CN103460420A - 一种制造热电模块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有金属壳体元件（4）和铺设在该金属壳体元件（4）上的陶瓷层（5）的热电模块（2）。该热电模块（2）进一步包含另一个壳体元件（3），它设置在金属壳体元件（4）的设置有陶瓷层（5）的那一个侧面上，其中另一个壳体元件（3）和金属壳体元件（4）连接成液密的外壳。热电模块（2）还包含有设置在液密的外壳内的至少一种热电活性材料（7，8）。

Description

一种制造热电模块的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1制造热电模块的方法。

背景技术

至今为止，在汽车废气中以热的形式储存的能量都是未经使用地发散到周边环境中去。为提高系统（例如汽车）的有效系数，并由此降低运行中的二氧化碳的排放，通常使用TEG（TEG=热电发生器），其中的TEM（热电模块）将一部分热转化为电能，并将电能送回到系统中。根据不同用途，可将TEG安装在排气管路或排气再循环系统中的任何位置。根据现有技术，常规TEM，由于受设计和连接技术的限制，并不能最优地使用到TEG中，通常效率不高。此外常规TEM要求必须以最优方式进行电气连接。

在EP1230475B1中公开了一个将热能转化为电能的例子。但是在现有技术中已知的解决方案都存在缺点，即效率不高，原因在于TE活性材料和热源/热排出口（TE材料=热电材料，也就是那些能够将热能转化为电能的材料）之间的总热电阻提高了。此外TEM与热交换器的连接的实用性不高，且部分所使用的组件之间的连接技术不具有高温稳定性，但是在此解决方案中高温稳定性恰恰是必须的，以能够实现其特殊优势。而且在根据现有技术的解决方案中，在TEM与热交换器的气体侧接触中只能实现少量的热传导，而由此TE材料只能产生差的电连接。同时所使用的不同材料具有不同的连接技术，且在热循环过程中具有不同特性，由于热膨胀系数过于不同，在不同材料的偶联过程中也会出现问题。

发明内容

本发明的任务在于提供一种经优化的制造热电模块的方法以及一种经优化的热电模块。

通过根据权利要求1的一种制造热电模块的方法以及根据权利要求10的热电模块实现上述任务。

本发明提供一种生产热电模块的方法，上述方法包含以下步骤：

在金属壳体元件上铺设陶瓷层，然后在陶瓷层上铺设导体电路；

在壳体元件上设置至少一种热电活性材料，其中要符合以下要求，即陶瓷层和导体电路位于金属壳体元件和热电活性材料之间；

安装另一个壳体元件，使热电活性材料被液密地锁闭在所述壳体元件和另一壳体元件之间，并且电接触以产生热电模块。

此外本发明还提供具有以下特征的热电模块：

一个金属壳体元件；

一个铺设在金属壳体元件上的陶瓷层和位于其上的导体电路；

设置在上述金属元件一侧的另一个壳体元件，这一侧设置有陶瓷层，其中另一个壳体元件和金属壳体元件连接在一起，形成液密的外壳；

至少一个热电活性材料，设置在液密的外壳中，特别是导体电路上。

本发明是基于一个认知，即当在至少一个壳体元件上铺设陶瓷层时，热电活性材料和金属外壳侧壁之间可具有非常好的绝缘特性。在非常高的温度条件下（特别是使用在汽车排气管路中的热电模块会处在这一温度条件下），通过上述陶瓷层，热电材料获得非常好的电绝缘。而在这种温度条件下，其他绝缘材料已经被破坏或严重受损。因此当热电模块使用在具有非常高的温度的环境中时，本发明具有明显优势。本发明的另一个方面在于，所使用的材料必须具有相同或者至少相似的热膨胀系数。为此有利的是，通过热喷射涂层将热交换器尽可能地将由于其他材料的不同热膨胀系数造成的损害降至最低。

有利的是，在铺设陶瓷层这一步骤中包含一个子步骤，即将陶瓷基底材料喷涂到金属壳体元件上，其中陶瓷基底材料的用途在于形成陶瓷层。本发明的此类的实施方式具有优势，即通过喷射提供了一种用于铺设陶瓷层的非常简单和低成本的实施方案。特别是在喷涂前可对金属壳体元件的表面进行粗糙处理，例如通过喷砂或酸洗，以确保提高陶瓷基底材料在金属壳体元件上的机械附着性。此外可去除不锈钢上的天然氧化层，它对喷涂材料的附着性具有不利影响。在喷涂后，陶瓷基底材料会硬化，并形成陶瓷层。特别优选的陶瓷喷涂方式为等离子金属喷涂。

在铺设陶瓷层这一步骤中也可在壳体元件上设置一种材料，以便形成陶瓷层，且陶瓷层的热膨胀系数在一个公差范围内与壳体元件的金属材料相适应。本发明的此类实施方式具有优势，即在制造的热电元件的运行过程中，陶瓷层以及金属壳体元件在膨胀特性方面不会出现太大的差别，这样就降低了以下风险，即因为热机械应力的作用造成陶瓷层脱离金属壳体元件。

为使热电活性材料之间和外部都具有最好的电接触，在铺设陶瓷层这一步骤中可包含一个子步骤，即在陶瓷层上形成具有导电性的区域，例如连接层，其中在设置步骤中将至少一种热电活性材料铺设在具有导电性的区域中。本发明的此类实施方式具有优势，即上述的至少一个导电性区域可非常简单地通过技术成熟、成本低廉的方法来制造。

特别地，在形成这一子步骤中包含喷射导电材料，以形成具有导电性的区域。在此可采用热喷涂，例如火焰喷涂。可喷涂具有良好导电性的元素铜或银或其合金。

热电模块可具有非常好的耐久性，如果在形成这一子步骤中在陶瓷层上铺设一层材料，这一材料的热膨胀系数与金属壳体元件相适应，或者在形成这个子步骤中在陶瓷层上设置镍，以形成具有导电性的区域。其结果一方面是使得单个材料的热膨胀不会导致产生过高的热机械应力，另一方面如果使用镍，能够形成一个保护层，用于防止杂质原子渗入到热电活性材料中去。同样有利的是，镍具有相对低的电阻。

热电活性材料可特别高效地形成稳定的电接触，当在设置步骤中使用银烧结或银压印烧结工艺，用于形成热电活性材料和至少一个具有导电性区域之间的材料锁合连接。必要时，银烧结或银压印烧结连接层必须设置为多孔结构（孔隙度至少为15，通常为30%），以平衡相邻材料的热膨胀系数的可能的差别。

可选地，在设置步骤中也可使用一种工艺，用于形成热电活性材料和至少一个具有导电性的区域之间的材料锁合连接。在这种工艺中使用（具有反应性的毫微米）焊料薄膜。本发明的一个此类实施方式具有这一优势，即可使用非常成熟的连接技术，用于连接热电活性材料和至少一个具有导电性的区域。

尤其是为了在运行温度高的情况下获得高的机械稳定性，在设置步骤中可将热电活性材料喷涂到具有导电性的区域上。在此类的实施方式中，通过将热电活性材料喷涂到具有导电性的区域中，使得具有导电性的区域和热电活性材料之间的材料锁合连接在非常高的温度下也非常稳定。在热电活性材料的另外一个面上可使用其他连接方法，这样这一其他连接方法可使用在热电模块的一面上，在这一面上引导的是两个液流中较冷的一个。通过这一方式可生产那些在非常高的运行温度下也具有耐久性的热电模块。

本发明也提供一种包含上述热电模块的热电装置，其中第一热电模块的壳体元件和另一壳体元件上设置有超出部分。此外一个此类的热电模块还包含第二个上述的热电模块，其中第二个热电模块的壳体元件和另一个壳体元件以液密的方式固定在超出部分上，以使在第一和第二热电模块之间形成一个空腔，用于引导液体。本发明的一个此类的实施方式具有这一优势，即热电装置具有非常紧凑的结构方式，因为在空腔中流动的液体既从第一热电模块的侧边上流过，也从第二热电模块的侧边上流过，因此通过液体引导能够非常有效地使用可用的结构空间。

根据本发明的另一实施方式，热电装置可包含第一和第二热电模块，分别如上文所述。此外热电装置可包含支架，用于以液密的方式连接第一和第二热电模块，以使在第一和第二热电模块之间形成一个用于引导液体的空腔。本发明的一个此类的实施方式也具有这一优势，即热电装置具有非常紧凑的结构方式，因为在空腔中流动的液体既从第一热电模块的侧边上流过，也从第二热电模块的侧边上流过。在此可使用支架作为一种结构非常简单，因此价格低廉的元件。

此外有利的是，第一热电模块的壳体元件或另一壳体元件设置有超出部分，其中第二热电模块以以下方式设置在超出部分上，即超出部分作为第一和第二热电模块之间的热分隔元件。通过这一方式可实现第一和第二热电模块间的热隔绝，或提高第一和第二热电模块间导热的难度，由此可优化热电装置的有效系数。。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的方法的流程图；

图2是TEM套体底部的立体图；

图3是带有导体的TEM套体底部的立体图；

图4是带有导体和TE材料的TEM套体底部的立体图；

图5是TEM套体顶部和带有导体和TE材料的TEM套体底部的连接过程的立体图；

图6是在连接过程中，TEM或TEM管的上下部件的横截面或纵截面图；

图7是在连接后，TEM或TEM管的上下部件的横截面或纵截面图；

图8是TEM的立体图；

图9是支架的立体图；

图10是支架与TEM的连接过程的立体图；

图11是带有支架的TEM的立体图；

图12是带有支架的TEM的横截面图；

图13是带有TEM和支架的TEG的纵截面图；

图14是TEM管的立体图；

图15是盖管与TEM管的连接过程的立体图；

图16是带有TEM管盖的TEM管的立体图；

图17是TEG和TEM管的连接过程的立体图；

图18是带有材料打薄处的支架的立体图。

其中：

1 TEG——热电发生器

2 TEM——热电模块

3 TEM套体顶部（不锈钢）

4 TEM套体底部（不锈钢）

5 等离子金属喷涂的陶瓷涂层，非导体（例如氧化铝或氧化锆）

6 等离子金属喷涂的陶瓷涂层，导体（例如镍或不锈钢）

7 TE（热电）活性材料（例如半赫斯勒，硅化物，BiTe，PbTe）

8 喷涂的TE（热电）活性材料（例如半赫斯，硅化物，BiTe，PbTe）

9 障碍层

10 刮面：加筋，栓钉，褶皱，翅片，压印，涡轮装置

11 支架（不锈钢）

12 支架中的TEM空隙

13 TEM空隙的通道

14 支架开口

15 支架膨胀风箱

16 顶部和底部的侧边超出部分，用于形成热分隔或连接两个TEM

17 热分隔

18 TEM以及支架的隔绝材料

19 液体1

20 液体2

21 双层壁的管子（双层管）

22 双层管的内管

23 双层管的外管

24 TEM管：TEM和双层壁管的组合

25 TEM管盖

26 连接管道或连接开口

27 扩散器

28 底板

29 外壳

30 导向板

31 材料打薄或开槽

32 双重TEM：两个TEM互相连接

100 制造热电模块的方法

110 铺设步骤

120 设置步骤

130 安装步骤

具体实施方式

下文结合附图对本发明的有利实施方式进行进一步说明。

在下文对本发明的有利实施方式的说明中，将在不同附图中示出的具有类似功能的元件利用相同或类似的附图标记进行标注，由此避免出现对这些元件的重复说明。下文将使用不同大小和尺寸对发明进行说明，但是本发明不限制于这些大小和尺寸。

图1示出的是根据本发明的一个实施例的方法，具体为生产热电模块的方法100的流程图。方法100包含在金属壳体元件上铺设110陶瓷层和导体电路。此外，本方法还包含一个步骤，即将至少一个热电活性材料设置120到壳体元件上，其中设置120需符合以下条件，即陶瓷层位于金属壳体元件和热电材料之间。最后，方法100还包含一个步骤，即安装130另一个壳体元件，这样，热电材料就能以液密的方式密封在壳体元件和另一壳体元件之间，以形成热电模块。

由此在本发明中公开了至少一种用于生产热电模块的生产方法以及工艺技术。其中热电模块2，24的结构，尤其是在使用了热喷涂工艺和/或焊料的情况下，在下文进行进一步说明。同时还公开了那些在所属工艺技术中用于生产热电模块的材料。

在运行过程中，热电发生器1处在温度差超过500K的环境中，或处在快速的预热循环中。两者都会引起热机械应力。本发明的基本理念为，多个壳体元件以液密的方式互相连接，选择金属材料3，4，6，21，22，23和陶瓷材料5，有利的是它们在热膨胀系数方面互相配合，也就是公差范围为40%以内，更有利的是20%以内。这意味着，一个材料的膨胀系数与其他材料的膨胀系数之间的偏差不超过40%，更有利的是不超过20%。因为金属的热膨胀系数较高，而陶瓷的热膨胀系数较低，金属位于尾端，陶瓷位于首端。

一种金属候选材料为铁素体不锈钢3，4，6，21，22，23，例如不锈钢材料1,4509或1.4512。它们在室温下的热膨胀系数为10ppm/K，在温度为600℃时为11ppm/K。这些材料的额外优势在于，铁素体不锈钢为铁磁体，由此在涂层5上具有磁性。在喷涂前，通过喷砂或酸洗对那些经过退火处理的材料进行粗糙处理，以提高陶瓷层5的机械附着性。此外减少或完全清除那些会影响附着性能的氧化层。不锈钢材料的厚度可以为0.5mm。可通过上述方法生产壳体元件，在图2中以立体图方式示出。

将规定尺寸，比如80×60mm的陶瓷隔离层5直接铺设到不锈钢3，4，22，23上。在铺设方法方面，例如可使用热喷涂，尤其是等离子金属喷涂，通过等离子喷嘴和基材之间的遮蔽可以限定陶瓷涂层5的形状。陶瓷的热膨胀系数必须适应铁素体不锈钢。符合条件的ZrO₂，在室温下的值为10ppm/K，600℃为10.1ppm/K，优选的是Y₂O₃稳定的ZrO₂，因为其具有热机械稳定性。

但是也可使用Al₂O₃或陶瓷混合氧化物，比如Al₂O₃/TiO₂或Al₂O₃/MgO或Al₂O₃/Z，只要陶瓷的热膨胀系数适应铁素体基材。需要注意的是，陶瓷混合氧化物的电绝缘效果差，而在600℃（使用温度）下具有足够高的电绝缘。陶瓷喷涂层的厚度可约为0.1mm，原则上它必须尽可能薄，例如30μm。在本发明中通过30μm厚的喷涂的Al₂O₃层达到金属基材的接触电阻，即10MΩ。

在下一个步骤中将导体6铺设到陶瓷隔绝层5上，比如通过热喷涂，例如火焰喷涂。可同样通过遮蔽对导体进行定位。在铺设了导体之后得到的壳体元件4如图3所示。作为导体电路6的材料的是铁素体不锈钢。然后获得铁素体基材的构成物3，4，22，23，陶瓷5和导体电路6，它们具有非常接近的热膨胀系数，因此在运行中的热机械应力非常低。作为候选材料的是1.4509，1.4122或类似材料。一个变型方案是用镍喷涂导体电路6。原因在于，可提供导体电路表面，无需使用任何特别的焊剂就可以与热电材料焊接在一起。镍的热膨胀系数约为13ppm/K，虽然高于铁素体/陶瓷的复合材料，但并未高出很多。与不锈钢相比，镍的优势在于电阻低于因子10，这样与不锈钢相比，镍所需的导管截面就明显小得多。

必要时可在导体电路或TE材料上喷涂障碍层9–同样通过遮蔽–用于防止在运行过程中材料扩散到TE材料7，8中或从TE材料中扩散出。作为障碍层的材料可以使用Cr或Ni或其合金。镍导体具有双重作用，它不仅引导热电电流，还本身就是一个障碍层。

TE材料上喷涂的镍障碍层还具有其他作用，即通过连接材料在喷涂的镍层中的机械抓力，明显降低了构成物通过连接技术接合到导体电路上的难度。与金属基材类似，也可通过喷砂，酸洗等方式，在进行喷涂前去除对喷涂层的附着有不利影响的氧化层。可以喷涂其他障碍层作为镍的替代，例如Cr。

以小块形式7出现的热电材料（如有必要，包括障碍层）可通过焊接与导体电路形成材料锁合连接，并通过所有材料构成一个热电模块2，24。在图4中以立体图的形式显示了壳体元件，以及通过此种方式安装的多个热电材料。对一个相关专业人员来说清楚的是，热电材料和焊料在室温下的热膨胀系数也必须在10ppm/K的范围内，以尽可能确保在运行中的低应力。例如可通过具有n-传导性的CoSb₃T实现这一点，其热膨胀系数在200℃至600℃之间为12.2ppm/K。可使用MCoSb（M=Zr，Fe或Hf）或CeFe₃，RuSb₁₂作为具有p-传导性的TE活性材料，上述材料的热膨胀系数在200℃至600℃之间为14.5ppm/K。

以小块形式出现的TE材料的一个可选的连接方法为银烧结或银压印烧结。其中将已经经过预喷涂的小块和导体电路，例如通过一个喷涂的Ag-层，在约为200℃或更高的温度下或使用压力的情况下，使用Ag-膏体接合起来。Ag-接缝的孔隙度约为30%。如果使用更细的Ag-颗粒，比如已经进入毫微米范围，那么可降低接合温度和/或接合压力。这样接缝的孔隙度虽然上升到约50%，但是却具有足够高的导热性。Ag机械锁合到粗糙喷涂的陶瓷层中，且附着性非常好。除使用具有特定的烧结添加物的Ag外可也使用Ag合金。

以小块形式出现的TE材料的另一个可选的连接方法为使用放热的反应性毫微米焊料薄膜。其优势在于（必要时，在铺设合适的附着层后）只有那些双面都设置在反应薄膜或接合对象上的焊料才会熔化，这样就不会对那些对温度敏感的TE材料造成温度负担。

原则上可行和优选的是，将热电材料8热喷涂到导体电路6上。那么就不能使用那些会干扰所匹配的CTE材料的焊料。只能焊接到导体电路的一面上。其中的优势在于，可将一个接缝放到模块的冷的一面，这样在热循环过程中接缝处的热机械应力就比较低。这样在注意使用合适的接合对象涂层后，就可使用低熔化的焊料，比如锌焊料。另一个优势在于喷涂的TE材料能够非常好地机械锁合在同样喷涂的、表面粗糙的导体电路上。

小块7，8（以小块形式通过焊料接合或通过热喷涂形式）的优选尺寸约为0.5×0.5mm至1.0×1.0mm。或1.0×1.0mm至5.0×5.0mm。原因在于，在尺寸小的情况下，即使在热膨胀作用下，小块和相邻的、与小块存在材料锁合连接的导体电路之间的长度差也较小，这样所产生的热机械应力也较低。

热电模块只能通过以下形式制造，即另外一个壳体元件3放置在热电材料上并与（第一）壳体元件进行液体密闭性的连接。例如在图5的立体图中就显示了这样的步骤。可事先对壳体元件3进行与壳体元件4类似的处理，例如设置陶瓷层和/或导体电路，它们与热电材料7，8互相接触。可通过规定的软焊料实现接触。可选的是通过具有温度稳定性的粘合剂进行粘接，比如以硅酮为基础或通过Ag烧结或Ag-压印烧结。图6和7显示的是外壳零件组合形成单个热电模块的横截面图，其中图6还显示了热电模块的未封闭状态，而图7显示了热电模块的封闭状态。

完成的热电模块两边可通过铁素体不锈钢板闭合，最后可通过激光焊接与热交换器1接合。热交换器的材料主要优选为铁素体不锈钢。

以上说明的技术可使用在双层壁的热交换器中。但是也可不依照本文件中公开的设计来制造一个TE模块，也能使用在热的废气中。

下文对使用上述组件的热电模块的结构进行进一步说明。

TEM2主要由金属套体顶部3（例如不锈钢）和金属套体底部4（比如不锈钢）构成，在二者之间主要是TE活性材料7，8。TEM2的金属套体顶部3位于外部，与流经TEG1的两股液体中的一股20相接触，TEM2的金属套体底部4与流经TEG1的另外一股液体19接触。通过液体119和液体220之间的温差，在TEM2中产生电流。

顶部3和底部4具有壳式结构，如图2所示。此外，底部4构成一个侧边超出部分16，它与支架11的膨胀风箱15一起构成热分隔17，如图12所示。热分隔17用于防止TEM2/支架11的侧边区域出现的热流损失。热分隔17可以是几乎静止的液体或隔热的材料。

套体零件3，4都由非导体5覆盖。这一非导体5为陶瓷，并通过等离子金属喷涂铺设在套体零件3，4上。

优选地，导体6（例如不锈钢，镍）可通过等离子金属喷涂铺设在非导体5上。

TE材料7，8与导体6相连接，它可以喷涂到导体上或以小块7的形式出现。作为小块7，它们通过Ag或AgCu焊接或通过银烧结或银压印烧结连接到导体上。如果喷涂TE材料8，那么优选地是在热侧进行。TE材料7，8的冷侧通过Ag或AgCu或Sn-焊接或通过银烧结或银压印烧结邻接在导体6上。

底部4和顶部3在侧边区域互相连接，优选地，通过激光焊接。在图10中显示了单个外壳零件的连接，由此产生了在图11中显示的热电模块。图12显示了在组合完成后的热电模块2的横截面。如在图13中的纵截面图中显示的那样，多个这样的热电模块2可以组成一个热电发生器1。

优选地，顶部3外侧暴露在热的气态的液体19，20中，优选地，进行刮面处理10，以提高热传递和热传递面积。在相应的必要情况下也可对底部4进行刮面处理。刮面10为冲孔的和/或成型的钢板10。在图14中显示了TEM管24。在刮面的热电模块上可放置管盖25，如图15中的立体图所示。由此就获得了一个热电模块，如图16所示。

TEM2与支架11的TEM空隙12的通道相连接，优选地，通过激光焊接。支架11的上侧和下侧分别设置有一个TEM2。

支架11包含开口14，通过开口将两股液体19，20中的一个输送到TEM2以及TEM2的顶部/底部3，4。第二股液体20，19围绕带有支架11结构的TEM2的外部流动。

支架膨胀风箱15用于形成热分隔17。支架11并不限制于使用在带有金属套体3，4的TEM2中，而是也可以与带有陶瓷套体的TEM相连接。在这种情况下支架膨胀风箱15也可用于消除不同材料在运行过程中的热膨胀的差别，以确保不会损坏带有陶瓷套体的TEM。可选地或补充地，支架上包含多个垂直和/或水平走向的材料打薄处31，它们也具有相同的用途。

特别地，支架11在侧边区域（内侧或外侧）可设计有隔绝材料18，以避免出现热损失，这样也可省去支架膨胀风箱15的设计。

在使用带有金属套体的TEM时，必须不影响陶瓷套体的TEM与支架11之间的连接（例如焊接，粘接），以通过冷的液体冷却连接结构，这样能够在高温和热循环中对连接结构起到保护作用。

上文所述的用于制造热电模块的方法不限制于此处说明的带有支架11的TEM2，还包括使用金属套体的每个TEM结构形式。

带有支架11的TEM2或者TEM管24可以任意数量使用在TEG1中。TEM2的支架11在开口区域14与底板28相连接（优选地，通过激光焊接）。TEG1基本上由多个互相叠置的TEM2组成，支架11和TEM管24，以及底板28，扩散器27，外壳29和不同的电子组件以及管道和/或插头，它们从外连接到TEG1上，且TEM2和TEM管24并联或串联连接。针对TEG1的电气连接，扩散器27和/或外壳29都设计有相应地开口。TEM2带有支架11或者TEM管24互相间隔开，并不会互相接触到。底板28与外壳29和/或扩散器27互相连接。外壳29和扩散器27可互相连接。热电发生器1的此种结构参见图17。

通过开口26将第一液体19，20输送给TEG1的第一扩散器27。然后将第一液体19，20输送到TEM管24的支架11以及内管22的内部。然后第一液体19，20进入第二扩散器27，然后通过其开口26输送出来。

第二液体20，19通过外壳29中的开口26与TEG1相连接。第二液体20，19在外壳29中沿着带有支架的TEM2以及TEM管24的外管23流动，并通过外壳29中的第二开口26被输送出来。

第二液体20，19可在外壳中多次转向。为此带有支架11以及TEM管24的TEM2和/或外壳29都设计有一个或多个导向板30。底板28沿轴向将在TEG1中第一液体19区域和第二液体20区域分隔开来。

图18显示的是材料打薄的支架的立体图，如上文所述，可用于生产热电模块。

在电驱动情况下，上述TEG可也作为电加热器或冷却器TE-HK来使用。

通过上文所述技术可从热能中产生电能，并改进TEG和/或TEM。

上文所述实施方式只是作为示例，它们可也互相组合使用。

Claims (14)

1.一种制造热电模块（2）的方法（100），其中所述方法（100）包括以下步骤：

在金属壳体元件（4）上铺设（110）陶瓷层（5），然后在所述陶瓷层（5）上铺设导体电路（6）；

在所述壳体元件（4）上设置（120）至少一种热电活性材料（7，8），其中设置（120）要符合以下要求，即所述陶瓷层（5）和所述导体电路（6）位于所述金属壳体元件（4）和所述热电活性材料（7，8）之间；以及

安装（130）另一个壳体元件（3），使所述热电活性材料（7，8）被液密地锁闭在所述壳体元件（4）和所述另一个壳体元件（3）之间，并且电接触以形成所述热电模块（2）。

2.根据权利要求1所述的方法（100），其特征在于，在铺设（110）这一步骤中包含一个子步骤，即将陶瓷基底材料喷涂到所述金属壳体元件（4）上，以形成所述陶瓷层（5）。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，在铺设（110）这一步骤中，在所述壳体元件（4）上设置一种材料，以便形成所述陶瓷层（5），且所述陶瓷层的热膨胀系数在一个公差范围内与所述壳体元件（4）的金属材料相适应。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，在铺设（110）这一步骤中包含一个子步骤，即在所述陶瓷层（5）上形成具有导电性的区域（6），其中在设置（120）步骤中将至少一种热电活性材料（7，8）铺设在所述具有导电性的区域（6）中。

5.根据权利要求4所述的方法（100），其特征在于，在形成（110）这一子步骤中包含喷射导电材料，比如铜或银或其合金，以形成所述具有导电性的区域（6）。

6.根据权利要求4或5中任一项所述的方法（100），其特征在于，在形成这一子步骤中在所述陶瓷层（5）上铺设一层材料，这一材料的热膨胀系数与所述金属壳体元件（4）相适应，或者在形成这个子步骤中在所述陶瓷层（5）上设置镍，以形成所述具有导电性的区域（6）。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法（100），其特征在于，在设置（120）步骤中使用银烧结或银压印烧结工艺，用于形成所述热电活性材料（7，8）和至少一个具有导电性的区域（6）之间的材料锁合连接。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的方法（100），其特征在于，在设置（120）步骤中使用一种方法，用于形成所述热电活性材料（7，8）和至少一个具有导电性的区域（6）之间的材料锁合连接，在这种方法中使用焊料薄膜。

9.根据上述权利要求中任一项所述的方法（100），其特征在于，在设置（120）前，可通过热喷涂给所述热电活性材料（7，8）喷涂上障碍层，其中障碍层有镍，铬或其合金组成。

10.根据权利要求4至6中任一项所述的方法（100），其特征在于，在设置（120）步骤中将所述热电活性材料（7，8）喷涂到具有导电性的区域（6）中。

11.一种热电模块（2），其特征在于，

一个金属壳体元件（4）；

一个铺设在金属壳体元件（4）上的陶瓷层（5）；

设置在上述金属元件（3）一侧的另一个壳体元件（3），这一侧设置有陶瓷层（5），其中另一个壳体元件（3）和金属壳体元件（4）连接在一起，形成液密的外壳；

至少一种热电活性材料（7，8），设置在液密的外壳中。

12.一种热电装置，其特征在于，

-根据权利要求10所述的第一热电模块（2），第一热电模块（2）在在壳体元件（4）或另一壳体元件（3）上设置有超出部分（16）；

-根据权利要求10所述的第二热电模块（2），第二热电模块（2）的壳体元件（4）和另一壳体元件（3）以液密的方式固定在超出部分（16）上，以使在第一和第二热电模块之间形成一个空腔，用于引导液体。

13.一种热电装置，其特征在于，

根据权利要求10所述的第一热电模块（2）；

根据权利要求10所述的第二热电模块（2）；

支架（11），用于以液密的方式连接第一和第二热电模块，以使在第一和第二热电模块中形成一个用于引导液体的空腔。

14.根据权利要求12所述的热电装置，其特征在于，第一热电模块（2）的壳体元件（4）或另一壳体元件（3）设置有超出部分，其中第二热电模块以以下方式设置在超出部分（16）上，即超出部分作为第一和第二热电模块之间的热分隔元件（17）。

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