DE19646905A1 - Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Umwandlungsmoduls - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Umwandlungsmoduls zur Ver­ wendung in einem Gerät, das einen thermoelektrischen Effekt aus­ nutzt, wie beispielsweise in einem elektronischen Kühlgerät und einem elektrischen Energieerzeugungsgerät, und insbesondere ei­ nes thermoelektrischen Umwandlungsmoduls, der N-Typ-Halblei­ terelemente und P-Typ-Halbleiterelemente aufweist, die mittels Metallelektroden in Kaskade oder Reihe verbunden sind.

Es gibt verschiedene Arten von thermoelektrischen Umwandlungs­ modulen, die den Seebeck-Effekt, den Peltier-Effekt und den Thomson-Effekt verwenden. Unter diesen thermoelektrischen Um­ wandlungsmodulen wurden ein Seebeck-Effekt-Element und ein Pel­ tier-Effekt-Element verwirklicht, bei denen ein thermoelektri­ sches Element durch Verbinden verschiedener Arten von Metallen erzeugt ist. Im Seebeck-Effekt-Element sind verschiedene Arten von Metallen verbunden, um eine geschlossene Schleife zu bilden, und Thermoelektrizität wird erzeugt, indem Verbindungsstellen auf verschiedene Temperaturen gebracht sind. Ein derartiges See­ beck-Effekt-Element kann als thermoelektrisches Element ver­ wendet werden. Im Peltier-Effekt-Element sind verschiedene Arten von Metallen verbunden, um eine geschlossene Schleife zu bilden, und ein elektrischer Strom wird durch die Schleife in einer ge­ gebenen Richtung geschickt, damit Wärmeabsorption an einem Ver­ bindungspunkt und Wärmeerzeugung am anderen Verbindungspunkt auftreten. Ein derartiges thermoelektrisches Element kann als ein thermoelektrisches Heizelement oder ein thermoelektrisches Kühlelement verwendet werden. Um die Wirksamkeit dieser Elemente zu verbessern, wird ein Übergang zwischen einem Halbleiter und einem Metall verbreitet eingesetzt.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Grundstruk­ tur eines üblichen thermoelektrischen Umwandlungsmoduls zeigt, der als das oben erwähnte thermoelektrische Element aufgebaut ist. Der thermoelektrische Umwandlungsmodul umfaßt eine Anzahl von N-Typ-Halbleiterelementen 1 und eine Anzahl von P-Typ-Halb­ leiterelementen 2, wobei die N- und die P-Typ-Halbleiterelemente abwechselnd angeordnet sind. Benachbarte N-Typ- und P-Typ-Halb­ leiterelemente 1 und 2 sind in Kaskade oder Reihe mittels aus Metallstreifen bestehenden Elektroden 3 verbunden. Das linkssei­ tige N-Typ-Halbleiterelement 1 und das rechtsseitige P-Typ-Halbleiterelement 2 der Halbleiterelementanordnung in Kaskaden­ verbindung sind mit entgegengesetzten Enden einer Last 4 verbun­ den. Eine Seite der Halbleiteranordnung ist in eine Umgebung hö­ herer Temperatur gebracht, und die andere Seite liegt in einer Umgebung niedrigerer Temperatur. Dann fließen in jedem der N-Typ-Halbleiterelemente 1 Elektronen von der Hochtemperatursei­ te zu der Niedertemperaturseite, wie dies durch Vollinien ge­ zeigt ist (ein elektrischer Strom fließt von der Niedertempera­ turseite zu der Hochtemperaturseite). In jedem der P-Typ-Halb­ leiterelemente 2 fließen Löcher von der Hochtemperaturseite zu der Niedertemperaturseite, wie dies durch Strichlinien angedeu­ tet ist (ein elektrischer Strom fließt von der Hochtemperatur­ seite zu der Niedertemperaturseite). Daher liegt eine Spannung über der Last 4 mit einer in Fig. 1 angegebenen Polarität. Die Halbleiterelemente 1 und 2 können aus einem Bi-Te-Halbleiter (beispielsweise Bi₂Te₃), einem Bi-Sb-Halbleiter (beispielsweise Bi_0,88Sb_0,12) oder einem Si-Ge-Halbleiter (beispielsweise Si_0,8Ge_0,2) hergestellt sein.

Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung, die ein übliches Verfahren zum Herstellen des oben erwähnten bekannten thermo­ elektrischen Umwandlungsmoduls veranschaulicht. Auf einer Ober­ fläche eines isolierenden Substrates 5 sind Elektrodenmetall­ streifen 6 durch Löten oder Schweißen gemäß einem vorgegebenen Muster angebracht. Dann sind N-Typ-Halbleiterelemente 1 und P-Typ-Halbleiterelemente 2 an den Metallstreifen 6 durch Löten oder Schweißen festgelegt. Die Halbleiterelemente 1 und 2 können durch Schneiden eines Einkristalles, ein Schmelzverfahren oder aus einem gesinterten Halbleitermaterial hergestellt sein. Auf Oberseiten der N-Typ- und der P-Typ-Halbleiterelemente 1 und 2 sind Metallstreifen 7 durch Löten oder Schweißen befestigt. Auf diese Weise sind die N-Typ-Halbleiterelemente 1 und die P-Typ-Halbleiterelemente 2 abwechselnd angeordnet und in Kaskade mit­ tels der Metallstreifen 6 und 7 verbunden. In diesem Fall wurde vorgeschlagen, die Metallstreifen 7 gleichzeitig an den Halblei­ terelementen 1 und 2 mittels einer Isolierplatte zu befestigen, auf der zuvor ein Metallelektrodenmuster gebildet wurde.

Wenn ein thermoelektrischer Umwandlungsmodul großer Kapazität einschließlich einer hohen Anzahl von thermoelektrischen Ele­ menten durch das in Fig. 2 veranschaulichte übliche Verfahren herzustellen ist, werden eine extrem hohe Arbeitsgenauigkeit und große Zusammenbaufähigkeiten gefordert, und somit steigen die Herstellungskosten stark an. Darüberhinaus ist es unmöglich, ei­ nen thermoelektrischen Umwandlungsmodul mit einer gekrümmten Oberfläche herzustellen. Eine derart gekrümmte Oberfläche ist erforderlich, wenn ein thermoelektrischer Umwandlungsmodul an einem Basisglied mit einer gekrümmten Oberfläche zu befestigen ist. Auf diese Weise kann der durch dieses herkömmliche Ver­ fahren erzeugte Modul nicht bei zahlreichen Anwendungen ver­ wendet werden. Wenn beispielsweise der thermoelektrische Umwand­ lungsmodul auf ein System angewandt wird, bei dem eine elek­ trische Leistung oder Energie mittels Abwärme einer Brennkraft­ maschine erzeugt wird, so ist ein Raum zum Vorsehen des thermo­ elektrischen Umwandlungsmoduls begrenzt, und in zahlreichen Fäl­ len ist es wünschenswert, den thermoelektrischen Umwandlungs­ modul auf einer gekrümmten Oberfläche vorzusehen. Jedoch kann der durch das oben erwähnte übliche Verfahren hergestellte Modul nicht eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, und er kann daher nicht auf ein derartiges thermoelektrisches Energiesystem ange­ wandt werden.

In den japanischen Patentveröffentlichungen 58-199578, 61-263176, 5-283753, 7-162039 und 8-18109 sind verschiedene üb­ liche Arten zum Herstellen von thermoelektrischen Umwandlungs­ modulen beschrieben. In der japanischen Patentveröffentlichung 58-199578 werden, nachdem N-Typ-Halbleiterelemente und P-Typ-Halbleiterelemente abwechselnd angeordnet sind, Zwischenräume zwischen benachbarten Halbleiterelementen mit einem Haftmittel gefüllt. In der japanischen Patentveröffentlichung 61-263176 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine N-Typ-Halbleiterschicht und eine P-Typ-Halbleiterschicht sukzessive aufeinander aufge­ bracht werden, wobei Zwischenräume außer Kontaktbereichen von diesen Schichten mit einem glasartigen Material gefüllt werden. In einem in der japanischen Patentveröffentlichung 5-283753 of­ fenbarten Verfahren sind N-Typ-Halbleiterelemente und P-Typ-Halbleiterelemente abwechselnd in einem porösen Wärmewider­ standsisolierglied angeordnet. Weiterhin ist in der japanischen Patentveröffentlichung 7-162039 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine einzige Anordnung von Durchgangslöchern in einem Form­ körper gebildet wird, und N-Typ-Halbleiterelemente und P-Typ-Halbleiterelemente werden abwechselnd in diese Durchgangslöcher eingeführt. Schließlich ist in der japanischen Patentveröffent­ lichung 8-18109 ein thermoelektrisches Element mit N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelementen und einem isolierenden Material, wie beispielsweise Kunstharz, Keramik und Glas, das Zwischenräume zwischen benachbarten Halbleiterelementen füllt, beschrieben. Ein derartiges thermoelektrisches Element wird gebildet, indem eine N-Typ-Halbleiterschicht auf ein Glassubstrat abgeschieden oder aufgetragen wird, indem weiterhin eine P-Typ-Halbleiter­ schicht auf einem Glassubstrat aufgetragen wird, indem diese Glassubstrate und Halbleiterschichten durch eine Schneid- bzw. Fräsmaschine zerlegt werden, um Glieder zu erhalten, in denen säulenähnliche N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente ausgerichtet sind, indem diese Glieder so angeordnet werden, daß die N-Typ-Halbleiterelemente und P-Typ-Halbleiterelemente abwechselnd vor­ gesehen sind, und indem Zwischenräume zwischen diesen Halbleiter­ elementen mit einem Isoliermaterial gefüllt werden.

In dem in der japanischen Patentveröffentlichung 58-199578 be­ schriebenen bekannten Verfahren erfordert die Anordnung der N-Typ- und der P-Typ-Halbleiterelemente ein sehr kompliziertes Arbeiten, eine große Arbeitsgenauigkeit und ein hohes Zusammen­ bauvermögen, so daß somit die Herstellungskosten beträchtlich hoch werden. In dem in der japanischen Patentveröffentlichung 61-263176 beschriebenen üblichen Verfahren wird aufgrund einer Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Halb­ leitermaterial und dem glasartigen Material der thermoelektri­ sche Umwandlungsmodul einer Beschädigung durch den Wärmezyklus ausgesetzt, und er hat somit eine kurze Lebensdauer. In den be­ kannten Verfahren gemäß den japanischen Patentveröffentlichungen 5-283753 und 7-162039 erfordert das Einführen der N-Typ- und der P-Typ-Halbleiterelemente in die Löcher des isolierenden Substra­ tes eine hohe Arbeitsgenauigkeit und große Fähigkeit, so daß die Herstellungskosten sehr hoch werden. Weiterhin kann der thermo­ elektrische Umwandlungsmodul durch einen Wärmezyklus aufgrund einer Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten beschädigt oder zerstört werden. In dem in der japanischen Patentveröffentli­ chung 8-18109 vorgeschlagenen bekannten Verfahren wird die An­ ordnung der Halbleiterelemente durch eine Schneid- bzw. Fräsma­ schine gebildet, und es ist sehr schwierig, einen thermoelektri­ schen Umwandlungsmodul mit einer kleinen Abmessung herzustellen. Daher ist die Kapazität des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls begrenzt. Weiterhin kann aufgrund einer Differenz im Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten zwischen den Halbleiterelementen und dem Isoliermaterial der thermoelektrische Umwandlungsmodul leicht beschädigt werden, und seine Haltbarkeit ist ebenfalls begrenzt.

Außerdem gibt es in einem bekannten thermoelektrischen Umwand­ lungsmodul, der durch die das isolierende Substrat und/oder ein isolierendes Füllmaterial verwendenden Verfahren hergestellt ist, einen Nachteil, daß diese Materialien leicht bei Gebrauch entweichen oder verbrennen, und umgebende Substanzen werden da­ durch verunreinigt. Insbesondere können die Halbleiterelemente, die in der Nähe des Substrates und des Füllmaterials liegen, verunreinigt werden, und somit können die Eigenschaften der Halbleiterelemente verschlechtert werden, und die thermoelek­ trische Umwandlungswirksamkeit kann herabgesetzt werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nützliches und neuartiges Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Um­ wandlungsmoduls, der eine große Kapazität und eine gekrümmte Oberfläche hat und nicht umgebende Substanzen verunreinigt, auf eine genaue, einfache und wenig aufwendige Weise vorzusehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines ther­ moelektrischen Umwandlungsmoduls also die folgenden Schritte:
Vorbereiten eines Bienenwabenstrukturkörpers mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberlie­ genden Oberfläche und einer Vielzahl von Kanälen, die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstrecken, wobei abwechselnd einzelne oder mehrere Kanäle in eine erste Gruppe und die verbleibenden Kanäle in eine zweite Gruppe eingeteilt sind,
Einführen von N-Typ- und P-Typ-Halbleiterstreifen in die Kanäle, die zu der ersten bzw. zweiten Gruppe gehören,
Füllen von Zwischenräumen, die zwischen die Kanäle festlegenden Wänden und den darin eingeführten Halbleiterelementen gebildet sind, mit Füllgliedern,
Schneiden des Bienenwabenstrukturkörpers in eine Vielzahl von thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörper einer gewünsch­ ten Gestalt, deren jeder N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente hat, die in den Kanälen vorgesehen sind und an wechselseitig ge­ genüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen freiliegen,
Bilden von Metallelektroden auf entgegengesetzten Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers derart, daß benachbarte einzelne oder mehrere N-Typ-Halbleiterelemente und einzelne oder mehrere P-Typ-Halbleiterelemente in Kaskade mit­ tels der Metallelektroden verbunden sind, und
Entfernen der Füllglieder oder des Bienenwabenstrukturkörpers und der Füllglieder.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem Einführen der Halbleiterstreifen in die Kanäle des Bienenwabenstrukturkörpers und einem Positionieren dieser Halbleiterstreifen mittels der Füllglieder der Bienenwabenstrukturkörper in eine Vielzahl von Bienenwabenstruktur-Hauptkörper geschnitten. Daher ist die ge­ forderte Genauigkeit des Bienenwabenstrukturkörpers und der Halbleiterstreifen reduziert, und die Ausbeute des Bienenwaben- Umwandlungsmodul-Hauptkörpers ist verbessert. Auf diese Weise ist es möglich, den thermoelektrischen Umwandlungsmodul mit ei­ ner großen Kapazität und einer gekrümmten Oberfläche auf eine genaue, einfache und wenig aufwendige Weise herzustellen. Dar­ überhinaus werden die Füllglieder oder der Bienenwabenstruk­ turkörper und die Füllglieder nach einem Schneiden entfernt, und eine unerwünschte Verunreinigung von umgebenden Substanzen auf­ grund der Fusion und des Verbrennens dieser Materialien kann wirksam verhindert werden. Außerdem können diese Materialien einfach aus einer weiten Gruppe ausgewählt werden, und somit können die Herstellungskosten herabgesetzt werden.

Ein thermoelektrischer Umwandlungsmodul mit einer großen Kapa­ zität und einer gekrümmten Oberfläche, die an einer entspre­ chenden gekrümmten Oberfläche eines Basisgliedes befestigt wer­ den kann, wird hergestellt, indem N-Typ- und P-Typ-Halblei­ terstreifen in Durchgangslöcher eingeführt werden, die in einem Bienenwabenstrukturkörper ausgebildet sind, indem Zwischenräume zwischen die Durchgangslöcher festlegenden Wänden und den Halb­ leiterstreifen mit Füllgliedern gefüllt werden, indem der Bie­ nenwabenstrukturkörper in eine Vielzahl von thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörper zerschnitten wird, deren jeder eine gewünschte Oberflächenkonfiguration hat, indem Metallelektroden auf beiden Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers derart vorgesehen werden, daß abwechselnde N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente in Kaskade verbunden sind, und in­ dem schließlich die Füllglieder oder der Bienenwabenstrukturkör­ per und die Füllglieder entfernt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, die einen herkömmlichen thermoelektrischen Umwandlungsmodul veranschaulicht,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung, die ein übliches Verfahren zum Herstellen des thermoelektrischen Um­ wandlungsmoduls veranschaulicht,

Fig. 3A-3F Darstellungen, die aufeinanderfolgende Schritte eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen, und

Fig. 4A-4C aufeinanderfolgende Schritte eines anderen Aus­ führungsbeispiels des Verfahrens zum Herstellen des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls gemäß der vorlie­ genden Erfindung.

Die Fig. 3A-3F zeigen aufeinanderfolgende Schritte eines Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Her­ stellen des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls.

Zunächst wird, wie in Fig. 3A gezeigt ist, ein elektrisch iso­ lierender Bienenwabenstrukturkörper 21 mit einer großen Anzahl von darin gebildeten Kanälen 22 vorbereitet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Kanäle 22 in der Gestalt von viereckförmigen oder quadratischen Durchgangslöchern gebildet, deren jedes einen Querschnittsbereich von 25 mm² hat (eine Seite beträgt 5 mm). Dieser Bienenwabenstrukturkörper 21 ist aus Dichroit (Mg₂Al(AlSi₅)O₁₈) hergestellt und hat eine Höhe von 10 cm. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat ein lateraler Schnitt eines Durchgangsloches 22 eine viereckförmige oder qua­ dratische Gestalt; jedoch kann erfindungsgemäß das Durch­ gangsloch jede beliebige Querschnittsgestalt haben, wie bei­ spielsweise kreisförmig, dreieckförmig, rechteckförmig und hexagonal sein. In Fig. 3A ist das Durchgangsloch 22 zur Ver­ deutlichung der Darstellung so gezeichnet, daß es eine große Ab­ messung im Vergleich mit dem Bienenwabenstrukturkörper 21 hat, so daß die Anzahl der gezeigten Durchgangslöcher klein ist; in einem tatsächlichen Modul wird jedoch eine große Anzahl von Durchgangslöchern 22 mit jeweils einem sehr kleinen Querschnitt gebildet.

Sodann werden, wie in Fig. 3B veranschaulicht ist, N-Typ-Halb­ leiterstreifen 23 und P-Typ-Halbleiterstreifen 24 in abwech­ selnde Durchgangslöcher 22 eingeführt. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel ist der N-Typ-Halbleiterstreifen 23 aus Si_0,8Ge_0,2, das 0,2 Gew.-% an Phosphor (P) als N-Typ-Dotierstoff enthält, hergestellt, und der P-Typ-Halbleiterstreifen 24 ist aus Si_0,8Ge_0,2, das 0,05 Gew.-% Bor (B) als P-Typ-Dotierstoff ent­ hält, hergestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Halbleiterstreifen 23 und 24 einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 4 mm und einer Länge von nicht weniger als 10 cm. Erfindungsgemäß können die Halbleiterstreifen jede ge­ wünschte Querschnittsgestalt haben, wie beispielsweise vier­ eckförmig bzw. quadratisch, dreieckförmig und rechteckförmig sein. Es soll bemerkt werden, daß die N-Typ- und die P-Typ-Halbleiterstreifen 23 und 24 in aufeinanderfolgende Durchgangs­ löcher 22 abwechselnd eingeführt werden können, oder es können die N-Typ-Halbleiterstreifen in jedes andere Durchgangsloch nacheinander oder gleichzeitig eingeführt werden, und dann kön­ nen die P-Typ-Halbleiterstreifen in die verbleibenden Durch­ gangslöcher nacheinander oder gleichzeitig eingeführt werden.

Im folgenden werden, wie in Fig. 3C veranschaulicht ist, Zwi­ schenräume zwischen den die Durchgangslöcher 22 festlegenden Wänden und den Halbleiterstreifen 23, 24 mit Füllgliedern 25 ge­ füllt. Dies kann durchgeführt werden, indem der Bienenwaben­ strukturkörper 21 mit den darin eingeführten Halbleiterstrei­ fen 23, 24 in eine Schmelze eines Füllmaterials eingetaucht wird. Alternativ kann ein unteres Ende des Bienenwabenstruktur­ körpers 21 in eine Schmelze des Füllmaterials eingetaucht wer­ den, um das geschmolzene Material in die Zwischenräume zwischen den Wänden und den Halbleiterstreifen 23, 24 durch Kapillarwir­ kung einzusaugen.

Sodann wird nach Trocknen der Füllmaterialschmelze zur Bildung der elektrisch isolierenden Füllglieder 25 in den Durchgangs­ löchern 22 der Bienenwabenstrukturkörper 21 längs einer Ebene L, die senkrecht zu den Durchgangslöchern 22 ist, wie dies in Fig. 3D gezeigt ist, in eine Vielzahl von thermoelektrischen Um­ wandlungsmodul-Hauptkörper 26 geschnitten, deren jeder eine Dic­ ke von beispielsweise 5 mm hat. Durch diesen Schneidprozeß wer­ den auch die N-Typ- und die P-Typ-Halbleiterstreifen 23 und 24 geschnitten, um N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente 27 und 28 in jedem thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörper zu bilden. Sodann werden, wie in Fig. 3E gezeigt ist, auf Ober- und Unter­ seiten des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers 26 Metallelektroden 41 und 42 derart vorgesehen, daß die N-Typ-Halbleiterelemente 27 und die P-Typ-Halbleiterelemente 28 ab­ wechselnd in Reihe mittels der Elektroden 41 und 42 verbunden sind.

Schließlich werden, wie in Fig. 3F veranschaulicht ist, alle Füllglieder 25 entfernt, um einen endgültigen thermoelektrischen Umwandlungsmodul zu bilden. Beispielsweise können die Füll­ glieder 25 aus einem Kunstharz hergestellt sein. Dann können die Füllglieder 25 einfach entfernt werden, indem die in Fig. 3E veranschaulichte Anordnung in ein Ätzmittel eingetaucht wird, das das Kunstharz entziehen oder entfernen kann.

Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Füllglieder 25 in dem endgültigen thermoelektrischen Umwandlungsmodul entfernt sind, sind umgebende Substanzen frei von einer Verunreinigung aufgrund eines Schmelzens und Verbrennens des Materials der Füllglieder.

Die Fig. 4A-4C zeigen aufeinanderfolgende Schritte eines an­ deren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel werden lediglich die Füllglieder 25 entfernt; jedoch werden in dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel die Füllglieder und der Bienenwabenstruktur­ körper beide entfernt. Fig. 4A veranschaulicht den thermoelek­ trischen Umwandlungsmodul-Hauptkörper 26, der durch den gleichen Prozeß wie bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel gebildet ist. Sodann werden, wie in Fig. 4B veranschaulicht ist, benach­ barte N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente 27 und 28 mittels Me­ tallstreifenelektroden 41 und 42 in oberen und unteren Flächen des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers 26 verbun­ den. Auf diese Weise sind alle N-Typ- und P-Typ-Halbleiterele­ mente 27 und 28 abwechselnd in Kaskade verbunden. Dann wird die gesamte Anordnung in ein Ätzmittel eingetaucht, das den Bienen­ wabenstrukturkörper 21 und die Füllglieder 25 beide ätzen kann. Auf diese Weise werden der Bienenwabenstrukturkörper 21 und die Füllglieder 25 vollständig entfernt, um einen endgültigen ther­ moelektrischen Umwandlungsmodul zu erhalten, wie dieser in Fig. 4C gezeigt ist.

Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Bienenwabenstruk­ turkörper 21 und die Füllglieder 25 beide entfernt werden, kön­ nen sie aus jeglichen Arten von Materialien gemacht werden, die einfach zu entfernen sind. Weiterhin ist es nicht länger erfor­ derlich, den Bienenwabenstrukturkörper 21 aus einem elektrisch isolierenden Material herzustellen; er kann aus einem billigen Material, wie beispielweise Harz und Pulpe oder Zellstoff, ge­ bildet werden.

Wenn die mechanische Stabilität oder Stärke der durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren hergestellten thermoelektrischen Umwand­ lungsmodulen kleiner als ein erforderlicher Wert ist, können ei­ ne oder beide Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungs­ moduls mit einer Verstärkungsplatte bedeckt werden, die aus ei­ nem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.

Weiterhin sind in dem obigen Ausführungsbeispiel die Ober- und Unterseiten des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls flach ge­ staltet. Erfindungsgemäß können eine oder beide Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungsmoduls gekrümmt sein. In diesem Fall kann eine Oberflächenkonfiguration der Oberseite des ther­ moelektrischen Umwandlungsmoduls verschieden von derjenigen der Unterseite sein.

Wie oben in Einzelheiten erläutert ist, wird erfindungsgemäß nach einem Einführen der Halbleiterstreifen in die in dem Bie­ nenwabenstrukturkörper gebildeten Durchgangslöcher und einem Füllen der Zwischenräume zwischen den Halbleiterstreifen und den die Durchgangslöcher festlegenden Wänden mit den Füllgliedern, um die Halbleiterstreifen in ihrer Lage in den Durchgangslöchern zu halten, der Bienenwabenstrukturkörper in die thermoelektri­ schen Umwandlungsmodul-Hauptkörper geschnitten. Daher ist es möglich, einfach den thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Haupt­ körper mit einer großen Kapazität und einer gewünschten Ober­ flächenkonfiguration in einer leichten, genauen und wenig auf­ wendigen Weise zu bilden. Darüberhinaus werden nach Vorsehen der Elektroden die Füllglieder oder der Bienenwabenstrukturkörper entfernt, und somit werden umgebende Substanzen nicht durch die­ se Materialien während eines Gebrauches verunreinigt. Weiterhin können diese Materialien leicht aus einer weiten Gruppe gewählt werden, und die Herstellungskosten können reduziert werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Umwand­ lungsmoduls mit den folgenden Schritten:
Vorbereiten eines Bienenwabenstrukturkörpers (21) mit einer er­ sten Oberfläche, einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche und einer Vielzahl von Kanälen (22), die sich von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche erstrecken, wo­ bei abwechselnd einzelne oder mehrere Kanäle in eine erste Grup­ pe und die verbleibenden Kanäle in eine zweite Gruppe eingeteilt sind,
Einführen von N-Typ- und P-Typ-Halbleiterstreifen (23, 24) in die zu der ersten bzw. zweiten Gruppe gehörenden Kanäle (22),
Füllen von Zwischenräumen, die zwischen die Kanäle (22) festle­ genden Wänden und den darin eingeführten Halbleiterstreifen (23, 24) gebildet sind, mit Füllgliedern (25),
Schneiden des Bienenwabenstrukturkörpers (21) in eine Vielzahl von thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpern (26) einer gewünschten Gestalt, deren jeder N-Typ- und P-Typ-Halbleiterelemente in den Kanälen (22) hat, die an wechselseitig gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen freiliegen,
Erzeugen von Metallelektroden (41, 42) auf entgegengesetzten Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers (26) derart, daß benachbarte einzelne oder mehrere N-Typ-Halbleiterelemente (27) und einzelne oder mehrere P-Typ-Halbleiterelemente (28) in Kaskade mittels der Metallelektroden (41, 42) verbunden sind, und
Entfernen der Füllglieder (25) oder des Bienenwabenstrukturkör­ pers (21) und der Füllglieder (25).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllschritt durch Eintauchen des Bienenwabenstrukturkörpers (25) mit den darin eingeführten Halbleiterstreifen (23, 24) in eine Schmelze eines Materials der Füllglieder (25) ausgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllschritt durch Saugen unter Kapillarwirkung von einer Schmel­ ze eines Materials der Füllglieder (25) in die zwischen den Wän­ den des Bienenwabenstrukturkörpers (21) und der Halbleiterele­ mente (27, 28) gebildeten Räume durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Entfernungsschritt durch Eintauchen des ther­ moelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers (26) in ein Ätzmit­ tel, das die Füllglieder (25) ätzen kann, erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidschritt derart durchgeführt wird, daß wenigstens eine der Oberflächen des thermoelektrischen Umwandlungsmodul-Hauptkörpers (26) in eine gekrümmte Konfiguration gestaltet wird.