Thema der ErfindungTheme of the invention
Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrothermischer
Wandler nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Solche Wandler sind
oft starken thermischen Belastungen ausgesetzt, z. B. starken Temperaturschwankungen,
Dehnungsspannungen etc. Auch stehen sie unter starkem Preisdruck.One
The present invention is an electrothermal
Transducer according to the preamble of claim 1. Such transducers are
often exposed to strong thermal loads, eg. B. strong temperature fluctuations,
Strain stresses etc. They are also under strong price pressure.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Es
wird daher ein technisches Konzept nach den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung
und den übrigen
Ansprüchen entnehmbar.It
Therefore, a technical concept according to the independent claims is proposed.
Further advantageous embodiments are the following description
and the rest
Claims removable.
Die
Erfindung ist besonders vorteilhaft besonders hinsichtlich Herstellungskosten,
Sicherheit und Lebensdauer.The
Invention is particularly advantageous especially with regard to production costs,
Safety and durability.
Die
Erfindung eignet sich grundsätzlich
für alle
Arten von Temperiereinrichtungen und ihrer Verwendung in Klimatisierungseinrichtungen
insbesondere für
alle gepolsterten Gegenstände,
insbesondere Fahrzeugsitze, Sitzauflagen, Verkleidungselemente von
Fahrgasträumen,
Sessel oder bspw. Büroausstattung.The
Invention is basically
for all
Types of tempering devices and their use in air conditioning equipment
especially for
all upholstered items,
in particular vehicle seats, seat cushions, cladding elements of
Passenger spaces,
Armchair or office equipment, for example.
Figurencharacters
Im
Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen
sollen die Erfindung verständlich
machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen
sich im Rahmen der Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene
Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die
Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen
selbstverständlich untereinander
kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung
im Wesentlichen umgesetzt ist. „Im Wesentlichen" bedeutet dabei insbesondere,
dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem
Ausmaß erlaubt.
Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal
zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist.in the
Details of the invention will be explained below. These designs
the invention should be understood
do. However, they have only exemplary character. Of course, let
in the context of the invention, one or more described
Also omit, modify or supplement features. Also, the
Features of different embodiments
of course with each other
be combined. It is crucial that the concept of the invention
is essentially implemented. "Essentially" means in particular
that the implementation achieves a desired benefit in recognizable
Extent allowed.
This may in particular mean that a corresponding feature
to at least 50%, 90%, 95% or 99%.
Nachfolgend
wird Bezug genommen auf:following
reference is made to:
1 Kraftfahrzeug
im teilweisen Längsschnitt
mit Klimatisierungseinrichtung 1 Motor vehicle in partial longitudinal section with air conditioning device
2 Querschnitt
durch einen elektrischen Wandler bzw. eine Temperiereinrichtung
der Klimatisierungseinrichtung von 1 mit punktuellen
Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten 2 Cross section through an electrical converter or a tempering of the air conditioning device of 1 with punctual connections between the individual components
3 Längsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit wellblechartigen Wärmetauschereinrichtungen 3 Longitudinal section through a second embodiment of a thermoelectric converter with corrugated sheet-like heat exchanger devices
4 Perspektivische
Ansicht auf eine dritte Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit segmentierten Wärmetauschereinrichtungen 4 Perspective view of a third embodiment of a thermoelectric converter with segmented heat exchanger devices
5 Perspektivische
Ansicht auf eine vierte Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit u-förmigen Brückenelementen, die auch als Wärmetauschereinrichtungen
dienen 5 Perspective view of a fourth embodiment of a thermoelectric converter with U-shaped bridge elements, which also serve as heat exchanger devices
6 Perspektivische
Ansicht auf eine fünfte
Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit einer Vielzahl von Wärmeleitrippen
an den Brückenelementen 6 Perspective view of a fifth embodiment of a thermoelectric converter having a plurality of heat conducting ribs on the bridge elements
7 Längsschnitt
durch eine sechste Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit einer keramischen und einer
elastischen Verteilerplatte 7 Longitudinal section through a sixth embodiment of a thermoelectric converter with a ceramic and an elastic distribution plate
8 Perspektivische
Ansicht auf eine siebte Ausführungsform
eines thermoelektrischen Wandlers mit zwei wellblechartigen Wärmetauschereinrichtungen
mit unterschiedlicher Orientierung ihrer Rippen 8th Perspective view of a seventh embodiment of a thermoelectric converter with two corrugated sheet-like heat exchanger devices with different orientation of their ribs
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
1 zeigt
ein Fahrzeug 1000. Dabei kann es sich z. B. um ein Flugzeug,
ein Schienenfahrzeug, ein Schiff oder wie hier um ein Kraftfahrzeug
handeln. 1 shows a vehicle 1000 , It may be z. As an aircraft, a rail vehicle, a ship or act as here to a motor vehicle.
Das
Fahrzeug 1000 weist mindestens einen Inneneinrichtungsgegenstand 1100 auf.
Darunter werden im Zweifel alle Bauteile verstanden, mit denen ein
Benutzer der Fahrgastzelle in Kontakt kommen kann, wie z. B. eine
Lenkeinrichtung für
Fahrzeuge 1120, ein Armaturenbrett 1130, eine
Armauflage 1140, eine Türverkleidung 1150,
eine Sitzauflage 1160, eine Wärmedecke 1170, ein
Fahrzeughimmel 1180, ein Polster 400, ein Bezug 500 oder
ein Sitz 1110.The vehicle 1000 has at least one interior furnishing item 1100 on. These are understood in doubt all components with which a user of the passenger compartment can come into contact, such. B. a steering device for vehicles 1120 , a dashboard 1130 , an armrest 1140 , a door panel 1150 , a seat pad 1160 , a thermal blanket 1170 , a vehicle sky 1180 , a cushion 400 , a reference 500 or a seat 1110 ,
Der
Inneneinrichtungsgegenstand 1100 weist vorzugsweise mindestens
ein Polster 400 und/oder mindestens einen Bezug 500 auf.The interior decoration object 1100 preferably has at least one pad 400 and / or at least one reference 500 on.
Der
Inneneinrichtungsgegenstand 1100 weist vorzugsweise mindestens
eine Klima-Konditioniereinrichtung 100 auf. Sie dient z.
B. der Temperierung/Klimatisierung von benutzerberührten Flächen im
Fahrgastraum eines Fahrzeuges. Sie weist mindestens eine Temperiereinrichtung 110,
mindestens eine Luftführungseinrichtung 120 und/oder
mindestens eine Feuchteregulierungseinrichtung 130 auf. Unter
Temperiereinrichtung 140 wird jede Einrichtung verstanden,
die zur gezielten Veränderung
der Temperatur in ihrer Umgebung genutzt werden kann, z. B. alle
Vorrichtungen mit mindestens einem elektrischen Heizwiderstand,
einer Wärmepumpe,
einem Peltierelement und/oder einer Luftbewegungseinrichtung, z.
B. einem Ventilator, oder im Wesentlichen daraus gebildet ist. Unter
Luftführungseinrichtung wird
jede Einrichtung verstanden, die zur gezielten Veränderung
der Luftzusammensetzung oder der Luftströmungen in einem bestimmten
Flächen-
oder Raumbereich zum Luftaustausch genutzt werden kann, wie z. B.
Bordklimaanlage, zumindest teilweise luftdurchlässige Abstandsmedien, Abstandsgewirke und/oder
Klimatisierungseinleger. Unter Feuchteregulierungseinrichtung 130 wird
eine Einrichtung verstanden, die der Regulierung der Luftfeuchtigkeit
in ihrer Umgebung dient, insbesondere ge nannte Temperiereinrichtungen 110,
Feuchtigkeitsabsorber wie Aktivkohlefasern oder polymere Superabsorber.The interior decoration object 1100 preferably has at least one air conditioner 100 on. It serves z. B. the temperature / air conditioning of user-contacted areas in the passenger compartment of a vehicle. It has at least one tempering device 110 , at least one air guide device 120 and / or at least one moisture control device 130 on. Under tempering device 140 is understood to mean any device that is used to specifically change the temperature can be used in their environment, z. B. all devices with at least one electrical heating resistor, a heat pump, a Peltier element and / or an air movement device, for. B. a fan, or essentially formed thereof. Under air guide device is understood to mean any device that can be used to selectively change the air composition or the air currents in a certain area or space area for air exchange, such. B. on-board air conditioning, at least partially air-permeable spacing media, spacer knitted fabric and / or air conditioning insert. Under humidity regulation device 130 is understood a device that serves to regulate the humidity in their environment, in particular ge called tempering 110 , Moisture absorbers such as activated carbon fibers or polymeric superabsorbents.
Die
Temperiereinrichtung 110 ist über mindestens eine Verbindungsleitung 119 an
eine Stromquelle 150 angeschlossen.The tempering device 110 is via at least one connecting line 119 to a power source 150 connected.
Ein
elektrothermischer Wandler 112 ist eine Einrichtung zum
Wandeln elektrischer Energie in thermische Energie und/oder zur
Erzeugung eines Temperaturgefälles
zwischen zwei Orten mittels elektrischer Energie. Beispiele hierfür sind Peltierelemente.An electrothermal transducer 112 is a device for converting electrical energy into thermal energy and / or for generating a temperature gradient between two locations by means of electrical energy. Examples are Peltier elements.
2 zeigt
eine Temperiereinrichtung 110 mit einem elektrothermischen
Wandler 112 mit mindestens zwei elektrischen Halbleiterbausteinen 220a–f. Ein
Halbleiterelement ist zumindest teilweise P-dotiert, das andere
zumindest teilweise N-dotiert. Diese sind abwechselnd und sandwichartig
zwischen Brückenelement 200a–g angeordnet.
Dadurch entsteht in einer Reihenschaltung der Halbleiterbausteine
ein elektrothermischer Wandler 112. Fließt Strom durch
diese Anordnung, so wird die eine Seite der Halbleiterbausteine
kälter,
die andere Seite warmer. 2 shows a tempering device 110 with an electrothermal transducer 112 with at least two electrical semiconductor components 220a f. A semiconductor element is at least partially P-doped, the other at least partially N-doped. These are alternating and sandwiched between bridge element 200a -G arranged. As a result, an electrothermal converter is produced in a series connection of the semiconductor components 112 , If current flows through this arrangement, one side of the semiconductor components becomes colder, the other side becomes warmer.
Eine
Kaltseite 114 ist somit eine Seite des elektrothermischen
Wandlers 112, die bei Betrieb des Wandlers abgekühlt wird.
Diese kann baubedingt stets gleich bleibend oder je nach Stromdurchfluss umpolbar
sein.A cold side 114 is thus one side of the electrothermal transducer 112 , which is cooled during operation of the converter. Depending on the construction, this can always be the same or depending on the current flow.
Eine
Warmseite 115 ist eine Seite des elektrothermischen Wandlers 112,
die bei Betrieb des Wandlers erwärmt
wird.A warm side 115 is a side of the electrothermal transducer 112 which is heated during operation of the converter.
Die
Verbindung zwischen Halbleiterbausteinen 220 und Brückenelementen 200a–g kann
durch Schweißen,
Löten und/oder
Kleben mit einem elektrisch leitfähigen Kleber hergestellt sein.
Diese Verbindung kann dabei voll-/großflächig oder partiell/punktuell
erfolgen.The connection between semiconductor devices 220 and bridge elements 200a -G can be made by welding, soldering and / or gluing with an electrically conductive adhesive. This connection can take place fully / extensively or partially / selectively.
Zum
Verkleben sind besonders Wärmeleitkleber
geeignet. Dabei handelt es sich um Stoffe, die gut Wärme leiten,
um Weiterleitungsverlust vom elektrothermischen Wandler 112 auf
die Wärmetauschereinrichtungen 140, 141 zu minimieren
und zumindest zwei Objekte zumindest geringfügig aneinander haften lassen.
Beispiele hierfür
sind silikonfreie Wärmeleitpasten,
z. B. auf Basis synthetischer Fette mit metallischen Beimengungen,
wie Zinkoxidpartikel. Weitere Beispiele sind Zwei-Komponenten-Klebstoffe,
z. B. auf Epoxidbasis. Weiterhin sind Klebstoffe auf PSA-Basis geeignet.
Die Klebstoffe können
als Flüssigklebstoffe
aufgetragen sein. Sie können
jedoch auch z. B. als Klebeband eingebracht sein. Bspw. als thermisch
leitfähiges
PSA-Klebeband mit einer Verstärkung
durch eine elektrisch leitfähige
Folie, z. B. aus KaptonTM. Außerdem kommen
Wachse und Harze in Betracht, insbesondere wenn sie mit Metallen oder
Metalloxiden vermischt sind. Beim Verkleben von Komponenten der
Temperiereinrichtung 110 wird vorzugsweise ein Klebstoff
benutzt, der auch nach Verklebung noch elastisch und/oder kriechfähig ist. Dadurch
erhalten die Halbleiterbausteine Spielraum um thermische Ausdehnungsbewegungen
ohne Risse oder Brüche
ausführen
zu können.For bonding especially thermal adhesive are suitable. These are substances that conduct heat well, for transmission loss from the electrothermal transducer 112 on the heat exchanger devices 140 . 141 minimize and at least slightly adhere at least two objects to each other. Examples of these are silicone-free thermal pastes, z. B. based on synthetic fats with metallic admixtures, such as zinc oxide particles. Further examples are two-component adhesives, e.g. B. on epoxy basis. Furthermore, PSA-based adhesives are suitable. The adhesives can be applied as liquid adhesives. However, you can also z. B. introduced as an adhesive tape. For example. as a thermally conductive PSA adhesive tape with a reinforcement by an electrically conductive film, for. From Kapton ™ . In addition, waxes and resins come into consideration, especially when mixed with metals or metal oxides. When bonding components of the tempering 110 Preferably, an adhesive is used, which is still elastic and / or creepable even after bonding. This gives the semiconductor devices room to perform thermal expansion movements without cracks or fractures.
Es
ist auch möglich,
die Brückenelemente 200 in
Form von Leiterbahnen aus Zinn, Kupfer, Silberdruckpaste und/oder
elektrisch leitfähigem
Kleber anzuordnen.It is also possible to use the bridge elements 200 in the form of printed conductors made of tin, copper, silver-print paste and / or electrically conductive adhesive.
Der
thermoelektrische Wandler 112 weist vorzugsweise auf mindestens
einer Kalt- oder Warmseite 114, 115 mindestens
eine Wärmetauschereinrichtung 140, 141 auf.
Diese ist vorzugsweise zumindest anteilig aus einem gut wärmeleitenden
Material gefertigt, z. B. aus Aluminium oder Kupfer.The thermoelectric converter 112 preferably has at least one cold or warm side 114 . 115 at least one heat exchanger device 140 . 141 on. This is preferably at least partially made of a good heat conducting material, for. As aluminum or copper.
Sie
kann alle Halbleiterbausteine 220 des elektrothermischen
Wandlers 112 überdecken (2).
Sie kann jedoch auch nur bestimmten Halbleiterbausteinen zugeordnet
sein (4). In diesem Fall sind vorzugsweise mehrere Wärmetauschereinrichtungen
beabstandet zueinander nebeneinander angeordnet. Da diese relativ
zueinander beweglich sind und keine Kräfte aufeinander ausüben, lassen sich
dadurch thermische Spannungen reduzieren. Im Idealfall sind jedem
mit einem Brückenelement 200a–g verbundenen
Paar von Halbleiterbausteinen 220 eine (5)
oder mehrere (6) Wärmetauschereinrichtungen 140, 141 zugeordnet.
Die Wärmetauschereinrichtung
kann eine wellblechartige Struktur aufweisen wie in 3 und/oder
Kühlrippen wie
in 2 und/oder u-förmige
Profilbögen
wie in 5. Die Wärmetauschereinrichtungen
von Kalt- und Warmseite 140, 141 können in
gleicher oder verschiedener Art ausgeführt sein.It can handle all semiconductor devices 220 of the electrothermal transducer 112 cover ( 2 ). However, it can also be assigned only to specific semiconductor components ( 4 ). In this case, preferably a plurality of heat exchanger devices spaced apart from each other. Since these are movable relative to each other and exert no forces on each other, thereby thermal stresses can be reduced. Ideally, each with a bridge element 200a -G connected pair of semiconductor devices 220 one ( 5 ) or more ( 6 ) Heat exchanger devices 140 . 141 assigned. The heat exchanger device may have a corrugated sheet-like structure as in 3 and / or cooling fins as in 2 and / or U-shaped profile sheets as in 5 , The heat exchanger devices of cold and warm side 140 . 141 may be implemented in the same or different ways.
Zur
elektrischen Isolation der Halbleiterbausteine 220 und
der Brückenelemente 200a–g von den Wärmetauschereinrichtungen 140, 141,
zur besseren Verteilung mechanischer Lasten und zur Vergleichmäßigung von
Wärmeströmen kann
mindestens eine Verteilerplatte 145, 146 zwischen
mindestens einer Wärmetauschereinrichtung 140, 141 und mindestens
einem Halbleiterbausein 220 bzw. einem Brückenelement 200a–g vorgesehen
sein. Es kann vorgesehen sein, dass sowohl an der Heiß- als auf der
Kaltseite gleichartige oder voneinander verschiedene Verteilerplatten 145, 146 angeordnet
sind.For the electrical isolation of the semiconductor components 220 and the bridge elements 200a -G from the heat exchanger devices 140 . 141 , for the better At least one distribution plate can be used to distribute mechanical loads and even out heat flows 145 . 146 between at least one heat exchanger device 140 . 141 and at least one semiconductor device 220 or a bridge element 200a -G be provided. It can be provided that on both the hot and the cold side of the same or different distribution plates 145 . 146 are arranged.
Mindestens
eine Verteilerplatte 145, 146 ist vorzugsweise
aus einem keramischen Material. Besonders günstig sind DBC-Keramiken, weil
diese robuster sind als herkömmliche
Keramik-Materialien.At least one distributor plate 145 . 146 is preferably made of a ceramic material. DBC ceramics are particularly advantageous because they are more robust than conventional ceramic materials.
Es
kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Verteilerplatte 145, 146 zumindest
anteilig aus Kapton gefertigt ist. Dieses Material ist thermisch
leitfähig
aber elektrisch isolierend. Es gestattet dem elektrothermischen
Wandler 112 eine größere Dehnung
als eher sprödere
Keramikmaterialien.It can be provided that at least one distributor plate 145 . 146 at least partially made of Kapton. This material is thermally conductive but electrically insulating. It allows the electrothermal transducer 112 a greater elongation than more brittle ceramic materials.
Mindestens
eine Verteilerplatte 146 ist vorzugsweise aus einem Material,
das elastischer ist, als das Material mindestens einer weiteren
(z. B. der ersten) Verteilerplatte 145. Hierfür eignet
sich z. B. ein elektrisch nicht-leitender Polymer.At least one distributor plate 146 is preferably made of a material that is more elastic than the material of at least one other (eg the first) distributor plate 145 , For this purpose, z. B. an electrically non-conductive polymer.
Zweckmäßigerweise
sind die Verteilerplatten 145, 146 in einer Richtung
biegsam und in einer anderen Richtung steif. Dies kann z. B. dadurch
erreicht werden, dass sie wellblechartig gebogen bzw. geschwungen
sind. Zweckmäßigerweise
sind die Verteilerplatten der Heiß- und Kaltseite um 90° zueinander
gedreht (8). Dadurch ist gewährleistet,
dass sie allenfalls geringfügige
Dehnungslasten aufeinander ausüben.
Es kann zweckmäßig sein,
die Verteilerplat ten 145, 146 zu metallisieren,
sie mit zusätzlichen
Rippen zu versehen oder mit elastischem, leitfähigem Füllstoff zu versehen. Insbesondere
bei diesem Typ kann auf zusätzliche
Wärmetauschereinrichtungen 140, 141 verzichtet
werden und diese Funktion von den Verteilerplatten 145, 146 übernommen
werden.Conveniently, the distribution plates 145 . 146 flexible in one direction and stiff in another direction. This can be z. B. be achieved in that they are curved corrugated sheet metal or curved. Conveniently, the distributor plates of the hot and cold side are rotated by 90 ° to each other ( 8th ). This ensures that they exercise at most slight strain loads on each other. It may be appropriate, the Verteilerplat th 145 . 146 metallize, provide them with additional ribs or provide with elastic, conductive filler. In particular, in this type can be additional heat exchanger devices 140 . 141 be waived and this function of the distributor plates 145 . 146 be taken over.
Halbleiterbausteine 220 sind
zweckmäßigerweise
so angeordnet, dass sie jeweils entlang der Rippen bzw. der Berg/Tal-Struktur
der Verteilerplatten 145, 146 angeordnet sind.
Dies verbessert den Wärmefluss
und minimiert Spannungen.Semiconductor devices 220 are suitably arranged so that they respectively along the ribs and the mountain / valley structure of the distribution plates 145 . 146 are arranged. This improves heat flow and minimizes stress.
Es
kann auch vorgesehen sein, dass nur die Heiß- oder nur die Kaltseite mit
einer Verteilerplatte 145, 146 versehen sind.
Dadurch vermindern sich ebenfalls thermische Spangen, die sich aus
der unterschiedlichen Wärmedehnung
der Warm- und der Kaltseite ergeben.It can also be provided that only the hot or only the cold side with a distributor plate 145 . 146 are provided. This also reduces thermal clips, resulting from the different thermal expansion of the hot and the cold side.
Um
die elektrische Isolation der Halbleiterbausteine 220 gegenüber ihrer
Umgebung sicherzustellen, kann für
solche Konstruktionen eine Isolationsschicht, z. B. in Form eines
Polymer-Films und/oder zweiseitigen Klebebandes zwischen der Wärmetauschereinrichtung 140 und
den Halbleiterbausteinen 220 vorgesehen sein. Eine solche
Isolationsschicht kann Überbrückungseinrichtungen
gleichzeitig überdecken.
Dabei empfiehlt sich, dass die Isolationsschicht zwischen den verschiedenen Überbrückungseinrichtungen
bauchartige Mäander
oder Biegungen aufweist, um Spannungen vorzubeugen.To the electrical isolation of the semiconductor devices 220 to ensure their environment, for such constructions, an insulating layer, for. Example in the form of a polymer film and / or two-sided adhesive tape between the heat exchanger means 140 and the semiconductor devices 220 be provided. Such an insulation layer can simultaneously cover bridging devices. It is recommended that the insulation layer between the various bridging devices has bulbous meanders or bends to prevent stress.
Es
kann aber auch eine eigene Isolationsschicht je Überbrückungselement vorgesehen sein. Für beide
Zwecke sind Beschichtungen mit einem Dielektrikum zweckmäßig, die
z. B. aufgesprüht,
aufgedruckt, eingerieben, gesputtert etc. sind. Als Materialbestandteile
sind besonders geeignet: Lack, Email, Zement, Gummi, etc.It
but can also be provided a separate insulation layer per bridging element. For both
Purposes are coatings with a dielectric appropriate, the
z. B. sprayed,
printed, rubbed, sputtered etc. are. As material components
are particularly suitable: lacquer, enamel, cement, rubber, etc.
Vorzugsweise
ist zwischen mindestens einem elektrothermischen Wandler 112 und
mindestens einer Verteilerplatte 145, 146 und/oder
einer Wärmetauschereinrichtung 140, 141 mindestens eine
Verbindungszone 230 vorgesehen, an der der elektrothermische
Wandler 112 mit der Wärmetauschereinrich tung 140, 141 bzw.
die Verteilerplatte 145, 146 oder die Verteilerplatte 145, 146 mit
mindestens einer der beiden anderen Komponenten verbunden ist.Preferably, between at least one electrothermal transducer 112 and at least one distributor plate 145 . 146 and / or a heat exchanger device 140 . 141 at least one connection zone 230 provided at the electrothermal transducer 112 with the Wärmetauschereinrich device 140 . 141 or the distributor plate 145 . 146 or the distributor plate 145 . 146 connected to at least one of the other two components.
Die
Verbindung von Brückenelementen 200a–g mit den
Wärmetauschereinrichtungen 140, 141 und/oder
den Verteilerplatten 145, 146 kann dabei in gleicher
Art ausgeführt
sein wie die zwischen den Brückenelementen 200 und
den Halbleiterbausteinen 220. Vorzugsweise ist die Verbindung
zumindest anteilig aus einem Kunst-Harz, Epoxy-Kleber und/oder Indium-Lot
gefertigt. Da diese Materialien zumindest in gewissem Maße eine
Dehnung des elektrothermischen Wandlers 112 bzw. der Wärmetauschereinrichtung 140, 141 zulassen,
kommt auch eine groß-
oder vollflächige
Anbringung der Verbindungszone 230 zwischen den Verteilerplatten 145, 146 und
dem elektrothermischen Wandler 112 bzw. der Wärmetauschereinrichtung 140, 141 in
Frage, selbst wenn die Wärmetauschereinrichtung 140, 141 aus
Kupfer und die Verteilerplatten 145, 146 aus Keramik
sind.The connection of bridge elements 200a -G with the heat exchanger devices 140 . 141 and / or the distribution plates 145 . 146 can be carried out in the same way as that between the bridge elements 200 and the semiconductor devices 220 , Preferably, the compound is at least partially made of a synthetic resin, epoxy and / or indium solder. Since these materials, at least to some extent, elongation of the electrothermal transducer 112 or the heat exchanger device 140 . 141 Allow also comes a large or full-surface attachment of the connection zone 230 between the distributor plates 145 . 146 and the electrothermal transducer 112 or the heat exchanger device 140 . 141 in question, even if the heat exchanger device 140 . 141 made of copper and the distributor plates 145 . 146 are made of ceramic.
Nachfolgend
werden nun noch verschiedene Varianten beschrieben, um den Halbleiterbausteinen 220 Gelegenheit
zu geben, thermischen Dehnungsbewegungen zu folgen und gleichzeitig
ein festes Temperierelement zu erhalten.In the following, different variants will be described to the semiconductor components 220 Opportunity to follow thermal expansion movements while maintaining a fixed tempering.
Entscheidend
ist, dass die warme Seite eines Halbleiterbausteins 220 die
Möglichkeit
bekommt, ihre Mitte aufzuwölben
und die kalte Seite ihre Randbereiche zumindest geringfügig aufstellen kann.
Dafür ist
zweckmäßig, dass
mindestens zwei der Komponenten der Temperiereinrichtung 110 und/oder
des elektrothermischen Wandlers 112 nur partiell miteinander
verklebt sind.It is crucial that the warm side of a semiconductor device 220 gets the opportunity to bulge their center and the cold side can set up their margins at least slightly. It is expedient that at least two the components of the tempering 110 and / or the electrothermal transducer 112 only partially glued together.
Variante
a) Man klebt einen Punkt in der Mitte der Halbleiterbausteine 220 an
den Überbrückungselementen
der Heiß-Seite
der Temperiereinrichtung 110 fest. Ist der Punkt klein
genug, kann sich der Halbleiterbaustein 220 von der Heißseite weg biegen,
auch wenn der Kleber hart und nicht elastisch ist. Die Klebezone 230 kann
mittig oder am Rand liegen. Sie macht vorzugsweise weniger als 70%
der Grundfläche
des Halbleiterbausteins 220 aus, vorzugsweise weniger als
55% bzw. 30%.Variant a) One sticks a dot in the middle of the semiconductor components 220 at the bridging elements of the hot side of the tempering 110 firmly. If the point is small enough, the semiconductor device can 220 bend away from the hot side, even if the glue is hard and not elastic. The adhesive zone 230 may be in the middle or on the edge. It preferably makes up less than 70% of the base area of the semiconductor component 220 from, preferably less than 55% or 30%.
An
der gegenüberliegenden
Kaltseite 114 werden die Halbleiterbausteine 220 punktuell
oder vollfächig
mit dem Überbrückungselement
verklebt. Diese sind aber in diesem Bereich nicht vollfächig an den
Keramikplatten befestigt, sondern zumindest teilweise dort nicht
befestigt – vorzugsweise
gar nicht. Am besten sind sie nur an Zonen zwischen den einzelnen
Halbleiterbausteinen 220 mit der Keramikplatte verbunden.
Dadurch erhalten die zur Kaltseite 114 weisenden Kanten
der Halbleiterbauelemente die Möglichkeit,
sich aufeinander zu zubewegen und der innere Bereich der Grundfläche kann
sich von der Kaltseite 114 abheben. Die Überbrückungselemente können z.
B. mit Folien oder Textilien verstärkt sein, z. B. mit Bestandteilen
von Polymeren wie PU und/oder Metallen.On the opposite cold side 114 become the semiconductor devices 220 glued selectively or completely with the bridging element. But these are not fully attached to the ceramic plates in this area, but at least partially not fixed there - preferably not at all. They are best only at zones between the individual semiconductor devices 220 connected to the ceramic plate. This will get you to the cold side 114 pointing edges of the semiconductor devices have the ability to move towards each other and the inner region of the base can be from the cold side 114 take off. The bridging elements can, for. B. reinforced with films or textiles, z. B. with constituents of polymers such as PU and / or metals.
Variante
b) Die Halbleiterbausteine 220 werden auf der Heißseite 115 auf
einen Ring und/oder Rahmen geklebt, der in der Mitte eine flache
Vertiefung hat, in die sich der Halbleiterbaustein 220 bei
Erwärmung
und Ausdehnung aufwerfen kann.Variant b) The semiconductor components 220 be on the hot side 115 glued to a ring and / or frame, which has a shallow recess in the middle, in which the semiconductor device 220 may raise during warming and expansion.
Auf
der Kaltseite 114 liegt der Halbleiterbaustein 220 in
der Mitte auf einer erhöhten
Fläche,
so dass sie an den Rändern
einen umlaufenden Spalt hat. Dieser gibt dem Halbleiterbaustein 220 Spiel, sich
mit seinen abkühlenden,
sich zusammenziehenden Bereichen zur Kaltseite 114 zu biegen.
Vorteilhaft ist hier, wenn Ring, Rahmen und/oder die erhöhte Fläche zumindest
teilweise aus dem Jumpermaterial, aus gelötetem, geschweißtem oder
gesintertem Metall und/oder aus elektrisch und/oder thermisch leitfähigem Klebstoff
gebildet sind.On the cold side 114 is the semiconductor device 220 in the middle on a raised surface, so that it has a circumferential gap at the edges. This gives the semiconductor device 220 Play, with its cooling, constricting areas to the cold side 114 to bend. It is advantageous here if the ring, frame and / or the raised surface are formed at least partially from the jumper material, from soldered, welded or sintered metal and / or from electrically and / or thermally conductive adhesive.
Variante
c) Man klebt die Halbleiterbaustein-Heißseite nur an einer Kante an
der heißen
Keramikplatte fest. Man klebt die Halbleiterbaustein-Kaltseite auch
nur an einer Kante an der kalten Keramikplatte fest, aber die beiden
Kanten liegen an einander gegenüber
liegenden Enden des Halbleiterbausteins 220. Dann hat der
Halbleiterbaustein 220 Spiel, wenn er die Keramikplatten
etwas seitlich und nach oben bewegt.Variant c) One sticks the semiconductor component hot side only at one edge to the hot ceramic plate. The semiconductor device cold side is also adhered to only one edge on the cold ceramic plate, but the two edges are located at mutually opposite ends of the semiconductor device 220 , Then the semiconductor chip has 220 Play when he moves the ceramic plates slightly laterally and upwards.
Die
Temperiereinrichtung 110 befindet sich vorzugsweise in
einer Klimatisierungseinrichtung. Dort wird ein erster Luftstrom
an der einen Seite der Tem periereinrichtung 110 entlang
geführt.
Dadurch nimmt er bspw. Wärme
auf. Soll geheizt werden, so wird dieser aufgewärmte Strom dem Benutzer zugeführt. Ein
zweiter Luftstrom streicht an der gegenüber liegenden Wärmetauschereinrichtung 140, 141 vorbei.
Dort gibt er seine Wärmeenergie
an die Wärmetauschereinrichtung
ab und wird dadurch abgekühlt. Soll
gekühlt
werden, so wird dieser Luftstrom dem Benutzer zugeführt.The tempering device 110 is preferably located in an air conditioning device. There is a first air flow periereinrichtung on one side of the Tem 110 guided along. As a result, he absorbs heat, for example. To be heated, this heated power is supplied to the user. A second air stream sweeps the opposite heat exchanger device 140 . 141 past. There he gives his heat energy to the heat exchanger device and is thereby cooled. If it is to be cooled, this air flow is supplied to the user.
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100100
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Klima-KonditioniereinrichtungAir-conditioning device
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110110
-
Temperiereinrichtungtempering
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112112
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Elektrothermischer
WandlerElectrothermal
converter
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114114
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Kaltseitecold side
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115115
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Warmseitewarm side
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119119
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Verbindungsleitungconnecting line
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120120
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LuftführungseinrichtungAir guide device
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130130
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FeuchteregulierungseinrichtungMoisture regulating device
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140140
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Wärmetauschereinrichtung
der Kaltseiteheat exchanger device
the cold side
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141141
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Wärmetauschereinrichtung
der Warmseiteheat exchanger device
the warm side
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145,
146145
146
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Verteilerplattendistribution plates
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150150
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Stromquellepower source
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200a–g200a-g
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Brückenelementebridge elements
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220a–f220a-f
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HalbleiterbausteineSemiconductor devices
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230a–c230a-c
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Verbindungszoneconnecting zone
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400400
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Polsterpad
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500500
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Bezugreference
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10001000
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Fahrzeugvehicle
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11001100
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InneneinrichtungsgegenstandInterior furnishing
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11101110
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SitzSeat
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11201120
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Lenkradsteering wheel
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11301130
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Armaturenbrettdashboard
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11401140
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Armauflagearmrest
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11501150
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Türverkleidungdoor trim
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11601160
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Sitzauflageseat cushion
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11701170
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Wärmedeckethermal blanket
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11801180
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Fahrzeughimmelheadlining
