WO2013113311A4 - Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates - Google Patents

Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates Download PDF

Info

Publication number
WO2013113311A4
WO2013113311A4 PCT/DE2013/100020 DE2013100020W WO2013113311A4 WO 2013113311 A4 WO2013113311 A4 WO 2013113311A4 DE 2013100020 W DE2013100020 W DE 2013100020W WO 2013113311 A4 WO2013113311 A4 WO 2013113311A4
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
metal
ceramic
ceramic layer
metallization
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/100020
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2013113311A2 (de
WO2013113311A3 (de
Inventor
Andreas Meyer
Jürgen SCHULZ-HARDER
Original Assignee
Curamik Electronics Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Curamik Electronics Gmbh filed Critical Curamik Electronics Gmbh
Priority to KR1020147019019A priority Critical patent/KR20140123484A/ko
Priority to CN201380007259.2A priority patent/CN104106153A/zh
Priority to JP2014553617A priority patent/JP2015511397A/ja
Priority to EP13705093.6A priority patent/EP2810311A2/de
Priority to US14/368,372 priority patent/US20140345664A1/en
Publication of WO2013113311A2 publication Critical patent/WO2013113311A2/de
Publication of WO2013113311A3 publication Critical patent/WO2013113311A3/de
Publication of WO2013113311A4 publication Critical patent/WO2013113311A4/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/021—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles in a direct manner, e.g. direct copper bonding [DCB]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/023—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used
    • C04B37/026—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles characterised by the interlayer used consisting of metals or metal salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • C04B37/02—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles
    • C04B37/028—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating with metallic articles by means of an interlayer consisting of an organic adhesive, e.g. phenol resin or pitch
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/11—Printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0067—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto an inorganic, non-metallic substrate
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10N10/13—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 heat-exchanging means at the junction
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • C04B2237/343—Alumina or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/366—Aluminium nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/36—Non-oxidic
    • C04B2237/368—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/402—Aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/405—Iron metal group, e.g. Co or Ni
    • C04B2237/406—Iron, e.g. steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/407—Copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/64—Forming laminates or joined articles comprising grooves or cuts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/70—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness
    • C04B2237/706—Forming laminates or joined articles comprising layers of a specific, unusual thickness of one or more of the metallic layers or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/50—Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/86—Joining of two substrates at their largest surfaces, one surface being complete joined and covered, the other surface not, e.g. a small plate joined at it's largest surface on top of a larger plate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06—Thermal details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10219—Thermoelectric component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Generatormodul mit einem Heiß- und Kaltbereich (1a, 1b) umfassend zumindest ein erstes, dem Heißbereich zugeordnetes Metall-Keramik-Substrat (2) mit einer ersten Keramikschicht (6) und wenigstens einer auf der ersten Keramikschicht (6) aufgebrachten, strukturierten ersten Metallisierung (4) und zumindest ein zweites, dem Kaltbereich (1b) zugeordnetes Metall-Keramik-Substrat (4) mit einer zweiten Keramikschicht (7) und wenigstens einer auf der zweiten Keramikschicht aufgebrachten, strukturierten zweiten Metallisierung (5) sowie mehreren zwischen der ersten und zweiten strukturierten Metallisierung (4, 5) der Metall-Keramik-Substrate (2, 3) aufgenommenen thermoelektrischen Generatorbauteilen (N, P). Besonders vorteilhaft weist das erste, dem Heißbereich (1a) zugeordnete Metall-Keramik-Substrat (2) zumindest eine Stahl- oder Edelstahlschicht (8) auf, wobei die erste Keramikschicht (6) zwischen der ersten strukturierten Metallisierung (4) und der zumindest einen Stahl- oder Edelstahlschicht (8) angeordnet ist. Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein zugehöriges Metall-Keramik-Substrat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Claims

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
beim Internationalen Büro eingegangen am 4. Oktober 2013 (04.10.2013)
Überarbeitete Patentansprüche
Thermoelektrisches Generatormodul mit einem Heiß- und Kaltbereich (1 a, 1 b) umfassend zumindest ein erstes, dem Heißbereich zugeordnetes Metall-Keramik- Substrat (2) mit einer ersten Keramikschicht (6) und wenigstens einer auf der ersten Keramikschicht (6) aufgebrachten, strukturierten ersten Metallisierung (4) und zumindest ein zweites, dem Kaltbereich (1 b) zugeordnetes Metall-Keramik- Substrat (4) mit einer zweiten Keramikschicht (7) und wenigstens einer auf der zweiten Keramikschicht aufgebrachten, strukturierten zweiten Metallisierung (5) sowie mehreren zwischen der ersten und zweiten strukturierten Metallisierung (4, 5) der Metall-Keramik-Substrate (2, 3) aufgenommenen thermoelektrischen Generatorbauteilen (N, P), bei dem das erste, dem Heißbereich (1 a) zugeordnete Metall-Keramik-Substrat (2) zumindest eine Stahl- oder Edelstahlschicht (8) aufweist, wobei die erste Keramikschicht (6) zwischen der ersten strukturierten Metallisierung (4) und der zumindest einen Stahl- oder Edelstahlschicht (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite
Metallisierung derart strukturiert sind, dass diese mehrere metallische
Kontaktflächen (4', 5') ausbilden, die vorzugsweise rechteckförmig und/oder quaderförmig ausgebildet sind, dass zwischen den beabstandet zueinander auf der jeweiligen Keramikschicht (6, 7) angeordneten rechteckförmigen,
metallischen Kontaktflächen (4', 5') Trenn- oder Sollbruchlinien (1 1 , 1 1 ') in die Keramikschicht (6, 7) eingebracht sind, welche vorzugsweise in Richtung der Modulquerachse (QA) und/oder in Richtung der Modul längsachse (LA) verlaufen und dass die Trenn- oder Sollbruchlinien (1 1 , 1 1 ') in Form von Schlitzen, Kerben und/oder Punkten und/oder Einbringen von Mikrorissen realisiert sind.
Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Keramikschicht (6) und der zumindest einen Stahl- oder Edelstahlschicht (8) zumindest eine Kupferschicht (9) vorgesehen ist.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite, dem Kaltbereich (1 b) zugeordnete Metall-Keramik-Substrat (3) zumindest eine korrosionsbeständige Metallschicht (10) aufweist, wobei die zweite
Keramikschicht (7) zwischen der zweiten strukturierten Metallisierung (5) und der korrosionsbeständigen Metallschicht (10) angeordnet ist.
Modul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionsbeständige Metallschicht (10) durch eine Edelstahl-, Aluminium- oder Kupferschicht gebildet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (a) einer rechteckförmigen, metallischen Kontaktfläche (4', 5') näherungsweise doppelt so lang wie deren Breitseiten (b) sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (a) der rechteckförmigen, metallischen Kontaktflächen (4', 5') parallel zur Modulquerachse (QA) verlaufen und die Breitseiten (b) der
rechteckförmigen, metallischen Kontaktflächen (4', 5') parallel zur
Modullängsachse (LA) verlaufen.
Modul nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (a) zwischen 0,5 mm und 10 mm und die Breitseiten (b) zwischen 0,2 mm und 5 mm betragen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktflächen (4', 5') matrixartig auf der Oberflächenseite der jeweiligen Keramikschicht (6, 7) angeordnet sind.
Modul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckförmigen, metallischen Kontaktflächen (4', 5') parallel zur Modullängsachse (LA)
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) verlaufende Reihen (R1 , R2, Rx) sowie parallel zur Modulquerachse (QA) verlaufende Spalten (S1 , S2, S3, Sy) bilden.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte rechteckförmige, metallische Kontaktflächen (4', 5') in Richtung der Modulquerachse (QA) einen Abstand (d) von 0, 1 mm bis 2 mm aufweisen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbarte rechteckförmige, metallische Kontaktflächen (4', 5') in Richtung der Modullängsachse (LA) einen Abstand (c) von 0,1 mm bis 2 mm aufweisen.
Modul nach einem Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze, Kerben und/oder Punkte einer Trenn- oder Sollbruchlinie (1 1 , 1 1 ') ausgehend von der die Metallisierung (4, 5) aufnehmenden Oberflächenseite (6', 7') einer Keramikschicht (6, 7) sich mindestens über ein Zehntel der Schichtdicke der jeweiligen Keramikschicht (6, 7) erstrecken.
Modul nach einem Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Schlitze, Kerben und/oder Punkte einer Trenn- oder Sollbruchlinie (1 1 , 1 1 ') durch eine Laserbehandlung oder mechanischen Bearbeitungsverfahren der Keramikschicht (6, 7) erzeugt sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (6, 7) aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid mit Zirkonoxid hergestellt ist und vorzugsweise eine
Schichtdicke im Bereich zwischen 0,1 mm und 1 ,0 mm aufweist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite strukturierte Metallisierung (4, 5) in Form von Metallschichten oder Metallfolien, und zwar vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) ausgebildet sind, welche vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich zwischen 0,03 mm und 1 ,5 mm aufweisen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierungen (4, 5) zumindest teilweise mit einer metallischen
Oberflächenschicht versehen sind, und zwar beispielsweise einer
Oberflächenschicht aus Nickel, Silber oder einer Nickel- oder Silber-Legierung.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Generatorbauteile (N, P) in Form von aus einem unterschiedlich dotierten Halbleitermaterial hergestellten Peltier-Elementen ausgebildet sind, wobei die Dicke des Halbleitermaterials vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 8 mm beträgt.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahl- oder Edelstahlschicht (8) und/oder die korrosionsbeständige Metallschicht (10) mehrteilig ausgebildet ist, wobei zumindest zwei Teile der Stahl- oder Edelstahlschicht (8) und/oder der korrosionsbeständigen Metallschicht (10) derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass zumindest ein von außen frei zugänglicher Oberflächenabschnitt (6"', 7"') der Keramikschicht (6, 7) entsteht.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahl- oder Edelstahlschicht (8) und/oder die korrosionsbeständige Metallschicht (10) strukturiert oder profiliert ausgebildet ist.
Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahl- oder Edelstahlschicht (8) und/oder die korrosionsbeständige Metallschicht (10) in einem über den Randbereich der Keramikschicht (6, 7) nach außen abstehenden Bereich eine umlaufende Sicke (16, 1 6') aufweisen.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Metall-Keramik-Substrat zur Verwendung in einem thermoelektrisches
Generatormodul (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend zumindest eine Keramikschicht (6) und wenigstens eine auf der Keramikschicht (6) aufgebrachten, strukturierten Metallisierung (4), dass das Metall-Keramik- Substrat (2) zumindest eine Stahl- oder Edelstahlschicht (8) aufweist, bei dem die Keramikschicht (6) zwischen der strukturierten Metallisierung (4) und der zumindest einen Stahl- oder Edelstahlschicht (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (4) derart strukturiert ist, dass diese mehrere metallische Kontaktflächen (4') ausbildet, die vorzugsweise
rechteckförmig ausgebildet sind und beanstandet zueinander angeordnet sind und dass zwischen den metallischen Kontaktflächen (4') Trenn- oder
Sollbruchlinien (1 1 , 1 1 ') in die Keramikschicht (6) eingebracht sind, welche vorzugsweise in Form von Schlitzen, Kerben und/oder Punkten und/oder Einbringen von Mikrorissen realisiert sind.
Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Keramikschicht (6) und der zumindest einen Stahl- oder
Edelstahlschicht (8) zumindest eine Kupferschicht (9) vorgesehen ist.
Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Längsseiten (a) einer rechteckförmigen, metallischen Kontaktfläche (4', 5') näherungsweise doppelt so lang wie deren Breitseiten (b) sind, wobei die
Längsseiten (a) vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 10 mm und die Breitseiten (b) zwischen 0,2 mm und 5 mm betragen.
Metall-Keramik-Substrat nach Anspruch 21 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Kontaktflächen (4') matrixartig auf der Oberflächenseite der Keramikschicht (6) angeordnet sind, und zwar in Reihen (R1 , R2, Rx) und
Spalten (S1 , S2, S3, S4, Sy).
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) Metall-Keramik-Substrat nach einem Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze, Kerben und/oder Punkte einer Trenn- oder Sollbruchlinie (1 1 , 1 1 ') ausgehend von der die Metallisierung (4) aufnehmenden Oberflächenseite (6') einer Keramikschicht (6) sich mindestens über ein Zehntel der Schichtdicke der Keramikschicht (6) erstrecken.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (6) aus Aluminiumoxid,
Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid mit Zirkonoxid hergestellt ist und vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich zwischen 0,1 mm und 1 ,0 mm aufweist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Metallisierung (4) in Form einer
Metallschicht oder Metallfolie, und zwar vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist, welche vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich zwischen 0,03 mm und 1 ,5 mm aufweist.
Metall-Keramik-Substrat nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (4) zumindest teilweise mit einer metallischen Oberflächenschicht versehen ist, und zwar beispielsweise einer Oberflächenschicht aus Nickel, Silber oder einer Nickel- oder Silber- Legierungen.
Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates (2), insbesondere in Form einer Leiterplatte für ein thermoelektrisches Generatormodul (1 ), umfassend zumindest eine Keramikschicht (6) und wenigstens eine auf der Keramikschicht (6) aufgebrachte, strukturierte Metallisierung (4), bei dem auf der der Keramikschicht (6, 7) gegenüberliegenden Oberfläche (6') direkt oder indirekt zumindest eine Stahl- oder Edelstahlschicht (8) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (4) derart strukturiert wird, dass
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19) sich mehrere metallische Kontaktflächen (4', 5') ausbilden, die vorzugsweise matrixartig auf der Keramikschicht (6) angeordnet sind und dass zwischen den rechteckförmigen Kontaktflächen (4', 5') Trenn- oder Sollbruchlinien (1 1 , 1 1 ') in die Keramikschicht (6, 7) mittels Laserbehandlung oder Sägen eingebracht werden, und zwar vorzugsweise in Form von Schlitzen, Kerben und/oder Punkten und/oder Einbringen von Mikrorissen.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (6) aus Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid mit Zirkonoxid und die durch eine Kupferschicht oder Kupferlegierung bestehende Metallisierung (4) durch DCB-Bonden oder Aktivlöten verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahloder Edelstahlschicht (8) direkt mit der Keramikschicht (6, 7) durch Hartlöten, Aktivlöten oder Kleben verbunden wird.
GEÄNDERTES BLATT (ARTIKEL 19)
PCT/DE2013/100020 2012-01-31 2013-01-22 Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates WO2013113311A2 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147019019A KR20140123484A (ko) 2012-01-31 2013-01-22 열전 발전기 모듈, 금속-세라믹 기판 및 금속 세라믹 기판을 생산하기 위한 방법
CN201380007259.2A CN104106153A (zh) 2012-01-31 2013-01-22 热电的发电模块、金属-陶瓷基体以及用于制造金属-陶瓷基体的方法
JP2014553617A JP2015511397A (ja) 2012-01-31 2013-01-22 熱電発電機モジュ−ル、金属−セラミック基板ならびにそのような種類の金属−セラミック基板の製造方法
EP13705093.6A EP2810311A2 (de) 2012-01-31 2013-01-22 Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates
US14/368,372 US20140345664A1 (en) 2012-01-31 2013-01-22 Thermoelectric generator module, metal-ceramic substrate and method of producing such a metal-ceramic substrate

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012100752 2012-01-31
DE102012100752.7 2012-01-31
DE102012102090.6 2012-03-13
DE102012102090A DE102012102090A1 (de) 2012-01-31 2012-03-13 Thermoelektrisches Generatormodul, Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2013113311A2 WO2013113311A2 (de) 2013-08-08
WO2013113311A3 WO2013113311A3 (de) 2013-10-03
WO2013113311A4 true WO2013113311A4 (de) 2013-11-28

Family

ID=48783676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2013/100020 WO2013113311A2 (de) 2012-01-31 2013-01-22 Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20140345664A1 (de)
EP (1) EP2810311A2 (de)
JP (1) JP2015511397A (de)
KR (1) KR20140123484A (de)
CN (1) CN104106153A (de)
DE (1) DE102012102090A1 (de)
WO (1) WO2013113311A2 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015097226A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 イビデン株式会社 複合配線板
JP2015097227A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 イビデン株式会社 複合配線板
DE102014203176A1 (de) * 2014-02-21 2015-09-10 MAHLE Behr GmbH & Co. KG Thermoelektrische Vorrichtung, insbesondere thermoelektrischer Generator oder Wärmepumpe
WO2015178929A1 (en) * 2014-05-23 2015-11-26 Laird Durham, Inc. Thermoelectric heating/cooling devices including resistive heaters
CN105827149A (zh) * 2015-01-06 2016-08-03 厦门兰智科技有限公司 一种对热源能量进行多次吸收转换的热电转换装置
DE102016005368A1 (de) * 2016-05-04 2017-11-09 Gentherm Gmbh Hybride Thermoelektrische Vorrichtung
DE102016006063B4 (de) * 2016-05-19 2018-05-30 Gentherm Gmbh Einrichtung zum Wandeln elektrischer Energie in thermische Energie
EP3417982A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-26 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Laserschneiden von metall-keramik-substraten
KR20190088701A (ko) 2018-01-19 2019-07-29 엘지이노텍 주식회사 열전 소자
US20200370965A1 (en) * 2018-02-28 2020-11-26 Arthur Beckman Thermopile Assembly Providing a Massive Electrical Series of Thermocouple Elements
DE102020114290A1 (de) * 2020-05-28 2021-12-02 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Gleitringdichtungsanordnung mit Peltier-Element
CN112752394A (zh) * 2020-11-20 2021-05-04 仁诚科技(深圳)有限公司 一种具有散热层的金属印刷电路板
CN112599653B (zh) * 2020-12-04 2023-03-10 杭州大和热磁电子有限公司 一种适于冷热交变的热电模块及其制作方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2213115C3 (de) 1972-03-17 1975-12-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum hochfesten Verbinden von Keramiken aus Karbiden, einschließlich des Diamanten, Boriden, Nitriden oder Suiziden mit Metall nach dem Trocken-Lötverfahren
US3744120A (en) 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
US3766634A (en) 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
IT1042975B (it) * 1975-09-30 1980-01-30 Snam Progetti Metodo per la costruzione di un modulo termoelettrico e modulo cosi ottenuto
JPH0810710B2 (ja) 1984-02-24 1996-01-31 株式会社東芝 良熱伝導性基板の製造方法
JPS63251127A (ja) * 1987-04-06 1988-10-18 Ngk Insulators Ltd セラミック製部材と金属製部材の結合方法
DE69233801D1 (de) * 1991-07-24 2011-02-17 Denki Kagaku Kogyo Kk Verfahren zur Herstellung eines Schaltungssubstrates mit einem montierten Halbleiterelement
US5434744A (en) * 1993-10-22 1995-07-18 Fritz; Robert E. Thermoelectric module having reduced spacing between semiconductor elements
DE19527867A1 (de) * 1995-07-29 1997-01-30 Schulz Harder Juergen Metall-Substrat für elektrische und/oder elektronische Schaltkreise
JPH0964234A (ja) * 1995-08-25 1997-03-07 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH10163538A (ja) * 1996-12-04 1998-06-19 Ngk Insulators Ltd 熱交換器用熱電変換装置
JP3982080B2 (ja) * 1997-12-05 2007-09-26 松下電工株式会社 熱電モジュールの製造法と熱電モジュール
DE19827414C2 (de) * 1998-06-19 2000-05-31 Schulz Harder Juergen Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
JP2000068564A (ja) * 1998-08-18 2000-03-03 Dainippon Screen Mfg Co Ltd ペルチェ素子
JP2000232244A (ja) * 1999-02-09 2000-08-22 Nissan Motor Co Ltd 熱電発電装置
DE19927046B4 (de) * 1999-06-14 2007-01-25 Electrovac Ag Keramik-Metall-Substrat als Mehrfachsubstrat
JP2001284663A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Tokyo Yogyo Co Ltd 熱発電素子装置
US20030057560A1 (en) * 2001-09-25 2003-03-27 Nobuyoshi Tatoh Thermoelectric device and optical module made with the device and method for producing them
JP4161572B2 (ja) * 2001-12-27 2008-10-08 ヤマハ株式会社 熱電モジュール
JP2004072020A (ja) * 2002-08-09 2004-03-04 Sony Corp 熱電変換装置及びその製造方法
DE10305411B4 (de) * 2003-02-06 2011-09-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Mikroelektromechanische Vorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
JP4490765B2 (ja) * 2004-08-24 2010-06-30 株式会社東芝 熱−電気直接変換装置
US20090038667A1 (en) * 2005-11-29 2009-02-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Thermoelectric conversion module and heat exchanger and thermoelectric power generator using it
DE102006011743A1 (de) * 2006-03-13 2007-09-20 Curamik Electronics Gmbh Verfahren zum Herstellen von Peltier-Modulen sowie Peltier-Modul
WO2007105361A1 (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba 電子部品モジュール
US20070261730A1 (en) * 2006-05-12 2007-11-15 General Electric Company Low dimensional thermoelectrics fabricated by semiconductor wafer etching
JP4803088B2 (ja) * 2007-03-27 2011-10-26 ヤマハ株式会社 熱電モジュールおよびその製造方法
TWI338390B (en) * 2007-07-12 2011-03-01 Ind Tech Res Inst Flexible thermoelectric device and manufacturing method thereof
JP5522943B2 (ja) * 2008-01-29 2014-06-18 京セラ株式会社 熱電モジュール
EP2230701A3 (de) * 2009-03-19 2014-04-02 Behr GmbH & Co. KG Thermoelektrische Vorrichtung
US20110030754A1 (en) * 2009-08-06 2011-02-10 Laird Technologies, Inc. Thermoelectric modules and related methods
DE102009046318A1 (de) * 2009-11-03 2011-05-12 Robert Bosch Gmbh Thermoelektrischer Generator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010028535A1 (de) * 2010-05-04 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Thermoelektrische Module

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012102090A1 (de) 2013-08-01
US20140345664A1 (en) 2014-11-27
WO2013113311A2 (de) 2013-08-08
WO2013113311A3 (de) 2013-10-03
CN104106153A (zh) 2014-10-15
EP2810311A2 (de) 2014-12-10
KR20140123484A (ko) 2014-10-22
JP2015511397A (ja) 2015-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013113311A4 (de) Thermoelektrisches generatormodul, metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines derartigen metall-keramik-substrates
EP1966824B1 (de) Metall-keramik-substrat
EP0627760B1 (de) Mehrfach-Substrat sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE102010049499B4 (de) Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Substrates
DE102009033029A1 (de) Elektronische Vorrichtung
WO2013013964A1 (de) Trägervorrichtung, elektrische vorrichtung mit einer trägervorrichtung und verfahren zur herstellung dieser
DE112017000426T5 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen einer leistungshalbleitervorrichtung
WO2014190968A1 (de) Metall-keramik-substrat sowie verfahren zum herstellen eines metall-keramik-substrates
DE102013102540B4 (de) Metall-Keramik-Substrat, Modulanordnung sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE19956565A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Wärmesenke für elektrische Bauelemente sowie Wärmesenke oder Kühler für elektrische Bauelemente
DE102012216546B4 (de) Verfahren zum verlöten eines halbleiterchips mit einem träger
DE102009022877B4 (de) Gekühlte elektrische Baueinheit
DE19615481B4 (de) Gewölbtes Metall-Keramik-Substrat
DE19614501A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Keramik-Metall-Substrates sowie Keramik-Metall-Substrat
DE112011105215B4 (de) Bauelementträgerverbund und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen
DE2249209A1 (de) Leiterrahmen zur verwendung in gehaeusen fuer halbleiterbauelemente
DE19758452C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates und Metall-Keramik-Substrat
KR20200021504A (ko) 세라믹스-금속층 접합체의 제조 방법, 세라믹스 회로 기판의 제조 방법 및 금속판 접합 세라믹스 모재판
DE3343251C2 (de)
DE19931694B4 (de) Verfahren zum Herstellen von elektrischen Schaltkreisen oder Modulen sowie elektrischer Schaltkreis oder elektrisches Modul hergestellt nach diesem Verfahren
DE19527611B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Substrats für elektrische Schaltkreise
EP1335452A2 (de) Verfahren zur elektrischen Kontaktierung zweier Metallstrukturen
DE102014114132B4 (de) Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
DE102012104903A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten sowie nach diesem Verfahren hergestelltes Metall-Keramik-Substrat
DE102009050178B3 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem eine dreidimensionale Oberflächenkontur aufweisenden Substrat sowie Herstellungsverfahren hierzu

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13705093

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014553617

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013705093

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14368372

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147019019

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A