DE102013226617A1 - Thermoelectric device and method of manufacturing a thermoelectric device - Google Patents

Thermoelectric device and method of manufacturing a thermoelectric device Download PDF

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DE102013226617A1
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Tobias Zoller
Ricardo Ehrenpfordt
Holger Rank
Frederik ANTE
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Vorrichtung (100). Die thermoelektrische Vorrichtung (100) umfasst einen ersten Träger (102), einen zweiten Träger (104), ein Trägerverbindungselement (106), das zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) angeordnet ist, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums (108) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) den ersten Träger (102) mit dem zweiten Träger (104) zu verbinden, und ein thermoelektrisches Bauelement (110), das sich aus einer ersten Platte (122), einer zweiten Platte (124) und einem Zwischenbereich (126) mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte (122) und der zweiten Platte (124) erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt, wobei das thermoelektrische Bauelement (110) in dem vordefinierten Zwischenraum (108) angeordnet und mit dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) verbunden ist.The invention relates to a thermoelectric device (100). The thermoelectric device (100) comprises a first carrier (102), a second carrier (104), a carrier connector (106) disposed between the first carrier (102) and the second carrier (104) to form a predefined one Gap (108) between the first carrier (102) and the second carrier (104) to connect the first carrier (102) with the second carrier (104), and a thermoelectric device (110) consisting of a first plate (122 ), a second plate (124) and an intermediate region (126) having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate (122) and the second plate (124), wherein the thermoelectric device (110) in the predefined gap ( 108) and connected to the first carrier (102) and the second carrier (104).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermoelektrische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung.The present invention relates to a thermoelectric device and a method of manufacturing a thermoelectric device.

Das „Internet der Dinge“ (Internet of Things, loT) wird als eine der wichtigsten zukünftigen Entwicklungen in der Informationstechnologie bezeichnet. Unter dem loT versteht man, dass nicht nur Menschen Zugang zum Internet haben und über dieses vernetzt sind, sondern dass auch Geräte über das Internet miteinander vernetzt sind. Ein Bereich des „Internet der Dinge“ zielt in Richtung Produktions- und Hausautomatisierung, z. B. im Bereich der Temperaturmessung. Hierfür sind geeignete Sensoren bereits verfügbar, z. B. gibt es Temperatursensoren an der Heizung unter Einsatz der Low-Energy-Funktechnologie. Jedoch liegen die Kosten mit ca. 100 Euro pro Sensor sehr hoch. Derzeit versuchen viele Unternehmen, die Erfahrungen aus dem Bereich Consumer Electronics, speziell in Bezug auf Sensoren für Smartphones (Gyros, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Mikrofone), aufzugreifen und kostengünstige Sensoren für unter einen Euro herzustellen, die gleichzeitig die benötigte elektrische Energie mit sogenannten „Energy Harvestern“ aus der Umwelt gewinnen. Klassische Harvester sind zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht eingesetzte PV-Zellen und thermoelektrische Generatoren (TEG), die für eine Energiegewinnung aus einer Temperaturdifferenz, z. B. an einer Heizung, eingesetzt werden können.The Internet of Things (loT) is considered one of the most important future developments in information technology. The loT is understood to mean that not only people have access to the Internet and are connected via the Internet, but also that devices are networked with each other via the Internet. One area of the "Internet of Things" is aimed at production and home automation, eg. B. in the temperature measurement. For this purpose, suitable sensors are already available, for. For example, there are temperature sensors on the heater using low-energy radio technology. However, the costs are very high at around 100 euros per sensor. Currently, many companies are trying to capture the experience of consumer electronics, especially in terms of sensors for smartphones (gyros, accelerometers, pressure sensors, microphones), and to produce cost-effective sensors for less than one euro, which at the same time the required electrical energy with so-called "Energy Harvesters "from the environment win. Classic harvesters are used for energy production from sunlight PV cells and thermoelectric generators (TEG), which are used for energy production from a temperature difference, eg. B. on a heater can be used.

Die DE 10 2011 075 661 A1 offenbart eine thermoelektrische Anordnung. The DE 10 2011 075 661 A1 discloses a thermoelectric device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine thermoelektrische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides a thermoelectric device and a method for producing a thermoelectric device according to the main claims. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die unter Verwendung eines thermoelektrischen Generators gewonnene Energie steht in direktem Zusammenhang mit dem an dem thermoelektrischen Generator anliegenden Temperaturgradienten. Um den Temperaturgradienten an den thermoelektrischen Generator zu führen, kann mithilfe der Aufbau- und Verbindungstechnik ein Wärmepfad innerhalb eines Gehäuses oder Trägers des thermoelektrischen Generators hergestellt werden. Dieser Wärmepfad sollte im Idealfall einen niedrigen thermischen Widerstand aufweisen.The energy obtained using a thermoelectric generator is directly related to the temperature gradient applied to the thermoelectric generator. In order to guide the temperature gradient to the thermoelectric generator, a heat path within a housing or support of the thermoelectric generator can be produced using the construction and connection technology. This heat path should ideally have a low thermal resistance.

Mit einer Anordnung eines thermoelektrischen Bauelements bzw. Generators zwischen zwei Trägern bzw. Trägersubstraten einer thermoelektrischen Vorrichtung kann der thermoelektrische Generator unter Einsatz von Standard-Verpackungsprozessen mechanisch weitgehend entkoppelt und thermisch weitgehend verlustarm in eine Aufbau- und Verbindungstechnik eines autonomen Sensorsystems integriert werden.With an arrangement of a thermoelectric component or generator between two carriers or carrier substrates of a thermoelectric device, the thermoelectric generator using standard packaging processes mechanically largely decoupled and thermally largely low loss integrated into a construction and connection technology of an autonomous sensor system.

Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann auf einfache Weise eine gute mechanische Entkopplung eines thermoelektrischen Bauelements bzw. Generators realisiert werden. Als weiterer Vorteil gilt, dass eine separate Fertigung der beiden Trägerebenen möglich ist, also eine durch einen ersten Träger gebildete Unterseite und eine durch einen zweiten Träger gebildete Oberseite der thermoelektrischen Vorrichtung komplett unabhängig voneinander mit Standard-Leiterplattenprozessen hergestellt werden können. So kann beispielsweise die Aufbau- und Verbindungstechnik des unteren Trägers angepasst auf das thermoelektrische Bauelement durchgeführt werden, indem thermische und mechanische Belastungen möglichst gering gehalten werden. Davon unabhängig kann beim oberen Träger, wo höhere Belastungen möglich sind, die kostengünstige Standard-Aufbau- und Verbindungstechnik zum Einsatz kommen. In einer Weiterführung des hier vorgestellten Konzepts besteht die Möglichkeit der Hochintegration, indem das thermoelektrische Bauelement durch Funktionsträger, z. B. einen Schaltkreis mit weiteren Bauteilen, eingehaust werden kann, sodass auf einen Einsatz eines Metalldeckels verzichtet werden kann.According to the approach presented here, a good mechanical decoupling of a thermoelectric component or generator can be realized in a simple manner. A further advantage is that a separate production of the two carrier planes is possible, ie a bottom formed by a first carrier and an upper side of the thermoelectric device formed by a second carrier can be manufactured completely independently of each other with standard printed circuit board processes. Thus, for example, the construction and connection technology of the lower carrier adapted to the thermoelectric device can be carried out by thermal and mechanical stresses are kept as low as possible. Irrespective of this, the cost-effective standard construction and connection technology can be used for the upper support, where higher loads are possible. In a continuation of the concept presented here, there is the possibility of high integration by the thermoelectric device by function carrier, for. B. a circuit with other components, can be housed, so it can be dispensed with an insert of a metal lid.

Gemäß einer Weiterführung des hier vorgestellten Konzepts kann durch die Anbindung des thermoelektrischen Bauelements mittels eines elastischen Materials zudem die Problematik des mechanischen Stresses durch z. B. unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten verwendeter Verbindungsmaterialien oder des chemischen Schrumpfs direkt an thermoelektrischen Generatoren vermieden oder zumindest verringert werden.According to a continuation of the concept presented here, by the connection of the thermoelectric device by means of an elastic material also the problem of mechanical stress by z. B. different thermal expansion coefficients used connecting materials or chemical shrinkage directly to thermoelectric generators avoided or at least reduced.

Eine thermoelektrische Vorrichtung weist die folgenden Merkmale auf:
einen ersten Träger;
einen zweiten Träger;
ein Trägerverbindungselement, das zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger angeordnet ist, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den ersten Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden; und
ein thermoelektrisches Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt, wobei das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet und mit dem ersten Träger und dem zweiten Träger verbunden ist.A thermoelectric device has the following features:
a first carrier;
a second carrier;
a carrier connector disposed between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier; and
a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate, wherein the thermoelectric device is disposed in the predefined gap and connected to the first carrier and the second carrier.

Die thermoelektrische Vorrichtung kann beispielsweise zur Erzeugung einer elektrischen Spannung unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz eingesetzt werden. Ein möglicher Einsatzort der thermoelektrischen Vorrichtung ist somit beispielsweise ein Heizkörper. Der erste Träger, das Trägerverbindungselement und der zweite Träger können in dieser Reihenfolge einen Stapel bildend aufeinander angeordnet sein. Bei dem ersten und dem zweiten Träger kann es sich jeweils um rechteckige Platten handeln, die unterschiedliche Dicken aufweisen können. Beispielsweise kann es sich bei den Trägern um Leiterplatten handeln. Das Trägerverbindungselement kann als eine Struktur ausgeformt sein, die den ersten und den zweiten Träger nur punktuell verbindet, sodass der vordefinierte Zwischenraum als ein zur Unterbringung des thermoelektrischen Bauelements ausreichend großer Luftraum verstanden werden kann. Das Trägerverbindungselement kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Bei dem thermoelektrischen Bauelement kann es sich um einen thermoelektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Platte handeln. Das thermoelektrische Bauelement kann in Form eines Peltier-Elements aufgebaut sein, wobei die erste Platte eine Warmseite und die zweite Platte eine Kaltseite des Peltier-Elements bilden kann. Die Platten können beispielsweise aus Keramik sein und Metallbrücken zum Verbinden benachbarter thermoelektrischer Elemente aufweisen. Die den Zwischenbereich bildenden thermoelektrischen Elemente können ein Halbleitermaterial aufweisen. Die thermoelektrischen Elemente können in Form von die erste von der zweiten Platte beabstandenden sogenannten „Beinchen“ ausgebildet und an ihren jeweiligen beiden Enden fest mit der ersten und der zweiten Platte verbunden sein. Die mechanische Ankoppelung des thermoelektrischen Bauelements an die thermoelektrische Vorrichtung kann über eine Verbindung der ersten Platte mit dem ersten Träger und eine Verbindung der zweiten Platte mit dem zweiten Träger bestehen. Diese Verbindungen können stressentkoppelnd gestaltet sein.The thermoelectric device can be used for example to generate an electrical voltage by utilizing a temperature difference. A possible location of use of the thermoelectric device is thus, for example, a radiator. The first carrier, the carrier connecting member and the second carrier may be stacked on each other in this order. The first and the second carrier may each be rectangular plates, which may have different thicknesses. For example, the carriers may be printed circuit boards. The carrier connection element may be formed as a structure that connects the first and the second carrier only selectively, so that the predefined intermediate space can be understood as a sufficiently large air space for accommodating the thermoelectric component. The carrier connection element may consist of a plastic material. The thermoelectric device may be a thermoelectric generator for generating electrical energy from a temperature difference between the first and second plates. The thermoelectric device may be constructed in the form of a Peltier element, wherein the first plate may form a hot side and the second plate may form a cold side of the Peltier element. For example, the plates may be ceramic and have metal bridges for connecting adjacent thermoelectric elements. The thermoelectric elements forming the intermediate region may comprise a semiconductor material. The thermoelectric elements may be in the form of the first "legs" spaced from the second plate and fixedly connected at their respective two ends to the first and second plates. The mechanical coupling of the thermoelectric device to the thermoelectric device may consist of a connection of the first plate to the first carrier and a connection of the second plate to the second carrier. These connections can be designed to be stress-decoupling.

Gemäß einer Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung kann das Trägerverbindungselement rahmenförmig ausgebildet sein und das thermoelektrische Bauelement in einer Lichte des Trägerverbindungselements angeordnet sein. Die Rahmenform kann rund oder eckig sein. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das thermoelektrische Bauelement ohne Weiteres seitlich vor schädlichen Einwirkungen geschützt werden kann. According to one embodiment of the thermoelectric device, the carrier connection element may be designed in the form of a frame and the thermoelectric component may be arranged in a light of the carrier connection element. The frame shape can be round or angular. This embodiment has the advantage that the thermoelectric device can be easily protected laterally from harmful effects.

Beispielsweise kann das rahmenförmig ausgebildete Trägerverbindungselement eine Durchgriffsöffnung zwischen einer Außenwand des Trägerverbindungselements und einer der Lichte zugewandten Innenwand des Trägerverbindungselements aufweisen. So kann auf einfache Weise z. B. ein Medienzugang für Mediensensoren, die in der Lichte des Trägerverbindungselementes sitzen, geschaffen werden. Alternativ kann der Medienzugang auch durch eine Unterbrechung bzw. Strukturierung, eine mehrteilige Bauweise des Trägerverbindungselements definiert werden. Es können auf diese Weise auch mehrere Medienzugänge geschaffen werden.For example, the frame-shaped carrier connecting element may have a passage opening between an outer wall of the carrier connecting element and an inner wall of the carrier connecting element facing the light. So can in a simple way z. As a media access for media sensors that sit in the light of the carrier connection element to be created. Alternatively, the media access can also be defined by an interruption or structuring, a multi-part construction of the carrier connection element. It can be created in this way, several media access.

Ferner kann das Trägerverbindungselement zumindest eine Durchkontaktierung zur elektrischen Kontaktierung des ersten Trägers mit dem zweiten Träger aufweisen. So können vorteilhafterweise beide Träger beliebig mit Bauteilen bestückt und der benötigten elektrischen Energie versorgt werden sowie zueinander, zu den Trägerbereichen oder nach außen (Lötlands) kontaktiert werden. Furthermore, the carrier connecting element may have at least one plated-through hole for electrically contacting the first carrier with the second carrier. Thus, advantageously both carriers can be equipped as desired with components and the required electrical energy can be supplied to each other and contacted to the carrier areas or to the outside (Lötlands).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das thermoelektrische Bauelement mittels eines ersten elastischen Materials, das zwischen dem ersten Träger und der ersten Platte des thermoelektrischen Bauelements angeordnet ist, mit dem ersten Träger verbunden sein. Ein Bereich des ersten Trägers, auf dem das thermoelektrische Element aufgebracht ist, kann aus einem starren Material oder einem elastischen Trägermaterial wie z.B. Polyimid bzw. einem balken- oder membranähnlich strukturierten starren Trägermaterial bestehen, um das thermische Element stressentkoppelnd zu lagern. Zusätzlich oder alternativ kann das thermoelektrische Bauelement mittels eines zweiten elastischen Materials, das zwischen dem zweiten Träger und der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements angeordnet ist, mit dem zweiten Träger verbunden sein. Zusätzlich kann das elastische Material strukturiert oder z.B. ringförmig ausgeführt sein. Freiräume in der Strukturierung des elastischen Materials können während des Aufbauprozesses mit einem starren Material, z. B. einem Opferpolymer, ausgefüllt sein, um das thermoelektrische Element an dem ersten Träger zu arretieren. Dies kann vorteilig für bestimmte AVT-Prozesse wie das Drahtbonden sein. Das Opfermaterial kann als ein abschließender Prozessschritt thermisch oder nass- bzw. trockenchemisch entnommen werden. Bei dem ersten und zweiten elastischen Material kann es sich jeweils um ein Kunststoffmaterial handeln. Die Materialien können identisch sein und als eine Schicht zwischen dem thermoelektrischen Bauelement und dem ersten bzw. zweiten Träger angeordnet sein. Spezifikationsabhängig können die Schichten gleich oder unterschiedlich dick sein. Alternativ können sich das erste und das zweite elastische Material auch unterscheiden, z. B. in Bezug auf die spezifische thermische Leitfähigkeit oder die Elastizität. Über die elastischen Materialien kann das thermoelektrische Bauelement vorteilhafterweise stressentkoppelnd an die Träger angebunden werden. According to a further embodiment, the thermoelectric component can be connected to the first carrier by means of a first elastic material which is arranged between the first carrier and the first plate of the thermoelectric component. A region of the first carrier, on which the thermoelectric element is applied, may be made of a rigid material or an elastic carrier material, such as polyimide or a bar or membrane-like structured rigid carrier material, for stress-decoupling the thermal element. Additionally or alternatively, the thermoelectric device may be connected to the second carrier by means of a second elastic material disposed between the second carrier and the second plate of the thermoelectric device. In addition, the elastic material may be structured or, for example, annular. Clearances in the structuring of the elastic material can during the building process with a rigid material, eg. As a sacrificial polymer, filled to lock the thermoelectric element to the first carrier. This can be advantageous for certain AVT processes such as wire bonding. The sacrificial material can be taken as a final process step thermally or wet or dry chemical. The first and second elastic materials may each be a plastic material. The materials may be identical and arranged as a layer between the thermoelectric device and the first and second carrier, respectively. Depending on the specification, the layers can be the same or different thicknesses. Alternatively, the first and second elastic materials may also differ, e.g. B. in relation to the specific thermal conductivity or elasticity. About the elastic materials, the thermoelectric device can advantageously be connected stress-decoupling to the carrier.

Beispielsweise kann das erste und/oder das zweite elastische Material einen Füllstoff zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger und der ersten Platte bzw. der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements aufweisen. Bei dem Füllstoff kann es sich um den ersten Träger mit der ersten Platte und/oder den zweiten Träger mit der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements verbindende Strukturen – z. B. metallische Spacer (Kugeln) – handeln, die geeignet sind, eine Mehrzahl von Wärmekorridoren zwischen dem Träger und der Warmseite bzw. Kaltseite des thermoelektrischen Bauelements bereitzustellen. So kann der Wärmegradient besonders kontrolliert und gerichtet an die Warmseite bzw. Kaltseite geleitet werden. Verluste durch Streuwärme können minimiert oder ganz ausgeschaltet werden. For example, the first and / or the second elastic material may have a filler for increasing a thermal conductivity between the first carrier and the first plate or the second plate of the thermoelectric component. The filler may be the first carrier with the first plate and / or the second carrier with the second plate of the thermoelectric device connecting structures -. As metallic spacers (balls) - act, which are adapted to provide a plurality of heat cores between the support and the hot side or cold side of the thermoelectric device. The heat gradient can thus be directed to the hot side or cold side in a particularly controlled and directional manner. Losses due to scattered heat can be minimized or completely eliminated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung kann das erste und/oder das zweite elastische Material an einer der ersten und/oder der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements zugewandten Seite eine Metallschicht aufweisen. Die Metallschicht kann das erste und/oder zweite elastische Material ganz oder teilweise bedecken und beispielsweise aus Kupfer gebildet sein. Mit dieser Ausführungsform kann die thermische Leitfähigkeit bzw. können thermische Übergangswiderstände der Kaltseite und/oder der Heißseite des thermoelektrischen Bauelements auf einfache Weise verbessert werden. According to a further embodiment of the thermoelectric device, the first and / or the second elastic material may have a metal layer on a side facing the first and / or the second plate of the thermoelectric device. The metal layer may completely or partially cover the first and / or second elastic material and be formed, for example, from copper. With this embodiment, the thermal conductivity or thermal contact resistances of the cold side and / or the hot side of the thermoelectric device can be improved in a simple manner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Träger eine das thermoelektrische Bauelement zumindest teilweise aufnehmende Vertiefung aufweisen. Die Vertiefung kann durch das erste elastische Material zumindest teilweise bedeckt sein. Die Vertiefung kann wannenförmig sein und zur Unterbringung des ersten elastischen Materials in der Vertiefung größere Abmessungen als das thermoelektrische Bauelement aufweisen. Ein Bodenbereich der Vertiefung kann aus einem starren Material oder aus einem elastischen Trägermaterial wie z.B. Polyimid bzw. einem balken- oder membranähnlich strukturierten starren Trägermaterial bestehen, um das thermische Element stressentkoppelnd zu lagern. Diese Ausführung bietet den Vorteil, das thermoelektrische Bauelement sicherer und geschützter in der thermoelektrischen Vorrichtung anzuordnen. Dies gilt insbesondere, wenn das erste elastische Material sich über den empfindlichen Zwischenbereich des thermoelektrischen Bauelements hinaus erstreckt. Darüber hinaus kann hier das Trägerverbindungselement in geringerer Höhe realisiert werden, woraus sich Bauraumvorteile ergeben. According to a further embodiment, the first carrier can have a depression which at least partially accommodates the thermoelectric component. The recess may be at least partially covered by the first elastic material. The recess may be trough-shaped and have larger dimensions than the thermoelectric component for accommodating the first elastic material in the recess. A bottom portion of the recess may be made of a rigid material or of an elastic support material such as e.g. Polyimide or a beam or membrane-like structured rigid support material to store the thermal element stress-decoupling. This embodiment offers the advantage of placing the thermoelectric component in the thermoelectric device in a safer and more protected manner. This applies in particular if the first elastic material extends beyond the sensitive intermediate region of the thermoelectric component. In addition, here the carrier connection element can be realized at a lower height, resulting in space advantages.

Die thermoelektrische Vorrichtung kann ferner so ausgeführt sein, dass ein der ersten Platte des thermoelektrischen Bauelements gegenüberliegender Abschnitt des ersten Trägers als ein metallischer Einsatz in den ersten Träger ausgebildet ist und/oder ein der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements gegenüberliegender Abschnitt des zweiten Trägers als ein metallischer Einsatz in den zweiten Träger ausgebildet ist. Hierzu kann der erste bzw. zweite Träger eine Öffnung oder Durchgangsöffnung aufweisen, in die im Herstellungsprozess der thermoelektrischen Vorrichtung der metallische Einsatz eingesetzt werden kann. Alternativ kann der metallische Einsatz im Herstellungsprozess des Trägers eingeklebt, eingelötet oder eingepresst werden. Es kann sich bei dem für den Einsatz verwendeten Metall um ein Metall mit besonders guter thermischer Leitfähigkeit wie z. B. Kupfer handeln. Der Einsatz derartiger Inserts ermöglicht es, dass ein Wirkungsgrad der durch die erste Platte gebildeten Warmseite bzw. der durch die zweite Platte gebildeten Kaltseite des thermoelektrischen Bauelements auf einfache Weise erhöht werden kann. Alternativ können die beschriebenen Abschnitte einstückig mit den Trägern gebildet sein und jeweils zumindest eine metallische Durchkontaktierung aufweisen.The thermoelectric device may further be configured such that a portion of the first carrier opposite the first plate of the thermoelectric component is formed as a metallic insert in the first carrier and / or a portion of the second carrier opposite the second plate of the thermoelectric component is metallic Insert is formed in the second carrier. For this purpose, the first or second carrier can have an opening or passage opening into which the metallic insert can be inserted in the manufacturing process of the thermoelectric device. Alternatively, the metallic insert can be glued, soldered or pressed in the manufacturing process of the carrier. It may be in the metal used for the use of a metal with particularly good thermal conductivity such. B. copper act. The use of such inserts enables an efficiency of the hot side formed by the first plate or the cold side of the thermoelectric component formed by the second plate to be increased in a simple manner. Alternatively, the described sections can be formed integrally with the carriers and each have at least one metallic through-connection.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandte Seite des ersten Trägers eine weitere Metallschicht aufweisen. Die weitere Metallschicht kann eine Oberfläche der Trägerseite ganz oder teilweise bedecken und wie die Metallschicht an dem zweiten elastischen Material aus Kupfer gebildet sein. Mit dieser Ausführungsform kann ein an dem thermoelektrischen Bauelement anliegender Temperaturgradient besonders effizient an die Warmseite des thermoelektrischen Bauelements herangeführt werden. According to a further embodiment, a side of the first carrier facing away from the thermoelectric component may have a further metal layer. The further metal layer may completely or partially cover a surface of the carrier side and, like the metal layer, may be formed on the second elastic material made of copper. With this embodiment, a temperature gradient applied to the thermoelectric component can be brought to the hot side of the thermoelectric component particularly efficiently.

Beispielsweise kann eine von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandte Seite des zweiten Trägers einen Deckel aufweisen. Dabei kann ein Bereich des Deckels mittels eines Haftmittels an der von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandten Seite des zweiten Trägers befestigt sein. Mit dem Einsatz des Deckels kann das thermoelektrische Bauelement bzw. ein in den zweiten Träger eingesetztes Metall-Insert sowie weitere Bauelemente wie Sensoren oder Elektroniken effektiv vor Beschädigungen geschützt werden. Über einen Abschnitt des Deckels, der z. B. auf dem metallischen Einsatz aufliegt, kann der Deckel vorteilhafterweise gleichzeitig als Kühlkörper für das thermoelektrische Bauelement fungieren. Über das Haftmittel kann eine elastische Verbindung des Deckels mit dem zweiten Träger realisiert werden. Anstelle des Deckels kann auch ein Kühlkörper oberhalb des thermoelektrischen Bauelements an dem zweiten Träger angeordnet sein. For example, a side of the second carrier facing away from the thermoelectric component may have a cover. In this case, a region of the lid can be fastened by means of an adhesive to the side of the second carrier facing away from the thermoelectric component. With the use of the lid, the thermoelectric component or a metal insert used in the second carrier and other components such as sensors or electronics can be effectively protected from damage. Over a portion of the lid, the z. B. rests on the metallic insert, the lid can advantageously simultaneously act as a heat sink for the thermoelectric device. About the adhesive, an elastic connection of the lid can be realized with the second carrier. Instead of the lid, a heat sink can also be arranged above the thermoelectric component on the second carrier.

Des Weiteren können weitere Bauelemente wie Sensoren oder Elektroniken in einer Moldmasse bzw. Pressmasse eingehüllt sein, die an einer von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandten Seite des zweiten Trägers angeordnet sein kann. Ein Bereich oberhalb der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements kann von der Moldmasse freigestellt sein, um diesen z. B. mit einem Kühlkörper zu kontaktieren oder ein Fluid entlang zu führen. Furthermore, further components such as sensors or electronics may be encased in a molding compound or molding compound which may be disposed on a side of the second substrate facing away from the thermoelectric component. An area above the second plate of the thermoelectric device may be exempt from the molding compound to this z. B. to contact with a heat sink or to lead a fluid along.

Insbesondere kann zumindest ein Abschnitt des Deckels in einer dem thermoelektrischen Bauelement gegenüberliegenden Durchgangsöffnung des zweiten Trägers angeordnet sein. Dies bringt Bauraumvorteile und kann den Wirkungsgrad des thermoelektrischen Bauelements verbessern, wenn der Deckel als Kühlkörper fungiert. In particular, at least one section of the lid can be arranged in a through opening of the second carrier opposite the thermoelectric component. This brings space advantages and can improve the efficiency of the thermoelectric device when the lid acts as a heat sink.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Träger und/oder der zweite Träger ein duroplastisches Material aufweisen. Neben einer dadurch vorteilhaft erhöhten thermomechanischen Festigkeit des Trägermaterials ergibt sich als weiterer Vorteil ein verringertes spezifisches Gewicht.According to a further embodiment, the first carrier and / or the second carrier may comprise a thermosetting material. In addition to a thereby advantageously increased thermo-mechanical strength of the carrier material is obtained as a further advantage a reduced specific gravity.

Ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten Trägers;
Bereitstellen eines zweiten Trägers mit einem thermoelektrischen Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt,A method of manufacturing a thermoelectric device comprising the steps of:
Providing a first carrier;
Providing a second carrier having a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate,

Anordnen eines Trägerverbindungselements zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den ersten Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet wird.Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.

Ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung weist die folgenden Schritte auf:
Bereitstellen eines ersten Trägers mit einem thermoelektrischen Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt;
Bereitstellen eines zweiten Trägers; und
Anordnen eines Trägerverbindungselements zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den ersten Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet wird.A method of manufacturing a thermoelectric device comprises the following steps:
Providing a first carrier having a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate;
Providing a second carrier; and
Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.

Das Verfahren kann von Einrichtungen einer prozessgesteuerten Fertigungsstrecke ausgeführt werden, sodass eine Vielzahl thermoelektrischer Vorrichtungen in kurzer Zeit produziert werden kann. In dem Schritt des Bereitstellens des ersten Trägers oder vor diesem Schritt kann das thermoelektrische Bauelement auf einer dem zweiten Träger zuzuwendenden Seite des ersten Trägers angeordnet und mittels eines ersten elastischen Materials an den ersten Träger angebunden werden. Es kann in dem Schritt des Anordnens eine stoffschlüssige Verbindung des Trägerverbindungselements mit dem ersten Träger und dem zweiten Träger hergestellt werden. The method may be performed by facilities of a process controlled manufacturing line, so that a variety of thermoelectric devices can be produced in a short time. In the step of providing the first carrier or before this step, the thermoelectric component can be arranged on a side of the first carrier facing the second carrier and connected to the first carrier by means of a first elastic material. In the step of arranging, a material connection of the carrier connecting element to the first carrier and the second carrier can be produced.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention;

2 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit einer Vertiefung im ersten Träger, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a sectional view of a thermoelectric device having a recess in the first carrier, according to an embodiment of the present invention;

3 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit einem Kühlkörper, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a sectional view of a thermoelectric device with a heat sink, according to an embodiment of the present invention;

4 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Füllstoff und Metallisierung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 a sectional view of a thermoelectric device with filler and metallization, according to an embodiment of the present invention;

5 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Metallisierung und Deckel, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 5 a sectional view of a thermoelectric device with metallization and cover, according to an embodiment of the present invention;

6 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Metallisierung und Deckel, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 6 a sectional view of a thermoelectric device with metallization and cover, according to another embodiment of the present invention; and

7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 7 a flowchart of a method of manufacturing a thermoelectric device, according to an embodiment of the present invention.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention will be made for the elements shown in the various figures and similar acting use the same or similar reference numerals, wherein a repeated description of these elements is omitted.

1 zeigt anhand einer Schnittdarstellung eine thermoelektrische Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein erster Träger 102 und ein zweiter Träger 104, die durch ein zwischen diesen angeordnetes Trägerverbindungselement 106 miteinander verbunden sind. In einem durch das Trägerverbindungselement 106 gebildeten Zwischenraum 108 zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 ist ein einem thermoelektrisches Bauelement 110 angeordnet. 1 shows a sectional view of a thermoelectric device 100 according to an embodiment of the present invention. Shown is a first carrier 102 and a second carrier 104 by a carrier connecting element arranged between them 106 connected to each other. In one through the carrier connector 106 formed gap 108 between the first carrier 102 and the second carrier 104 is a thermoelectric device 110 arranged.

Bei dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 handelt es sich hier jeweils um eine Leiterplatte. Die Leiterplatten 102, 104 sind mit dem dazwischen positionierten Trägerverbindungselement 106 stapelartig übereinander angeordnet. Der zweite Träger 104 weist eine geringere Dicke als der erste Träger 102 auf und ist mit zusätzlichen Bauelementen in Form eines Bauteils 112 und eines Sensors 114 bestückt, die von einer Moldmasse 116 abgedeckt sind. Das Trägerverbindungselement 106 ist hier ringförmig ausgeführt und weist eine elektrische Durchkontaktierung 118 zur elektrischen Verbindung von Leiterbahnen des ersten Trägers 102 mit Leiterbahnen des zweiten Trägers 104 auf. Das Trägerverbindungselement 106 ist aus einem Polymer gebildet. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann das Trägerverbindungselement 106 aus einem Metall bestehen oder in Form eines Klebers oder eines Lots realisiert sein. Das Trägerverbindungselement 106 kann auch als eine weitere Leiterplatte, z. B. ein Prepreg, ausgeführt und mittels Kleben, Löten oder Schweißen zu dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 kontaktiert sein. Der Zwischenraum 108 wird durch eine Lichte des ringförmigen Trägerverbindungselements 106 gebildet und ist ausreichend groß zur Aufnahme des thermoelektrischen Bauelements 110 dimensioniert. Wie die Darstellung in 1 zeigt, verbleibt bei der fertiggestellten thermoelektrischen Vorrichtung 100 ein freier Luftraum zwischen dem thermoelektrischen Bauelement 110 und einer Innenwand des Trägerverbindungselements 106. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Trägerverbindungselement 106 eine beliebige Rahmenform aufweisen und beispielsweise rechteckig sein. Das Trägerverbindungselement 106 kann auch mehrteilig in Form beliebig ausgebildeter Abstandshalter zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 realisiert sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Trägerverbindungselement 106 zumindest in einem Bereich eine Durchgriffsöffnung zu dem Zwischenraum 108 zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 auf, welche als Medienzugang für in dem Zwischenraum 108 auf dem Träger 102 aufgebrachte Mediensensoren dient.At the first carrier 102 and the second carrier 104 it is here in each case a circuit board. The circuit boards 102 . 104 are with the carrier connector positioned therebetween 106 stacked one above the other. The second carrier 104 has a smaller thickness than the first carrier 102 on and is with additional components in the form of a component 112 and a sensor 114 equipped, that of a Moldmasse 116 are covered. The carrier connector 106 is here designed annular and has an electrical feedthrough 118 for the electrical connection of conductor tracks of the first carrier 102 with tracks of the second carrier 104 on. The carrier connector 106 is made of a polymer. According to alternative embodiments, the carrier connection element 106 consist of a metal or be realized in the form of an adhesive or a solder. The carrier connector 106 can also be used as another circuit board, z. As a prepreg, executed and by gluing, soldering or welding to the first carrier 102 and the second carrier 104 be contacted. The gap 108 is through a light of the annular carrier connecting element 106 is formed and is sufficiently large for receiving the thermoelectric device 110 dimensioned. Like the illustration in 1 shows remains in the completed thermoelectric device 100 a free air space between the thermoelectric device 110 and an inner wall of the carrier connecting member 106 , According to embodiments, the carrier connecting element 106 have any frame shape and, for example, be rectangular. The carrier connector 106 can also be in several parts in the form of arbitrarily formed spacers between the first carrier 102 and the second carrier 104 be realized. According to one embodiment, the carrier connecting element 106 at least in one area a passage opening to the gap 108 between the first carrier 102 and the second carrier 104 on which as media access for in the interspace 108 on the carrier 102 applied media sensors is used.

Eine elektrische Anbindung des thermoelektrischen Bauelements 110 an den ersten Träger 102 ist über Drahtverbindungen bzw. Drahtbonds 120 realisiert. Das thermoelektrische Bauelement 110 ist bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der thermoelektrischen Vorrichtung 100 als ein thermoelektrischer Generator bzw. TEG ausgeführt und setzt sich aus einer Unterseite bzw. ersten Platte 122, einer Oberseite bzw. zweiten Platte 124 und einem zwischen der ersten Platte 122 und der zweiten Platte 124 angeordneten – in der Darstellung in 1 nicht explizit dargestellten – Zwischenbereich 126 zusammen. Die erste Platte 122 bildet hier die dem ersten Träger 102 zugewandte Warmseite des thermoelektrischen Generators 110 und die zweite Platte 124 die dem zweiten Träger 104 zugewandte Kaltseite des thermoelektrischen Generators 110. Der Zwischenbereich 126 wird durch eine Mehrzahl hier nicht dargestellter thermoelektrischer Elemente gebildet, die in Form von „Beinchen“ die hier durch die erste Platte 122 gebildete Warmseite und die hier durch die zweite Platte 124 gebildete Kaltseite des thermoelektrischen Generators 110 verbinden. An electrical connection of the thermoelectric device 110 to the first carrier 102 is via wire bonds or wire bonds 120 realized. The thermoelectric component 110 is at the in 1 shown embodiment of the thermoelectric device 100 designed as a thermoelectric generator or TEG and consists of a bottom or first plate 122 , a top or second plate 124 and one between the first plate 122 and the second plate 124 arranged - in the representation in 1 not explicitly shown - intermediate area 126 together. The first plate 122 here forms the first carrier 102 facing warm side of the thermoelectric generator 110 and the second plate 124 the second carrier 104 facing cold side of the thermoelectric generator 110 , The intermediate area 126 is formed by a plurality of thermoelectric elements, not shown here, in the form of "legs" here through the first plate 122 formed warm side and here through the second plate 124 formed cold side of the thermoelectric generator 110 connect.

Wie die Darstellung in 1 zeigt, ist das thermoelektrische Bauelement 110 mittels eines ersten elastischen Materials 128, das schichtartig zwischen dem ersten Träger 102 und der ersten Platte 122 des thermoelektrischen Bauelements 110 angeordnet ist, mit dem ersten Träger 102 verbunden. Mittels eines zweiten elastischen Materials 130, das schichtartig zwischen dem zweiten Träger 104 und der zweiten Platte 124 des thermoelektrischen Bauelements 110 angeordnet ist, ist das thermoelektrische Bauelement 110 mit dem zweiten Träger 104 verbunden. Das erste elastische Material 128 und das zweite elastische Material 130 sind hier identisch, wobei die Schicht des ersten elastischen Materials 128 dicker als die Schicht des zweiten elastischen Materials 130 ist. Die elastischen Materialschichten 128, 130 ermöglichen eine stressentkoppelnde Anbindung des thermoelektrischen Bauelements 110 an die Träger 102, 104. Zur besseren Wärmeleitung ist ein unterhalb des thermoelektrischen Elements 110 liegender Abschnitt des ersten Trägers 102 als ein metallischer Einsatz 132 in den ersten Träger 102 ausgebildet. Ebenso ist ein oberhalb des thermoelektrischen Elements 110 liegender Abschnitt des zweiten Trägers 104 als ein weiterer metallischer Einsatz 134 in den zweiten Träger 104 ausgebildet. Eine Dicke der metallischen Einsätze bzw. Inserts 132, 134 ist an die jeweilige Dicke der zugeordneten Leiterplatten 102, 104 angepasst, sodass das Insert 132 dicker als das Insert 134 ist. Bei dem für die Einsätze 132, 134 verwendeten Metall handelt es sich hier um Kupfer. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann auch ein anderes Metall mit guten Wärmeleitungseigenschaften verwendet werden. Like the illustration in 1 shows is the thermoelectric device 110 by means of a first elastic material 128 layered between the first carrier 102 and the first record 122 of the thermoelectric device 110 is arranged with the first carrier 102 connected. By means of a second elastic material 130 layered between the second carrier 104 and the second plate 124 of the thermoelectric device 110 is arranged, is the thermoelectric device 110 with the second carrier 104 connected. The first elastic material 128 and the second elastic material 130 are identical here, with the layer of the first elastic material 128 thicker than the layer of the second elastic material 130 is. The elastic material layers 128 . 130 allow a stress-decoupling connection of the thermoelectric device 110 to the carriers 102 . 104 , For better heat conduction is a below the thermoelectric element 110 lying portion of the first carrier 102 as a metallic insert 132 in the first carrier 102 educated. Likewise, one is above the thermoelectric element 110 lying portion of the second carrier 104 as another metallic use 134 in the second carrier 104 educated. A thickness of the metallic inserts or inserts 132 . 134 is the respective thickness of the associated circuit boards 102 . 104 adjusted so that the insert 132 thicker than the insert 134 is. In the case of the inserts 132 . 134 The metal used here is copper. According to further embodiments It is also possible to use another metal with good heat conduction properties.

Die in 1 gezeigte thermoelektrische Vorrichtung 100 kann als ein Sensormodul bzw. Sensorsystem eingesetzt werden, das neben dem thermoelektrischen Generator 110 wie bereits erläutert den ersten Träger 102, den darüber gestapelten zweiten Träger 104 und eventuell weitere Träger und zudem das den mechanischen Verbindungsbereich zwischen den Trägern 102, 104 bildende Trägerverbindungselement 106 aufweist. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Sensorsystem 100 dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator 110 in den durch das Trägerverbindungselement 106 gebildeten vertikalen Abstand bzw. Stand-off zwischen den Trägersubstraten 102, 104 in der Art eingebracht ist, dass über die elastischen Materialschichten 128, 130 eine mechanische Verbindung von einer Oberseite des ersten bzw. unteren Trägers 102 zu einer Unterseite des zweiten bzw. oberen Trägers 104 besteht.In the 1 shown thermoelectric device 100 can be used as a sensor module or sensor system, in addition to the thermoelectric generator 110 as already explained, the first carrier 102 , the second carrier stacked above it 104 and possibly other carriers and also the mechanical connection area between the carriers 102 . 104 forming carrier connection element 106 having. In particular, the sensor system according to the invention 100 characterized in that the thermoelectric generator 110 in through the carrier connecting element 106 formed vertical distance or stand-off between the carrier substrates 102 . 104 is introduced in the way that over the elastic material layers 128 . 130 a mechanical connection from an upper side of the first or lower carrier 102 to a bottom of the second or upper carrier 104 consists.

Der in 1 gezeigte Sensorknoten 100 umfasst ein typisches Sensorsystem im den zweiten Träger 104 beinhaltenden oberen Bereich der gezeigten Anordnung und einen zusätzlichen Energieversorgungsteil, der durch den den ersten Träger 102 beinhaltenden unteren Bereich der Anordnung dargestellt wird. Die beiden Bereiche werden mithilfe des Leiterplattenrings 106, der die elektrischen Durchkontakte 118 enthält, verbunden. Als mögliche Variation kann anstelle des Leiterplattenrings 106 z. B. ein PrePreg, Klebstoff, Lot oder eine Dichtung zusammen mit einer Schraub- oder Klemmverbindung eingesetzt werden.The in 1 shown sensor node 100 includes a typical sensor system in the second carrier 104 including the upper portion of the arrangement shown and an additional power supply part passing through the first carrier 102 containing lower portion of the arrangement is shown. The two areas are using the circuit board ring 106 who has the electrical contacts 118 contains, connected. As a possible variation, instead of the circuit board ring 106 z. As a PrePreg, adhesive, solder or a seal can be used together with a screw or clamp connection.

Die beiden Leiterplatten 102, 104 zeigen in definierten Bereichen die elastischen Materialien 128, 130, um den thermoelektrischen Generator 110 anzukoppeln. Das für beide Bereiche verwendete elastische Material 128, 130 zeichnet sich dadurch aus, dass es einen mechanischen Dämpfer bildet und eine direkte Kraftübertragung auf den thermoelektrischen Generator 110 verhindert. Die definierten Bereiche 128, 130 zeichnen sich ebenfalls dadurch ab, dass die thermische Ankopplung gegenüber dem normalen Leiterplattenmaterial durch die Verwendung der Cu-Inserts 132, 134 optimiert ist. Die obere Leiterplatte 104 beinhaltet bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel das Bauteil 112 und den Sensor 114, die mit der Moldmasse 116 überdeckt sind. Das dargestellte Kupferinsert 134 an der Oberseite wurde durch ein spezielles Werkzeug beim Moldprozess freigestellt, um eine spätere Kontaktierung von oben zu ermöglichen, z. B. die Kontaktierung eines Kühlers, eines Kühlkörpers, einer Kühlung der eines Fluids.The two circuit boards 102 . 104 show in defined areas the elastic materials 128 . 130 to the thermoelectric generator 110 to dock. The elastic material used for both areas 128 . 130 is characterized by the fact that it forms a mechanical damper and a direct power transmission to the thermoelectric generator 110 prevented. The defined areas 128 . 130 are also characterized by the fact that the thermal coupling with respect to the normal printed circuit board material by the use of Cu inserts 132 . 134 is optimized. The upper circuit board 104 includes at the in 1 embodiment shown, the component 112 and the sensor 114 that with the molding compound 116 are covered. The illustrated copper insert 134 at the top was released by a special tool during the molding process to allow a later contact from above, for. B. contacting a cooler, a heat sink, a cooling of a fluid.

Die im Bereich zwischen dem ersten Substrat 102 und dem thermoelektrischen Generator 110 bzw. im Bereich zwischen dem zweiten Substrat 104 und dem thermoelektrischen Generator 110 zumindest teilweise ausgeprägten elastischen Materialien 128, 130 erhöhen gemäß Ausführungsbeispielen den Wärmetransport gegenüber den Trägermaterialien 102, 104. Ferner können die elastischen Materialien 128, 130 Strukturen oder Füllstoffe zur Erhöhung des Wärmetransports enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind im ersten Träger 102 und/oder im zweiten Träger 104 im Bereich des thermoelektrischen Generators 110 Strukturen eingelassen, die zur Erhöhung des Wärmetransportes dienen. Bei den Strukturen kann es sich um mindestens einen metallischen Einsatz oder einen metallischen Durchkontakt handeln. The in the area between the first substrate 102 and the thermoelectric generator 110 or in the region between the second substrate 104 and the thermoelectric generator 110 at least partially pronounced elastic materials 128 . 130 increase according to embodiments, the heat transfer compared to the carrier materials 102 . 104 , Furthermore, the elastic materials 128 . 130 Structures or fillers to increase the heat transport included. According to further embodiments are in the first carrier 102 and / or in the second carrier 104 in the area of the thermoelectric generator 110 Structures embedded, which serve to increase the heat transfer. The structures may be at least one metallic insert or one metallic via.

Wie der zweite Träger 104 kann auch der erste Träger 102 weitere elektronische Bauteile z. B. in der Lichte des Trägerverbindungselementes 106 tragen, die auf den Trägern 102, 104 in die Vergussmasse bzw. Pressmasse 116 eingelassen sind. Gemäß Ausführungsbeispielen ist der zweite Träger 104 im Bereich der thermisch leitfähigen Struktur 134 bzw. des thermoelektrischen Generators 110 von der Pressmasse 116 freigestellt. Beispielsweise ist in dem freigestellten Bereich thermisch leitfähig ein Kühler appliziert. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind die Bauteile 112, 114 auf dem zweiten Träger 104 zumindest teilweise von einem Deckel überspannt, der eine thermisch leitfähige Verbindung zu der Struktur 134 erhöhter thermischer Leitfähigkeit im zweiten Träger 104 im Bereich des thermoelektrischen Generators 110 besitzt oder zumindest ein Teil dieser Struktur 134 darstellt. Beispielsweise kann der Deckel als Kühler fungieren. Like the second carrier 104 can also be the first carrier 102 other electronic components z. B. in the light of the carrier connection element 106 wear on the straps 102 . 104 in the potting compound or molding compound 116 are admitted. According to embodiments, the second carrier 104 in the field of thermally conductive structure 134 or the thermoelectric generator 110 from the molding compound 116 optional. For example, a cooler is thermally conductive applied in the released area. According to further embodiments, the components 112 . 114 on the second carrier 104 at least partially spanned by a lid, which forms a thermally conductive connection to the structure 134 increased thermal conductivity in the second carrier 104 in the area of the thermoelectric generator 110 owns or at least part of this structure 134 represents. For example, the lid can act as a cooler.

2 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der thermoelektrischen Vorrichtung 100. Auch hier ist die thermoelektrische Vorrichtung 100 als ein Sensorknoten mit thermoelektrischem Generator 110 sowie weiteren Bauteilen bzw. Sensoren 112, 114 ausgeführt. Die Träger bzw. Leiterplatten 102, 104 sind übereinandergestapelt und über das auch hier als Leiterplattenring ausgebildete Trägerverbindungselement 106 mit elektrischen Durchkontakten 118 miteinander verbunden. Der thermoelektrische Generator 110 ist zwischen den beiden Leiterplatten 102, 104 eingepasst und thermisch über die Kupfer-Inserts 132, 134 kontaktiert. Durch den Einsatz des elastischen Materials 128, 130 wird der Stress auf den thermoelektrischen Generator 110 minimiert. 2 shows a sectional view of another embodiment of the thermoelectric device 100 , Again, the thermoelectric device 100 as a sensor node with thermoelectric generator 110 as well as other components or sensors 112 . 114 executed. The carriers or printed circuit boards 102 . 104 are stacked on top of each other and formed here as a circuit board ring carrier connection element 106 with electrical contacts 118 connected with each other. The thermoelectric generator 110 is between the two circuit boards 102 . 104 fitted and thermally over the copper inserts 132 . 134 contacted. By using the elastic material 128 . 130 the stress gets on the thermoelectric generator 110 minimized.

Die Besonderheit an dieser in 2 dargestellten Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung 100 besteht darin, dass hier der thermoelektrische Generator 110 vertieft in den unteren bzw. ersten Träger 102 eingelassen und somit teilweise von diesem umgeben ist. Genauer gesagt ist der thermoelektrische Generator 110 in einer Vertiefung 200 angeordnet, die aus einer Oberfläche 202 des Trägers 102 herausgearbeitet ist. So ist das thermoelektrische Element 110 sicherer an dem ersten Träger 102 befestigt. Zudem kann eine Dicke bzw. Höhe des Trägerverbindungselements 106 bauraumsparend reduziert werden, wie es bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel umgesetzt ist. Bei dem in der Darstellung gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 200 mit dem elastischen Material 128 vollständig ausgekleidet, sodass das thermoelektrische Bauelement 110 bis hin zu dem Zwischenbereich 126 von dem elastischen Material 128 eingefasst und über dieses mit dem Träger bzw. Trägersubstrat 102 stressentkoppelnd verbunden ist. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 200 nur teilweise bzw. bis zu einer gewissen Höhe mit dem elastischen Material 128 gefüllt sein. The peculiarity of this in 2 illustrated embodiment of the thermoelectric device 100 is that here the thermoelectric generator 110 deepened in the lower or first carrier 102 admitted and thus partially surrounded by this. More specifically, the thermoelectric generator 110 in a depression 200 Arranged from a surface 202 of the carrier 102 is worked out. This is the thermoelectric element 110 safer on the first carrier 102 attached. In addition, a thickness or height of the carrier connecting element 106 Space-saving reduced, as it is in the in 2 implemented embodiment is implemented. In the embodiment shown in the illustration, the recess 200 with the elastic material 128 completely lined, so the thermoelectric device 110 to the intermediate area 126 from the elastic material 128 bordered and over this with the carrier or carrier substrate 102 Stress-decoupling is connected. According to alternative embodiments, the recess 200 only partially or up to a certain height with the elastic material 128 be filled.

3 zeigt anhand einer weiteren Schnittdarstellung den Sensorknoten 100 aus 2 mit einem zusätzlichen Element eines Kühlkörpers 300, der zur Verbesserung der thermischen Performance der thermoelektrischen Vorrichtung 100 an der zweiten Leiterplatte 104 in geeigneter Form angebracht ist. Die Kontaktierung des Kühlers 300 kann durch unterschiedliche Methoden wie z. B. Kleben, Löten, Schweißen, etc. erfolgen. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 300 über ein Verbindungselement 302 an dem Kupfer-Insert 134 der oberen bzw. zweiten Leiterplatte 104 angebracht. 3 shows on the basis of a further sectional view of the sensor node 100 out 2 with an additional element of a heat sink 300 which improves the thermal performance of the thermoelectric device 100 on the second circuit board 104 is attached in a suitable form. The contacting of the cooler 300 can by different methods such. As gluing, soldering, welding, etc. take place. At the in 3 embodiment shown is the heat sink 300 via a connecting element 302 on the copper insert 134 the upper and second circuit board 104 appropriate.

4 zeigt wiederum in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der thermoelektrischen Vorrichtung 100. Zur besseren Erkennbarkeit von Details ist der Sensorknoten 100 hier und in den nachfolgenden 5 und 6 auseinandergezogen dargestellt. Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels gleicht dem in 2 gezeigten, mit dem Unterschied, dass hier Strukturen zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen sind. So weist das erste elastische Material 128 einen Füllstoff 400 zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger 102 und der ersten Platte 122 des thermoelektrischen Bauelements 110 auf. Das zweite elastische Material 130 weist an einer der zweiten Platte 124 des thermoelektrischen Bauelements 110 zugewandten Seite eine Metallschicht 402 auf. Der Füllstoff 400 ist hier unterhalb des thermoelektrischen Generators 110 in Form einer Mehrzahl Abstandshaltern eingefügt, die hier als Kupfer-Spacer ausgeführt sind. Durch diese als Abstandshalter ausgeführte Metallfüllstoffe 400 wird eine z-Dämpfung der auf den thermoelektrischen Generator 110 wirkenden Kräfte verringert, während eine Dämpfungswirkung in der x-y-Richtung erhalten wird. Zusätzlich wird durch diese Abstandshalter aus Kupfer oder einem Material mit ähnlicher guter Wärmeleitfähigkeit die thermische Performance der thermoelektrischen Vorrichtung 100 verbessert. Mit der Erweiterung des oberen elastischen Kontaktes 130 um die Metallisierung 402, die sich als dünne Metallschicht nahezu komplett über die Unterseite des elastischen Materials 130 erstreckt, kann eine bessere Kontaktierung an der Oberfläche des thermoelektrischen Generators 110 erzielt werden. 4 again shows a sectional view of another embodiment of the thermoelectric device 100 , For better recognizability of details is the sensor node 100 here and in the following 5 and 6 shown pulled apart. The construction of this embodiment is similar to that in FIG 2 shown, with the difference that here structures for improving the thermal conductivity or for electrical contacting are provided. So does the first elastic material 128 a filler 400 for increasing a thermal conductivity between the first carrier 102 and the first record 122 of the thermoelectric device 110 on. The second elastic material 130 points to one of the second plate 124 of the thermoelectric device 110 facing side of a metal layer 402 on. The filler 400 is here below the thermoelectric generator 110 inserted in the form of a plurality of spacers, which are designed here as a copper spacer. Through these designed as a spacer metal fillers 400 is a z-attenuation of the thermoelectric generator 110 acting forces is reduced, while a damping effect is obtained in the xy direction. In addition, these spacers made of copper or a material with similar good thermal conductivity, the thermal performance of the thermoelectric device 100 improved. With the extension of the upper elastic contact 130 around the metallization 402 , which is a thin metal layer almost completely over the bottom of the elastic material 130 extends, can better contact with the surface of the thermoelectric generator 110 be achieved.

5 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere beispielhafte Variation der thermoelektrischen Vorrichtung 100 aus 4. Neben der Metallisierung 402 weist dieses Ausführungsbeispiel des Sensorknotens 100 eine weitere Metallisierung bzw. Metallschicht 500 sowie einen Deckel 502 auf. Die weitere Metallschicht 500 ist hier vollflächig auf eine von dem thermoelektrischen Bauelement 110 abgewandte weitere Oberfläche 504 des ersten Trägers 102 aufgebracht. Alternativ kann die weitere Metallschicht 500 die weitere Oberfläche 504 der Leiterplatte 102 nur teilweise bedecken. Die weitere Metallisierung 500 ist ausgebildet, um eine Vergrößerung des thermischen Kontaktbereichs und eine Verbesserung des thermischen Pfades für den thermoelektrischen Generator 110 zu erreichen. 5 shows in a sectional view another exemplary variation of the thermoelectric device 100 out 4 , In addition to the metallization 402 shows this embodiment of the sensor node 100 a further metallization or metal layer 500 as well as a lid 502 on. The further metal layer 500 is here on the entire surface of one of the thermoelectric device 110 remote further surface 504 of the first carrier 102 applied. Alternatively, the further metal layer 500 the further surface 504 the circuit board 102 only partially cover. The further metallization 500 is formed to increase the thermal contact area and improve the thermal path for the thermoelectric generator 110 to reach.

Der Deckel 502 ist hier aus Metall gebildet und auf einer von dem thermoelektrischen Bauelement 110 abgewandten Seite 506 der zweiten Leiterplatte 104 der thermoelektrischen Vorrichtung 100 angeordnet. Wie die Darstellung in 5 zeigt, überspannt der Deckel 502 neben dem oberhalb des thermoelektrischen Generators 110 angeordneten Kupfer-Insert 134 auch das Bauteil 112 sowie den Sensor 114. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der metallische Deckel 502 als Kühlkörper mit nicht dargestellten) Kühlrippen eingesetzt. Dieser Kühlkörper 502 ist einerseits an den oberen thermischen Pfad des thermoelektrischen Generators 110 angekoppelt und ermöglicht zusätzlich die Entwärmung des Bauteils 112. Die Kontaktierung des Deckels 502 an den Seiten bzw. an einem Randbereich 508 erfolgt hier durch ein Haftmittel bzw. einen Klebstoff 510. Alternativ ist auch eine Lötung an der Leiterplatte 104 denkbar. Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch zwischen dem metallischen Einsatz 134 und einer Innenseite des Deckels 502 eine Schicht des Haftmaterials 510 angeordnet.The lid 502 is formed here of metal and on one of the thermoelectric device 110 opposite side 506 the second circuit board 104 the thermoelectric device 100 arranged. Like the illustration in 5 shows, the lid spans 502 next to the above the thermoelectric generator 110 arranged copper insert 134 also the component 112 as well as the sensor 114 , At the in 5 embodiment shown, the metallic lid 502 used as a heat sink with cooling fins, not shown). This heat sink 502 is on the one hand to the upper thermal path of the thermoelectric generator 110 coupled and also allows the heat dissipation of the component 112 , The contacting of the lid 502 on the sides or on a border area 508 takes place here by an adhesive or an adhesive 510 , Alternatively, a soldering to the circuit board 104 conceivable. At the in 5 embodiment shown is also between the metallic insert 134 and an inside of the lid 502 a layer of the adhesive material 510 arranged.

6 zeigt wiederum in einer Schnittdarstellung eine Variante der thermoelektrischen Vorrichtung mit Deckel aus 5. Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel des Sensorknotens 100 wurde in der oberen bzw. zweiten Leiterplatte 104 eine Durchgangsöffnung 600 oberhalb des thermoelektrischen Generators 110 eingebracht. Der Deckel 502 ist durch einen mittig abgesenkten Abschnitt 602 geeignet geformt, um durch die Öffnung 600 den thermoelektrischen Generator 110 direkt zu kontaktieren. Durch ein geeignetes Design des Deckels 502 wird der thermoelektrische Generator 110 zusätzlich zum elastischen Material 130 bei guter thermischer Verbindung mechanisch entkoppelt. Der eingesetzte Deckel 502 fungiert in dieser Ausführungsvariante ebenfalls als Kühlkörper. 6 again shows a variant of the thermoelectric device with lid in a sectional view 5 , At the in 6 shown embodiment of the sensor node 100 was in the top or second circuit board 104 a passage opening 600 above the thermoelectric generator 110 brought in. The lid 502 is through a centrally lowered section 602 suitably shaped to pass through the opening 600 the thermoelectric generator 110 to contact directly. By a suitable design of the lid 502 becomes the thermoelectric generator 110 in addition to the elastic material 130 mechanically decoupled with good thermal connection. The inserted lid 502 also acts as a heat sink in this embodiment.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung. Mithilfe des Verfahrens 700 kann ein Sensormodul mit gestapelten Substratebenen und integriertem thermoelektrischem Generator, wie es in den 1 bis 6 anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht wurde, in großer Stückzahl beispielsweise in einer prozessgesteuerten Fertigungsstraße hergestellt werden. In einem Schritt 702 wird ein erster Träger der thermoelektrischen Vorrichtung bereitgestellt. Der erste Träger kann mit einem bereits darauf angeordneten thermoelektrischen Bauelement oder ohne dieses bereitgestellt werden. In einem Schritt 704 wird ein zweiter Träger der thermoelektrischen Vorrichtung bereitgestellt. Die Schritte 702 und 704 können in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. In einem Schritt 706 wird ein Trägerverbindungselement so zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger angeordnet, dass zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger ein Zwischenraum zur Unterbringung des thermoelektrischen Bauelements gebildet wird. Wurde der erste Träger in dem Schritt 702 ohne das thermoelektrische Bauelement bereitgestellt, kann das thermoelektrische Bauelement vor der Verbindung des ersten und zweiten Trägers mit dem Trägerverbindungselement auf dem ersten Träger geeignet positioniert werden. 7 shows a flowchart of an embodiment of a method 700 for producing a thermoelectric device. Using the procedure 700 can be a sensor module with stacked substrate layers and integrated thermoelectric generator, as shown in the 1 to 6 was illustrated by means of embodiments, are produced in large quantities, for example, in a process-controlled production line. In one step 702 a first carrier of the thermoelectric device is provided. The first carrier may be provided with or without a thermoelectric device already mounted thereon. In one step 704 a second carrier of the thermoelectric device is provided. The steps 702 and 704 can be done in any order or at the same time. In one step 706 For example, a carrier connection element is arranged between the first carrier and the second carrier such that a space for accommodating the thermoelectric component is formed between the first carrier and the second carrier. Became the first carrier in the step 702 without the thermoelectric device provided, the thermoelectric device may be appropriately positioned prior to connection of the first and second carriers to the carrier connection member on the first carrier.

Die hierin vorgestellte Erfindung kann am Erzeugnis bereits durch optische Inspektion sehr einfach nachgewiesen werden.The invention presented herein can be easily detected on the product by optical inspection.

Das hier vorgestellte Konzept eines Sensormoduls mit gestapelten Substratebenen und integriertem thermoelektrischem Bauelement wird in naher Zukunft notwendig für (teil-)autonome Sensoren aus dem Bereich „Internet der Dinge“ mit Fokus auf Kostensenkung bzw. die Produktion großer Stückzahlen. The concept presented here of a sensor module with stacked substrate layers and integrated thermoelectric component will be necessary in the near future for (partially) autonomous sensors from the "Internet of Things" area with a focus on cost reduction and the production of large quantities.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (15)

Thermoelektrische Vorrichtung (100) mit folgenden Merkmalen: einem ersten Träger (102); einem zweiten Träger (104); einem Trägerverbindungselement (106), das zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) angeordnet ist, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums (108) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) den ersten Träger (102) mit dem zweiten Träger (104) zu verbinden; und einem thermoelektrischen Bauelement (110), das sich aus einer ersten Platte (122), einer zweiten Platte (124) und einem Zwischenbereich (126) mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte (122) und der zweiten Platte (124) erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt, wobei das thermoelektrische Bauelement (110) in dem vordefinierten Zwischenraum (108) angeordnet und mit dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) verbunden ist.Thermoelectric device ( 100 ) having the following features: a first carrier ( 102 ); a second carrier ( 104 ); a carrier connection element ( 106 ) between the first carrier ( 102 ) and the second carrier ( 104 ) to form a predefined gap ( 108 ) between the first carrier ( 102 ) and the second carrier ( 104 ) the first carrier ( 102 ) with the second carrier ( 104 ) connect to; and a thermoelectric device ( 110 ), which consists of a first plate ( 122 ), a second plate ( 124 ) and an intermediate area ( 126 ) with a plurality of between the first plate ( 122 ) and the second plate ( 124 ) extending thermoelectric elements, wherein the thermoelectric device ( 110 ) in the predefined interval ( 108 ) and with the first carrier ( 102 ) and the second carrier ( 104 ) connected is. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der das Trägerverbindungselement (106) rahmenförmig ausgebildet ist und das thermoelektrische Bauelement (110) in einer Lichte des Trägerverbindungselements (106) angeordnet ist.Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 1, wherein the carrier connecting element ( 106 ) is frame-shaped and the thermoelectric device ( 110 ) in a light of the carrier connection element ( 106 ) is arranged. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der das rahmenförmig ausgebildete Trägerverbindungselement (106) eine Durchgriffsöffnung zwischen einer Außenwand des Trägerverbindungselements (106) und einer der Lichte zugewandten Innenwand des Trägerverbindungselements (106) aufweist. Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 2, wherein the frame-shaped carrier connecting element ( 106 ) a passage opening between an outer wall of the carrier connecting element ( 106 ) and a light-facing inner wall of the carrier connecting element ( 106 ) having. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Trägerverbindungselement (106) zumindest eine Durchkontaktierung (118) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Trägers (102) mit dem zweiten Träger (104) aufweist. Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the carrier connecting element ( 106 ) at least one via ( 118 ) for electrically contacting the first carrier ( 102 ) with the second carrier ( 104 ) having. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das thermoelektrische Bauelement (110) mittels eines ersten elastischen Materials (128), das zwischen dem ersten Träger (102) und der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (110) angeordnet ist, mit dem ersten Träger (102) verbunden ist und/oder mittels eines zweiten elastischen Materials (130), das zwischen dem zweiten Träger (104) und der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (110) angeordnet ist, mit dem zweiten Träger (104) verbunden ist.Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the thermoelectric component ( 110 ) by means of a first elastic material ( 128 ) between the first carrier ( 102 ) and the first plate ( 122 ) of the thermoelectric device ( 110 ) is arranged with the first carrier ( 102 ) and / or by means of a second elastic material ( 130 ) placed between the second support ( 104 ) and the second plate ( 124 ) of the thermoelectric device ( 110 ) is arranged with the second carrier ( 104 ) connected is. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, bei der das erste elastische Material (128) und/oder das zweite elastische Material (130) einen Füllstoff (400) zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger (102) und der ersten Platte (122) und/oder dem zweiten Träger (104) und der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (110) aufweist.Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 5, wherein the first elastic material ( 128 ) and / or the second elastic material ( 130 ) a filler ( 400 ) for increasing a thermal conductivity between the first carrier ( 102 ) and the first plate ( 122 ) and / or the second carrier ( 104 ) and the second plate ( 124 ) of the thermoelectric device ( 110 ) having. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der das erste elastische Material (128) an einer der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (110) zugewandten Seite und/oder das zweite elastische Material (130) an einer der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (110) zugewandten Seite eine Metallschicht (402) aufweist. Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 5 or 6, wherein the first elastic material ( 128 ) on one of the first plates ( 122 ) of the thermoelectric device ( 110 ) facing side and / or the second elastic material ( 130 ) on one of the second plates ( 124 ) of the thermoelectric device ( 110 ) side facing a metal layer ( 402 ) having. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Träger (102) eine das thermoelektrische Bauelement (110) zumindest teilweise aufnehmende Vertiefung (200) aufweist, wobei die Vertiefung (200) durch das erste elastische Material (128) zumindest teilweise bedeckt ist. Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which the first carrier ( 102 ) a the thermoelectric device ( 110 ) at least partially absorbing depression ( 200 ), wherein the depression ( 200 ) by the first elastic material ( 128 ) is at least partially covered. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der ein der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (110) gegenüberliegender Abschnitt des ersten Trägers (102) als ein metallischer Einsatz (132) in den ersten Träger (102) ausgebildet ist und/oder ein der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (110) gegenüberliegender Abschnitt des zweiten Trägers (104) als ein weiterer metallischer Einsatz (134) in den zweiten Träger (104) ausgebildet ist.Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which one of the first plates ( 122 ) of the thermoelectric device ( 110 ) opposite section of the first carrier ( 102 ) as a metallic insert ( 132 ) in the first carrier ( 102 ) is formed and / or one of the second plate ( 124 ) of the thermoelectric device ( 110 ) opposite section of the second carrier ( 104 ) as another metallic insert ( 134 ) in the second carrier ( 104 ) is trained. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der eine von dem thermoelektrischen Bauelement (110) abgewandte Seite (506) des zweiten Trägers (104) einen Deckel (502) aufweist, wobei ein Bereich (508) des Deckels (502) mittels eines Haftmittels (510) an der von dem thermoelektrischen Bauelement (110) abgewandten Seite (506) des zweiten Trägers (104) befestigt ist.Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which one of the thermoelectric component ( 110 ) facing away ( 506 ) of the second carrier ( 104 ) a lid ( 502 ), where an area ( 508 ) of the lid ( 502 ) by means of an adhesive ( 510 ) at the of the thermoelectric device ( 110 ) facing away ( 506 ) of the second carrier ( 104 ) is attached. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, bei der der Deckel (502) einen Kühlkörper zum Kühlen des thermoelektrischen Bauelements (110) repräsentiert.Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 10, wherein the lid ( 502 ) a heat sink for cooling the thermoelectric device ( 110 ). Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10 oder 11, bei der zumindest ein Abschnitt (602) des Deckels (502) in einer dem thermoelektrischen Bauelement (110) gegenüberliegenden Durchgangsöffnung (600) des zweiten Trägers (104) angeordnet ist.Thermoelectric device ( 100 ) according to claim 10 or 11, wherein at least one section ( 602 ) of the lid ( 502 ) in a thermoelectric device ( 110 ) opposite passage opening ( 600 ) of the second carrier ( 104 ) is arranged. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Träger (102) und/oder der zweite Träger (104) ein duroplastisches Material aufweist.Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the first carrier ( 102 ) and / or the second carrier ( 104 ) has a thermosetting material. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der eine von dem thermoelektrischen Bauelement (110) abgewandte Seite (506) des zweiten Trägers (104) zumindest teilweise von einer Moldmasse (116) abgedeckt ist, wobei ein dem thermoelektrischen Bauelement (110) gegenüberliegender Bereich der Moldmasse (116) eine Aussparung zum Kontaktieren des thermoelektrischen Bauelements (110) aufweist. Thermoelectric device ( 100 ) according to one of the preceding claims, in which one of the thermoelectric component ( 110 ) facing away ( 506 ) of the second carrier ( 104 ) at least partially of a molding compound ( 116 ), wherein a the thermoelectric device ( 110 ) opposite region of the molding compound ( 116 ) a recess for contacting the thermoelectric device ( 110 ) having. Verfahren (700) zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung (100) mit folgenden Schritten: Bereitstellen (702) eines ersten Trägers (102) mit einem thermoelektrischen Bauelement (110), das sich aus einer ersten Platte (122), einer zweiten Platte (124) und einem Zwischenbereich (126) mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte (122) und der zweiten Platte (124) erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt; Bereitstellen (704) eines zweiten Trägers (104); und Anordnen (706) eines Trägerverbindungselements (106) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104), um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums (108) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) den ersten Träger (102) mit dem zweiten Träger (104) zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement (110) in dem vordefinierten Zwischenraum (108) angeordnet wird.Procedure ( 700 ) for producing a thermoelectric device ( 100 ) with the following steps: providing ( 702 ) of a first carrier ( 102 ) with a thermoelectric component ( 110 ), which consists of a first plate ( 122 ), a second plate ( 124 ) and an intermediate area ( 126 ) with a plurality of between the first plate ( 122 ) and the second plate ( 124 ) extending thermoelectric elements; Provide ( 704 ) of a second carrier ( 104 ); and arranging ( 706 ) a carrier connection element ( 106 ) between the first carrier ( 102 ) and the second carrier ( 104 ) to form a predefined gap ( 108 ) between the first carrier ( 102 ) and the second carrier ( 104 ) the first carrier ( 102 ) with the second carrier ( 104 ), so that the thermoelectric device ( 110 ) in the predefined interval ( 108 ) is arranged.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015110977A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Elringklinger Ag sensor device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075661A1 (en) 2011-03-29 2012-10-04 Micropelt Gmbh Thermoelectric device and method of manufacturing a thermoelectric device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142739A (en) * 2001-11-02 2003-05-16 Yamaha Corp Thermoelectric device
DE10205223A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-28 Audi Ag Vehicle unit, e.g. gearbox unit, has cooling device with at least one Peltier element associated with temperature-critical electronic components in electronic controller
EP2381498A1 (en) * 2010-04-20 2011-10-26 Mondragon Componentes, S. Coop. Method for manufacturing a thermoelectric module, and thermoelectric module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011075661A1 (en) 2011-03-29 2012-10-04 Micropelt Gmbh Thermoelectric device and method of manufacturing a thermoelectric device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015110977A1 (en) * 2015-07-07 2017-01-12 Elringklinger Ag sensor device

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