DE1151820B - Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung

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Publication number
DE1151820B
DE1151820B DEP28898A DEP0028898A DE1151820B DE 1151820 B DE1151820 B DE 1151820B DE P28898 A DEP28898 A DE P28898A DE P0028898 A DEP0028898 A DE P0028898A DE 1151820 B DE1151820 B DE 1151820B
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DE
Germany
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protective layer
current bridges
semiconductor bodies
covered
peltier device
Prior art date
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Pending
Application number
DEP28898A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Phys Dr Klaus Boeke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
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Publication of DE1151820B publication Critical patent/DE1151820B/de
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric 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

Description

  • Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung, bei dem Halbleiterkörper, vorzugsweise aus Wismuttellurid, an eine Platte oder an mehrere Platten aus elektrisch leitendem Werkstoff, vorzugsweise aus Kupfer, gelötet werden und bei dem aus diesen Platten der Werkstoff bis auf die Teile, welche die Halbleiterkörper verbindende Strombrücken bilden, entfernt wird.
  • Bekanntlich besteht ein Peltierelement aus zwei miteinander verbundenen Leitungsstücken aus unterschiedlich leitenden oder halbleitenden Stoffen. Wird durch die Verbindungsstelle ein elektrischer Strom geleitet, so wird sie sich je nach Stromrichtung abkühlen oder erwärmen. Es ist bekannt, daß Halbleitermaterialien diesen Effekt in besonderer Größe zeigen.
  • So besteht ein Halbleiter-Peltierelement beispielsweise aus zwei elektrisch hintereinandergeschalteten Halbleiterkörpern aus Wismuttellurid, von denen der eine n-leitend, der andere p-leitend ist.
  • Selbst die am besten geeigneten Materialien haben jedoch den Nachteil, daß Peltierelemente aus ihnen mit großen Stromstärken bei kleinen Spannungen betrieben werden müssen. Dieser Nachteil kann dadurch mindestens teilweise vermieden werden, daß mehrere, und zwar möglichst viele Peltierelemente mit kleinen Abmessungen elektrisch hintereinandergeschaltet werden. Dabei tritt jedoch die Schwierigkeit auf, die vielen die Halbleiterkörper verbindenden Strombrücken vor dem Verlöten einzeln an Ort und Stelle zu bringen.
  • Es sind nun Verfahren zur Herstellung von Peltiervorrichtungen bekannt, bei denen die p- und die n-leitenden Halbleiterkörper in der gewünschten räumlichen Verteilung zwischen zwei Platten aus elektrisch leitendem Werkstoff angelötet und dann aus diesen Platten diejenigen Teile, die nicht als Strombrücken stehenbleiben sollen, mechanisch, z. B. durch Sägen oder Fräsen, entfernt werden. Solche Verfahren sind jedoch zeitraubend und umständlich, da sie viele Bearbeitungsgänge hintereinander erfordern und der bei der Bearbeitung sich bildende Grat und die Späne entfernt werden müssen, damit im Betrieb keine Kurzschlüsse oder Kriechströme entstehen.
  • Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch umgangen, daß die zu den Strombrücken gehörenden, den Halbleiterkörpern abgewandten Oberflächenteile der Platten mit einer Schutzschicht bedeckt werden und daß dann der Plattenwerkstoff an den nicht von der Schutzschicht bedeckten Stellen in an sich bekannter Weise chemisch, vorzugsweise durch Ätzen, entfernt wird. Die Schutzschicht kann an den Stellen, an denen die Strombrücken stehenbleiben sollen, dadurch aufgebracht werden, daß die Platte mit einer geeigneten Schablone bedeckt und ein Schutzlack aufgesprüht wird. Auch ist es möglich, die Platten vollständig mit einer Schutzschicht zu bedecken und diese dann an den Stellen, an denen der Plattenwerkstoff chemisch entfernt werden soll, abzulösen. Die Schutzschicht kann dabei vor oder nach dem Anlöten der Halbleiterkörper aufgebracht und mechanisch oder chemisch abgelöst werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, entsprechend einer besonderen Durchführungsform des Verfahrens nach der Erfindung eine lichtempfindliche Schutzschicht zu verwenden, die in an sich bekannter Weise derart belichtet wird, daß sie an den Oberflächenteilen, an denen Strombrücken entstehen sollen, gegen die nachfolgende chemische Behandlung mindestens weitgehend beständig wird, und die dann an den nicht beständigen Stellen abgelöst wird.
  • Der Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht unter anderem darin, daß nicht wie bei den meisten bekannten Verfahren eine Vielzahl von Halbleiterkörpern, und Strombrücken relativ zueinander justiert und daß auch nicht eine Vielzahl von Trennschnitten durchgeführt werden müssen, sondern daß lediglich die Halbleiterkörper beispielsweise in einer Form aus Kunststoff gehaltert und dann an eine Platte gelötet werden, von der dann Teile auf an sich bekannte chemische Weise entfernt werden. Die Bestimmung der zu entfernenden Teile geschieht dabei beispielsweise durch Belichtung, wobei nur ein einziger Körper, nämlich die Belichtungsschablone, zu justieren ist. Ein Anwendungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung ist an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine unterbrochen gezeichnete Peltiervorrichtung in Seitenansicht bei einem Verfahrensschritt nach der Erfindung, Fig.2 das gleiche, abgebrochen gezeichnet, in Draufsicht, Fig.3 einen abgebrochen gezeichneten Teil der Peltiervorrichtung in Draufsicht nach einem weiteren Verfahrensschritt und Fig. 4 eine mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte, unterbrochen gezeichnete Peltiervorrichtung in der Seitenansicht.
  • Halbleiterkörper 1 (vgl. Fig. 1 und 2) aus Wismuttellurid sind mit zwei Platten 2 und 3 aus Kupfer durch Lötschichten 4 mechanisch und elektrisch verbunden. Die Halbleiterkörper 1 sind abwechselnd p- und n-leitend, was in der Fig. 1 durch die Buchstaben p und h angedeutet ist. Das Auflöten der Halbleiterkörper 1 kann so erfolgen, daß die losen Halbleiterkörper in einer Form gehalten werden und mit einer Stirnfläche zunächst an die Platte 2 gelötet werden. Danach wird die Form entfernt und die Platte 3 mit einem gegenüber dem bei der ersten Lötung benutzten Lot niedrigeren Schmelzpunkt aufgelötet.
  • Auf die Platte 2 wird dann eine Schicht 5, eine mit Kaliumbichromat aktivierte Lösung von Polyvinylalkohol, im Dunkeln aufgetragen und antrocknen gelassen. Mit Hilfe einer bekannten, der Einfachheit halber nicht gezeichneten optischen Vorrichtung wird dann ein Lichtmuster auf die Schicht 5 projiziert, das derart beschaffen ist, das die in der Fig. 3 schraffiert gezeichneten Flächenstücke 6 und 7 belichtet werden. Diese Flächenstücke 6 können in ihren Abmessungen den Halbleiterkörpern 1 entsprechen oder auch größer oder kleiner sein. So sind beispielsweise die Flächenstücke 7 (Fig. 3) größer, als es dem Halbleiterkörper 1 entspricht. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn es sich um kleine Halbleiterkörper, beispielsweise mit einer Höhe von 1,5 mm und quadratischem Querschnitt von 1 mm Seitenlänge, handelt. Bei derart kleinen Halbleiterkörpern brauchen die Platten nur etwa 1 mm dick zu sein, so daß es zur mechanischen Verstärkung wünschenswert ist, daß die durch die Flächenstücke 6 und 7 gebildeten Strombrücken einen möglichst großen Querschnitt haben.
  • An den belichteten Flächenstücken 6 und 7 härtet die Schicht 5 bekanntlich aus. Die übrige Schicht, also an den Stellen 10, wird abgewaschen und die Platte 2 mit einer chemischen Ätzflüssigkeit bedeckt, die die Platte 2, mit Ausnahme der von den Flächenstücken 6 und 7 bedeckten Stellen auflöst. So entstehen aus der Platte 2 die Strombrücken 8 (vgl. Fig. 4). Die Strombrücken 9 entstehen durch entsprechende Behandlung der Platte 3.
  • Es ist von Vorteil, die Abstände zwischen den Flächenstücken 6 und 7 möglichst klein zu halten, weil dadurch die mechanische Festigkeit der fertigen Peltiervorrichtung verbessert und der Ohmsche Widerstand der Strombrücken 8 und 9 wegen der Querschnittsvergrößerung vermindert wird. Außerdem ist weniger Material chemisch aufzulösen, daher wird weniger Ätzflüssigkeit benötigt. Außerdem entfällt bei dem Verfahren nach der Erfindung die Notwendigkeit, Grate od. ä. zu entfernen, wie es bei einer mechanischen Bearbeitung, insbesondere bei kleinem Abstand der Strombrücken voneinander, notwendig wäre.
  • Das Verfahren ermöglicht in besonders einfacher, auch für die Massenfabrikation geeigneter Weise die Herstellung von Peltiervorrichtungen, insbesondere mit vielen verhältnismäßig kleinen Halbleiterkörpern.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung, bei dem Halbleiterkörper, vorzugsweise aus Wismuttellurid, an eine Platte oder an mehrere Platten aus elektrisch leitendem Werkstoff, vorzugsweise aus Kupfer, gelötet werden und bei dem aus diesen Platten der Werkstoff bis auf die Teile, welche die Halbleiterkörper verbindende Strombrücken bilden, entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Strombrücken gehörenden, den Halbleiterkörpern abgewandten Oberflächenteile der Platten mit einer Schutzschicht bedeckt werden und daß dann der Plattenwerkstoff an den nicht von der Schutzschicht bedeckten Stellen in an sich bekannter Weise chemisch, vorzugsweise durch Ätzen, entfernt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine lichtempfindliche Schutzschicht verwendet wird, die in an sich bekannter Weise derart belichtet wird, daß sie an den Oberflächenteilen, an denen Strombrücken entstehen sollen, gegen die nachfolgende chemische Behandlung mindestens weitgehend beständig wird, und die dann an den nicht beständigen Stellen abgelöst wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1037 480.
DEP28898A 1962-03-03 1962-03-03 Verfahren zur Herstellung einer Peltiervorrichtung Pending DE1151820B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1639503B1 (de) * 1965-07-02 1970-06-04 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Thermobatterie
DE1764723B1 (de) * 1968-07-25 1971-07-15 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung eines Peltier-Kuehlblockes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1639503B1 (de) * 1965-07-02 1970-06-04 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen einer Thermobatterie
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