CN104620402A - 热电部件的粉末冶金制造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造热电部件或至少其半成品的方法，其中至少一种热电活性材料以干燥粉末形式引入到被打孔的基体的至少一部分孔中。其所基于的任务是说明一种可特别经济地实施的方法。该任务通过如下方式来解决：活性材料留在基体的孔中并且以活性材料填充的基体变成要制造的热电部件的组成部分。

Description

热电部件的粉末冶金制造
本发明涉及一种用于制造热电部件或至少其半成品的方法，其中至少一种热电活性材料以干燥粉末形式引入到被打孔的基体的至少一部分孔中。
此外，本发明涉及根据该方法来制造的热电部件或热电部件的半成品，以及涉及其应用。
热电部件是能量转换器，其在利用由珀尔贴和泽贝克描述的热电效应的情况下将热能量转化为电能量。由于热电效应是可逆的，所以每个热电部件也可以用于将电能转化为热能：所谓的珀尔贴元件在接收电功率的情况下用于冷却或加热对象。珀尔贴元件因此也理解为本发明意义下的热电部件。用于将热能转换成电能的热电部件通常称作热电发生器(TEG)。
热电部件的实例和介绍在如下文献中可找到：
·Thermoelectrics Goes Automotive，D.(ed.)，expert verlag GmbH，2011，ISBN 978-3-8169-3064-8；
·JP2006032850A；
·EP0773592A2；
·US6872879B1；
·US200501 12872A1；
·JP2004265988A
技术上实施的热电部件包括至少一个由两个热柱(Thermoschenkeln)形成的热电偶，热电偶由热电活性材料构成，并且包括承载和/或包围热电偶的并且对外电绝缘的衬底。
在现有技术中，描述了多种热电活性材料。针对商业使用例如合适的是半导体的碲化铋(尤其是具有硒和/或锑的附加成分)类的合金，由其可以构建(一方面为p传导型而另一方面为n传导型掺杂的)热电偶。
其他热电活性物质类属是：半郝斯勒材料、不同的硅化物(尤其是镁、铁)、不同的碲化物(铅、锡、镧、锑、银)、不同的锑化物(锌、Cer、铁、镱、锰、钴、铋；部分也称作Zintl相)、TAGS、锗化硅、络合物(尤其基于锗化物)。除了半导体材料之外，热电部件也可以由大部分常见的金属的组合来制造，如这例如在市场上可获得的用于温度测量的热电偶时情况如此，例如为Ni-CrNi。然而，这样可实现的所谓的品质因数(热电“效率”)明显低于所述的半导体材料。
常规热电部件由实心立方体以及硬陶瓷包封物构成，该实心立方体由热电活性半导体构成。只要使用实心立方体，立方体由实心锭锯割出。此外，已知的是，粉末冶金处理热电活性材料，以便在烧结步骤中又保持尽可能密的无空腔的块(柱)。
根据该现有技术，已知的是，粉末状存在的活性材料穿过被打孔的基体挤压，使得产生盘状生坯。基体在此是压片设备的固定工具。通过基体挤压的热电生坯随后被烧结，借助被打孔的格栅适当地布置，彼此通过焊桥电连接，格栅又被去除，其余的接触桥被施加，并且这样获得的热电部件的半成品最后通过由陶瓷原料构成的两个盖板并且必要时侧向封闭(例如通过硅树脂密封剂)补足成可适用的模块。
在WO 2008061823A1中公开了制造热电部件的半成品，其方式是：将热电材料作为粉末、溶剂或通过气相引入到平面的多孔衬底上或引入平面的多孔衬底中。
鉴于现有技术，本发明所基于的任务是提出一种用于制造热电部件或相应的半成品的方法，其可以特别经济地实施，并且热电部件或相应的半成品在其几何结构构型参数的自由度方面特别灵活。
该任务通过如下方式来解决：活性材料留在基体的孔中并且以活性材料填充的基体变成要制造的热电部件的组成部分。
本发明的主题因此是一种用于制造热电部件或至少其半成品的方法，其中至少一个热电活性材料以干燥的粉末形式被引入被打孔的基体的至少一部分孔中，其中活性材料留在孔中并且以活性材料填充的基体变成要制造的热电部件的组成部分。
本发明基于如下构思：在以粉末冶金形式对热电部件的制造中已知的基体不仅视为工具，而且在基体中灌注粉末，该基体以后同时是热电部件的热电非活性衬底并且同时实现钝化，因此保护活性材料免受外部影响。这前提是：基体由具有最小导电性的材料(电绝缘体)构成。此外，基体必须具有对于热电应用足够的耐热性并且可尽可能价格低廉地提供。此外，有利的是，基体由具有低导热性的材料(热绝缘体)构成，以便确保流经热电部件的总热流的最大值流经热电活性的柱，在那里由此可获得电功率，并且相应地总热流中尽可能少的总热流流经基体材料(衬底)，而不用使用热电活性柱。
基体可选地可以由密的或多孔材料构成。打孔的孔以合适方式实施为连贯的孔，其例如以机械方式或借助激光切割技术被引入基体中。只要打孔以机械方式制造，则合适的是，这在相同的机器上实施，其也进行以后的灌注过程，尤其是借助锐利的打孔工具来进行。
对于每个热电偶，各需要两种不同导电的热电活性材料，其彼此电连接，其中第一活性材料例如是p传导型的，而第二活性材料是n传导型的，或相反。不同在此意味着：这两种活性材料具有不同的泽贝克系数。P传导型和N传导型半导体作为活性材料特别优选，因为其泽贝克系数具有不同符号(在n传导型时为负，在p传导型时为正)并且因此泽贝克系统的数值差特别大。这提高了热电部件的效率。
优选地，按照根据本发明的方法干燥地灌注两种活性材料。本发明的一个优选的改进方案设计为，在第一方法步骤中将第一热电活性材料(例如p传导型)挤入第一部分的孔中，并且在第二方法步骤中将第二热电活性材料(例如n传导型)挤入第二部分的孔中。在第一方法步骤中，因此制造第一柱，而在第二方法步骤中制造第二柱。
原则上，按照根据本发明的方法可以使用任意热电活性材料，其可以以粉末冶金技术处理。
优选地，粉末状的活性材料是碲化铋，其借助激光衍射方法确定的颗粒大小分布具有在1到100μm之间、优选在2到10μm之间并且特别优选在3到5μm之间的平均颗粒大小d50。即具有粉末特性的粉末并不如液体那样并且相应地将挤入力只不显著地转化为横向力，横向力使孔的壁承受负载并且可以损伤基体。
所述的颗粒大小分布可以借助激光衍射简单且唯一地确定。用于确定颗粒大小分布的合适设备以类型商标LA-950中在HORIBA公司获得。为了借助HORIBA LA-950测量颗粒大小分布，将粉末分散到经脱矿的水中。为了避免沉淀，可选择最大循环泵速率。
如已介绍的那样，热电部件的基体可能应是良好的热和电绝缘体。相应地，在本方法中使用由非金属的原料构成的基体。为此，优选使用高性能速率譬如聚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯砜(PPSU)、聚苯硫醚(PPS)或聚亚胺(例如EVONIK Industries AG的)。
只要有机材料不适于特意的使用目的，基于硅酸或其他金属氧化物的材料组合物视为用于基体的基本材料。合适的硅酸以商标或可在Evonik Industries AG获得。由热解的或沉淀的硅酸可以压制板，其被打孔地适于用于实施本方法的基体。用于制造由热解硅酸构成的绝缘体板的方法例如在EP 119382A1和US20110089363A1中予以描述。
此外，可以使用由无机原料和结合剂构成的复合材料作为基体材料，譬如由云母、珍珠岩、金云母构成的复合材料或通过硅酮、硅树脂(以商标和在瑞士公司Roll AG获得)复合的白云母或陶瓷结合系，尤其是水泥(以商标从瑞士公司Roll AG获得)。这种板可以借助切削的打孔工具打孔并且用作本发明意义下的基体。
基体的厚度应为0.1到10mm、优选0.5到5mm、特别优选为1到3mm。该厚度与基体材料无关而是取决于所需的电学特性。优选地，基体的孔基本上平行于基体的面法线延伸。在最简单的情况下，基体是完全平坦的并且因此只有唯一的面法线。若基体更复杂成形地譬如圆形地弯曲，则面法线理解为在孔的中心中相对于基体的表面的法线向量。由孔相对于基体的表面的正交取向得出，热电偶的柱并不在基体的平面中延伸，而是与之垂直地延伸。以此方式，基体材料的热绝缘能力被利用来改善热电偶的产出，因为对功率输出决定性的在热电偶的两个端部之间的温差由于基体导热能力低所以被更好地保持。
这些孔可以具有环形横截面。尽管如此，这些孔可以具有椭圆的或多边形的尤其是六边形的横截面。为了能够对不同横截面形状予以统一的可按数量估计的机械描述，以下代替为圆形形状的前提下的直径谈及等效直径。这是圆的直径，该圆具有与相应所观察的实际横截面相同的面积。
孔的等效直径鉴于基体的厚度来选择，使得一方面实现热电偶的柱的最大封装密度并且另一方面基体的机械稳定性在压制过程期间并且在以后对部件的利用中受危及。根据所使用的基体材料，孔的等效直径与基体的厚度的比值为0.1到10、优选0.5到5和特别优选1到2。
由于要处理的热电活性材料以粉末形式具有特别大的表面，所以其很易受氧化。通过活性材料的氧化，其内电阻升高，这使热电元件的效率弱化。因此本发明优选设计为，在惰性和/或减小的环境中实施该方法。惰性环境在本上下文中在合适排出氧、水或其他对所使用的材料起氧化作用的介质的情况下例如理解为如氩或氮的保护气体。还原性环境可以在特别有利的条件下甚至适合将干扰性氧化层从活性材料去除或者将干扰性氧化层转换成有效金属形式。尤其氢或含氢的气体混合物可考虑为还原性的环境。特别优选地，选择不仅惰性而且还原性作用的环境。在此合适的是由氮和氢构成的气体混合物。包含95到99.5体积％N2和0.5到5体积％H2的特别合适的混合物作为合成气体。
优选地，活性材料也可以在惰性环境下(或分散在无水液体中地)被碾磨并且提供。
在本发明的一种优选的改进方案中，基体在引入活性材料期间受轨道保护，轨道至少端侧地遮盖暂时以活性材料要灌注的孔。轨道吸收在压入时出现的力并且通过遮盖要灌注的孔防止粉末从基体中逸出，因为粉末根据本发明应留在基体中。
优选地，基体在压入活性材料期间被结合剂按压向轨道上，这样基体保持在结合剂与轨道之间。以此方式，基体在两侧张紧在轨道与压紧装置之间，这防止了在粉末压入时对基体的干扰。压紧装置必须在本发明的该实施形式中设置有孔模，其与基体的孔模相对应以便能够实现粉末的填入。活性材料优选在第一步骤中从相对于所填充的孔共轴地延伸的管填入要填充的孔中，并且在第二步骤中，填入孔中的活性材料利用相对于所填充的孔共轴地延伸的冲具来灌注。
管的横截面或冲具的横截面在此基本上对应于孔的横截面。“基本上”在本上下文中意味着+/-10％的偏差。基本相同的横截面防止孔外部的活性材料分布到基体上，或冲具的挤压力并不仅仅地施加到粉末上，而是也施加到包围孔的基体材料上。
活性材料不必单纯地灌注成热电偶的生坯。必要时，其与至少一个粉末状的添加剂一起被灌注。
根据本发明，本方法按重心方式涉及粉末在基体中的布置。为了由以此方式制造的半成品制造起作用的热电部件，需要灌注在孔中的活性材料(生坯)经受烧结工艺，以便将其固定在孔中并且获得足够低的特定电阻率。
特别优选地，借助电流烧结方法、尤其是借助所谓的SPS火花等离子烧结即借助电流的导通和由此对半导体接合部的后续烧结对灌注到孔中的活性材料进行烧结工艺。烧结优选与灌注过程结合地进行，其方式是冲具同时用作电极。轨道在此为对应电极。烧结工艺(即电流通量)在此已在压缩期间可以使用，在进行压缩之后直接接着或以相同或类似的布置在相同或不同的机械负荷压力下在稍后的时刻进行。
对通过电流进行的烧结可替选地，烧结在灌注过程之后以热方式即在传统熔炉工艺中进行。
烧结到孔中的活性材料至少在一侧彼此以合适方式彼此电接触，例如通过焊接来接触。通过将各个烧结的活性材料焊接在一起(热柱)形成活性热电偶。此外，多个热电偶可以在热电部件内平行和/或串联连接，以便提高功率。热电偶柱或热电偶对的连接优选以已知的焊接技术来进行。
然而，在焊接时要注意，焊剂的组成部分(尤其锡、银、铅)会显著地扩散到活性材料中，这会不利地妨碍热电部件的效率。为了防止这，通常在活性材料与焊剂之间设置所谓的扩散壁垒。作为扩散壁垒尤其合适的是由镍、钨、钼或碳改性物单独或其混合物构成的层。代替以已知的方式涂覆(溅射、化学气相沉积、粉末等离子体喷射)这样的层，本发明提出对扩散壁垒的重塑加工：与此相应地，将锻模布设到基体上并且将由势垒材料尤其是镍构成的膜布设到锻模上，并且借助冲具在锻模的切割边缘处从膜中冲压出薄片并且将薄片作为势垒层压制到活性材料上。
可选地，还可以将例如由锡构成的接触层施加到扩散壁垒上，以便在接着的焊接过程时实现更好地接合到扩散势垒层上。接触层可以利用与扩散壁垒相同的技术来施加。
本发明的主题也是一种热电部件或一种热电部件的半成品，其以根据本发明的方式来制造，以及是热电偶的应用，用于将热能量以热流形式的应用基于不同的温度水平转换成电能量(热电发生器)，或将电能量转换成热能量，以制热或制冷(珀尔帖元件)。热电部件不必一定使用在转换能量的机器中，而是也可以使用在测量设备(例如温度计)中，测量设备仅实施用于测量目的的小的能量转化。根据本发明，因此部件用于温度传感器以测量温度。
本发明的另一特别优点在于，通过使用在热电活性材料之间的基体材料能够实现“死空间”的特别良好的热隔离，这通过该部件特别有效地将所利用的热流集中于热电活性区域中，而使经过热电活性柱的所谓的“热短路”最小化，这因此使系统效率最大化(能量产出或利用)。在一种常规热电部件中，在热电活性柱之间存在处于常压的空气。常压和室温下的空气的导热性在忽略不计对流的情况下已为大约26mW/(m*K)。在常规部件中典型存在的间隙宽度为毫米范围的情况下，由于流热输送以及辐射产生了显著贡献，使得会得到明显更高的有效导热性，尤其在更高的热侧温度下。而，根据本发明使用的基于硅酸的衬底典型在上述条件下具有明显低于25mW/(m*K)的总导热性，18-22mW/(m*K)的值在很多情况下可考虑。通过特别有效地降低在热侧与冷侧之间的辐射热交换，相对于常规部件的优点随着热侧温度而超比例地进一步增加。因此，根据本发明的热电部件在较高使用温度下是特别出色的。
附图说明
现在借助实施例要更为详细地阐述了本发明。为此示意性示出：
图1：方法过程的概况；
图2：具有两个剖面的基体的俯视图；
图3至图5：板的孔；
图6至图9：活性材料到被夹紧的基体的填入；
图10至图12：对粉末的灌注和烧结；
图13：冲具的移除；
图14：具有两个剖面的半成品的俯视图。
图1示意性示出了根据本发明的用于热电部件或其半成品的制造过程。在第一工作步骤(I)中，尚未打孔的板1以机械方式通过锐利的冲孔工具2多层被打孔，使得形成打过孔的基体。然后，在第一填充步骤(II)中将掩膜3布置在现在打过孔的基体4之上并且以第一热电活性材料(例如p传导型的)以干燥的粉末形式填充。在该步骤中打过孔的基体4的孔的一半被填充。在第二填充步骤(III)中，随后其余的孔如前那样以第二类似的活性材料填充。填充以如下方式进行：这两种热电活性材料交替地并排布置(也参见图9和图14)。
在接下来的工作步骤(IV)中，位于基体4中的干燥粉末灌注成生坯。在接下来的工作步骤(V)中，以后的热电偶线的所灌注的粉末即位于孔中的生坯被烧结，其方式是优选各粉末颗粒施加以电流(直流或直流与交流的叠加)，其由于有欧姆电阻在粉末中感生热并且电流促进了烧结。当冲具用作电极时，工作步骤(IV)和(V)可以合理地统一。必要时，除了加热粉末颗粒之外可以通过挤压装置提供挤压压力，这附加要求对单颗粒烧结或者可以在较低温度下和/或在较短的保持时间下实施该过程。在各个烧结步骤中在需要时可以实施质量保证。以此方式，获得具有交替布置在其中的经烧结的热柱5、6的基体4。为了由该半成品制造热电活性部件，还需要以本身已知的方式通过例如焊接电接触各个热柱(工作步骤VI)。
必要时，在焊接之前还将扩散壁垒涂抹到活性材料上以便防止焊料扩散到活性材料中。合适的是，扩散壁垒由势垒材料制成的膜制造，其方式是，膜被布设到锻模上，锻模布设到基体上，并且扩散壁垒借助冲具作为在锻模的切割边上作为薄片冲压并且以粉末灌注。可选地，在扩散壁垒与焊料之间还可以施加接触层，例如由锡构成的接触层以便改善在焊料与扩散壁垒之间的连接。
图2上部示出了具有多个孔7的平面平坦基体4以及下面示出了在不同位置处通过基体的两个横截面。孔7以下交替地填充以两种不同的活性材料，所述活性材料以后变成热柱。孔7具有相同的直径和环形形状。孔7的中心点在规则的矩形格栅上。可考虑的是，设置非圆形的、尤其多边形或椭圆形的孔。中心点也可以布置在不规则的格栅上并且具有不同的直径。打孔也可以错开地布置，以便获得更大的孔密度。在几何形状上有利的也可以是六边形蜂房结构。
在图3、4和5中还更为清楚地示出了基体4的制造。为此，由所选的基体材料构成的首先未打孔的板1夹紧在两个被打孔的掩膜3之间。掩膜3由金属材料制成并且具有基体的所期望的孔图案。与所期望的孔图案对应的由金属或硬质金属构成的锐利的打孔工具2塞入上掩膜3中并且在下掩膜3的孔边缘处对板1打孔，使得形成按孔图案穿孔的基体4(图4)。打孔工具2于是被拉出(图5)。
根据图6于是将基体4布设到平坦的轨道8上，轨道将孔7对外封闭。设置有对应的孔图案的压紧装置9布置在上掩膜的将基体4压向轨道8的位置上。填充以活性材料5的探针模块10通过孔定位并且一部分孔7填充以活性材料。
在填充期间，被打孔的基体4夹紧在布置在下部的轨道8与从上拉出的压紧装置9之间。不仅轨道而且夹紧装置9都是平坦的金属板。轨道并未设置穿孔，以便在填充过程期间遮盖基体4的孔。压紧装置9同时设置有合适的孔，这些孔允许填充基体的孔。
为此，填充以粉末状的干燥活性材料的探针模块10通过基体4的相应要填充的孔来定位。为此，探针模块10具有管11，该管在填充过程期间基本上相对于基体的要填充的孔7共轴地延伸。管11的横截面基本上对应于要填充的孔7的横截面。在填充期间，粉末量填入孔7中，使得孔7完全被填满。必要时，粉末量也可以延伸至压紧装置9的共轴对应的开口中，以便在挤压过程的压缩时补偿粉末的体积减小和收缩。轨道8和压紧装置9通过未示出的螺丝接头(或液压/气动/磁性)彼此张紧。
在一半的孔被填充以第一类的活性材料5之后(图7)，其余的孔7填充以第二类的活性材料6(图8)，使得基体4交替地以这两种活性材料5、6填充(图9)。
在图10和图11所示的接下来的工作步骤中，冲具13通过压紧装置9下落并且将活性材料灌注在孔7中成生坯。在冲具下落时起作用的加压力被压紧装置9和轨道8抓住。基于根据本发明所选择的颗粒大小分布，粉末表现并不如流体，使得由冲具13施加的挤压力仅小部分转化为剪切力，该剪切力可以将孔7径向扩宽并且将基体4弹开。
只要势垒层必须被施加到活性材料上以便防止活性材料与焊料接触，则合适的是，势垒层直接由膜14压制。为此，例如由镍构成的膜14布设到压紧装置9上(图10)。压紧装置9于是在冲具13下落时如锻模那样起作用。在冲具13与压紧装置9之间的切割边缘处，由膜14分别切割出薄片15并且薄片通过压紧装置向下挤压到活性材料上。薄片15于是遮盖粉末并且保护以后的热柱以免有害的影响。
由阻挡膜构成的薄片15能够以本身类似的方式附加已在以活性材料5、6填充孔7之前通过冲压制成到孔中，即在图5和图6所示的工作步骤之间(未示出)。因此，在挤压过程结束时类似图11地获得热柱生坯16、17，其在两个端侧上以由势垒材料构成的薄片15遮盖。
为了由生坯16、17烧结热柱18、19，冲具13被施加以电流(图12)。烧结由于电流进行，该电流通过进行压缩的冲具13进行，该冲具现在用作电极，穿过生坯16、17流向轨8，其中必要时还将一定的挤压压力通过冲具13传递到生坯16、17上。电压、电流强度和机械压力可以关于时间而变化，参见实例。
在烧结过程结束之后，移除冲具13，使得保留半成品(具有填充的热柱18、19的基体)，参见图13和图14。
热柱于是还以合适的方式电连接，例如通过涂抹焊料来连接。只要势垒层曾被涂抹，则势垒层将焊料与活性材料分离。以此方式获得热电部件。
例1
n传导型或p传导型活性材料(例如基于根据表1中所示的原子组分的碲化铋)在手套箱中在氮气环境(5.0)下被引入氧化锆研磨杯中，连同氧化锆研磨球。研磨球于是被夹紧到行星式球磨机(Fritsch Planeten-Monomühle″Pulverisette 6″classic line)并且在每分钟650转的情况下每15分钟研磨10次，其中期间有停顿，以便冷却(避免研磨物过热)。于是，颗粒大小分布借助HORIBA 950-L来确定(颗粒探针借助超声散开到脱矿的水中)。只要d50值在8μm之下，则研磨结束，否则需要时执行调节，直至达到或低于期望的d50值。研磨过的活性材料粉末保持存放，直至在氮气下进一步使用。
元素 P传导型/wt％ N传导型/wt％
Sum3e...Fe 0.24 -
34+Se 4.01 2.56
51+Sb - 1.11
52+Te 41.61 43.5
SumLa..Lu 0.21 0.34
83+Bi 54.29 52.8
表1：根据半RFA的所使用的活性材料的原子组分(X射线荧光分析)
在由实心PPSU构成的2mm厚的板中打出圆柱形4mm孔。该板用作基板。将金属构成的冲具引导装置置于基板之上(厚度为10mm)，冲具引导装置在与基板相同的部位处具有4mm的孔，使得基板中的孔和冲具引导装置彼此重合。在该布置下，实心金属板作为轨道。三层彼此借助螺丝或夹钳固定，使得避免相互偏移。
现在每个孔将0.2+/-0.025g的活性材料被添入基体的孔中，并且确保粉末降落到底板上，即降落至衬底的孔中。通过以n传导-半导体材料或p传导-半导体材料交替填充，制造用于以后的热电发生器的合适的布置。
这种填充的布置固定压力检查设备的下部台上(例如ZWICK结构类型)。压力检查设备的可动的冲具拥有4mm的外直径的冲具和平面抛光的下侧。现在，这个冲具逐渐被引入到冲具引导装置的每个孔中并且用于灌注粉末填料。为此，冲具分别与每分钟1mm的进给速度，直至达到每个热柱的至少1kN的反作用力(这对应于至少800巴的压力)。该力现在保持持续至少10秒钟，最好60秒钟。随后，将冲具从冲具引导装置拉出并且该过程相应地在所有被填充的孔中相同地执行。
随后，利用半导体小球填充的基板从挤压设备中移除并且小球的可见的端侧借助精细的砂纸(200er的粗糙度)被容易地抛光，于是基本上借助压缩空气枪消除灰尘。
小球于是紧接着经受直流烧结过程。为此将衬底布设到接触板上，该接触板由塑料构成，塑料具有4mm的直径的由此突出的弹性的磨平头的镍销钉。待烧结的小球七号通过接触销钉定位，按压弹簧确保良好的面接触。从上侧借助压力检查设备将开始相同的镍杆以500牛顿的挤压力一致地放置到要烧结的小球上。现在时间施加直流电，使得温度升高到300℃。该温度保持至少5min、最大30分钟恒定。由此，烧结小球，使得在该程序之后测量最大0.00001欧姆计的比电阻。
例2：
以类似图1的方式，在仅仅5*107Pa(500bar)时将粉末状的半导体材料进行挤入。尽管挤入压力较小，但近似实现热柱的相同的目标密度，同时形成接合干扰的概率明显降低(裂纹、扭曲、露出)，由于作用于衬底中的孔的边缘的力小，热柱的侧向伸展小，以及电学和热电特性基本上保持不变。因此，实现了热柱的明显更低的次品率。此外，在很大程度上避免衬底的形变，其可能对于后处理是必要的。
附图标记表
1  板
2   锐利的打孔工具
3   掩膜
4   基体
5   第一活性材料
6   第二活性材料
7   孔
8   轨道
9   夹紧装置
10  探针模块
11  管
12  ---
13  冲具
14  膜
15  薄片
16  生坯(由第一活性材料制成)
17  生坯(由第二活性材料制成)
18  热柱(由第一活性材料制成)
19  热柱(由第二活性材料制成)

Claims (24)

1.用于制造热电部件或至少其半成品的方法，其中至少一种热电活性材料以干燥粉末形式引入到被打孔的基体的孔的至少一部分中，其特征在于，
所述活性材料留在孔中并且以所述活性材料填充的基体变成要制造的热电部件的组成部分。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
使用具有两种不同的泽贝克系数的两个不同的热电活性材料，其中在第一方法步骤中将第一热电活性材料挤入第一部分的孔中，并且在第二方法步骤中将第二热电活性材料挤入第二部分的孔中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
活性材料是碲化铋，并且活性材料的借助激光衍射方法确定的颗粒大小分布具有在1到100μm之间、优选在2到10μm之间并且特别优选在3到5μm之间的平均颗粒大小d50。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，
其特征在于，
基体由热和电绝缘的材料构成。
5.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
基体由非金属的材料构成，尤其选自如下组，所述组包括：聚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯砜(PPSU)、聚苯硫醚(PPS)、热解的硅酸、沉淀的硅酸、金属氧化物、聚亚胺。
6.根据权利要求4所述的方法，
其特征在于，
基体由无机原料制成的合成材料和结合剂构成，其中结合剂尤其是硅酮或硅树脂，并且其中无机的原料尤其选自如下组，所述组包括云母、珍珠岩、金云母、白云母。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
基体的厚度为0.1到10mm、优选0.5到5mm、特别优选为1到3mm。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
孔基本上平行于基体的面法线延伸。
9.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
孔具有环形的或椭圆的或多边形的尤其是六边形的横截面。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
孔的等效直径与基体的厚度的比值为0.1到10、优选0.5到5和特别优选1到2。
11.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述方法在惰性的和/或还原性的环境下执行。
12.根据权利要求11所述的方法，
其特征在于，
所述方法在包含95到99.5体积％N2和0.5到5体积％H2的环境下执行。
13.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
基体在压入活性材料期间受轨道保护，轨道至少端侧地遮盖暂时以活性材料要灌注的孔。
14.根据权利要求13所述的方法，
其特征在于，
基体在压入活性材料期间被压紧装置按压向轨道上，这样基体保持在结合剂与轨道之间。
15.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在第一步骤中活性材料从相对于所要填充的孔共轴地延伸的管填入要填充的孔中，并且在第二步骤中，填入孔中的活性材料利用相对于所填充的孔共轴地延伸的冲具来灌注。
16.根据权利要求15所述的方法，
其特征在于，
管的横截面和/或冲具的横截面基本上对应于孔的横截面。
17.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
灌注在孔中的活性材料经受烧结工艺并且烧结在孔中的活性材料至少在基体的侧上彼此电接触。
18.根据权利要求17所述的方法，
其特征在于，
灌注在孔中的活性材料借助电流烧结固化成热柱。
19.根据上述权利要求之一所述的方法，
其中扩散壁垒施加到活性材料上并且可选地其上施加接触层。
20.根据权利要求15至19之一所述的方法，
其特征在于，
将锻模布设到基体上并且将由势垒材料尤其是镍构成的膜布设到锻模上，并且借助冲具在锻模的切割边缘处从膜中冲压出薄片并且将薄片作为势垒层压制到活性材料上。
21.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
活性材料与至少一个粉末状的添加剂一起被灌注。
22.热电部件或热电部件的至少半成品，其根据上述权利要求之一所述的方法来制造。
23.根据权利要求22所述的热电部件作为热电发生器或作为珀尔贴元件或作为测量温度的温度传感器的应用，该热电发生器用于将热能转换成电能，珀尔贴元件用于将电能转化成热能，用以制热或制冷。
24.根据权利要求22所述的热电部件的半成品在热电发生器的制造中的应用。
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