RU97120995A

RU97120995A - Способ изготовления термоэлектрического модуля

Info

Publication number: RU97120995A
Application number: RU97120995/28A
Authority: RU
Inventors: Маегава Нобутеру; Окада Нироаки; Цузаки Мичимаса; Сакаи Иури; Шимода Кацуиоши; Комацу Теруаки; Мюрасе Шиния; Инуе Хироики; Сагава Масауики
Original assignee: Мацушита Электрик Уорк, Лтд.
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2000-01-10

Claims

1. Способ изготовления термоэлектрического модуля, при котором названный модуль изготовляют из множества термоэлектрических кристаллов, образующих матрицу между первой и второй подложками, выполненными из диэлектрика, отличающийся тем, что матрицу включают последовательно в электрическую цепь таким образом, чтобы нагревать поверхность первой подложки и охлаждать поверхность второй подложки в результате действия электротермического эффекта Пельтье, возникающего в термоэлектрических кристаллах, при этом в названном способе применяют множество продолговатых термоэлектрических брусков р-типа и n-типа, которые разделяют на названные термоэлектрические кристаллы, и первую токопроводящую подложку со множеством первых контактов, образующих матрицу, при этом соседние первые контакты, образующие ряд матрицы, взаимосвязаны соответственно горизонтальными перемычками, в то время как в направлении расположения колонки эти названные первые контакты разделены между собой; при этом названный способ включает следующие этапы: соединяют названную первую токопроводящую плату с названной первой подложкой для фиксации первой проводящей платы с помощью названной первой подложки; размещают множество названных продолговатых термоэлектрических брусков р-типа и n-типа на названных первых контактах по названным рядам таким образом, чтобы по направлению расположения колонки матрицы бруски р-типа чередовались с брусками n-типа с интервалом между ними; соединяют одну грань каждого термоэлектрического бруска с названными первыми контактами, образующими ряд; режут каждый продолговатый термоэлектрический брусок на названные термоэлектрические кристаллы, а также одновременную режут названные горизонтальные перемычки, чтобы распределить получаемые термоэлектрические кристаллы по индивидуальным первым контактам; размещают множество вторых контактов на названных кристаллах напротив первых контактов для получения последовательно включенного электрического контура, состоящего из названных кристаллов в сочетании с названными первыми контактами, и соединяют вторые подложки, в которых установлены названные вторые контакты, с названной первой подложкой для образования между ними соединения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что названную первую подложку изготовляют из керамического материала, на котором установлена названная первая токопроводящая плата.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что названную первую подложку изготовляют из диэлектрического пластика, в который залита названная первая токопроводящая плата, при этом названные первые контакты выходят на одну сторону названной первой подложки.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что названный термоэлектрический брусок выполняют с противолежащими верхней и нижней гранями, с противолежащими боковыми гранями и противолежащими торцами, при этом названный термоэлектрический брусок имеет плоскости спайности, проходящие, в основном, вдоль названных противолежащих боковых граней, названные верхняя и нижняя грани расположенные, в основном, перпендикулярно названным плоскостям спайности, соединены соответственно с названными первыми и вторыми контактами.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что операцию резки названных термоэлектрических брусков осуществляют в перпендикулярном направлении, относительно названных плоскостей спайности.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что множество названных термоэлектрических брусков с помощью диэлектрика, ранее нанесенного на названные первые контакты, соединяют в единую структуру.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что названные горизонтальные перемычки, после их размещения на названной первой подложке, фиксируют на некотором расстоянии от противоположной стороны названной первой подложки, чтобы осталось свободное пространство.

8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что названную первую подложку изготавливают из оксида алюминия и названную первую токопроводящую плату изготавливают из меди или медного сплава, чтобы названные первые контакты и названные горизонтальные перемычки изготавливались как единое целое, названную первую токопроводящую плату соединяют с названной первой подложкой методом прямого соединения меди.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют как единую структуру, в состав которой входит рамка, окружающая матрицу первых контактов и соединенная с ней воедино, при этом помимо названных первых контактов названную рамку соединяют методом прямого соединения с названной первой подложкой.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что толщину названной рамки выбирают меньше толщины названных первых контактов.

11. Способ по п. 2, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату соединяют с каждой из противоположных сторон названной первой подложки для того, чтобы матрица названных термоэлектрических кристаллов была образована первыми контактами каждой названной первой токопроводящей платы для создания двух цепей последовательно соединенных названных термоэлектрических кристаллов, при этом названные первые токопроводящие платы с противоположных сторон первой подложки снабжают электрическими выводами, способными компенсировать температурные расширения, которые расположены с одного конца первой подложки в непосредственной близости друг к другу, таким образом, что две цепи последовательно включенных элементов соединяются друг с другом посредством этих электрических выводов, способных компенсировать температурные расширения.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют как единое целое с матрицей первых контактов и перемычками, обеспечивающими неразъемное соединение первых контактов, названных перемычек, состоящих из названных горизонтальных перемычек, обеспечивающих соединение первых контактов вдоль направления распространения ряда матрицы, и вертикальных перемычек, обеспечивающих соединение двух соседних первых контактов, расположенных парами в направлении распространения колонки матрицы, при этом названные пары первых контактов выполняют взаимосвязанными названными вертикальными перемычками в одну колонку матрицы со смещением относительно пар взаимосвязанных первых контактов в соседних колонках матрицы таким образом, что первые контакты матрицы взаимосвязаны названными горизонтальными и вертикальными перемычками, при этом толщина названных горизонтальных и вертикальных перемычек меньше толщины названных первых контактов.

13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что названные горизонтальные перемычки выполняют с углублением для поглощения температурных напряжений, возникающих на первой токопроводящей плате, когда названная первая токопроводящая плата соединяется с первой подложкой.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что названная вертикальная перемычка образует углубление по отношению к соседним первым контактам для поглощения температурных напряжений, возникающих в первых контактах.

15. Способ по п.12, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют в виде двух матриц названных первых контактов, при этом названные матрицы разделяют прорезью в названной первой токопроводящей плате в направлении распространения ряда.

16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что названные горизонтальные бруски уменьшенной толщины выполняют заподлицо с верхней поверхностью соседних первых контактов, на которые устанавливают названный термоэлектрический брусок таким образом, чтобы в ряду матрицы образовать углубление, открытое книзу, между соседними первыми контактами.

17. Способ по п. 12, отличающийся тем, что названные вертикальные бруски уменьшенной толщины выполняют заподлицо с нижней поверхностью соседних первых контактов, с которыми соединяется названная первая подложка таким образом, чтобы образовать углубление, открытое кверху, между соседними первыми контактами.

18. Способ по п. 3, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют как единое целое с матрицей первых контактов и перемычками, обеспечивающими неразъемное соединение первых контактов названных перемычек, состоящих из названных горизонтальных перемычек, обеспечивающих соединение первых контактов вдоль направления распространения ряда матрицы, и вертикальных перемычек, обеспечивающих соединение двух соседних первых контактов, расположенных парами в направлении распространения колонки матрицы, при этом названные пары первых контактов выполняют взаимосвязанными названными вертикальными перемычками в одну колонку матрицы со смещением относительно пар взаимосвязанных первых контактов в соседних колонках матрицы таким образом, что первые контакты матрицы взаимосвязаны названными горизонтальными и вертикальными перемычками, при этом названный пластик образует между рядами первых контактов, а также между соседними парами первых контактов, расположенных вдоль колонки матрицы, промежутки, заполненные первой подложкой.

19. Способ по п. 12, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют как единое целое с электрическим выводом для подключения к внешнему источнику тока, помимо названных первых контактов и названных горизонтальных и вертикальных перемычек.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что названный электрический вывод через множество удаляемых соединений на разных участках матрицы имеет неразъемное соединение с матрицей первых контактов так, что количество термоэлектрических кристаллов, включенных последовательно, может изменяться по выбору путем сохранения одного соединения, после удаления всех остальных.

21. Способ по п. 12, отличающийся тем, что названную первую токопроводящую плату выполняют как единое целое, включая рамку, которая охватывает матрицу названных контактов и взаимосвязана с ней.

22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что названную рамку тоньше первых контактов и выполняют заподлицо с нижней поверхностью первых контактов, на которой первые контакты соединяют с названной первой подложкой.

23. Способ по п. 21, отличающийся тем, что в названной рамке предусматривают участок для установки на него температурного датчика для термоэлектрического модуля.

24. Способ по п. 3, отличающийся тем, что названные первые контакты выполняют выходящими на противоположные стороны первой литой пластиковой подложки, при этом сохраняются достаточно равные расстояния от первых контактов до первой подложки.

25. Способ по п.2, отличающийся тем, что вторые контакты выполняют как единое целое со второй токопроводящей платой, которую заливают во вторую плату из диэлектрического пластика.

26. Способ по п. 3, отличающийся тем, что названные вторые контакты выполняют как единое целое со второй токопроводящей платой, которую устанавливают на второй керамической подложке.

27. Способ по п. 1, отличающийся тем, что названные вторые контакты выполняют как единое целое со второй токопроводящей платой, конфигурацию которой выполняют идентично конфигурации первой токопроводящей платы.

28. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность названного термоэлектрического бруска, соединенная с первыми контактами, покрывают наплавкой из, по крайней мере, одного материала, выбранного из группы, в состав которой входят: Sn, Bi, Ag и Au.

29. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность названного термоэлектрического бруска, соединенная с первыми контактами, покрывают наплавкой из меди.

30. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между первой и второй подложками устанавливают узел уплотнения для герметизации цепи последовательно соединенных термоэлектрических кристаллов и связанных с ними первых и вторых контактов.

31. Способ по п. 30, отличающийся тем, что названные вторые контакты выполняют как единое целое со второй токопроводящей платой, при этом каждую из названных первой и второй токопроводящих плат выполняют как единое целое, включая первую и вторую рамки, которые окружают каждую матрицу первых и вторых контактов, при этом первую и вторую рамки соединяют с противоположными сторонами названного узла уплотнения.

32. Способ по п.31, отличающийся тем, что на противоположные поверхности названного узла уплотнения наносят покрытие для сварки, соответственно для названных первой и второй рамок первой и второй токопроводящих плат.

33. Способ по п. 30, отличающийся тем, что названный узел уплотнения отливают вместе с одной из подложек (первой или второй), которую изготовляют из диэлектрического пластика.

34. Способ по п. 30, отличающийся тем, что названные вторые контакты выполняют как единое целое со второй токопроводящей платой, при этом каждая из названных первой и второй токопроводящих плат включает электрический вывод для подключения к внешнему источнику тока, расположенный снаружи названного узла уплотнения.

35. Способ по п.11, отличающийся тем, что вторые контакты соединяют с термоэлектрическими кристаллами на первых контактах каждой из противоположных сторон названной первой керамической подложки, при этом названный второй контакт заливают во вторую подложку из диэлектрического пластика.

36. Способ по п. 35, отличающийся тем, что каждый из названных вторых подложек из диэлектрического пластика отливают как единое целое, включая узел уплотнения, окружающий цепь из термоэлектрических кристаллов на названной первой подложке, при этом названный узел уплотнения устанавливают между первой подложкой и каждой из вторых подложек таким образом, чтобы закрепить периметр первой подложки между противолежащими узлами уплотнения.

37. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ширину термоэлектрического бруска выполняют меньшим соответствующей ширины названных первых контактов.