定器件22a。支撑装置52a用于互相支撑载体衬底14、16a和热传递装置40、42并且构造为载体衬底14和载体衬底16a的整体组成部分。
[0077] 图7a和图7b示出支撑装置52a对槽口44a、46a、18a、20a的区域中的负载分布L的影响。
[0078] 在图7a中示出的热电装置10不具有支撑装置。在这种情况下,固定器件22a的夹紧力F仅仅由半导体12接收。在此,相对较大的支撑力S2、S3作用在紧邻地布置在固定器件22a处的半导体12上。较小的支撑力S1、S4作用在如下的半导体12上:该半导体在第二行中布置在固定器件22a的后面。紧邻地布置在固定器件22a处的半导体12——支撑力S2、S3作用在所述半导体上——经受高的机械负载。由于高的机械负载,相比于在图7b中示出的实施方式存在升高的损坏和故障风险。
[0079] 在图7b中示出的热电装置10具有环状的且包围固定器件22a的支撑装置52a。在这种情况下,固定器件22a的夹紧力F大部分通过支撑装置52a接收。在此,相对较大的支撑力S2、S3作用在支撑装置52a上。仅仅较小的支撑力S1、S4作用在布置在支撑装置52a的后面的半导体12上。因为夹紧力F大部分由支撑装置52a接收,所以半导体12仅仅经受小的机械负载,由此显著地降低损坏和故障风险。在图8中示出一种用于半导体组24a-24d的特别优选的布置。由此载体衬底16以已经描述的方式配备有多个半导体12。在此,半导体20布置在多个半导体组24a-24d中。优选地,半导体组24a-24d以保持相等的长度和宽度彼此并排地布置。所述半导体组24a-24d分别通过带状地覆盖的载体衬底16a-16d来覆盖。
[0080] 每两个半导体组24a-24d分别通过处在其间的间距区域25a-25c彼此间隔并且通过组连接桥26a-26c彼此连接。在此可以设置如下:两个半导体组24a-24d也通过多个组连接桥26a-c彼此连接,或至少一个半导体组24a-24d也与多个其他的半导体组24a-24d连接。优选地如此实现连接,使得形成闭合的导体回路。由此,热电装置10的优选所有的半导体12与仅两个连接端28a、b电接通。在这种布置的情况下,所覆盖的载体衬底16a-16d基本上彼此平行地布置并且分别通过间距彼此分离。
[0081] 热电装置的固定通过如下方式实现:在多个槽口20a-20i上固定销(例如螺栓)贯穿并且保持(halten)载体衬底14。
[0082] 至少一个槽口20a-20i设置在至少一个间距区域25a-25c中。优选地,在至少两个或多个间距区域25a-25c中设有至少一个槽口20a-20i。优选地,在至少一个间距区域25a-25c中设有至少两个或多个槽口20a-20i。
[0083] 优选地,在至少两个或多个间距区域25a-25c中设有至少两个或多个槽口20a-20i。
[0084] 与此不同地,在至少一个半导体组的区域中未设有槽口20a-i。优选地,现有的半导体组24a-c都没有槽口20a-20i。因为不需要在半导体组或覆盖的载体衬底16a-16d的区域中的贯穿用以保持载体衬底14并且使该载体衬底的负载均匀地分布。
[0085] 因为固定销和多个槽口20a-20i在这种实施方式的情况下仅贯穿载体衬底14,所以可以省去对槽口20a-20i及其支撑装置进行密封。这简化制造并且提高热电装置的负载能力。
[0086] 通过如下方式符合目标地实现保持:热电装置夹紧在两个金属板(例如热交换板)之间。由此实现均匀的、力锁合的夹紧和相对于载体衬底的平面的形状锁合地固定。
[0087] 附图标记:
[0088] 10 热电装置
[0089] 12 半导体
[0090] 14 载体衬底
[0091] 16a-16d 载体衬底
[0092] 18a-18d 槽口
[0093] 20a-20i 槽口
[0094] 22a-22d 固定器件
[0095] 24a-24d 半导体组
[0096] 25a-25c 间距区域
[0097] 26a-26c 组连接桥
[0098] 28a、28b 连接端
[0099] 30a、30b 电导体
[0100] 32a、32b 焊料连接部
[0101] 34 密封材料
[0102] 36a-36d 密封件
[0103] 38 连接器
[0104] 40 热传递装置
[0105] 42 热传递装置
[0106] 44a 槽口
[0107] 46a 槽口
[0108] 48 热传导介质
[0109] 50 下沉部
[0110] 52a 支撑装置
[0111] L 负载分布
[0112] F 夹紧力
[0113] S1-S4 支撑力
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