DE102006031164B4 - Thermoelectric thin-film element and method for its production - Google Patents

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Abstract

Thermoelektrisches Dünnschichtelement mit einer Trägerstruktur auf der mehrere Thermoschenkel aus einem ersten leitfähigen Material und mehrere Thermoschenkel aus einem zweiten leitfähigen Material aufgebracht sind, wobei das erste und zweite leitfähige Material eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen und die Thermoschenkel derart miteinander elektrisch gekoppelt sind, dass jeweils zwei Thermoschenkel ein Thermopaar bilden, wobei
– sämtliche Thermoschenkel (9, 33) aus dem ersten leitfähigen Material (3, 35) nebeneinander auf der Trägerstruktur (18, 37) angeordnet sind,
– sämtliche Thermoschenkel (11, 34) aus dem zweiten leitfähigen Material (4, 36) nebeneinander auf der Trägerstruktur (18, 37) angeordnet sind,
– die Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) in Längsrichtung jeweils zu jedem benachbarten Thermoschenkel elektrisch isoliert sind und
– dass zumindest ein Teil der Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) der Thermopaare (13) über elektrische Verbindungselemente (12, 44, 45) miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet,
– dass sämtliche Thermoschenkel (33) aus dem ersten leitfähigen Material...Thermoelectric thin-film element having a support structure on which a plurality of thermo legs made of a first conductive material and a plurality of thermo legs made of a second conductive material are applied, wherein the first and second conductive material have a different conductivity and the thermocouples are so electrically coupled to each other, that in each case two thermo legs Forming thermocouple, being
All thermo legs (9, 33) of the first conductive material (3, 35) are arranged side by side on the support structure (18, 37),
- All thermo legs (11, 34) of the second conductive material (4, 36) are arranged side by side on the support structure (18, 37),
- The thermal legs (9, 11, 33, 34) are electrically insulated in the longitudinal direction in each case to each adjacent thermal leg and
- That at least a portion of the thermo legs (9, 11, 33, 34) of the thermocouples (13) via electrical connection elements (12, 44, 45) are coupled together, characterized
- That all thermal legs (33) made of the first conductive material ...

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Description

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Dünnschichtelement mit einer Trägerstruktur auf der mehrere Thermoschenkel aus einem ersten leitfähigen Material und mehrere Thermoschenkel aus einem zweiten leitfähigen Material aufgebracht sind, wobei das erste und zweite leitfähige Material eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen und die Thermoschenkel derart miteinander elektrisch gekoppelt sind, dass jeweils zwei Thermoschenkel ein Thermopaar bilden, wobei sämtliche Thermoschenkel aus dem ersten leitfähigen Material nebeneinander auf der Trägerstruktur angeordnet sind, sämtliche Thermoschenkel aus dem zweiten leitfähigen Material nebeneinander auf der Trägerstruktur angeordnet sind, die Thermoschenkel in Längsrichtung jeweils zu jedem benachbarten Thermoschenkel elektrisch isoliert sind und dass zumindest ein Teil der Thermoschenkel der Thermopaare über elektrische Verbindungselemente miteinander gekoppelt sind.The The invention relates to a thermoelectric thin-film element having a support structure on the several thermo legs of a first conductive material and a plurality of thermo legs of a second conductive material are applied, wherein the first and second conductive material a different conductivity and electrically coupled to each other the thermo legs are that each two thermo legs form a thermocouple, wherein all Thermo leg of the first conductive material next to each other on the support structure are arranged, all Thermo leg of the second conductive material next to each other on the support structure are arranged, the thermal leg in the longitudinal direction to each adjacent thermo legs are electrically isolated and that at least a part of the thermo legs of the thermocouples via electrical connection elements coupled together.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von thermoelektrischen Dünnschichtelementen.It also concerns the invention a method for the production of thermoelectric Thin-film elements.

Nach dem Seebeck-Effekt fließt infolge der unterschiedlichen Thermospannung ein Thermostrom, wenn man die beiden Verbindungsstellen zweier zu einem Kreis geschlossenen Stücke aus verschiedenen Metallen oder Halbleitern (Thermopaar) auf unterschiedlicher Temperatur hält.To the Seebeck effect flows due to the different thermoelectric voltage a thermo-current, if the two connecting points of two are closed in a circle pieces made of different metals or semiconductors (thermocouple) on different Temperature holds.

Ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement liefert nach dem Seebeck-Effekt elektrische Spannung. Meist wird eine größere Anzahl von Thermopaaren zu einem thermoelektrischem Element zusammengeschaltet. Die in den thermoelektrischen Elementen genutzte Thermospannung ist temperaturabhängig und bewegt sich in einem Bereich von wenigen Mikrovolt.One thermocouple operated as thermogenerator delivers according to the Seebeck effect electrical voltage. Mostly a larger number of thermocouples interconnected to a thermoelectric element. The in the Thermoelectric elements used thermoelectric voltage is temperature dependent and moves in a range of a few microvolts.

Es haben sich einige Legierungen durch ihre Eigenschaften bei bestimmten Temperaturen als Thermopaare durchgesetzt und sich somit eine Palette von Thermomaterialkombinationen (Thermopaare) über einen Temperaturbereich von –270°C bis 2600°C gebildet. Diese Palette wurde in Normen erfasst und definiert. Die derzeit gültige internationale Norm für Thermoelemente ist die IEC 584-1, das Pendant im deutschsprachigen Raum die DIN EN 60584 Teil 1. Diese Norm definiert 10 verschiedene Thermomaterialkombination in ihren Eigenschaften. Typ/Kennbuchstabe Legierung K Nickel-Chrom/Nickel-Aluminium T Kupfer/Kupfer-Nickel J Eisen/Kupfer-Nickel N Nickel-Chrom-Silizium/Nickel-Silizium E Nickel-Chrom /Kupfer-Nickel R Platin-13%Rhodium/Platin S Platin-10%Rhodium/Platin B Platin-30%Rhodium/Platin As a result of their properties at certain temperatures, some alloys have established themselves as thermocouples and thus a range of thermo-material combinations (thermocouples) has been formed over a temperature range from -270 ° C. to 2600 ° C. This range has been recorded and defined in standards. The currently valid international standard for thermocouples is IEC 584-1, the counterpart in German-speaking countries is DIN EN 60584 part 1. This standard defines 10 different thermo-material combinations in their properties. Type / Code letter alloy K Nickel-chromium / nickel-aluminum T Copper / copper-nickel J Iron / copper-nickel N Nickel-chromium-silicon / silicon-nickel e Nickel-chromium / copper-nickel R Platinum-13% rhodium / platinum S Platinum-10% rhodium / platinum B Platinum-30% rhodium / platinum

Eine weitere in Deutschland noch angewendete Norm ist die DIN 43710, welche die Thermotypen U und L definiert. Diese Norm ist aber nicht mehr gültig. U Kupfer/Kupfer-Nickel L Eisen/Kupfer-Nickel Another standard still used in Germany is DIN 43710, which defines thermotypes U and L. This standard is no longer valid. U Copper / copper-nickel L Iron / copper-nickel

Neben den genormten Thermopaaren gibt es noch andere Kombination mit speziellen Eigenschaften. Ein Beispiel sind hier die Wolfram/Wolfram-Rhenium Kombination mit möglichen Temperaturbereichen bis 2600°C.Next The standardized thermocouples have other combinations with special ones Properties. An example here are the tungsten / tungsten rhenium Combination with possible Temperature ranges up to 2600 ° C.

Als leitfähige Materialien für Thermopaare von Thermoelementen kommen insbesondere auch p- und n- dotierte Halbleitermaterialen, meist Wismut-Tellurit, Bi2Te3 in Betracht. Außerdem kommen die in den nachfolgenden Tabellen 1.1. und 1.2 genannten p- und n-dotierten Verbindungen in Betracht: T [K] Verbindung p-Typ Z [1/K] 225 CsBi4Te6:Sbl3 (0,05%) 3,5–10–3 300 (Sb2Te3)72Bi2Te3)25(Sb2Se3)3 3,4–10–3 500 Tl9BiTe6 2,3–10–3 700 GeTe1-x(AgSbTe2)x 3,0–10–3 1200 Si0,85Ge0,15:B 6,7–10–4 Tabelle 1.1: Die p-Typ Verbindungen mit den besten thermoelektrischen Eigenschaften. T [K] Verbindung n-Typ Z [1/K] 80 Bi0,85Sb0,15 6,5–10–3 300 ((Sb2Te3)5Bi2Te3)90(Sb25e3)5 3,2–10–3 450 Bi2Te2,7Se0,3 2,8–10–3 800 Pb0,75Sn0,25Se > 1,25–10–3 1200 Si0,85Ge0,15:P 8,3–10–4 Tabelle 1.2: die n-Typ Verbindungen mit den besten thermoelektrischen Eigenschaften. Particularly suitable conductive materials for thermocouples of thermocouples are p- and n-doped semiconductor materials, usually bismuth tellurite, Bi 2 Te 3 . In addition, the following tables 1.1. and 1.2 mentioned p- and n-doped compounds into consideration: T [K] Compound p-type Z [1 / K] 225 CsBi 4 Te 6 : Sbl 3 (0.05%) 3.5-10 -3 300 (Sb 2 Te 3 ) 72 Bi 2 Te 3 ) 25 (Sb 2 Se 3 ) 3 3,4-10 -3 500 Tl 9 BiTe 6 2,3-10 -3 700 GeTe 1-x (AgSbTe 2 ) x 3.0-10 -3 1200 Si 0.85 Ge 0.15 : B 6,7-10 -4 Table 1.1: The p-type compounds with the best thermoelectric properties. T [K] Connection n-type Z [1 / K] 80 Bi 0.85 Sb 0.15 6.5-10 -3 300 ((Sb 2 Te 3 ) 5 Bi 2 Te 3 ) 90 (Sb 25 e 3 ) 5 3.2-10 -3 450 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3 2.8-10 -3 800 Pb 0.75 Sn 0.25 sec > 1.25-10 -3 1200 Si 0.85 Ge 0.15 : P 8.3-10 -4 Table 1.2: the n-type compounds with the best thermoelectric properties.

Ein als Thermogenerator betriebenes Thermoelement besteht üblicherweise aus zwei dünnen wärmeleitenden, insbesondere keramischen Platten zwischen denen abwechselnd kleine Quader aus unterschiedlich leitendem Material, insbesondere Halbleitermaterial, eingelötet sind. Jeweils zwei unterschiedliche Quader sind so miteinander verbunden, dass sie eine Reihenschaltung ergeben. Eine der beiden Platten nimmt den einfließenden Wärmestrom auf (nachfolgend auch als heiße Seite des Thermoelementes bezeichnet), während die andere Platte den ausfließenden Wärmestrom abgibt(nachfolgend auch als kalte Seite des Thermoelementes bezeichnet).One thermocouple operated as a thermogenerator usually exists from two thin ones thermally conductive, in particular ceramic plates between which alternately small Cuboid made of differently conducting material, in particular semiconductor material, soldered are. Two different cuboids are connected to each other, that they result in a series connection. One of the two plates takes the inflowing heat flow on (hereinafter also as hot Side of the thermocouple), while the other plate the outflowing heat flow (hereinafter also referred to as the cold side of the thermocouple).

Aus der DE 101 22 679 A1 ist ein thermoelektrisches Dünnschichtelement bekannt, das ein flexibles Substratmaterial aufweist, auf dem Dünnschicht-Thermopaare aufgebracht sind. Die Dünnschicht-Thermopaare werden aus einer Materialkombination von zwei unterschiedlichen Materialien gebildet, wobei das erste und das zweite Material derart eingerichtet und derart miteinander thermisch gekoppelt sind, dass sie zusammen ein Thermopaar bilden. Die beiden Materialien werden auf die flexible Folie aufgedruckt oder mittels üblicher Abscheideverfahren abgeschieden. Es werden nebeneinander angeordnete Streifen beispielsweise aus Nickel als erstem Material und Streifen aus Chrom als zweitem Material gebildet, wobei die Stege und Streifen an ihren Enden jeweils paarweise über eine Kopplungsstruktur aus dem zweiten Material miteinander verbunden sind. Durch die gekoppelten Stege und Streifen wird eine Serienschaltung von mehreren Thermopaaren auf einer kleinen Fläche gebildet. Die hohe Anzahl der Dünnschicht-Thermopaare führt zu einer hohen Ausgangsspannung des Thermoelementes. Bei diesem thermoelektrischem Element stellt sich das Herstellungsproblem, die winzigen Kopplungsstrukturen exakt zwischen den Stegen und Streifen zu positionieren.From the DE 101 22 679 A1 For example, a thermoelectric thin-film element is known which has a flexible substrate material on which thin-film thermocouples are applied. The thin-film thermocouples are formed from a material combination of two different materials, wherein the first and the second material are arranged and thermally coupled together so that they together form a thermocouple. The two materials are printed on the flexible film or deposited by conventional deposition. There are juxtaposed strips of nickel, for example, as the first material and strips of chromium formed as a second material, wherein the webs and strips are connected at their ends in pairs via a coupling structure of the second material. The coupled webs and strips form a serial connection of several thermocouples on a small area. The high number of thin-film thermocouples leads to a high output voltage of the thermocouple. In the case of this thermoelectric element, the production problem arises of positioning the tiny coupling structures exactly between the webs and strips.

Aus der FR 2 064 584 A5 ist ein thermoelektrisches Dünnschichtelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Nach dem Stand der Technik müssen die unterschiedlichen leitfähigen Materialien zur Ausbildung der Thermoschenkel jeweils alternierend aufgebracht werden, was mittels üblicher Abscheideverfahren, wie beispielsweise Bedampfen erfolgt. Der alternierende Auftrag der unterschiedlichen Materialien setzt der Herstellungsgeschwindigkeit und der Verkleinerung derart hergestellter thermoelektrischer Elemente Grenzen. Des weiteren sind Passerprobleme bei der Herstellung der elektrischen Kopplungen der Thermoschenkel nicht auszuschließen.From the FR 2 064 584 A5 a thermoelectric thin-film element according to the preamble of claim 1 is known. According to the prior art, the different conductive materials for forming the thermal legs must each be applied alternately, which is done by means of conventional deposition methods, such as vapor deposition. The alternating application of the different materials limits the production speed and the reduction of thermoelectric elements produced in this way. Furthermore, passer problems can not be ruled out in the production of the electrical couplings of the thermo leg.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein thermoelektrisches Element, anzugeben, das einfach und prozesssicher herstellbar ist und die aus dem alternierenden Aufbringen der Materialien zur Ausbildung der Thermosschenkel resultierenden Nachteile vermeidet. Insbesondere sollen mehrere hintereinander geschaltete Thermopaare auf engstem Raum angeordnet werden können.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a thermoelectric element, which is simple and process reliable to manufacture and avoids the disadvantages resulting from the alternating application of the materials to form the thermoskin. in particular In particular, several thermocouples connected in series should be able to be arranged in a confined space.

Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem sich derartige thermoelektrische Elemente massenhaft und preiswert herstellen lassen.Of Furthermore, the invention is based on the object, a method to propose, with which such thermoelectric elements mass produced and inexpensive.

Diese Aufgabe wird bei einem thermoelektrischen Element der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, dass sämtliche Thermoschenkel aus dem ersten leitfähigen Material auf einer Seite der Trägerstruktur und sämtliche Thermoschenkel aus dem zweiten leitfähigen Material auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur angeordnet sind. Durch diese Maßnahme lässt sich eine ideale Bauform des thermoelektrischen Elementes und die Möglichkeit einer sehr einfachen, gleichwohl hochauflösenden Strukturierung der Thermopaare sowie der elektrischen Verbindungselemente verwirklichen. Das Verhalten der thermo-elektrischen Elemente lässt sich vorteilhaft durch unterschiedliche Schenkellängen der Thermopaare beeinflussen. Bei sehr kurzen Thermoschenkeln (kleiner 10 μm) sinkt der elektrische Widerstand. Infolgedessen steigt der maximal mögliche Thermostrom des thermoelektrischen Elementes an. Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung nicht nur die Schenkellänge, sondern auch die Breite der die Thermoschenkel bildenden Streifen zu variieren.These Task is in a thermoelectric element of the type mentioned solved by that all Thermo leg of the first conductive material on one side the support structure and all Thermo leg of the second conductive material on the opposite Side of the carrier structure are arranged. By this measure let yourself an ideal design of the thermoelectric element and the possibility a very simple, yet high-resolution structuring of the thermocouples and realize the electrical connection elements. Behaviour the thermo-electric elements can be advantageous by different leg lengths the thermocouples influence. For very short thermo thighs (smaller 10 μm) decreases the electrical resistance. As a result, the maximum possible thermo-current increases of the thermoelectric element. Of course it is within the scope of Invention not only the leg length, but also the width to vary the thermo leg forming strips.

Die bereichsweise Trennung der beiden leitfähigen Materialien zur Ausbildung der Thermoschenkel der Thermopaare ermöglicht eine massenhafte und preiswerte Herstellung der thermoelektrischen Elemente. Zunächst wird auf der Oberfläche der Trägerstruktur das erste und zweite leitfähige Material großflächig in unterschiedlichen, jedoch zusammenhängenden Bereichen aufgebracht. Erst nach dem Aufbringen der leitfähigen Materialien werden die Thermoschenkel durch einen Trennprozess hergestellt, in dem die leitfähigen Materialien bis zu dem Substrat unterbrochen werden. Die Unterbrechungen sind so anzuordnen, dass die Thermoschenkel in Längsrichtung jeweils zu dem benachbarten Thermoschenkel elektrisch isoliert sind.The Area-wise separation of the two conductive materials for training the thermo leg of the thermocouples allows a mass and inexpensive production of the thermoelectric elements. First, will on the surface the support structure the first and second conductive Material large area in different but related areas applied. Only after the application of the conductive materials are the Thermo leg produced by a separation process in which the conductive Materials are interrupted up to the substrate. The interruptions are to be arranged so that the thermal leg in the longitudinal direction respectively to the adjacent thermo legs are electrically isolated.

Die elektrische Kopplung der Thermoschenkel zu Thermopaaren, lässt sich bei einem erfindungsgemäßen thermoelektrischen Dünnschichtelement ebenfalls preiswert und massenhaft realisieren, in dem zunächst die leitfähige Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente großflächig aufgebracht wird und diese anschließend derart unterteilt wird, dass leitfähige, bahnförmige Schichten (Leiterbahnen) als Verbindungselemente zwischen den Thermoschenkeln ausgebildet werden. Diese Verbindungselemente können die Stoßstellen an den Längsenden der Thermoschenkel elektrisch miteinander kontaktieren. In diesem Fall sind die Verbindungselemente unmittelbar auf der Trägerstruktur aufgebracht.The electrical coupling of the thermo legs to thermocouples, can be in a thermoelectric according to the invention thin-film element also inexpensive and mass realization, in which first the conductive Layer for forming the electrical connection elements is applied over a large area and this afterwards is subdivided such that conductive, web-like layers (interconnects) designed as connecting elements between the thermo legs become. These fasteners can be the joints at the longitudinal ends the thermo leg electrically contact each other. In this case the connecting elements are directly on the support structure applied.

Vorzugsweise überlappen die elektrischen Verbindungselemente die die Thermoschenkel bildenden Streifen aus dem ersten und zweiten leitfähigen Material an den Längsenden, um jeweils ein Thermopaar auszubilden. Die flächige Überdeckung der die Thermoschenkel bildenden Streifen reduziert den elektrischen Widerstand des gesamten thermoelektrischen Dünnschichtelementes und erhöht damit dessen Ausgangsleistung.Preferably overlap the electrical connection elements forming the thermo leg strips from the first and second conductive Material at the longitudinal ends, to form a thermocouple each. The flat coverage of the thermo legs forming strip reduces the electrical resistance of the whole thermoelectric thin-film element and increased thus its output power.

Als leitfähige erste und zweite thermoelektrisch aktive Materialien zur Ausbildung der Thermoschenkel kommen Metalle oder Halbleiter in Betracht, insbesondere die eingangs erwähnten Thermomaterialkombinationen.When conductive first and second thermoelectrically active materials for formation the thermo leg metals or semiconductors into consideration, in particular the aforementioned Thermal material combinations.

Zur elektrischen Koppelung der Thermopaare kommen gut leitfähige Materialien, wie beispielsweise Gold, Aluminium, Palladium sowie Kupfer in Betracht.to electrical coupling of the thermocouples come well conductive materials, such as gold, aluminum, palladium and copper into consideration.

Die Trägerstruktur des thermoelektrischen Elementes kann beispielsweise aus Kunststoff (PP, PET, PI, PA, PTFE), Keramik, Glas oder isolierend beschichteten Metallen bestehen.The support structure of the thermoelectric element can be made of plastic, for example (PP, PET, PI, PA, PTFE), ceramic, glass or insulating coated Consist of metals.

Die Isolation zwischen den Thermoschenkeln in Längsrichtung wird durch eine Unterbrechung des Schichtsystems bis zur Trägerstruktur realisiert.The Isolation between the thermo-thighs in the longitudinal direction is by a Interruption of the layer system realized to the support structure.

Die einzelnen Thermopaare des thermoelektrischen Elementes können in Reihe oder auch parallel geschaltet werden. Durch eine Reihenschaltung addiert sich die Spannung der einzelnen Thermopaare, durch eine Parallelschaltung addiert sich der von den Thermopaaren unter Einwirkung von Wärme erzeugte Strom. Mit ansteigender Gesamtlänge der hintereinander geschalteten Thermopaare steigt der elektrische Widerstand des thermoelektrischen Elementes. Insbesondere durch die bereits erläuterte überlappende Anordnung der Verbindungselemente auf den die Thermoschenkel bildenden Streifen aus dem ersten und zweiten leitfähigen Material besteht die Möglichkeit, den Widerstand so gering wie möglich zu halten.The individual thermocouples of the thermoelectric element can in Row or even in parallel. Through a series connection adds the voltage of the individual thermocouples, by a Parallel connection is added by the thermocouples under the influence of heat generated electricity. With increasing total length of the series connected Thermocouples increases the electrical resistance of the thermoelectric Element. In particular, by the already explained overlapping arrangement of the connecting elements on the thermo leg forming strips from the first and second conductive Material is possible the resistance as low as possible to keep.

Eine Anordnung mit mehreren thermoelektrischen Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der die thermoelektrischen Elemente elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind, erlaubt eine insgesamt höhere Ausgangsleistung als ein einzelnes thermoelektrisches Element. Die einzelnen Elemente können parallel oder in Reihe geschaltet sein. Insgesamt bleiben die kompakten Abmessungen auf Grund der Verwendung von Dünnschichtelementen erhalten.A Arrangement with a plurality of thermoelectric elements according to the present invention Invention in which the thermoelectric elements electrically and mechanically interconnected, allows an overall higher output power as a single thermoelectric element. The individual elements can be connected in parallel or in series. Overall, the compact ones remain Dimensions obtained due to the use of thin-film elements.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Elemente erfolgt gemäß einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10, bei dem auf der Oberfläche einer Trägerstruktur ein erstes und ein zweites zur Ausbildung von Thermoschenklen geeignetes leitfähiges Material in unterschiedlichen Bereichen aufgebracht wird, eine zur Ausbildung von elektrischen Verbindungselementen geeignete leitfähige Schicht aufgebracht wird, wobei die beiden leitfähigen Materialien in genau zwei unterschiedlichen Bereichen bereichsweise getrennt aufgebracht werden und die auf der Trägerstruktur aufgebrachten leitfähigen Materialien sowie die leitfähige Schicht linienförmig derart unterbrochen werden, dass Thermoschenkel und Verbindungselemente zwischen den Thermoschenkeln ausgebildet werden.The Production of the thermoelectric invention Elements takes place according to a A method having the features of claim 10, wherein on the surface of a support structure a first and a second suitable for the formation of thermal cycles conductive Material is applied in different areas, one for Training of electrical connectors applied suitable conductive layer being, the two conductive Materials in exactly two different areas in areas be deposited separately and applied to the support structure conductive materials and the conductive one Layer linear be interrupted so that thermo legs and fasteners be formed between the thermo legs.

Es ist erforderlich, dass die aufgebrachte leitfähige Schicht eine elektrische Verbindung zu den die Thermoschenkel bildenden Materialien aufweist. Als Auftragsverfahren für die leitfähigen Materialien zur Ausbildung der Thermoschenkel sowie die leitfähige Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente kommen beispielsweise Drucken, Sputtern, Aufdampfen, Pulverbeschichten und Galvanisieren in Betracht. Typische Schichtdicken für das erste und zweite leitfähige Material sowie die leitfähige Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente liegen zwischen 0,1 μm und 500 μm.It is required that the applied conductive layer is an electrical Having connection to the thermo leg forming materials. As an order procedure for the conductive ones Materials for forming the thermo leg and the conductive layer for example, to form the electrical connection elements Printing, sputtering, vapor deposition, powder coating and electroplating into consideration. Typical layer thicknesses for the first and second conductive material as well as the conductive Layer for forming the electrical connection elements are between 0.1 μm and 500 μm.

Die aus jeweils zwei Thermoschenkeln bestehenden Thermopaare entstehen insbesondere durch Anordnung einer spiralförmigen Unterbrechung, die in die leitfähigen Schichten eingebracht wird. Die spiralförmige Struktur bringt eine Reihenschaltung von Thermoschenkeln aus unterschiedlichen Materialien, die jeweils über ein bahnförmiges elektrisches Verbindungselement miteinander gekoppelt sind, hervor. An den beiden Enden der spiralförmigen Struktur befinden sich die Anschlüsse des thermoelektrischen Elementes.The each consisting of two thermo legs thermocouples arise in particular by arranging a spiral interruption, which in the conductive ones Layers is introduced. The spiral structure brings one Series connection of thermo legs made of different materials, each over a web-shaped electrical connection element are coupled together. At the two ends of the spiral Structure are the connections of the thermoelectric Element.

Zur Herstellung eines thermo-elektrischen Dünnschichtelementes nach Anspruch 4 wird das erste und zweite leitfähige Material zur Ausbildung der Thermoschenkel lediglich auf einer oder mehreren Teilflächen einer Oberfläche der Trägerstruktur aufgebracht und die leitfähige Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente auf der verbleibenden Oberfläche der Trägerstruktur angrenzend zu den Teilflächen aufgebracht.to Production of a thermo-electric thin-film element according to claim 4 becomes the first and second conductive materials for formation the thermo leg only on one or more faces of a surface the support structure applied and the conductive Layer for forming the electrical connection elements the remaining surface the support structure adjacent to the faces applied.

Zur Herstellung eines thermoelektrischen Dünnschichtelementes mit überlappenden elektrischen Verbindungselementen sowie zur Herstellung eines thermoelektrischen Dünnschichtelementes mit leitfähigem Material auf beiden Seiten der Trägerstruktur wird das erste und zweite leitfähige Material zur Ausbildung der Thermoschenkel auf einer bzw. auf beiden Oberflächen der Trägerstruktur vollflächig aufgebracht und die leitfähige Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente auf die Oberfläche des ersten und zweiten leitfähigen Materials teilweise überdeckend aufgebracht. Der überdeckende Auftrag der leitfähigen Schicht zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente erfolgt vorzugsweise dergestalt, dass die streifenförmigen Thermoschenkel parallel zueinander auf der Trägerstruktur liegen. Die Schenkellänge der Thermoschenkel, die aus demselben Material bestehen, stimmt überein.to Production of a thermoelectric thin-film element with overlapping electrical connection elements and for the production of a thermoelectric thin film element with conductive material on both sides of the support structure becomes the first and second conductive Material for forming the thermo leg on one or both surfaces the support structure entire area applied and the conductive Layer for forming the electrical connection elements the surface of the first and second conductive Partially covering the material applied. The overlapping Order of the conductive Layer for forming the electrical connection elements takes place preferably such that the strip-shaped thermo legs are parallel to each other on the support structure lie. The thigh length the thermo leg, which consist of the same material, coincides.

Die linienförmigen Unterbrechungen der leitfähigen Materialien sowie der leitfähigen Schicht auf der Trägerstruktur können mittels Lasern, mikromechanischer Bearbeitung, Fotostrukturierung, insbesondere Ätzprozesse sowie Präge- und Stanzprozessen erzeugt werden. Bei sämtlichen der vorgenannten Unterbrechungsvorgänge werden stets sämtliche Schichten bis zu dem die Trägerstruktur bildenden Substrat unterbrochen, um eine zuverlässige elektrische Trennung der aufgebrachten Schichten entlang der linienförmigen Unterbrechung zu erreichen. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Thermopaare bis auf die für die Reihenschaltung erforderlichen Kontaktierung elektrisch voneinander getrennt sind.The linear Interruptions of the conductive Materials as well as the conductive Layer on the support structure can by means of lasers, micromechanical processing, photopatterning, in particular etching processes as well as embossing and punching processes are generated. For all of the aforementioned interrupt operations always all Layers up to the carrier structure forming substrate interrupted to a reliable electrical isolation to reach the applied layers along the linear interruption. This will ensure that the thermocouples except for those required for series connection Contacting are electrically isolated from each other.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert:following the invention is explained in more detail with reference to the figures:

1a) zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Elementes in einer Aufsicht sowie in einer geschnittenen Seitenansicht,
b) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Elementes in einer geschnittenen Seitenansicht, 1a ) shows a first embodiment of a thermoelectric element in a plan view and in a sectional side view,
b) shows a second embodiment of a thermoelectric element in a sectional side view,

2a)–e) zeigen die Herstellung des thermoelektrischen Elementes nach 1a) 2a ) -E) show the production of the thermoelectric element 1a )

3a)–b) zeigen Ausführungsbeispiele thermoelektrischer Elemente mit unterschiedlich ausgebildeten Thermoschenkeln, 3a ) -B) show examples of thermoelectric elements with differently shaped thermo legs,

4a)–d) zeigt ein Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Elementes mit beidseitiger Beschichtung der Trägerstruktur in Aufsicht, Unteransicht, als Abwicklung sowie in Seitenansicht 4a ) -D) shows an embodiment of a thermoelectric element with double-sided coating of the support structure in plan view, bottom view, as a development and in side view

5 zeigt eine Abwicklung eines thermoelektrischen Elementes entsprechend 4, jedoch mit unterschiedlich langen Thermosschenkeln. 5 shows a development of a thermoelectric element according to 4 , but with thermos legs of different lengths.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Elementes 1 in einer Aufsicht sowie in einer geschnittenen Seitenansicht. Auf einer ebenen Trägerstruktur 2 ist auf einer der beiden Oberflächen die gesamte Oberfläche abdeckend ein erstes leitfähiges Material 3 und ein zweites leitfähiges Material 4 aufgebracht. Das erste leitfähige Material 3 erstreckt sich über die gesamte Länge der Trägerstruktur 2 von deren äußerem linken Rand bis zu der in der Aufsicht angedeuteten Mittellinie 5, das zweite leitfähige Material 4 erstreckt sich über die gesamte Länge der Trägerstruktur 2 von deren äußerem rechten Rand bis zu der Mittellinie 5. Das erste leitfähige Material 3 sowie das zweite leitfähige Material 4 wird von dem unteren bzw. oberen Rand der Trägerstruktur 2 ausgehend jeweils von einer leitfähigen Schicht 6, 7, überdeckt, die auf die leitfähigen Materialien 3, 4 überlappend aufgebracht wird. 1 shows a first embodiment of a thermoelectric element 1 in a top view as well as in a sectional side view. On a flat support structure 2 On each of the two surfaces covering the entire surface is a first conductive material 3 and a second conductive material 4 applied. The first conductive material 3 extends over the entire length of the support structure 2 from its outer left edge to the midline indicated in the plan view 5 , the second conductive material 4 extends over the entire length of the support structure 2 from the outer right edge to the midline 5 , The first conductive material 3 and the second conductive material 4 is from the lower or upper edge of the support structure 2 starting in each case from a conductive layer 6 . 7 , covered on the conductive materials 3 . 4 is applied overlapping.

Eine spiralförmige linienförmige Unterbrechung 8, die den vorstehend beschriebenen Schichtaufbau 3, 4, 6, 7, bis an die Trägerstruktur 2 unterbricht, unterteilt die vorgenannten Schichten in Thermoschenkel 9 aus dem ersten leitfähigen Material 3, in Thermoschenkel 11 aus dem zweiten leitfähigen Material 4 sowie in als Verbindungselemente 12 wirkende Leiterbahnen zwischen den Thermoschenkeln 9, 10. Die Leiterbahnen überlappen die die Thermoschenkel 9, 11 bildenden Streifen aus dem ersten und zweiten leitfähigen Material 3, 4 an den Längsenden, die im dargestellten Ausführungsbeispiel abgewinkelt und deutlich länger ausgeführt sind, als die Thermoschenkel 9, 11 selbst.A spiral linear interruption 8th , the layer structure described above 3 . 4 . 6 . 7 , to the support structure 2 interrupts, subdivides the aforementioned layers into thermal legs 9 from the first conductive material 3 , in thermo thighs 11 from the second conductive material 4 as well as in as connecting elements 12 acting tracks between the thermo legs 9 . 10 , The tracks overlap the thermo legs 9 . 11 forming strips of the first and second conductive material 3 . 4 at the longitudinal ends, which are angled in the illustrated embodiment and designed significantly longer than the thermocouple 9 . 11 even.

Die spiralförmige linienförmige Unterbrechung 8 erzeugt im Ausführungsbeispiel nach 1a) eine Hintereinanderschaltung von acht Thermopaaren, die jeweils aus zwei Thermoschenkeln 9, 11 unter Zwischenschaltung der Verbindungselemente 12 gebildet werden. An den Enden der spiralförmigen Hintereinanderschaltung der Thermopaare 13 befinden sich die Anschlüsse 14, 15 für das thermoelektrische Element.The spiral line interruption 8th generated in the embodiment according to 1a ) a series of eight thermocouples, each consisting of two thermo legs 9 . 11 with the interposition of the connecting elements 12 be formed. At the ends of the spiral connection of the thermocouples 13 are the connections 14 . 15 for the thermoelectric element.

1b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines thermoelektrischen Elementes 16, das sich dadurch unterscheidet, dass die leitfähigen Materialien 17 zur Ausbildung der Thermoschenkel lediglich auf einen mittleren Bereich der Trägerstruktur 18 aufgebracht sind, und zwar auf einer Länge, die der Länge der streifenförmigen Thermoschenkel entspricht. 1b shows a second embodiment of a thermoelectric element 16 that differs in that the conductive materials 17 for forming the thermal leg only on a central region of the support structure 18 are applied, and on a length corresponding to the length of the strip-shaped thermo leg.

Die Stossstellen 19, 21 an den Längsenden der Thermoschenkel stoßen an entsprechende Stossstellen von elektrisch leitenden Verbindungselementen, die durch Strukturierung der zu beiden Seiten der leitfähigen Materialien 17 auf die Trägerstruktur 18 aufgebrachten leitfähigen Schichten 22, 23 erzeugt werden.The shocks 19 . 21 at the longitudinal ends of the thermo leg abut corresponding abutment points of electrically conductive connecting elements, which by structuring the on both sides of the conductive materials 17 on the support structure 18 applied conductive layers 22 . 23 be generated.

An Hand von 2a) bis e) wird nachfolgend die Herstellung des thermoelektrischen Elementes nach 1a) erläutert:
Auf die in 2a) dargestellte Oberfläche der Trägerstruktur 2 wird zunächst das erste leitfähige Material 3 auf dessen linke Hälfte aufgebracht. Anschließend wird die rechte Hälfte der Trägerstruktur 2 mit dem zweiten leitfähigen Material 4 beschichtet wie in 2c) dargestellt.Based on 2a ) to e) below, the production of the thermoelectric element after 1a ) explains:
On the in 2a ) surface of the support structure 2 First, the first conductive material 3 applied to the left half. Subsequently, the right half of the support structure 2 with the second conductive material 4 coated as in 2c ).

Auf die vollflächig auf einer Oberfläche beschichtete Trägerstruktur 2 wird anschließend bereichsweise die leitfähige Schicht 6 bzw. 7 zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente überdeckend aufgebracht, wie dies in 2d) dargestellt ist. Zwischen den leitfähigen Schichten 6, 7 verbleibt ein die Länge der Thermoschenkel bestimmender freier, d. h. nicht überdeckter Bereich der leitfähigen Materialien 3, 4.On the full surface on a surface coated support structure 2 Subsequently, the conductive layer is partially used 6 respectively. 7 applied to form the electrical fasteners overlapping, as shown in 2d ) is shown. Between the conductive layers 6 . 7 remains a the length of the thermo leg determining free, ie not covered area of the conductive materials 3 . 4 ,

Anschließend werden die leitfähigen Materialien 3, 4 sowie die darauf aufgebrachten leitfähigen Schichten 6, 7 linienförmig unterbrochen und hierdurch die in 2e) dargestellte Struktur erzeugt. Dies kann beispielsweise im Wege eines Präge- oder Stanzprozesses erfolgen, mit dem gleichzeitig die Unterbrechung bis zur Trägerstruktur 2 in sämtlichen Schichten erzeugt wird. Auf diese Weise lässt sich durch einen einzigen Präge-Stanzprozess in dem vorbereiteten Ausgangssubstrat nach 2d) ein thermo-elektrisches Element mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Thermopaaren herstellen. Da mit zunehmender Länge der Verbindungselemente 12 zwischen den Thermoschenkeln 9, 11 der elektrische Widerstand zunimmt, kann die linienförmige Unterbrechung in die vorbereitete Ausgangsstruktur nach 2d) derart eingebracht werden, dass die Breite 24 der durch die Strukturierung erzeugten Leiterbahnen von außen nach innen abnimmt.Subsequently, the conductive materials 3 . 4 and the conductive layers deposited thereon 6 . 7 broken line and thereby the in 2e ) generated structure. This can be done for example by means of a stamping or stamping process, with the same time the interruption to the support structure 2 is generated in all layers. In this way, a single embossing-stamping process can be used in the prepared starting substrate 2d ) produce a thermoelectric element having a plurality of thermocouples connected in series. As with increasing length of the fasteners 12 between the thermo thighs 9 . 11 the electrical resistance increases, the line-shaped interruption in the prepared output structure after 2d ) are introduced in such a way that the width 24 the conductor tracks produced by the structuring decreases from outside to inside.

3a) zeigt ein thermoelektrisches Element 1 gemäß 1a) in Gegenüberstellung zu einem thermo-elektrischen Element 25 gemäß 3b), das sich durch wesentlich kürzere Thermoschenkel 26, 27 auszeichnet. Abhängig von der Geometrie der Thermoschenkel, insbesondere deren Länge und Breite sowie der Kontaktfläche zwischen den Thermoschenkeln und den Verbindungselementen sinkt oder steigt der elektrische Widerstand des gesamten thermoelektrischen Elementes 1, 25. Darüber hinaus besteht bei erfindungsgemäßen thermoelektrischen Elementen die Möglichkeit, die Verbindungselemente auf der warmen bzw. kalten Seite unterschiedlich lang auszuführen, um den Wärmestrom in dem thermoelektrischen Element zu optimieren. In dem in 3b) dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Verbindungselemente 31, 32 auf beiden Seiten der Thermopaare 26, 27 eine übereinstimmende Länge 30 auf, so dass die kalte und warme Seite 28, 29 gleiche Abmessungen aufweisen. 3a ) shows a thermoelectric element 1 according to 1a ) in comparison to a thermo-electric element 25 according to 3b ), which is characterized by much shorter thermo legs 26 . 27 distinguished. Depending on the geometry of the thermo leg, in particular its length and width and the contact surface between the thermo legs and the connecting elements, the electrical resistance of the entire thermoelectric element decreases or increases 1 . 25 , In addition, with thermoelectric elements according to the invention, it is possible to make the connecting elements on the hot or cold side of different lengths in order to optimize the heat flow in the thermoelectric element. In the in 3b ) illustrated embodiment, the connecting elements 31 . 32 on both sides of the thermocouples 26 . 27 a matching length 30 on, leaving the cold and warm side 28 . 29 have the same dimensions.

In einer Ausgestaltung der Erfindung nach 4 sind sämtliche Thermoschenkel 33 aus dem ersten leitfähigen Material 35 auf einer Seite der Trägerstruktur 37 und sämtliche Thermoschenkel 34 aus dem zweiten leitfähigen Material 36 auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur 37 angeordnet. Leitfähige Schichten 38, 39 zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente sind auf die leitfähigen Materialien 35, 36 aufgebracht. Die leitfähige Schicht 38 erstreckt sich über eine der Längskanten 41 der mit leitfähigen Materialien 35, 36 beschichteten Trägerstruktur 37 und stellt damit die leitende Verbindung zwischen den auf unterschiedlichen Seiten des thermoelektrischen Elementes 40 angeordneten Thermoschenkeln 33, 34 sicher.In one embodiment of the invention according to 4 are all thermo legs 33 from the first conductive material 35 on one side of the support structure 37 and all thermo legs 34 from the second conductive material 36 on the opposite side of the support structure 37 arranged. Conductive layers 38 . 39 for forming the electrical connection elements are on the conductive materials 35 . 36 applied. The conductive layer 38 extends over one of the longitudinal edges 41 the with conductive materials 35 . 36 coated carrier structure 37 and thus provides the conductive connection between the on different sides of the thermoelectric element 40 arranged thermo legs 33 . 34 for sure.

Die Strukturierung der in Figur c) in Abwicklung dargestellten Beschichtung 35, 36, 38, 39 der Trägerstruktur 37 unterscheidet sich von der nach den 1 und 3 dadurch, dass auf Grund der linienförmigen Unterbrechungen 42, 43 eine mäanderförmige Reihenschaltung aus Thermoschenkeln 33, 34 erzeugt wird, die über die Leiterbahnen 44, 45 miteinander verbunden sind.The structuring of the coating shown in Figure c) in settlement 35 . 36 . 38 . 39 the support structure 37 is different from the one after the 1 and 3 in that due to the linear breaks 42 . 43 a meandering series of thermo legs 33 . 34 is generated, via the tracks 44 . 45 connected to each other.

Infolge der beidseitigen Beschichtung der Trägerstruktur 37 befindet sich die kalte Seite des thermoelektrischen Elementes auf der einen und die heiße Seite auf der anderen Seite der Trägerstruktur 37. Hierdurch wird die thermische Entkopplung der heißen und kalten Seite verbessert.Due to the two-sided coating of the support structure 37 the cold side of the thermoelectric element is on one side and the hot side on the other side of the support structure 37 , As a result, the thermal decoupling of the hot and cold side is improved.

Die Eigenschaften des in 4 dargestellten thermoelektrischen Elementes lassen sich durch folgende Parameter verändern:

  • • Länge du Breite der Thermoschenkel 33, 34
  • • Länge der vollflächig und beidseitig beschichteten Trägerstruktur 37
  • • Überlappungsfläche der die Verbindungselemente bildenden leitfähigen Schicht 38 im Bereich des ersten leitfähigen Materials 35 sowie des zweiten leitfähigen Materials 36
  • • Überlappungsfläche der die Verbindungselemente bildenden leitfähigen Schicht 39 im Bereich des ersten leitfähigen Materials 35 sowie des zweiten leitfähigen Materials 36
  • • Größe der Kühl- bzw. Heizfläche
  • • Anzahl der Thermopaare sowie
The properties of in 4 shown thermoelectric element can be changed by the following parameters:
  • • Length of width of the thermo leg 33 . 34
  • • Length of the full-surface and double-sided coated support structure 37
  • • Overlap surface of the conductive layer forming the connecting elements 38 in the region of the first conductive material 35 and the second conductive material 36
  • • Overlap surface of the conductive layer forming the connecting elements 39 in the region of the first conductive material 35 and the second conductive material 36
  • • Size of the cooling or heating surface
  • • Number of thermocouples as well

Während das Ausführungsbeispiel nach 4 eine Überlappung zeigt, die auf beiden Seiten des thermoelektrischen Elementes 40 gleich lange Thermoschenkel 33, 34 aus dem ersten und zweiten leitfähigen Material hervorbringt, zeigt 5 eine Abwicklung eines im übrigen übereinstimmend aufgebauten thermoelektrischen Elementes, das auf der kalten Seite kürzere Thermoschenkel 46 und auf der der warmen Seite längere Thermoschenkel 47 aufweist. Bezugszeichenliste: Nr. Bezeichnung Nr. Bezeichnung 1 thermoelektrisches Element 26 Thermoschenkel 2 Trägerstruktur 27 Thermoschenkel 3 leitfähiges Material 28 warme Seite 4 leitfähiges Material 29 kalte Seite 5 Mittellinie 30 Länge Verbindungselement 6 leitfähige Schicht 31 Verbindungselement 7 leitfähige Schicht 32 Verbindungselement 8 linienförmige Unterbrechung 33 Thermoschenkel 9 Thermoschenkel 34 Thermoschenkel 10 - 35 leitfähiges Material 11 Thermoschenkel 36 leitfähiges Material 12 Verbindungselemente 37 Trägerstruktur 13 Thermopaar 38 leitfähige Schichten 14 Anschluss 39 leitfähige Schichten 15 Anschluss 40 thermoelektrisches Element 16 thermoelektrisches Element 41 Längskanten 17 leitfähige Materialien 42 linienförmige Unterbrechung 18 Trägerstruktur 43 linienförmige Unterbrechung 19 Stoßstelle 44 Leiterbahnen 20 45 Leiterbahnen 21 Stoßstelle 46 Thermoschenkel 22 leitfähige Schicht 47 Thermoschenkel 23 leitfähige Schicht 24 Breite der Leiterbahn 25 Thermoelektrisches Element While the embodiment after 4 shows an overlap on both sides of the thermoelectric element 40 the same length of thermo leg 33 . 34 from the first and second conductive material 5 a development of a otherwise consistently constructed thermoelectric element, the shorter side on the cold side thermo leg 46 and on the warm side longer thermo thighs 47 having. LIST OF REFERENCE NUMBERS No. description No. description 1 thermoelectric element 26 Thermo leg 2 support structure 27 Thermo leg 3 conductive material 28 warm side 4 conductive material 29 cold side 5 center line 30 Length connecting element 6 conductive layer 31 connecting element 7 conductive layer 32 connecting element 8th linear interruption 33 Thermo leg 9 Thermo leg 34 Thermo leg 10 - 35 conductive material 11 Thermo leg 36 conductive material 12 fasteners 37 support structure 13 thermocouple 38 conductive layers 14 connection 39 conductive layers 15 connection 40 thermoelectric element 16 thermoelectric element 41 longitudinal edges 17 conductive materials 42 linear interruption 18 support structure 43 linear interruption 19 joint 44 conductor tracks 20 45 conductor tracks 21 joint 46 Thermo leg 22 conductive layer 47 Thermo leg 23 conductive layer 24 Width of the conductor track 25 Thermoelectric element

Claims (12)

Thermoelektrisches Dünnschichtelement mit einer Trägerstruktur auf der mehrere Thermoschenkel aus einem ersten leitfähigen Material und mehrere Thermoschenkel aus einem zweiten leitfähigen Material aufgebracht sind, wobei das erste und zweite leitfähige Material eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen und die Thermoschenkel derart miteinander elektrisch gekoppelt sind, dass jeweils zwei Thermoschenkel ein Thermopaar bilden, wobei – sämtliche Thermoschenkel (9, 33) aus dem ersten leitfähigen Material (3, 35) nebeneinander auf der Trägerstruktur (18, 37) angeordnet sind, – sämtliche Thermoschenkel (11, 34) aus dem zweiten leitfähigen Material (4, 36) nebeneinander auf der Trägerstruktur (18, 37) angeordnet sind, – die Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) in Längsrichtung jeweils zu jedem benachbarten Thermoschenkel elektrisch isoliert sind und – dass zumindest ein Teil der Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) der Thermopaare (13) über elektrische Verbindungselemente (12, 44, 45) miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, – dass sämtliche Thermoschenkel (33) aus dem ersten leitfähigen Material (35) auf einer Seite der Trägerstruktur (37) und – sämtliche Thermoschenkel (34) aus dem zweiten leitfähigen Material (36) auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerstruktur angeordnet sind.Thermoelectric thin-film element having a support structure on which a plurality of thermo legs made of a first conductive material and a plurality of thermo legs made of a second conductive material are applied, wherein the first and second conductive material have a different conductivity and the thermocouples are so electrically coupled to each other, that in each case two thermo legs Thermocouple, whereby - all thermo legs ( 9 . 33 ) of the first conductive material ( 3 . 35 ) side by side on the support structure ( 18 . 37 ), - all thermo legs ( 11 . 34 ) of the second conductive material ( 4 . 36 ) side by side on the support structure ( 18 . 37 ), - the thermo legs ( 9 . 11 . 33 . 34 ) are electrically insulated in the longitudinal direction in each case to each adjacent thermo leg and - that at least a part of the thermo leg ( 9 . 11 . 33 . 34 ) of the thermocouples ( 13 ) via electrical connection elements ( 12 . 44 . 45 ) are coupled together, characterized in that - all the thermo legs ( 33 ) of the first conductive material ( 35 ) on one side of the support structure ( 37 ) and - all thermo legs ( 34 ) of the second conductive material ( 36 ) are arranged on the opposite side of the support structure. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) als Streifen nebeneinander auf der Trägerstruktur angeordnet sind.Thermoelectric thin-film element according to claim 1, characterized in that the thermo Thighs ( 9 . 11 . 33 . 34 ) are arranged as strips next to each other on the support structure. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) der Thermopaare (13) an den Längsenden miteinander gekoppelt sind.Thermoelectric thin-film element according to claim 1 or 2, characterized in that the thermo legs ( 9 . 11 . 33 . 34 ) of the thermocouples ( 13 ) are coupled together at the longitudinal ends. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstellen (19, 21) an den Längsenden der Thermoschenkel über die elektrischen Verbindungselemente miteinander kontaktiert sind.Thermoelectric thin-film element according to claim 3, characterized in that the joints ( 19 . 21 ) are contacted with each other at the longitudinal ends of the thermocouple via the electrical connection elements. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungselemente (12, 44, 45) die die Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) bildenden Streifen aus dem ersten und zweiten leitfähigen Material (3, 4, 35, 36) an den Enden überlappen.Thermoelectric thin-film element according to claim 2 or 3, characterized in that the electrical connection elements ( 12 . 44 . 45 ) the thermo legs ( 9 . 11 . 33 . 34 ) forming strips of the first and second conductive material ( 3 . 4 . 35 . 36 ) overlap at the ends. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Verbindungselemente (12, 44, 45) leitfähige, bahnförmige Schichten sind.Thermoelectric thin-film element according to one of claims 2-5, characterized in that the electrical connection elements ( 12 . 44 . 45 ) are conductive, web-like layers. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Trägerstruktur (2, 37) angeordneten Thermopaare (13) in Reihe und/oder parallel geschaltet sind.Thermoelectric thin-film element according to any one of claims 2-6, characterized in that on the support structure ( 2 . 37 ) arranged thermocouples ( 13 ) are connected in series and / or in parallel. Thermoelektrisches Dünnschichtelement nach einem der Ansprüche 2–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoschenkel (46, 47) eines Thermopaares eine unterschiedliche Schenkellänge aufweisen.Thermoelectric thin-film element according to one of claims 2-7, characterized in that the thermo legs ( 46 . 47 ) of a thermocouple having a different leg length. Anordnung mit mehreren thermoelektrischen Elementen nach einem der Ansprüche 1–8, bei dem die thermoelektrischen Elemente (1, 16, 40) elektrisch und mechanisch miteinander gekoppelt sind.A multiple thermoelectric element assembly according to any one of claims 1-8, wherein the thermoelectric elements ( 1 . 16 . 40 ) are electrically and mechanically coupled together. Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Elementes nach einem der Ansprüche 1–8, bei dem – auf der Oberfläche einer Trägerstruktur (2) ein erstes und ein zweites zur Ausbildung von Thermoschenklen (9, 11) geeignetes leitfähiges Material (3, 4) in unterschiedlichen Bereichen aufgebracht wird, – eine zur Ausbildung von elektrischen Verbindungselementen (12) geeignete leitfähige Schicht (6, 7) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die beiden leitfähigen Materialien (3, 4) in genau zwei unterschiedlichen Bereichen bereichsweise getrennt aufgebracht werden und die auf der Trägerstruktur (2) aufgebrachten leitfähigen Materialien (3, 4) sowie die leitfähige Schicht (6, 7) linienförmig (8) derart unterbrochen werden, dass Thermoschenkel (9, 11) und Verbindungselemente (12) zwischen den Thermoschenkeln ausgebildet werden.Process for producing a thermoelectric element according to one of Claims 1-8, in which - on the surface of a support structure ( 2 ) a first and a second for the formation of thermal cycles ( 9 . 11 ) suitable conductive material ( 3 . 4 ) is applied in different areas, - one for the formation of electrical connecting elements ( 12 ) suitable conductive layer ( 6 . 7 ), characterized in that - the two conductive materials ( 3 . 4 ) are applied separately in exactly two different areas in regions and on the support structure ( 2 ) applied conductive materials ( 3 . 4 ) as well as the conductive layer ( 6 . 7 ) linear ( 8th ) are interrupted in such a way that thermo legs ( 9 . 11 ) and connecting elements ( 12 ) are formed between the thermo legs. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite leitfähige Material (17) zur Ausbildung der Thermoschenkel auf Teilflächen der Trägerstruktur (18) aufgebracht wird und die leitfähige Schicht (22, 23) zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente auf der Oberfläche der Trägerstruktur (18) angrenzend zu den Teilflächen mit den ersten und zweiten leitfähigen Materialien (17) aufgebracht wird.A method according to claim 10, characterized in that the first and second conductive material ( 17 ) for forming the thermo leg on partial surfaces of the support structure ( 18 ) and the conductive layer ( 22 . 23 ) for forming the electrical connection elements on the surface of the support structure ( 18 ) adjacent to the partial surfaces with the first and second conductive materials ( 17 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite leitfähige Material (3, 4, 35, 36) zur Ausbildung der Thermoschenkel (9, 11, 33, 34) zumindest auf einer der beiden Oberflächen der Trägerstruktur (2, 37) vollflächig aufgebracht wird und die leitfähige Schicht (6, 7) zur Ausbildung der elektrischen Verbindungselemente (12, 45, 46) auf die Oberfläche des ersten und zweiten leitfähigen Materials (3, 4, 35, 36) teilweise überdeckend aufgebracht wird.A method according to claim 10, characterized in that the first and second conductive material ( 3 . 4 . 35 . 36 ) for the formation of the thermo leg ( 9 . 11 . 33 . 34 ) at least on one of the two surfaces of the support structure ( 2 . 37 ) is applied over the entire surface and the conductive layer ( 6 . 7 ) for forming the electrical connection elements ( 12 . 45 . 46 ) on the surface of the first and second conductive material ( 3 . 4 . 35 . 36 ) is applied partially overlapping.
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