CN106997923A - 用于制造热电模块的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于制造热电模块的装置，包括对准机构，用于相对于附接至基板上的多个电极对准多个热电元件，其中，所述对准机构包括分配器，该分配器具有多个注入部，并且所述多个热电元件插入所述多个注入部。

Description

用于制造热电模块的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年1月26日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2016-0009598号的优先权权益，通过引用将其全部内容结合于本文中。

技术领域

本公开涉及热电元件，并且更具体而言，涉及用于制造热电模块的装置，该装置能够方便且精确地执行热电元件的对准和布置。

背景技术

热电模块使用各种方法来显示热与电的相互作用，并且具有使用由于温差而产生电动势的赛贝克效应的结构；具有使用由于电流吸收(或生成)热的珀尔帖效应的结构等。

热电模块可包括成对的N型热电元件和P型热电元件；分别连接至N型热电元件和P型热电元件的上部和下部的上电极和下电极；分别支撑上电极和下电极的上基板和下基板等。

可能需要在制造热电模块期间使热电元件相对于每个电极、基板等对准和布置的技术。为了这个目的，相关技术已使用机械臂、对准机构等。

对于使用机械臂以逐个对准各个热电元件的方案，存在对准热电元件花费大量时间的缺陷。

对于使用对准机构要求单独的额外过程来配置热电元件的最终位置的方案，存在装配热电元件的最后位置的操作会要求大量的工作或努力的缺陷。

另一方面，现有的热电元件可能具有圆形形状或长方体形状，因此存在热电元件的对准会很困难或者需要大量工作或努力的问题。

因此，具有球形形状的热电元件已用来实施精确快速的对准，但是具有球形形状的热电元件在对准期间即使是受到微小的振动也可能很容易从固定位置脱离，因此处理的残次率会升高。

具体而言，由于具有球形形状的热电元件很难控制由于具有相同直径的结构特征产生的热侧和冷侧之间的距离，所以热电元件具有难以充分确保热侧和冷侧之间的温差并且热电模块的效率可能降低的缺陷。

发明内容

本公开致力于解决上文提到的现有技术中发生的问题，同时完整保持现有技术获得的优点。

本公开的方面提供了用于制造热电模块的装置，通过非常便利且精确地执行热电元件的对准和布置能够大幅提高热电模块的制造效率。

根据本公开的示例性实施方式，一种用于制造热电模块的装置包括：对准机构，被配置为相对于附接至基板的多个电极对准多个热电元件，其中，所述对准机构包括分配器，该分配器具有多个注入部，并且所述多个热电元件插入所述多个注入部。

所述多个注入部可具有对应于每个热电元件的横截面的内径并且所述注入部的内部形成为锥形表面。

所述多个热电元件可由彼此具有相反极性的一对热电元件构成，并且所述一对热电元件可被配置为包括第一热电元件和第二热电元件，所述第二热电元件的宽度小于所述第一热电元件的宽度。

所述多个注入部可具有一个以上的第一注入部，第一热电元件插入所述第一注入部，并且所述多个注入部可具有一个以上的第二注入部，第二热电元件插入所述第二注入部。

所述对准机构可进一步包括振荡器，其连接至所述分配器以使所述分配器振动。

所述装置可进一步包括：结合机构，被配置为通过所述对准机构将相对于基板的电极对准的热电元件结合至基板的电极。

所述结合机构可具有产生热量的加热筒和从所述加热筒延伸的多个导热部，并且所述多个导热部可分别地插入所述多个注入部。

根据本发明的另一个示例性实施方式，一种用于制造热电模块的装置包括：对准机构，被配置为对准热电元件，其至少一个端部相对于基板电极具有至少局部非平坦表面；以及结合机构，被配置为将通过所述对准机构对准的热电元件结合至基板的电极，其中，所述对准机构包括具有多个注入部的分配器，并且所述多个热电元件插入所述多个注入部。

所述热电元件可具有主体、设置在所述主体的一端的第一端部和设置在所述主体的另一端的第二端部，并且所述第一端部或所述第二端部可具有至少局部非平坦表面。

所述主体的长度可大于其宽度。

所述第一端部和所述第二端部中的至少一个可包括具有预定曲率半径的弯曲部。

所述第一端部和所述第二端部中的至少一个具有圆锥表面或棱锥表面。

所述第一端部和所述第二端部中的至少一个的边缘可形成有圆形部(round portion，圆滑部，弯曲部)。

所述第一端部可具有弯曲部，该弯曲部具有第一曲率半径，并且所述第二端部可具有弯曲部，该弯曲部具有第二曲率半径。

所述第一曲率半径可等于所述第二曲率半径。

所述第一曲率半径可不同于所述第二曲率半径。

附图说明

从结合附图的下文具体描述中，本公开的上述和其他目标、特征和优点将更加明显。

图1为示出根据本公开的示例性实施方式的在用于制造热电模块的装置中使用的热电元件的示意图；

图2为示出根据图1中示出的实施方式的可替代示例性实施方式的热电元件的示意图；

图3为示出根据图1中示出的实施方式的另一个可替代示例性实施方式的热电元件的示意图；

图4为示出根据图1中示出的实施方式的又一个可替代示例性实施方式的热电元件的示意图；

图5为示出根据本公开的示例性实施方式的由用于制造热电模块的装置制造的热电模块的示意图；

图6为示出根据本公开的各种示例性实施方式的用于制造热电模块的装置的对准机构的示意图；以及

图7为示出根据本公开的各种示例性实施方式的用于制造热电模块的装置的结合机构的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式。为了参照，描述本公开的示例性实施方式所参照的附图中示出的组件的尺寸，线的厚度等可稍微夸大，以便帮助理解。进一步地，鉴于在本公开中的功能定义用于描述本公开的术语，因此可根据使用者、操作者的意图、实践等改变这种术语。因此，术语的定义应基于整个说明书的内容理解。

参照图6，根据本公开的示例性实施方式的用于制造热电模块的装置可包括对准机构50，被配置为相对于附接至基板31和32的多个电极21和22对准多个热电元件11和12。

图1到图4示出了根据本公开的示例性实施方式的可用在用于制造热电模块的装置中的热电元件11和12的各种实例。

参照图1，根据本公开的示例性实施方式的热电元件11和12可包括具有预定长度L的主体15；以及在主体15两端形成的第一端部13和第二端部14。

主体15可形成为圆柱形和矩形。主体15具有的长度L可大于其宽度W。主体15的长度L可优选地具有的长度足以防止在确保热侧和冷侧之间的温差时阻抗的增加。

主体15的长度方向的两端可设置有第一端部13和第二端部14，第一端部13和第二端部14可沿着主体15的长度方向置于彼此相对侧。

第一端部13和第二端部14中的至少一个可形成为具有至少局部非平坦表面，使得热电元件11和12中的每一个可形成为子弹形。

这样，根据本公开的示例性实施方式，由于热电元件11和12形成为子弹形，所以可增加与电极的接触面积，这样热电元件11和12的放置和/或粘合可大幅改善。

根据图1的示例性实施方式，第一端部13可在主体15的一端形成有以第一曲率半径R1弯曲的弯曲部，并且第二端部14可在主体15的另一端形成有以第二曲率半径R2弯曲的弯曲部。

同时，第一曲率半径R1可等于第二曲率半径R2，或者第一曲率半径R1可不同于第二曲率半径R2。

根据图2的示例性实施方式，主体15的第一端部13a和/或第二端部14a可具有圆锥表面或棱锥表面，其宽度朝着相对端减小。

根据图3的示例性实施方式，第一端部13b或第二端部14b可具有与主体15相同的宽度，并且第一端部13b和/或第二端部14b的边缘可形成具有预定半径的圆形部16。

根据图4的示例性实施方式，第一端部13c可具有与主体15相同的宽度，第一端部13c的横截面可由平坦表面17形成，并且第二端部14c可包括具有预定曲率半径的弯曲部。

这样，根据本公开的示例性实施方式的热电元件11和12可形成为子弹形，其中，主体15的至少一个端部形成有弯曲部，该弯曲部包括至少局部非平坦表面，并且子弹形可使得与电极21和22的接触面积增加，这样热电元件11和12的放置和/或粘合可大幅改善。

参照图5，根据本公开的示例性实施方式的热电模块10可包括在竖直方向上互相隔开的上基板31和下基板32；以及设置于上基板31和下基板32之间的多个热电元件11和12和多个电极21和22。

上基板31和下基板32可配置有热侧和冷侧，并且基板31和32中的每个可由绝缘材料制成。

如图1到图4所示，所述多个热电元件11和12可形成为子弹形，其中，至少一个端部形成有至少局部非平坦表面。

多个热电元件11和12可包括至少一对彼此具有相反极性的热电元件11和12，并且热电元件11和12可由N型半导体和P型半导体制成。

同时，由于N型半导体和P型半导体各自具有不同的优值系数(ZT)，一对热电元件11和12可优选地具有不同的横截面积。因此，为了对彼此具有相反极性的热电元件11和12设置不同的横截面积，一对热电元件11和12可形成为具有不同的宽度。

具体而言，第一热电元件11可由P型半导体制成，第二热电元件12可由N型半导体制成。进一步地，为了最优化热电模块10的功率性能，第一热电元件11的宽度“a”可形成为大于第二热电元件12的宽度“b”。

上电极21可连接至相邻的热电元件11和12的上端，并且上电极21可形成有凹槽23，热电元件11和12的第一端部13可插入凹槽23。

下电极22可连接至热电元件11和12的下端，并且下电极22可形成有凹槽24，热电元件11和12的第二端部14可插入凹槽24。

上电极21的凹槽23和下电极22的凹槽24可具有分别对应于热电元件11和12的第一端部13、13a、13b和13c和第二端部14、14a、14b和14c的形状。

图5示出了根据图1的示例性实施方式的热电元件11和12，其中，上电极21的凹槽23和下电极22的凹槽24可形成为凹槽结构，该凹槽结构被弯曲为对应于以热电元件11和12的弯曲部形成的第一端部13和第二端部14。

另外，根据图2的示例性实施方式，由于热电元件11和12的第一端部13a和第二端部14a形成为圆锥形或棱锥形，上电极21的凹槽23和下电极22的凹槽24可形成为具有圆锥表面或棱锥表面的凹槽结构。

根据图3的示例性实施方式，由于热电元件11和12的第一端部13b和第二端部14b形成为具有圆形部16的结构，上电极21的凹槽23和下电极22的凹槽24可形成为边缘具有圆形部的结构。

根据图4的示例性实施方式，由于热电元件11和12的第一端部13c可形成为具有平坦表面17的结构，所以上电极21的凹槽23可形成为具有平坦表面的结构，并且当热电元件11和12的第二端部14c形成为弯曲结构时，下电极22的凹槽24可形成为弯曲的凹槽结构。

这样，由于上电极21的凹槽23和下电极22的凹槽24可形成为对应于热电元件11和12的第一端部13、13a、13b、13c和第二端部14、14a、14b和14c的结构，热电元件11和12可精确地安置在上电极21的凹槽23和/或下电极22的凹槽24中，其粘合可大幅改善，并且可减少热阻和电阻以提高热电模块10的性能。

进一步地，上电极21和下电极22可彼此交替安置，以便使电流和热量的流动顺畅。

这样，根据本公开的示例性实施方式的热电元件11和12可形成为子弹形，其中，主体15的至少一个端部形成有至少局部非平坦表面，并且上电极21和下电极22具有对应于热电元件11和12的端部的凹槽23和 24，这样，热电元件11和12的放置和/或粘合可大幅改善，从而最小化热电模块10制造过程中的残次率。

具体而言，由于热电元件11和12的长度L最优化，可适宜地控制热电模块10的热侧和冷侧之间的距离，这样可充分确保热侧和冷侧之间的温差。

图6和图7示出了根据本公开的各种示例性实施方式的用于制造热电模块的装置。

参照图6，根据本公开的各种示例性实施方式的用于制造热电模块的装置可包括对准机构50，被配置为相对于附接至基板31和32的多个电极21和22对准多个热电元件11和12。

对准机构50可包括分配器60，该分配器具有多个注入部61和62，并且多个热电元件11和12可插入分配器60的注入部61和62并且之后插入附接至基板31和32的电极21和22的凹槽23和24中，这样，可相对于基板31和32的电极21和22非常稳定地对准和布置多个热电元件11和12。

多个注入部61和62可具有对应于热电元件11和12的宽度的内径，并且注入部61和62中的每一个的内侧可形成有锥形表面63和64，这样热电元件11和12可稳定地插入注入部61和62。

具体而言，多个注入部61和62可具有一个以上的第一注入部61，第一热电元件11插入第一注入部61中，并且多个注入部61和62可具有一个以上第二注入部62，第二热电元件12插入第二注入部62中。

第一注入部61的下开口61a可形成为等于第一热电元件11的宽度“a”，并且第二注入部62的下开口62a可形成为等于第二热电元件12的宽度“b”。

因此，当第一热电元件11插入分配器60时，第一热电元件11的宽度“a”可形成为大于第二注入部62的下开口62a的宽度，这样第一热电元件11可不穿过第二注入部62而是可只穿过第一注入部61。这样，第一热电元件11可先插入，从而可以相对于基板31和32的电极21和22稳定地对准和布置第一热电元件11。接着，如果第二热电元件12插入分配器60，第二热电元件12可穿过第二注入部62，以相对于基板31和32的电极21和22被稳定地对准和布置。

进一步地，当通过分配器60使多个热电元件11和12相对于基板31和32的电极21和22对准时，可将分配器60与电极21和22之间的距离“d”设置为小于热电元件11和12的长度“L”，这样，可相对于基板31和32的电极21和22精确地对准热电元件11和12。

进一步地，对准机构50可进一步包括振荡器65，连接至分配器60的一侧，并且振荡器65可水平地振动分配器60，这样，可相对于基板31和32的电极21和22精确且容易地对准多个热电元件11和12。

同时，在通过分配器60进行热电元件11和12的对准操作之前，可预先将可以作为粘合剂的钎料(粉末或薄膜形式)涂布在电极21和22的凹槽23和24。可加热钎料以将热电元件11和12结合至电极21和22。可将具有高熔点的钎料涂布在电极21和22的邻近热侧的凹槽23，并且可将具有低熔点的钎料涂布在电极21和22的邻近冷侧的凹槽24。

参照图7，根据本公开的示例性实施方式的用于制造热电模块的装置可进一步包括结合机构70，用于在对准机构50对准热电元件11和12之后将热电元件11和12结合至电极21和22的凹槽23和24。

结合机构70可具有产生热量的加热筒75和从加热筒75延伸的多个导热部71和72。

多个导热部71和72可单独地插入多个注入部61和62，以便将热量传递到电极21和22的凹槽23和24以及热电元件11和12。当预先涂布到电极21和22的凹槽23和24的钎料被传递的热量熔化时，热电元件11和12可牢固地结合至电极21和22的凹槽23和24。

多个导热部71和72可包括第一导热部71，插入第一注入部61；以及第二导热部72，插入第二注入部62。

如上文所描述的，根据本公开的示例性实施方式，可以方便且精确地执行热电元件的对准和布置并且稳定地确保热侧和冷侧之间的温差，从而提高热电模块的效率。

在上文，虽然已经参照示例性实施方式和附图描述了本公开，但本公开不限于此，而且在不脱离以下权利要求书请求保护的本公开的精神和范围的情况下，本公开所属技术领域的技术人员可对本公开进行各种修改和改变。

附图中每个元件的符号

11.第一热电元件

12.第二热电元件

13.第一端部

14.第二端部

15.主体

21.上电极

22.下电极

23、24.凹槽

31.上基板

32.下基板

50.对准机构

60.分配器

70.结合机构。

Claims (16)

1.一种用于制造热电模块的装置，包括：

对准机构，用于相对于附接至基板的多个电极对准多个热电元件，

其中，所述对准机构包括具有多个注入部的分配器，并且所述多个热电元件插入所述多个注入部中。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个注入部具有对应于每个所述热电元件的横截面的内径，并且所述注入部的内部形成为锥形面。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个热电元件包括彼此具有相反极性的一对热电元件，并且所述一对热电元件包括第一热电元件和第二热电元件，所述第二热电元件的宽度小于所述第一热电元件的宽度。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个注入部中的每个具有多于一个的第一注入部以及多于一个的第二注入部，所述第一热电元件插入所述第一注入部，并且所述第二热电元件插入所述第二注入部。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述对准机构进一步包括连接至所述分配器以使所述分配器振动的振荡器。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括结合机构，用于将通过所述对准机构相对于所述基板的所述电极对准的热电元件结合至所述基板的所述电极。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述结合机构具有用于产生热量的加热筒和从所述加热筒延伸的多个导热部，并且

所述多个导热部中的每个单独地插入所述多个注入部的其中一个。

8.一种用于制造热电模块的装置，包括：

对准机构，用于相对于基板的电极对准热电元件，所述热电元件的至少一个端部具有至少局部非平坦表面；以及

结合机构，用于将通过所述对准机构对准的热电元件结合至所述基板的所述电极，

其中，所述对准机构包括具有多个注入部的分配器，并且所述多个热电元件插入所述多个注入部中。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述热电元件具有主体、设置在所述主体的一端的第一端部和设置在所述主体的另一端的第二端部，并且所述第一端部或所述第二端部具有至少局部非平坦表面。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述主体的长度大于其宽度。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一端部和所述第二端部中的至少一个具有弯曲部，所述弯曲部具有预定曲率半径。

12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一端部和所述第二端部中的至少一个具有圆锥表面或棱锥表面。

13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一端部和所述第二端部中的至少一个的边缘形成有圆形部。

14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第一端部包括具有第一曲率半径的弯曲部，并且所述第二端部包括具有第二曲率半径的弯曲部。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一曲率半径等于所述第二曲率半径。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一曲率半径不同于所述第二曲率半径。