WO2014114559A1 - Thermoelectric component, methods for the production thereof, and thermoelectric generator - Google Patents

Thermoelectric component, methods for the production thereof, and thermoelectric generator Download PDF

Info

Publication number
WO2014114559A1
WO2014114559A1 PCT/EP2014/050832 EP2014050832W WO2014114559A1 WO 2014114559 A1 WO2014114559 A1 WO 2014114559A1 EP 2014050832 W EP2014050832 W EP 2014050832W WO 2014114559 A1 WO2014114559 A1 WO 2014114559A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
trench
layer
thermoelectric
contact
along
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/050832
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Span
Original Assignee
O-Flexx Technologies 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 O-Flexx Technologies Gmbh filed Critical O-Flexx Technologies Gmbh
Publication of WO2014114559A1 publication Critical patent/WO2014114559A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • thermoelectric component process for its production and thermoelectric generator
  • thermoelectric components comprising a first and a second thermoelectric layer, wherein the layers are formed to form a pn junction.
  • the invention relates to methods for
  • thermoelectric components Production of such thermoelectric components.
  • thermoelectric generator using the components.
  • thermoelectric element with a pn junction is known from EP 1 287 566 B1. In this thermoelectric element is compared with conventional thermoelectric
  • thermoelectric element significantly higher than at
  • thermoelectric elements conventional thermoelectric elements.
  • thermoelectric element is selectively contacted at the n- and p-layer. This can be done either by
  • thermoelectric elements Connecting thermoelectric elements to form a module or generator, these are connected in series by cross-guided lines. Thermally, the individual thermoelectric elements of the module are connected in parallel.
  • thermoelectric component to propose which is inexpensive to produce and for a series connection in a thermoelectric generator
  • thermoelectric component a thermoelectric component and a generator with such components.
  • thermoelectric layers one
  • the layers are in the form of thin layers having a thickness of not more than 150 ⁇ m, but preferably not more than 100 ⁇ m, and are deposited over the entire area on the substrate.
  • thermoelectric component having the features of claim 1.
  • thermoelectric generator in particular for an arrangement on a substrate of a thermoelectric generator with the features of claim 12 are determined.
  • the production of the components according to claim 5, 6 is preferably carried out with the method according to claim 7.
  • the production of the components according to claim 8, 9 is preferably carried out with the method according to claim 10.
  • Claim 2 discloses an embodiment of the component according to claim 1 with a voltage-increasing series connection of several pn or. PN junctions produced by a manufacturing and patterning process as claimed in claim 3.
  • the Dividing lines extend between opposite or adjacent lateral edges of the
  • the dividing lines may have a straight, angled or curved course. In that the dividing lines extend over the entire extent of the component between two lateral edges, the interruptions functionally separate the layers,
  • the electrical and thermal conductivity of a contact layer in several contacts For example, the electrical and thermal conductivity of a contact layer in several contacts.
  • Figure 1 is a plan view of a first
  • Figure 2 is a plan view of a second
  • Figure 3 is a plan view of a third
  • Figure 4 is a plan view of a thermoelectric
  • thermoelectric Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
  • Figure 5 is a plan view of a thermoelectric
  • thermoelectric Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
  • Figure 6 is a plan view of a thermoelectric
  • thermoelectric Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
  • Embodiment 1 The layout of the thermoelectric device and the thermoelectric device
  • the component has a matrix of pn junctions - also referred to as pn diodes - referred to, which are electrically connected in series.
  • pn diodes - On a substrate 106, for example a wafer, such a matrix of pn diodes is formed by means of trenches (101 to 104) which separate the different layers according to the cross sections A-A and B-B.
  • the component is arranged so that all contacts 100 are connected to the heat source and all the contacts 105 are connected to the heat sink, resulting in a thermal Parallel connection and an electrical series circuit results.
  • the two outermost, located on the left and right edge of the component contacts 105 serve the electrical connection to an external electrical load, either directly or under the interposition of a voltage converter,
  • Performance adjuster o.a.
  • the substrate 106 may be made of glass, quartz, ceramic, a
  • Contact layers 111 and 107 provide electrical contact to thermoelectric layers 110 and 108, respectively, and also provide thermal contact to the pn junction located in trench 104.
  • the contact layers 111 and 107 may be made of metals or a combination of metal and dielectric with high thermal and electrical
  • the contact layers 107, 111 with a chemically inert surface also form the ohmic
  • thermoelectric layers 110 and 108 Contact with the thermoelectric layers 110 and 108.
  • a nickel-coated copper layer provides a good contact layer 107, 111 for thermoelectric
  • Bi2Te3 based layers 108, 110 Bi2Te3 based layers 108, 110.
  • Aluminum nitride coated molybdenum is a good material for the
  • thermoelectric layers 108, 110 based on SiGe.
  • the thermoelectric layers 110 and 108 may be made of Bi 2 Te 3 and its alloys, SiGe and its
  • thermoelectric layer 108 is n-type and the layer 110 is p-type or vice versa.
  • the topmost layers of the Thermoelectric layer 108 or 110 may also be intrinsically or very low doped to form a pin diode.
  • a dielectric layer 109 provides electrical isolation between the contact layers 107, 111 to the pn diode to facilitate series electrical connection.
  • Layers 108, 110 are separated by the cut 102 to allow electrical contact between two consecutive pn junctions in a series connection.
  • Contact layer 107 of the image in the left pn junction is electrically connected only to the lower contact layer III of the right of it lying pn junction.
  • the dielectric layer 109 is absent so that the pn or a p-i-n junction
  • the dielectric layer 109 should have a high thermal, but a very low electrical
  • the dielectric layer 109 may consist of sub-stoichiometric compounds when the deviation from the
  • Layer 108 and optionally dielectric layer 109 are separated by cut 103 to interrupt the electrical connection of successive pn junctions.
  • the upper contact layer 107 and the lower contact layer 111 are separated in the trench 104, so that it is not good thermal connection between the hot and cold side of the thermoelectric component comes.
  • thermoelectric component The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 1 comprises the following steps:
  • the substrate 106 is cleaned by wet-chemical methods (for example with solvent) and optionally by means of ultrasound.
  • a simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol.
  • As an alternative methods such as the RCA cleaning process in question.
  • the lower contact layer 111 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, etc.
  • molybdenum can be sputtered
  • the lower contact layer 111 is through the cut
  • the lower thermoelectric layer 110 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • thermoelectric layer 110 may be heat treated to improve its properties.
  • Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
  • thermoelectric layer 110 is formed by cutting along the trench 101 by means of laser writing, laser engraving, laser ablation, etching by a
  • the dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
  • the upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties.
  • Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
  • SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
  • the thermoelectric layer 108, the dielectric layer 109 and the thermoelectric layer 110 are formed by the section along the trench 102
  • the top contact layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question.
  • thermoelectric layer 108 are formed by cutting along trench 103 by laser writing,
  • the upper contact layer 107 is formed by the cut along the trench 104 by means of laser writing,
  • Embodiment 2 is a photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
  • thermoelectric component Volume used generates the electric current (see Fig. 1) is another thermoelectric component
  • thermoelectric material The constructed as p-n or p-i-n diode
  • Thermoelectric components also referred to as chips, are applied to a substrate (400, 410) shown in FIGS. 4-6, in particular a lead frame, which is used for the electrical connection of the components to one another and the thermal connection to a heat source or Heat sink provides.
  • a substrate 400, 410 shown in FIGS. 4-6, in particular a lead frame, which is used for the electrical connection of the components to one another and the thermal connection to a heat source or Heat sink provides.
  • thermoelectric component and for all layouts
  • Layouts of the chips are not on the layouts A to C
  • thermoelectric component any shape and layout with the cross-section A-A may be for a thermoelectric component
  • the layer sequence of the component is the same as in the embodiment 1.
  • a first contact 308 is connected to a heat source, the contacts 307 and 306 are connected to the heat sink.
  • the second and third contacts 306, 307 are also used for the electrical connection.
  • the principal difference of the further embodiment of the thermoelectric component shown in FIG. the component of Figure 2 is that the contacts 306, 307 and 308 are placed on different sides. While the contacts are arranged in the embodiment of Figure 2 on the upper side, they are in the embodiment of Figure 3 on the lower side.
  • thermoelectric layers 108, 110 and the dielectric layer 109 are separated by the cuts along the trenches 305 and 301.
  • the lower and the upper thermoelectric layers 108, 110 and the dielectric layer 109 are separated by the cuts along the trenches 305 and 301.
  • thermoelectric layers 110, 108 are separated by the cut along the trench 303 so that the heat flows only through the pn or pin diode.
  • the lower contact layer 111 and the lower thermoelectric layer 110 are separated by the section along the trench 302 in order to avoid a short circuit of the diode.
  • thermoelectric component The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 2 comprises the following steps:
  • the substrate 106 is cleaned by wet-chemical method (solvent) or by ultrasound.
  • solvent solvent
  • a simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol.
  • RCA cleaning process in question.
  • the lower contact layer 111 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, etc.
  • molybdenum can be sputtered
  • the contact layer 111 is separated by cutting along the trench 303 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or other methods.
  • the lower thermoelectric layer 110 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • thermoelectric layer 110 may be heat treated to improve its properties.
  • Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
  • SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
  • Dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold spray, nozzle spraying.
  • SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
  • the dielectric layer 109 is laser cut by cutting along the trench 303,
  • the upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties.
  • Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
  • SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C. 10.
  • thermoelectric layer 110 are formed by the cuts along trenches 301 and 305 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or others
  • the top electrode layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question.
  • thermoelectric layer 108 are formed by cutting along trench 302 by laser writing,
  • the electrode layer 107 is separated by cutting along the trench 303 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or other methods.
  • thermoelectric component The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 3 comprises the following steps:
  • the substrate 106 is with double-sided metallization to form the lower contact layer 111 on the
  • Top and another contact layer on the bottom of the substrate 106 is provided.
  • the two contact layers are interrupted along the first and third trenches 302, 303, so that both the lower contact layer 111 and the further contact layer are each divided into three electrically and thermally separated contacts 308, 307, 306.
  • the contacts 308, 307, 306 on top of the substrate 106 are connected to the contacts 308, 307, 306 on the
  • the substrate metallized on both sides is produced, for example, by means of a PCB manufacturing process.
  • the substrate 106 is cleaned by wet chemical methods (solvent) or by ultrasound.
  • solvent solvent
  • a simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol.
  • Cleaning process is considered an RCA cleaning.
  • the lower thermoelectric layer 110 is by means of
  • PVD PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • the lower thermoelectric layer 110 may
  • SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
  • thermoelectric layer 110 is formed by cutting along the trench 302 by laser writing,
  • the dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
  • the dielectric layer 109 is laser cut by cutting along the trench 303,
  • the upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
  • thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties.
  • Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
  • SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
  • the thermoelectric layer 108, the dielectric layer 109 and the thermoelectric layer 110 are formed by the cuts along the trenches 301 and 305 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by removal of the mask or others
  • the top contact layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc.
  • molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question. 12.
  • the upper contact layer 107 is through the cut
  • the previously produced components or chips are connected to the contact surfaces 401, 402, 403 (FIG. 4) or 411, 412 (FIG. 5) or 420, 422 (FIG. 6) of the lead frame 400, 410
  • Such a lead frame 400, 410 may be made of polyimide (e.g., Kapton), Kevlar, various circuit board materials such as EP2, 85N, or 35N, or
  • Composite materials exist. It can be flexible or rigid.
  • the contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 must have a high thermal and electrical
  • the contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 can additionally with nickel or be coated with another material that is suitable for a
  • the contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 ensure good heat conduction to and from the chips and a good electrical connection of the chips with each other.
  • thermoelectric generator The chips on the lead frame, which are thermally parallel and electrically connected in series according to FIGS. 2, 3, form a thermoelectric generator.
  • the contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 are arranged on the lead frame, wherein the first contact surfaces 402, 412, 422 are arranged in a row on the substrate and connectable to a heat source and the second
  • Contact surfaces 401, 411, 420 are arranged in a row on the substrate and connectable to a heat sink.
  • Heat source and heat sink can also be arranged vice versa.
  • the first contact 308 of each component is connected to a respective first contact surface 402, 412, 422, the second contact 306 of each component is connected to a second one
  • the third contact 307 of each component is connected in series with a second contact surface 401, 411, 420 adjacent to the second contact surface 401, 411, 420 connected to the second contact 306 of the component.
  • Chips having an array of contacts 306, 307, 308 are connected to lead frame 400 as illustrated in FIG. Two rows of contact surfaces 401, 402 are parallel to each other on the substrate, so that the
  • the Contact surfaces are aligned vertically to each other.
  • the Contact portions 403 in the middle row are connected to the contacts 401 of the lower row via a contact land 404.
  • the contact 308 is connected to the contact surface 402, the contact 307 to the contact portion 403 and the contact 306 to the contact surface 401.
  • the trench 303 is located between the rows of pads 402 and
  • the trench 302 is located between the rows of contact pads 401 and the contact portions 403.
  • the bonding process may include soldering, anodic bonding, fusion bonding or other suitable methods.
  • the contacts 401 and the contact portions 403 are used for the series electrical connection.
  • the contacts 402 and 401 must be dimensioned such that both the chips and the heat source or sink can be connected.
  • the electrical voltage of the thermoelectric generator generated by the chips connected in series can be tapped at the outermost contacts 401 in FIG.
  • thermoelectric generator The above-described construction of the thermoelectric generator is the same for chips having layout A of FIG.
  • FIG. 5 The contact surfaces 411, 412 in the two rows are offset from each other, so that the contact surfaces 412 in the upper row, the spaces between the contact surfaces 411 in the lower row
  • the pads 412 are connected to the contacts 308 of the chips of FIG. 2 layout B.
  • the contact surfaces 411 are connected to the contacts 306, 307.
  • the trenches 303 and 302 are disposed between the contact surfaces 411, 412.
  • the lower row of contact surfaces 411 is for the
  • the materials and bonding processes are the same as in the leadframes of FIG. 4.
  • the contacts 411 and 412 must be sized so that both the chips and the heat source or sink can be connected. The generated by the series-connected chips
  • thermoelectric generator electrical voltage of the thermoelectric generator can be tapped at the outermost in Figure 5 contacts 411.
  • the pads 422 are connected to the contacts 308 of the chips of FIG. 2 layout C.
  • the contact surfaces 420 are connected to the contacts 306, 307.
  • the trenches 303 and 302 are arranged between the contact surfaces 420, 422.
  • the bottom row of contact pads 420 is for the
  • the materials and bonding processes are the same as in the lead frames of Figure 4.
  • the contacts 420 and 422 must be sized so that both the chips and the heat source or sink can be connected. The generated by the series-connected chips
  • thermoelectric generator electrical voltage of the thermoelectric generator can be tapped at the outermost contacts 420 in Figure 6.

Abstract

The invention relates to thermoelectric components, comprising a first and a second thermoelectric layer, wherein a p-n junction is formed when the layers are formed. The invention further relates to methods for producing such thermoelectric components. Finally, the invention relates to a thermoelectric generator using the components. In order to create a thermoelectric component that can be produced economically and is suitable for a series connection in a thermoelectric generator, a layer structure comprising the thermoelectric layers, a dielectric layer, and contact layers on a substrate is proposed, wherein the trenches are selectively separated along various trenches during the production.

Description

Thermoelektrisches Bauteil, Verfahren zu dessen Herstellung und thermoelektrischer Generator Thermoelectric component, process for its production and thermoelectric generator
Die Erfindung betrifft thermoelektrische Bauteile umfassend eine erste und eine zweiten thermoelektrische Schicht, wobei die Schichten unter Ausbildung eines pn-Übergangs ausgebildet sind. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur The invention relates to thermoelectric components comprising a first and a second thermoelectric layer, wherein the layers are formed to form a pn junction. Moreover, the invention relates to methods for
Herstellung derartiger thermoelektrischer Bauteile. Production of such thermoelectric components.
Schließlich offenbart die Erfindung einen thermoelektrischen Generator unter Verwendung der Bauteile. Finally, the invention discloses a thermoelectric generator using the components.
Ein thermoelektrisches Element mit einem pn-Übergang ist aus der EP 1 287 566 Bl bekannt. Bei diesem thermoelektrischen Element wird gegenüber herkömmlichen thermoelektrischen A thermoelectric element with a pn junction is known from EP 1 287 566 B1. In this thermoelectric element is compared with conventional thermoelectric
Elementen ein höherer Wirkungsgrad erreicht, in dem der pn- Übergang im Wesentlichen über die gesamte Erstreckung der n- und p-Schicht ausgebildet wird, wobei ein Temperaturgradient entlang der pn-Übergangsgrenzflache angelegt wird. Hierdurch entsteht ein Temperaturunterschied entlang dieses länglich ausgebildeten pn-Übergangs zwischen zwei Enden des pn- Schichtpaketes, welcher dazu führt, dass der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Elementes deutlich höher als bei Achieved a higher efficiency elements, in which the pn junction is formed substantially over the entire extent of the n- and p-layer, wherein a temperature gradient along the pn junction interface is applied. This results in a temperature difference along this elongated pn junction between two ends of the pn layer package, which causes the efficiency of the thermoelectric element significantly higher than at
herkömmlichen thermoelektrischen Elementen ist. Das conventional thermoelectric elements. The
gattungsgemäße thermoelektrische Element wird selektiv an der n- und p-Schicht kontaktiert. Dies kann entweder durch generic thermoelectric element is selectively contacted at the n- and p-layer. This can be done either by
Einlegieren der Kontakte und den damit verbundenen pn-Alloying the contacts and the associated pn-
Übergängen oder durch eine direkte Kontaktierung der n- und p-Schicht erfolgen. Um mehrere gattungsgemäße Transitions or by a direct contacting of the n- and p-layer done. To several generic
thermoelektrische Elemente zu einem Modul bzw. Generator zusammenzuschalten, werden diese durch über Kreuz geführte Leitungen in Serie geschaltet. Thermisch sind die einzelnen thermoelektrischen Elemente des Moduls parallel geschaltet. Connecting thermoelectric elements to form a module or generator, these are connected in series by cross-guided lines. Thermally, the individual thermoelectric elements of the module are connected in parallel.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein thermoelektrisches Bauteil vorzuschlagen, das preiswert herstellbar ist und für eine Reihenschaltung in einem thermoelektrischen Generator Based on this prior art, the invention is based on the object, a thermoelectric component to propose, which is inexpensive to produce and for a series connection in a thermoelectric generator
geeignet ist. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Bauteils sowie ein Generator mit derartigen Bauteilen angegeben werden. suitable is. Furthermore, a method for producing a thermoelectric component and a generator with such components should be specified.
Die Lösung basiert auf dem Gedanken einen Schichtaufbau umfassend die thermoelektrischen Schichten, eine The solution is based on the idea of a layer structure comprising the thermoelectric layers, one
dielektrische Schicht sowie Kontaktschichten auf einem dielectric layer and contact layers on one
Substrat vorzusehen, wobei die Schichten entlang mindestens eines Grabens selektiv getrennt werden. Die Schichten sind als Dünnschichten mit einer Dicke von jeweils maximal 150 ym, vorzugsweise jedoch maximal 100 ym ausgeführt und werden vollflächig auf dem Substrat abgeschieden. Substrate, wherein the layers are selectively separated along at least one trench. The layers are in the form of thin layers having a thickness of not more than 150 μm, but preferably not more than 100 μm, and are deposited over the entire area on the substrate.
Im Einzelnen wird diese Aufgabe durch ein thermoelektrisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In detail, this object is achieved by a thermoelectric component having the features of claim 1.
Die Ansprüche 5, 6, 8 und 9 betreffen Bauteile, die The claims 5, 6, 8 and 9 relate to components that
insbesondere für eine Anordnung auf einem Substrat eines thermoelektrischen Generators mit den Merkmalen des Anspruchs 12 bestimmt sind. Die Herstellung der Bauteile nach Anspruch 5, 6 erfolgt vorzugsweise mit dem Verfahren nach Anspruch 7. Die Herstellung der Bauteile nach Anspruch 8, 9 erfolgt vorzugsweise mit dem Verfahren nach Anspruch 10. in particular for an arrangement on a substrate of a thermoelectric generator with the features of claim 12 are determined. The production of the components according to claim 5, 6 is preferably carried out with the method according to claim 7. The production of the components according to claim 8, 9 is preferably carried out with the method according to claim 10.
Anspruch 2 offenbart eine Ausgestaltung des Bauteils nach Anspruch 1 mit einer Spannungserhöhenden Reihenschaltung mehrerer pn-bzw. pni-Übergänge, die durch einen im Anspruch 3 beanspruchten Herstellungs- und Strukturierungsprozess erzeugt werden. Claim 2 discloses an embodiment of the component according to claim 1 with a voltage-increasing series connection of several pn or. PN junctions produced by a manufacturing and patterning process as claimed in claim 3.
Mit dem Begriff Graben sind die Vertiefungen in dem aus With the term ditch, the depressions are in the off
Schichten zusammengesetzten Bauteil bezeichnet, die sich aufgrund der Unterbrechung einzelner oder mehrerer Schichten des Schichtenpakets entlang einer Trennlinie ergeben. Die Trennlinien erstrecken sich zwischen gegenüberliegenden oder aneinander angrenzenden seitlichen Rändern des Layer composed component resulting from the interruption of single or multiple layers of the layer package along a dividing line. The Dividing lines extend between opposite or adjacent lateral edges of the
Schichtenpakets. Die Trennlinien können einen geraden, abgewinkelten oder gekrümmten Verlauf aufweisen. In dem sich die Trennlinien über die gesamte Ausdehnung des Bauteils zwischen zwei seitlichen Rändern erstrecken, trennen die Unterbrechungen funktionswirksam die Schichten, Layers package. The dividing lines may have a straight, angled or curved course. In that the dividing lines extend over the entire extent of the component between two lateral edges, the interruptions functionally separate the layers,
beispielsweise die elektrische und thermische Leitfähigkeit einer Kontaktschicht in mehrere Kontakte. For example, the electrical and thermal conductivity of a contact layer in several contacts.
Bei den Herstellungsverfahren für die Bauteile erfolgt der Abscheideprozess stets vollflächig über die gesamte zuvor abgeschiedene Schicht einschließlich etwaiger In the manufacturing processes for the components of the deposition process is always over the entire surface over the entire previously deposited layer including any
Unterbrechungen, so dass sich das Beschichtungsmaterial auch auf den durch die Unterbrechungen freigelegten unteren  Interruptions, so that the coating material also on the exposed by the interruptions lower
Schichten anlagert. Layers layers.
Weitere Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Further advantages and effects of the invention will become apparent from the following detailed description of the
Ausführungsbeispiele. Embodiments.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine Aufsicht auf ein erstes Figure 1 is a plan view of a first
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Embodiment of the invention
Bauteils in der Ausgestaltung nach Anspruch 2 in Aufsicht sowie die Querschnitte durch den Schichtaufbau entlang der Linien A-A und B-B, Figur 2 eine Aufsicht auf ein zweites Component in the embodiment according to claim 2 in plan view and the cross sections through the layer structure along the lines A-A and B-B, Figure 2 is a plan view of a second
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteils in der Ausgestaltung nach Anspruch 5 in einem Layout A, B und C sowie die  Embodiment of the component according to the invention in the embodiment according to claim 5 in a layout A, B and C and the
Querschnitte durch den Schichtaufbau entlang der Linien A-A in den Layouts A, B und C, Figur 3 eine Aufsicht auf ein drittes Cross sections through the layer structure along the lines AA in the layouts A, B and C, Figure 3 is a plan view of a third
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bauteils in der Ausgestaltung nach Anspruch ί in einem Layout A, B und C sowie die  Embodiment of the component according to the invention in the embodiment according to claim ί in a layout A, B and C and the
Querschnitte durch den Schichtaufbau entlang der Linien A-A in den Layouts A, B und C,  Cross sections through the layer structure along the lines A-A in the layouts A, B and C,
Figur 4 eine Aufsicht auf einen thermoelektrischen Figure 4 is a plan view of a thermoelectric
Generator in der Ausgestaltung nach Anspruch 12 umfassend thermoelektrische Bauteile nach Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
Figur 2, Layout A, Figure 2, layout A,
Figur 5 eine Aufsicht auf einen thermoelektrischen Figure 5 is a plan view of a thermoelectric
Generator in der Ausgestaltung nach Anspruch 12 umfassend thermoelektrische Bauteile nach Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
Figur 2, Layout B, sowie Figure 2, layout B, as well
Figur 6 eine Aufsicht auf einen thermoelektrischen Figure 6 is a plan view of a thermoelectric
Generator in der Ausgestaltung nach Anspruch 12 umfassend thermoelektrische Bauteile nach Generator in the embodiment according to claim 12 comprising thermoelectric components according to
Figur 2, Layout C. Figure 2, layout C.
Ausführungsbeispiel 1: Das Layout des thermoelektrischen Bauteils und die Embodiment 1: The layout of the thermoelectric device and the
entsprechenden Querschnitte werden in Fig. 1 gezeigt. Das Bauteil weist eine Matrix aus pn-Übergängen - nachfolgend auch als pn-Dioden - bezeichnet auf, die elektrisch in Serie geschaltet sind. Auf einem Substrat 106, beispielsweise einem Wafer, wird eine solche Matrix aus pn-Dioden mittels Gräben (101 bis 104) gebildet, die die unterschiedlichen Schichten gemäß den Querschnitten A-A und B-B voneinander trennen. corresponding cross sections are shown in Fig. 1. The component has a matrix of pn junctions - also referred to as pn diodes - referred to, which are electrically connected in series. On a substrate 106, for example a wafer, such a matrix of pn diodes is formed by means of trenches (101 to 104) which separate the different layers according to the cross sections A-A and B-B.
Für die Anwendung wird das Bauteil so angeordnet, dass alle Kontakte 100 mit der Wärmequelle und alle Kontakte 105 mit der Wärmesenke verbunden werden, womit sich eine thermische Parallelschaltung und eine elektrische Serienschaltung ergibt. Die zwei äußersten, am linken und rechten Bauteilrand gelegenen Kontakte 105 dienen der elektrischen Anbindung an einen externen elektrischen Verbraucher, entweder direkt oder unter der Zwischenschaltung eines Spannungskonverters, For the application, the component is arranged so that all contacts 100 are connected to the heat source and all the contacts 105 are connected to the heat sink, resulting in a thermal Parallel connection and an electrical series circuit results. The two outermost, located on the left and right edge of the component contacts 105 serve the electrical connection to an external electrical load, either directly or under the interposition of a voltage converter,
Leistungsanpasser, o.a. Performance adjuster, o.a.
Das Substrat 106 kann aus Glas, Quarz, Keramik, einem The substrate 106 may be made of glass, quartz, ceramic, a
Kompositmaterial oder einem Kunststoff bestehen. Die Composite material or a plastic. The
Hauptanforderungen sind eine niedrige thermische und Main requirements are a low thermal and
elektrische Leitfähigkeit. electric conductivity.
Kontaktschichten 111 bzw. 107 sorgen für den elektrischen Kontakt zu thermoelektrischen Schichten 110 bzw. 108 und stellen auch den thermischen Kontakt zum pn-Übergang her, der sich in Graben 104 befindet. Die Kontaktschichten 111 bzw. 107 können aus Metallen oder einer Kombination aus Metall und Dielektrikum mit hoher thermischer und elektrischer Contact layers 111 and 107 provide electrical contact to thermoelectric layers 110 and 108, respectively, and also provide thermal contact to the pn junction located in trench 104. The contact layers 111 and 107 may be made of metals or a combination of metal and dielectric with high thermal and electrical
Leitfähigkeit bestehen. Die Kontaktschichten 107, 111 mit einer chemisch inerten Oberfläche bilden auch den ohmschenConductivity exist. The contact layers 107, 111 with a chemically inert surface also form the ohmic
Kontakt zu den thermoelektrischen Schichten 110 und 108 aus. Contact with the thermoelectric layers 110 and 108.
Als Beispiel stellt eine Nickel-beschichtete Kupferschicht eine gute Kontaktschicht 107, 111 für thermoelektrische As an example, a nickel-coated copper layer provides a good contact layer 107, 111 for thermoelectric
Schichten 108, 110 auf Bi2Te3 Basis dar. Aluminiumnitrid- beschichtetes Molybdän ist ein gutes Material für die Bi2Te3 based layers 108, 110. Aluminum nitride coated molybdenum is a good material for the
Kontaktschichten 107, 111 für thermoelektrische Schichten 108, 110 auf Basis von SiGe. Die thermoelektrischen Schichten 110 und 108 können aus Bi2Te3 und seinen Legierungen, aus SiGe und seinen Contact layers 107, 111 for thermoelectric layers 108, 110 based on SiGe. The thermoelectric layers 110 and 108 may be made of Bi 2 Te 3 and its alloys, SiGe and its
Legierungen, sowie aus SiCr2 bestehen. Die Dotierprofile können variieren, sodass nicht nur pn-Übergänge, sondern auch p-i-n Dioden im Graben 104 gebildet werden können. Die thermoelektrische Schicht 108 ist n-leitend und die Schicht 110 p-leitend oder anders herum. Die oberste (n) Lagen der thermoelektrischen Schicht 108 bzw. 110 kann auch intrinsisch oder sehr niedrig dotiert sein, um eine p-i-n Diode zu bilden . Eine dielektrische Schicht 109 sorgt für eine elektrische Isolierung zwischen den Kontaktschichten 107, 111 zur pn- Diode, um eine elektrische Serienschaltung zu ermöglichen. Alloys, as well as SiCr2 consist. The doping profiles can vary, so that not only pn junctions but also pin diodes can be formed in the trench 104. The thermoelectric layer 108 is n-type and the layer 110 is p-type or vice versa. The topmost layers of the Thermoelectric layer 108 or 110 may also be intrinsically or very low doped to form a pin diode. A dielectric layer 109 provides electrical isolation between the contact layers 107, 111 to the pn diode to facilitate series electrical connection.
Die dielektrische Schicht 109 und die thermoelektrische The dielectric layer 109 and the thermoelectric
Schichten 108, 110 werden durch den Schnitt 102 getrennt, um den elektrischen Kontakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden pn-Übergängen in einer Serienschaltung zu ermöglichen. Layers 108, 110 are separated by the cut 102 to allow electrical contact between two consecutive pn junctions in a series connection.
Im Querschnitt A-A ist erkennbar, dass die obere In cross-section A-A can be seen that the upper
Kontaktschicht 107 des im Bild linken pn-Übergangs nur mit der unteren Kontaktschicht llldes rechts davon liegenden pn- Übergangs elektrisch verbunden ist. Contact layer 107 of the image in the left pn junction is electrically connected only to the lower contact layer III of the right of it lying pn junction.
Im Graben 104 ist die dielektrische Schicht 109 nicht vorhanden, damit sich der pn oder ein p-i-n Übergang In the trench 104, the dielectric layer 109 is absent so that the pn or a p-i-n junction
ausbilden kann. Die dielektrische Schicht 109 sollte eine hohe thermische, aber eine sehr geringe elektrische can train. The dielectric layer 109 should have a high thermal, but a very low electrical
Leitfähigkeit haben. Für die dielektrisch Schicht 109 können unter anderem folgende Materialien verwendet werden: SiO, Si02, A1N, A1203, BaF2, etc. oder eine Kombination davon. Die dielektrische Schicht 109 kann aus sub-stöchiometrischen Verbindungen bestehen, wenn die Abweichung von der Have conductivity. For the dielectric layer 109, among others, the following materials may be used: SiO, SiO 2, AlN, Al 2 O 3, BaF 2, etc., or a combination thereof. The dielectric layer 109 may consist of sub-stoichiometric compounds when the deviation from the
Stöchiometrie keine substantiellen Leckströme hervorruft. Die obere Kontaktschicht 107, die obere thermoelektrischeStoichiometry causes no substantial leakage currents. The upper contact layer 107, the upper thermoelectric
Schicht 108 und optional die dielektrische Schicht 109 sind mittels Schnitt 103 getrennt, um die elektrische Verbindung von aufeinander folgenden pn-Übergängen zu unterbrechen. Die obere Kontaktschicht 107 bzw. die untere Kontaktschicht 111 sind im Graben 104 getrennt, damit es zu keiner guten thermischen Verbindung zwischen der heißen und kalten Seite des thermoelektrischen Bauteils kommt. Layer 108 and optionally dielectric layer 109 are separated by cut 103 to interrupt the electrical connection of successive pn junctions. The upper contact layer 107 and the lower contact layer 111 are separated in the trench 104, so that it is not good thermal connection between the hot and cold side of the thermoelectric component comes.
Das Herstellungsverfahren für das thermoelektrische Bauteil nach Figur 1 umfasst die folgenden Schritte: The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 1 comprises the following steps:
1. Das Substrat 106 wird mittels nasschemischer Verfahren (beispielsweise mit Lösungsmittel) und optional mittels Ultraschall gereinigt. Eine einfache Reinigungsprozedur beinhaltet Wasser, Azeton und Propanol. Als Alternative kommen Verfahren wie das RCA Reinigungsverfahren in Frage . 1. The substrate 106 is cleaned by wet-chemical methods (for example with solvent) and optionally by means of ultrasound. A simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol. As an alternative methods such as the RCA cleaning process in question.
2. Die untere Kontaktschicht 111 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Molybdän mittels Sputtern 2. The lower contact layer 111 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, etc. For example, molybdenum can be sputtered
abgeschieden werden, während für Kupfer oder Nickel eine galvanische Abscheidung in Frage kommt.  while copper or nickel may be electrodeposited.
3. Die untere Kontaktschicht 111 wird durch den Schnitt 3. The lower contact layer 111 is through the cut
entlang des Grabens 104 mittels Laserschreiben,  along the trench 104 by means of laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine  Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt.  photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
4. Die untere thermoelektrische Schicht 110 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, 4. The lower thermoelectric layer 110 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann.  Cold gas spraying, nozzle spraying, etc. deposited. For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
5. Die thermoelektrische Schicht 110 kann wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische 5. The thermoelectric layer 110 may be heat treated to improve its properties. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400°C wärmebehandelt werden. Die thermoelektrische Schicht 110 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 101 mittels mittels Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine Parameter. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C. The thermoelectric layer 110 is formed by cutting along the trench 101 by means of laser writing, laser engraving, laser ablation, etching by a
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. Die Schnitte entlang der Gräben 101, 102, 103 werden photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated. The cuts along the trenches 101, 102, 103 become
entsprechend der Anzahl der herzustellenden, in Serie geschalteten pn-Übergänge wiederholt. repeated according to the number of series-connected pn junctions to be made.
Die dielektrische Schicht 109 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann SiNx mittels PECVD abgeschieden werden, während für A1N auch Sputtern genutzt werden kann. The dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
Die obere thermoelektrische Schicht 108 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann. The upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
Die thermoelektrischen Schicht 108 kann wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische The thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400°C wärmebehandelt werden. Die thermoelektrische Schicht 108, die dielektrische Schicht 109 und die thermoelektrische Schicht 110 werden durch den Schnitt entlang des Grabens 102 mittels Parameter. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C. The thermoelectric layer 108, the dielectric layer 109 and the thermoelectric layer 110 are formed by the section along the trench 102
Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically produced mask with subsequent removal of the mask or other
Verfahren getrennt. Die obere Kontaktschicht 107 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Molybdän mittels Sputtern abgeschieden werden, während für Kupfer oder Nickel eine galvanische Abscheidung in Frage kommt. Procedure separately. The top contact layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question.
Die obere Kontaktschicht 107 und die obere The upper contact layer 107 and the upper
thermoelektrische Schicht 108 werden durch den Schnitt entlang des Grabens 103 mittels Laserschreiben,  thermoelectric layer 108 are formed by cutting along trench 103 by laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine  Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt.  photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
Die obere Kontaktschicht 107 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 104 mittels Laserschreiben, The upper contact layer 107 is formed by the cut along the trench 104 by means of laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine  Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. Ausführungsbeispiel 2:  photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated. Embodiment 2:
Aufgrund der Tatsache, dass viele thermoelektrische Due to the fact that many thermoelectric
Materialien teuer sind und nur ein kleiner Teil des Materials are expensive and only a small part of
verwendeten Volumens den elektrischen Strom generiert (vgl. Fig. 1) wird ein weiteres thermoelektrisches Bauteil Volume used generates the electric current (see Fig. 1) is another thermoelectric component
vorgeschlagen, das weniger thermoelektrisches Material benötigt. Die als p-n oder p-i-n Diode aufgebauten proposed that requires less thermoelectric material. The constructed as p-n or p-i-n diode
thermoelektrischen Bauteile, auch als Chips bezeichnet, werden auf ein in den Figuren 4 - 6 dargestelltes Substrat (400, 410), insbesondere ein Lead-Frame, aufgebracht, das für die elektrische Verbindung der Bauteile untereinander sowie die thermische Anbindung an eine Wärmequelle bzw. Wärmesenke sorgt. Mehrere Layouts (Layout A-C) eines solchen Thermoelectric components, also referred to as chips, are applied to a substrate (400, 410) shown in FIGS. 4-6, in particular a lead frame, which is used for the electrical connection of the components to one another and the thermal connection to a heat source or Heat sink provides. Several layouts (layout A-C) of such
thermoelektrischen Bauteils und der für alle Layouts thermoelectric component and for all layouts
übereinstimmende Querschnitt werden in Figur 2 gezeigt. Obwohl die Form und Layouts der Chips unterschiedlich sind, haben sie alle denselben Querschnitt A-A. Die Form und matching cross sections are shown in FIG. Although the shape and layout of the chips are different, they all have the same cross section AA. The form and
Layouts der Chips sind nicht auf die Layouts A bis C Layouts of the chips are not on the layouts A to C
beschränkt. Jede Form und jedes Layout mit dem Querschnitt A- A können für ein Bauteil für einen thermoelektrischen limited. Any shape and layout with the cross-section A-A may be for a thermoelectric component
Generator verwendet werden, wie er in den Figuren 4 - 6 dargestellt ist. Generator can be used, as shown in Figures 4-6.
Die Schichtenabfolge des Bauteils ist dieselbe wie bei dem Ausführungsbeispiel 1. Ein erster Kontakt 308 ist mit einer Wärmequelle verbunden, die Kontakte 307 und 306 sind mit der Wärmesenke verbunden. Der zweite und dritte Kontakt 306, 307 werden auch für die elektrische Verbindung genutzt. Der prinzipielle Unterschied des in Figur 3 dargestellten, weiteren Ausführungsbeispiels des thermoelektrischen Bauteils ggü . dem Bauteil nach Figur2 besteht darin, dass die Kontakte 306, 307 und 308 auf verschiedenen Seiten platziert sind. Währen die Kontakte bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 auf der oberen Seite angeordnet sind, befinden sie sich bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 auf der unteren Seite. Die elektrische und thermische Verbindung der unteren The layer sequence of the component is the same as in the embodiment 1. A first contact 308 is connected to a heat source, the contacts 307 and 306 are connected to the heat sink. The second and third contacts 306, 307 are also used for the electrical connection. The principal difference of the further embodiment of the thermoelectric component shown in FIG. the component of Figure 2 is that the contacts 306, 307 and 308 are placed on different sides. While the contacts are arranged in the embodiment of Figure 2 on the upper side, they are in the embodiment of Figure 3 on the lower side. The electrical and thermal connection of the lower
Kontaktschicht 111 mit den Kontakten 306, 307, 308 erfolgt durch metallisierte Vias 309. Contact layer 111 with the contacts 306, 307, 308 is effected by metallized vias 309.
Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 als auch dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind die obere und untere thermoelektrische Schicht 108, 110 und die dielektrische Schicht 109 sind durch die Schnitte entlang der Gräben 305 und 301 getrennt. Hier sind die untere und die obere In both the embodiment of FIG. 2 and the embodiment of FIG. 3, the upper and lower thermoelectric layers 108, 110 and the dielectric layer 109 are separated by the cuts along the trenches 305 and 301. Here are the lower and the upper
Kontaktschicht 107, 111 miteinander verbunden, damit die thermische Anbindung der p-n- oder p-i-n-Diode verbessert und ein elektrische Verbindung zu den Kontakten 306,309  Contact layer 107, 111 connected together so that the thermal connection of the p-n or p-i-n diode improved and an electrical connection to the contacts 306,309
hergestellt wird. Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 als auch dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind alle Schichten außer den oberen und unteren thermoelektrischen Schichten 110, 108 durch den Schnitt entlang des Grabens 303 getrennt, damit die Wärme nur durch die p-n oder p-i-n-Diode fließt. will be produced. In both the embodiment of FIG. 2 and the embodiment of FIG. 3, all layers except the upper and lower thermoelectric layers 110, 108 are separated by the cut along the trench 303 so that the heat flows only through the pn or pin diode.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die obere In the embodiment of Figure 2, the upper
Kontaktschicht 107 und die obere thermoelektrische Schicht 108 durch den Schnitt entlang des Grabens 302 getrennt, damit ein Kurzschluss der Diode vermieden wird. Contact layer 107 and the upper thermoelectric layer 108 separated by the section along the trench 302, so that a short circuit of the diode is avoided.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 sind die untere Kontaktschicht 111 und die untere thermoelektrische Schicht 110 durch den Schnitt entlang des Grabens 302 getrennt, damit ein Kurzschluss der Diode vermieden wird. In the embodiment according to FIG. 3, the lower contact layer 111 and the lower thermoelectric layer 110 are separated by the section along the trench 302 in order to avoid a short circuit of the diode.
Das Herstellungsverfahren für das thermoelektrische Bauteil nach Figur 2 umfasst die folgenden Schritte: The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 2 comprises the following steps:
1. Das Substrat 106 wird mittels nasschemischer Verfahren (Lösungsmittel) oder mittels Ultraschall gereinigt. Eine einfache Reinigungsprozedur beinhaltet Wasser, Azeton und Propanol. Als Alternative kommen Verfahren wie die RCA Reinigungsverfahren in Frage. 1. The substrate 106 is cleaned by wet-chemical method (solvent) or by ultrasound. A simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol. As an alternative methods such as the RCA cleaning process in question.
2. Die untere Kontaktschicht 111 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, etc. abgeschieden. 2. The lower contact layer 111 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, etc.
Beispielsweise kann Molybdän mittels Sputtern  For example, molybdenum can be sputtered
abgeschieden werden, während für Kupfer oder Nickel eine galvanische Abscheidung in Frage kommt.  while copper or nickel may be electrodeposited.
3. Die Kontaktschicht 111 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 303 mittels Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. Die untere thermoelektrische Schicht 110 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, 3. The contact layer 111 is separated by cutting along the trench 303 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or other methods. The lower thermoelectric layer 110 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Cold gas spraying, nozzle spraying, etc. deposited.
Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann. For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
Die thermoelektrische Schicht 110 kann wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische The thermoelectric layer 110 may be heat treated to improve its properties. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400°C wärmebehandelt werden. Parameter. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
Die dielektrische Schicht 109 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, abgeschieden. Beispielsweise kann SiNx mittels PECVD abgeschieden werden, während für A1N auch Sputtern genutzt werden kann. Dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold spray, nozzle spraying. For example, SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
Die dielektrische Schicht 109 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 303 mittels Laserschreiben, The dielectric layer 109 is laser cut by cutting along the trench 303,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
Die obere thermoelektrische Schicht 108 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann. The upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
Die thermoelektrische Schicht 108 kann wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische The thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400°C wärmebehandelt werden. 10. Die thermoelektrische Schicht 108, die dielektrischeParameter. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C. 10. The thermoelectric layer 108, the dielectric
Schicht 109 und die thermoelektrische Schicht 110 werden durch die Schnitte entlang der Gräben 301 und 305 mittels Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Layer 109 and thermoelectric layer 110 are formed by the cuts along trenches 301 and 305 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or others
Verfahren getrennt. 11. Die oberen Elektrodenschicht 107 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Molybdän mittels Sputtern abgeschieden werden, während für Kupfer oder Nickel eine galvanische Abscheidung in Frage kommt.  Procedure separately. 11. The top electrode layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question.
12. Die obere Elektrodenschicht 107 und die obere 12. The upper electrode layer 107 and the upper
thermoelektrische Schicht 108 werden durch den Schnitt entlang des Grabens 302 mittels Laserschreiben,  thermoelectric layer 108 are formed by cutting along trench 302 by laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine  Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender photolithographically produced mask with subsequent
Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. Removal of mask or other procedures separately.
13. Die Elektrodenschicht 107 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 303 mittels Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. 13. The electrode layer 107 is separated by cutting along the trench 303 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by mask removal or other methods.
Das Herstellungsverfahren für das thermoelektrische Bauteil nach Figur 3 umfasst die folgenden Schritte: The manufacturing method for the thermoelectric component according to FIG. 3 comprises the following steps:
1. Das Substrat 106 wird mit beidseitiger Metallisierung zur Ausbildung der unteren Kontaktschicht 111 auf der 1. The substrate 106 is with double-sided metallization to form the lower contact layer 111 on the
Oberseite sowie einer weiteren Kontaktschicht auf der Unterseite des Substrats 106 bereitgestellt. Die beiden Kontaktschichten sind entlang des ersten und dritten Grabens 302, 303 unterbrochen, so dass sowohl die untere Kontaktschicht 111 als auch die weitere Kontaktschicht jeweils in drei elektrisch und thermisch voneinander getrennte Kontakte 308, 307, 306 aufgeteilt sind. Die Kontakte 308, 307, 306 auf der Oberseite des Substrats 106 sind mit den Kontakten 308, 307, 306 auf der  Top and another contact layer on the bottom of the substrate 106 is provided. The two contact layers are interrupted along the first and third trenches 302, 303, so that both the lower contact layer 111 and the further contact layer are each divided into three electrically and thermally separated contacts 308, 307, 306. The contacts 308, 307, 306 on top of the substrate 106 are connected to the contacts 308, 307, 306 on the
Unterseite des Substrats 106 durch elektrisch und  Bottom of the substrate 106 by electrical and
thermisch leitende Vias 309 verbunden. Das beidseitig metallisierte Substrat wird beispielsweise mittels eines PCB Herstellungsprozesses hergestellt.  thermally conductive vias 309 connected. The substrate metallized on both sides is produced, for example, by means of a PCB manufacturing process.
2. Das Substrat 106 wird mittels nasschemischer Verfahren (Lösungsmittel) oder mittels Ultraschall gereinigt. Eine einfache Reinigungsprozedur beinhaltet Wasser, Azeton und Propanol. Als alternatives nasschemisches 2. The substrate 106 is cleaned by wet chemical methods (solvent) or by ultrasound. A simple cleaning procedure involves water, acetone and propanol. As an alternative wet chemical
Reinigungsverfahren kommt eine RCA Reinigung in Betracht.  Cleaning process is considered an RCA cleaning.
3. Die untere thermoelektrische Schicht 110 wird mittels 3. The lower thermoelectric layer 110 is by means of
PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken,  PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing,
Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden.  Cold gas spraying, nozzle spraying, etc. deposited.
Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann. Die untere thermoelektrische Schicht 110 kann For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used. The lower thermoelectric layer 110 may
wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu be heat treated to their properties too
verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400 °C wärmebehandelt werden. improve. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical parameters. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C.
Die thermoelektrische Schicht 110 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 302 mittels Laserschreiben, The thermoelectric layer 110 is formed by cutting along the trench 302 by laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
Die dielektrische Schicht 109 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann SiNx mittels PECVD abgeschieden werden, während für A1N auch Sputtern genutzt werden kann. The dielectric layer 109 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, SiNx can be deposited by means of PECVD, while sputtering can also be used for A1N.
Die dielektrische Schicht 109 wird durch den Schnitt entlang des Grabens 303 mittels Laserschreiben, The dielectric layer 109 is laser cut by cutting along the trench 303,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt. photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
Die obere thermoelektrische Schicht 108 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Bi2Te3 mittels Sputtern abgeschieden werden, während für SiGe auch PECVD genutzt werden kann. The upper thermoelectric layer 108 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, Bi2Te3 can be deposited by means of sputtering, while for SiGe PECVD can also be used.
Die thermoelektrische Schicht 108 kann wärmebehandelt werden, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Für Bi2Te3 sind 2 bis 3 Stunden bei 220 bis 280°C typische The thermoelectric layer 108 may be heat treated to improve its properties. For Bi2Te3 2 to 3 hours at 220 to 280 ° C are typical
Parameter. SiGe kann in Formiergas bei mindestens 400°C wärmebehandelt werden. Die thermoelektrische Schicht 108, die dielektrische Schicht 109 und die thermoelektrische Schicht 110 werden durch die Schnitte entlang der Gräben 301 und 305 mittels Laserschreiben, Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Parameter. SiGe can be heat treated in forming gas at at least 400 ° C. The thermoelectric layer 108, the dielectric layer 109 and the thermoelectric layer 110 are formed by the cuts along the trenches 301 and 305 by laser writing, laser engraving, laser ablation, etching through a photolithographically fabricated mask, followed by removal of the mask or others
Verfahren getrennt.  Procedure separately.
Die obere Kontaktschicht 107 wird mittels PVD, PECVD, CVD, nasser Abscheidung, Drucken, Kaltgasspritzen, nozzle spraying, etc. abgeschieden. Beispielsweise kann Molybdän mittels Sputtern abgeschieden werden, während für Kupfer oder Nickel eine galvanische Abscheidung in Frage kommt. 12. Die obere Kontaktschicht 107 wird durch den Schnitt The top contact layer 107 is deposited by PVD, PECVD, CVD, wet deposition, printing, cold gas spraying, nozzle spraying, etc. For example, molybdenum can be deposited by means of sputtering, while for copper or nickel galvanic deposition comes into question. 12. The upper contact layer 107 is through the cut
entlang des Grabens 303 mittels Laserschreiben,  along the trench 303 by means of laser writing,
Lasergravieren, Laserablation, Ätzen durch eine  Laser engraving, laser ablation, etching by one
photolithografisch hergestellte Maske mit anschließender Entfernung der Maske oder anderen Verfahren getrennt.  photolithographically prepared mask with subsequent removal of the mask or other methods separated.
Verbinden der Bauteile nach den Figuren 2, 3 mit einem Connecting the components according to the figures 2, 3 with a
Substrat nach den Figuren 4 - 6: Substrate according to FIGS. 4 to 6:
Die zuvor hergestellten Bauteile bzw. Chips werden mit den Kontaktflächen 401, 402, 403 (Fig. 4) bzw. 411, 412 (Fig. 5) bzw. 420, 422 (Fig. 6) des als Lead-Frame 400, 410 The previously produced components or chips are connected to the contact surfaces 401, 402, 403 (FIG. 4) or 411, 412 (FIG. 5) or 420, 422 (FIG. 6) of the lead frame 400, 410
ausgebildeten Substrats verbunden. Solch ein Lead-Frame 400, 410 kann aus Polyimid (z.B. Kapton), Kevlar, verschieden Leiterplattenmaterialien wie EP2, 85N oder 35N, oder connected to the formed substrate. Such a lead frame 400, 410 may be made of polyimide (e.g., Kapton), Kevlar, various circuit board materials such as EP2, 85N, or 35N, or
Verbundmaterialien bestehen. Es kann flexibel oder starr sein. Die Kontaktflächen 401, 402, 403 bzw. 411, 412 bzw. 420, 422 müssen eine hohe thermische und elektrische Composite materials exist. It can be flexible or rigid. The contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 must have a high thermal and electrical
Leitfähigkeit aufweisen, wie z.B. Kupfer und seine Having conductivity, e.g. Copper and his
Legierungen. Für Hochtemperaturanwendungen ist insbesondere Molybdän geeignet. Die Kontaktflächen 401, 402, 403 bzw. 411, 412 bzw. 420, 422 können zusätzlich noch mit Nickel oder einem anderen Material beschichtet sein, das für einen Alloys. For high temperature applications molybdenum is particularly suitable. The contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 can additionally with nickel or be coated with another material that is suitable for a
Korrosionsschutz sorgt und/oder eine Diffusionsbarriere ausbildet. Die Kontaktflächen 401, 402, 403 bzw. 411, 412 bzw. 420, 422 gewährleisten eine gute Wärmeleitung zu und von den Chips und eine gute elektrische Verbindung der Chips untereinander . Provides corrosion protection and / or forms a diffusion barrier. The contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 ensure good heat conduction to and from the chips and a good electrical connection of the chips with each other.
Die auf dem Lead-Frame thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschalteten Chips nach Figuren 2, 3 bilden einen thermoelektrischen Generator. Zu diesem Zweck sind auf dem Lead-Frame die Kontaktflächen 401, 402, 403 bzw. 411, 412 bzw. 420, 422 angeordnet, wobei die ersten Kontaktflächen 402, 412, 422 in einer Reihe auf dem Substrat angeordnet und mit einer Wärmequelle verbindbar sind und die zweiten The chips on the lead frame, which are thermally parallel and electrically connected in series according to FIGS. 2, 3, form a thermoelectric generator. For this purpose, the contact surfaces 401, 402, 403 and 411, 412 and 420, 422 are arranged on the lead frame, wherein the first contact surfaces 402, 412, 422 are arranged in a row on the substrate and connectable to a heat source and the second
Kontaktflächen 401, 411, 420 in einer Reihe auf dem Substrat angeordnet und mit einer Wärmesenke verbindbar sind. Contact surfaces 401, 411, 420 are arranged in a row on the substrate and connectable to a heat sink.
Wärmequelle und Wärmesenke können auch umgekehrt angeordnet sein. Der erste Kontakt 308 jedes Bauteils ist mit jeweils einer ersten Kontaktfläche 402, 412, 422 verbunden, der zweite Kontakt 306 jedes Bauteils ist mit einer zweiten Heat source and heat sink can also be arranged vice versa. The first contact 308 of each component is connected to a respective first contact surface 402, 412, 422, the second contact 306 of each component is connected to a second one
Kontaktfläche 401, 411, 420 verbunden. Der dritte Kontakt 307 jedes Bauteils ist mit einer zweiten Kontaktfläche 401, 411, 420 in der Reihe verbunden ist, die benachbart zu der mit dem zweiten Kontakt 306 des Bauteils verbundenen zweiten Kontaktfläche 401, 411, 420 liegt. Bei dem  Contact surface 401, 411, 420 connected. The third contact 307 of each component is connected in series with a second contact surface 401, 411, 420 adjacent to the second contact surface 401, 411, 420 connected to the second contact 306 of the component. In which
Ausführungsbeispiel nach Figur 4 weist die zweite  Embodiment of Figure 4, the second
Kontaktfläche 401 zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zu dem Dritten Kontakt 307 einen sich zwischen die benachbarten Kontaktflächen 401, 402 erstreckenden Contact surface 401 for producing the electrically conductive connection to the third contact 307 a between the adjacent contact surfaces 401, 402 extending
Kontaktabschnitt 403, 404 auf. Contact section 403, 404 on.
Chips mit einer Anordnung der Kontakte 306, 307, 308 (Layout A in Fig. 2) sind wie in Fig. 4 illustriert mit dem Lead- Frame 400 verbunden. Zwei Reihen von Kontaktflächen 401, 402 liegen parallel zueinander auf dem Substrat, sodass die Chips having an array of contacts 306, 307, 308 (layout A in FIG. 2) are connected to lead frame 400 as illustrated in FIG. Two rows of contact surfaces 401, 402 are parallel to each other on the substrate, so that the
Kontaktflächen vertikal zueinander ausgerichtet sind. Die Kontaktabschnitte 403 in der mittleren Reihe sind mit den Kontakten 401 der unteren Reihe über einen Kontaktsteg 404 verbunden. Der Kontakt 308 ist mit der Kontaktfläche 402, der Kontakt 307 mit dem Kontaktabschnitt 403 und der Kontakt 306 mit der Kontaktfläche 401 verbunden. Der Graben 303 liegt zwischen den Reihen der Kontaktflächen 402 und den Contact surfaces are aligned vertically to each other. The Contact portions 403 in the middle row are connected to the contacts 401 of the lower row via a contact land 404. The contact 308 is connected to the contact surface 402, the contact 307 to the contact portion 403 and the contact 306 to the contact surface 401. The trench 303 is located between the rows of pads 402 and
Kontaktabschnitten 403. Der Graben 302 liegt zwischen den Reihen der Kontaktflächen 401 und den Kontaktabschnitten 403. Für den Verbindungsprozess kommen Löten, anodisches Bonden, Fusion Bonding oder andere geeignete Verfahren in Betracht. Contact portions 403. The trench 302 is located between the rows of contact pads 401 and the contact portions 403. The bonding process may include soldering, anodic bonding, fusion bonding or other suitable methods.
Die Kontakte 401 und die Kontaktabschnitte 403 werden für die elektrische Serienschaltung verwendet. Die Kontakte 402 und 401 müssen derart dimensioniert sein, dass sowohl die Chips als auch die Wärmequelle bzw. -senke angebunden werden können. Die von den in Reihe geschalteten Chips generierte elektrische Spannung des thermoelektrischen Generators kann an den in Figur 4 äußersten Kontakten 401 abgegriffen werden. The contacts 401 and the contact portions 403 are used for the series electrical connection. The contacts 402 and 401 must be dimensioned such that both the chips and the heat source or sink can be connected. The electrical voltage of the thermoelectric generator generated by the chips connected in series can be tapped at the outermost contacts 401 in FIG.
Der vorstehend beschriebene Aufbau des thermoelektrischen Generators stimmt für Chips mit Layout A nach Fig. 3 überein. The above-described construction of the thermoelectric generator is the same for chips having layout A of FIG.
Chips mit einer Anordnung der Kontakte 306, 307, 308 Chips having an array of contacts 306, 307, 308
entsprechend dem Layout B nach Figur 2 werden auf ein Lead- Frame mit in zwei Reihen liegenden Kontaktflächen 411,412 (Fig. 5) angeordnet. Die Kontaktflächen 411, 412 in den beiden Reihen sind versetzt zueinander angeordnet, so dass die Kontaktflächen 412 in der oberen Reihe die Zwischenräume zwischen den Kontaktflächen 411 in der unteren Reihe according to the layout B of Figure 2 are arranged on a lead frame with lying in two rows contact surfaces 411,412 (Fig. 5). The contact surfaces 411, 412 in the two rows are offset from each other, so that the contact surfaces 412 in the upper row, the spaces between the contact surfaces 411 in the lower row
überlappen. Die Kontaktflächen 412 sind mit den Kontakten 308 der Chips nach Fig. 2 Layout B verbunden. Die Kontaktflächen 411 sind mit den Kontakten 306, 307 verbunden. Die Gräben 303 und 302 sind zwischen den Kontaktflächen 411, 412 angeordnet. Die untere Reihe der Kontaktflächen 411 wird für die overlap. The pads 412 are connected to the contacts 308 of the chips of FIG. 2 layout B. The contact surfaces 411 are connected to the contacts 306, 307. The trenches 303 and 302 are disposed between the contact surfaces 411, 412. The lower row of contact surfaces 411 is for the
elektrische Serienschaltung der Chips verwendet. Die Materialien und Verbindungsprozesse sind dieselben wie bei den Lead-Frames nach Figur 4. Die Kontakte 411 und 412 müssen derart dimensioniert sein, dass sowohl die Chips als auch die Wärmequelle bzw. -senke angebunden werden können. Die von den in Reihe geschalteten Chips generierte series electrical connection of the chips used. The materials and bonding processes are the same as in the leadframes of FIG. 4. The contacts 411 and 412 must be sized so that both the chips and the heat source or sink can be connected. The generated by the series-connected chips
elektrische Spannung des thermoelektrischen Generators kann an den in Figur 5 äußersten Kontakten 411 abgegriffen werden. Der vorstehend beschriebene Aufbau des thermoelektrischenelectrical voltage of the thermoelectric generator can be tapped at the outermost in Figure 5 contacts 411. The above-described construction of the thermoelectric
Generators stimmt für Chips mit Layout B nach Fig. 3 überein. Generator agrees for chips with layout B of FIG.
Chips mit einer Anordnung der Kontakte 306, 307, 308 Chips having an array of contacts 306, 307, 308
entsprechend dem Layout C nach Figur 2 werden auf ein Lead- Frame mit in zwei Reihen von Kontaktflächen 420, 422 (Fig. 6) angeordnet. Die Kontaktflächen 420, 422 in den beiden Reihen sind versetzt zueinander angeordnet, so dass die according to the layout C of Figure 2 are arranged on a lead frame with in two rows of contact surfaces 420, 422 (Fig. 6). The contact surfaces 420, 422 in the two rows are arranged offset to one another, so that the
Kontaktflächen 422 in der oberen Reihe die Zwischenräume zwischen den Kontaktflächen 420 in der unteren Reihe Contact surfaces 422 in the upper row, the spaces between the contact surfaces 420 in the lower row
überlappen. Die Kontaktflächen 422 sind mit den Kontakten 308 der Chips nach Fig. 2 Layout C verbunden. Die Kontaktflächen 420 sind mit den Kontakten 306, 307 verbunden. Die Gräben 303 und 302 sind zwischen den Kontaktflächen 420, 422 angeordnet. Die untere Reihe der Kontaktflächen 420 wird für die overlap. The pads 422 are connected to the contacts 308 of the chips of FIG. 2 layout C. The contact surfaces 420 are connected to the contacts 306, 307. The trenches 303 and 302 are arranged between the contact surfaces 420, 422. The bottom row of contact pads 420 is for the
elektrische Serienschaltung der Chips verwendet. series electrical connection of the chips used.
Die Materialien und Verbindungsprozesse sind dieselben wie bei den Lead-Frames nach Figur 4. Die Kontakte 420 und 422 müssen derart dimensioniert sein, dass sowohl die Chips als auch die Wärmequelle bzw. -senke angebunden werden können. Die von den in Reihe geschalteten Chips generierte The materials and bonding processes are the same as in the lead frames of Figure 4. The contacts 420 and 422 must be sized so that both the chips and the heat source or sink can be connected. The generated by the series-connected chips
elektrische Spannung des thermoelektrischen Generators kann an den in Figur 6 äußersten Kontakten 420 abgegriffen werden. Der vorstehend beschriebene Aufbau des thermoelektrischenelectrical voltage of the thermoelectric generator can be tapped at the outermost contacts 420 in Figure 6. The above-described construction of the thermoelectric
Generators stimmt für Chips mit Layout C nach Fig. 3 überein. Generator agrees for chips with layout C of FIG.

Claims

Patentansprüche  claims
1. Thermoelektrisches Bauteil umfassend - ein Substrat (106), 1. Thermoelectric component comprising - a substrate (106),
eine in Bezug auf das Substrat (106) untere  a lower one with respect to the substrate (106)
thermoelektrische Schicht (110) und eine in Bezug auf das Substrat (106) obere thermoelektrische Schicht (108) ,  thermoelectric layer (110) and a thermoelectric layer (108) with respect to the substrate (106),
- eine dielektrische Schicht (109), die zwischen jeder unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) angeordnet ist,  a dielectric layer (109) disposed between each lower and upper thermoelectric layer (108, 110),
eine untere Kontaktschicht (111), geeignet zur Herstellung eines elektrischen und thermischen Kontaktes zu der unteren thermoelektrischen  a lower contact layer (111) suitable for establishing electrical and thermal contact with the lower thermoelectric
Schicht (110) ,  Layer (110),
eine obere Kontaktschicht (107), geeignet zur Herstellung eines elektrischen und thermischen Kontaktes zu der oberen thermoelektrischen Schicht (108),  an upper contact layer (107) suitable for making electrical and thermal contact with the upper thermoelectric layer (108),
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) entlang eines ersten Grabens (104), wobei die thermoelektrischen Schichten (108, 110) entlang des ersten Grabens (104) einen pn-Übergang oder einen p- i-n-Übergang bilden,  an interruption of the dielectric layer (109) along a first trench (104), the thermoelectric layers (108, 110) forming a pn-junction or a p-i-n junction along the first trench (104),
eine Unterbrechung der unteren und oberen  an interruption of the lower and upper
Kontaktschicht (111, 107) entlang des ersten Grabens (104,303), die sowohl die obere als auch die untere Kontaktschicht (111, 107) jeweils in thermisch voneinander getrennte Kontakte (100,105,308,306,307) aufteilt,  Contact layer (111, 107) along the first trench (104, 303) dividing both the upper and lower contact layers (111, 107) into thermally separated contacts (100, 105, 380, 307, 307), respectively;
wobei an die getrennten Kontakte (100, 105,  wherein the separate contacts (100, 105,
308,306,307) ein Temperaturgradient (Tl, T2) anlegbar ist . Thermoelektrisches Bauteil nach Anspruch 1, 308, 306, 307) a temperature gradient (T1, T2) can be applied. Thermoelectric component according to claim 1,
gekennzeichnet durch, marked by,
mindestens eine Abfolge eines zweiten, dritten und vierten Grabens (101, 102, 103), die sämtlich quer zu dem ersten Graben (104) verlaufen, wobei der dritte Graben (102) zwischen dem zweiten und vierten Graben angeordnet ist,  at least one series of second, third and fourth trenches (101, 102, 103), all of which are transverse to the first trench (104), the third trench (102) being disposed between the second and fourth trenches,
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) und der unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des dritten Grabens (102), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des dritten Grabens (102) mit der unteren Kontaktschicht (111) in elektrisch leitender Verbindung steht,  an interruption of the dielectric layer (109) and the lower and upper thermoelectric layers (108, 110) along the third trench (102), wherein the upper contact layer (107) along the third trench (102) with the lower contact layer (111) in electrically conductive connection,
eine Unterbrechung der unteren thermoelektrischen Schicht (110) entlang des zweiten Grabens (101) und eine Unterbrechung der oberen Kontaktschicht (107) und der oberen thermoelektrischen Schicht (108) entlang des vierten Grabens (103) .  interrupting the lower thermoelectric layer (110) along the second trench (101) and interrupting the upper contact layer (107) and the upper thermoelectric layer (108) along the fourth trench (103).
Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Process for the preparation of a thermoelectric
Bauteils nach Anspruch 2 mit einem ersten Graben (104) sowie mindestens einer Abfolge eines zweiten, dritten und vierten Grabens (101, 102, 103), die sämtlich quer zu dem ersten Graben (104) verlaufen, wobei der dritte Graben (102) zwischen dem zweiten und vierten Graben angeordnet ist, umfassend die Schritte: A device according to claim 2 including a first trench (104) and at least one series of second, third and fourth trenches (101, 102, 103) all extending transversely of the first trench (104), the third trench (102) between the second and fourth trench, comprising the steps:
(a) Bereitstellen eines gereinigten Substrats (106),(a) providing a cleaned substrate (106),
(b) Abscheiden einer unteren Kontaktschicht (111) auf dem Substrat (106), (b) depositing a lower contact layer (111) on the substrate (106),
(c) Trennen der unteren Kontaktschicht (111) in thermisch voneinander getrennte Kontakte entlang des Verlaufs des ersten Grabens (104),  (c) separating the lower contact layer (111) into thermally separated contacts along the path of the first trench (104),
(d) Abscheiden der unteren thermoelektrischen Schicht  (d) depositing the lower thermoelectric layer
(110) auf die getrennte untere Kontaktschicht (111), (e) Trennen der unteren thermoelektrischen Schicht (110) entlang des Verlaufs des zweiten Grabens (101),(110) on the separate lower contact layer (111), (e) separating the lower thermoelectric layer (110) along the course of the second trench (101),
(f) Abscheiden der dielektrischen Schicht (109) auf die getrennte untere thermoelektrische Schicht (110), (g) Abscheiden der oberen thermoelektrischen Schicht (f) depositing the dielectric layer (109) on the separated lower thermoelectric layer (110), (g) depositing the upper thermoelectric layer
(108) auf die dielektrische Schicht (109),  (108) on the dielectric layer (109),
(h) Trennen der dielektrischen Schicht (109) und der  (h) separating the dielectric layer (109) and the
oberen und unteren thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des Verlaufs des dritten Grabens (102), (i) Abscheiden der oberen Kontaktschicht (107) auf die getrennte obere thermoelektrische Schicht (108), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des dritten Grabens (102) durch die getrennte  (i) depositing the upper contact layer (107) onto the separated upper thermoelectric layer (108), the upper contact layer (107) being along the third Trench (102) through the separate
dielektrische Schicht (109) und die getrennte untere thermoelektrische Schicht (110) eine elektrisch leitende Verbindung zu der unteren Kontaktschicht (111) ausbildet,  dielectric layer (109) and the separate lower thermoelectric layer (110) form an electrically conductive connection to the lower contact layer (111),
(j) Trennen der oberen Kontaktschicht (107) und der  (j) separating the upper contact layer (107) and the
oberen thermoelektrischen Schicht (108) entlang des Verlaufs des vierten Grabens (103) sowie  upper thermoelectric layer (108) along the course of the fourth trench (103) as well
(k) Trennen der oberen Kontaktschicht (107) in thermisch voneinander getrennte Kontakte (100, 105) entlang des Verlaufs des ersten Grabens (104) . 4. Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen  (k) separating the upper contact layer (107) into thermally separated contacts (100, 105) along the path of the first trench (104). 4. Method for producing a thermoelectric
Bauteils nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Schichten einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Thermoelektrisches Bauteil nach Anspruch 1, Component according to claim 3, characterized in that the thermoelectric layers are subjected to a heat treatment. Thermoelectric component according to claim 1,
gekennzeichnet durch, einen zweiten, dritten und vierten Graben (301, 302, 305) , characterized by a second, third and fourth trench (301, 302, 305),
wobei sich sämtliche Gräben (301, 302, 303, 305) zwischen seitlichen Rändern des Bauteils erstrecken ohne sich zu schneiden,  wherein all the trenches (301, 302, 303, 305) extend between lateral edges of the component without cutting,
der vierte Graben (305) auf einer Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet ist und  the fourth trench (305) is disposed on a side adjacent to the first trench (303) and
der dritte Graben (302) zwischen dem ersten  the third trench (302) between the first
Graben (303) und dem zweiten Graben (301) auf der gegenüberliegenden Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet sind,  Trench (303) and the second trench (301) on the opposite side next to the first trench (303) are arranged,
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) und der unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des zweiten Grabens (301), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des zweiten Grabens (301) mit der unteren Kontaktschicht (111) in elektrisch leitender Verbindung steht,  an interruption of the dielectric layer (109) and the lower and upper thermoelectric layer (108, 110) along the second trench (301), wherein the upper contact layer (107) along the second trench (301) with the lower contact layer (111) in electrically conductive connection,
eine Unterbrechung der oberen Kontaktschicht (107) und der oberen thermoelektrischen Schicht (108) entlang des dritten Grabens (302) und  an interruption of the upper contact layer (107) and the upper thermoelectric layer (108) along the third trench (302) and
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) und der unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des vierten Grabens (305), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des vierten Grabens (305) mit der unteren Kontaktschicht (111) in elektrisch leitender Verbindung steht. Thermoelektrisches Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet durch, dass die obere Kontaktschicht (107) in drei thermisch und elektrisch voneinander getrennte Kontakte (308,307,306) durch die Gräben an interruption of the dielectric layer (109) and the lower and upper thermoelectric layers (108, 110) along the fourth trench (305), wherein the upper contact layer (107) along the fourth trench (305) with the lower contact layer (111) in electrically conductive connection stands. Thermoelectric component according to claim 5, characterized in that the upper contact layer (107) in three thermally and electrically separate contacts (308, 307, 306) through the trenches
(301, 302, 303) aufgeteilt ist, wobei ein erster Kontakt (308) zur Ankopplung an eine Wärmequelle und ein zweiter und dritter Kontakt (306, 307) zur Ankopplung an eine (301, 302, 303), wherein a first contact (308) for coupling to a heat source and a second and third contact (306, 307) for coupling to a heat source
Wärmesenke sowie als elektrischer Anschluss vorgesehen ist, wobei der dritte Kontakt (307) zwischen dem ersten und zweiten Kontakt (308,306) angeordnet ist. Heat sink and is provided as an electrical connection, wherein the third contact (307) between the first and second contact (308,306) is arranged.
Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Process for the preparation of a thermoelectric
Bauteils nach Anspruch 5 oder 6 mit einem ersten Graben (104) sowie einem zweiten, dritten und vierten Graben (301, 302, 305), Component according to Claim 5 or 6, having a first trench (104) and a second, third and fourth trench (301, 302, 305).
wobei sich sämtliche Gräben (301, 302, 303, 305) zwischen seitlichen Rändern des Bauteils erstrecken ohne sich zu schneiden,  wherein all the trenches (301, 302, 303, 305) extend between lateral edges of the component without cutting,
der vierte Graben (305) auf einer Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet ist und  the fourth trench (305) is disposed on a side adjacent to the first trench (303) and
der dritte Graben (302) zwischen dem ersten Graben (303) und dem zweiten Graben (301) auf der  the third trench (302) between the first trench (303) and the second trench (301) on the
gegenüberliegenden Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet sind,  opposite side next to the first trench (303) are arranged,
umfassend die Schritte: comprising the steps:
(a) Bereitstellen eines gereinigten Substrats (106),(a) providing a cleaned substrate (106),
(b) Abscheiden einer unteren Kontaktschicht (111) auf dem Substrat (106), (b) depositing a lower contact layer (111) on the substrate (106),
(c) Trennen der unteren Kontaktschicht (111) in thermisch voneinander getrennte Kontakte entlang des Verlaufs des ersten Grabens (303) ,  (c) separating the lower contact layer (111) into thermally separated contacts along the path of the first trench (303),
(d) Abscheiden der unteren thermoelektrischen Schicht  (d) depositing the lower thermoelectric layer
(110) auf die getrennte untere Kontaktschicht (111), (e) Abscheiden der dielektrischen Schicht (109) auf die getrennte untere thermoelektrische Schicht (110),(110) on the separate lower contact layer (111), (e) depositing the dielectric layer (109) on the separate lower thermoelectric layer (110),
(f) Trennen der dielektrischen Schicht (109) entlang des Verlaufs des ersten Grabens (303) , (f) separating the dielectric layer (109) along the path of the first trench (303),
(g) Abscheiden der oberen thermoelektrischen Schicht  (g) depositing the upper thermoelectric layer
(108) auf die getrennte dielektrische Schicht (109), (108) on the separate dielectric layer (109),
(h) Trennen der dielektrischen Schicht (109) und der (h) separating the dielectric layer (109) and the
oberen und unteren thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des Verlaufs des zweiten Grabens (301) und des vierten Grabens (305) ,  upper and lower thermoelectric layers (108, 110) along the course of the second trench (301) and the fourth trench (305),
(i) Abscheiden der oberen Kontaktschicht (107) auf die getrennte obere thermoelektrische Schicht (108), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des zweiten Grabens (301) und des vierten Grabens (305) durch die getrennte obere thermoelektrische Schicht (108), die getrennte dielektrische Schicht (109) und die getrennte untere thermoelektrische Schicht (110) eine elektrisch leitende Verbindung zu der unteren Kontaktschicht (111) ausbildet,,  (i) depositing the upper contact layer (107) onto the separated upper thermoelectric layer (108), the upper contact layer (107) extending along the second trench (301) and the fourth trench (305) through the separated upper thermoelectric layer (108). in that the separate dielectric layer (109) and the separate lower thermoelectric layer (110) form an electrically conductive connection to the lower contact layer (111).
(j) Trennen der oberen Kontaktschicht (107) und der  (j) separating the upper contact layer (107) and the
oberen thermoelektrischen Schicht (108) entlang des Verlaufs des dritten Grabens (302) sowie  upper thermoelectric layer (108) along the course of the third trench (302) as well
(k) Trennen der oberen Kontaktschicht (107) in thermisch und elektrisch voneinander getrennte Kontakte  (K) separating the upper contact layer (107) in thermally and electrically separated contacts
(308,307,306) entlang des Verlaufs des ersten Grabens (303) . (308, 307, 306) along the course of the first trench (303).
Thermoelektrisches Bauteil nach Anspruch 1, Thermoelectric component according to claim 1,
gekennzeichnet durch, eine weitere Kontaktschicht, wobei zwischen der weiteren Kontaktschicht und der unteren characterized by a further contact layer, wherein between the further contact layer and the lower
Kontaktschicht (111) das Substrat (106) angeordnet ist,  Contact layer (111), the substrate (106) is arranged,
einen zweiten, dritten und vierten Graben (301, 302, 305) ,  a second, third and fourth trench (301, 302, 305),
wobei sich sämtliche Gräben (301, 302, 303, 305) zwischen Rändern des Bauteils erstrecken ohne sich zu schneiden,  wherein all trenches (301, 302, 303, 305) extend between edges of the component without cutting,
der vierte Graben (305) auf einer Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet ist und  the fourth trench (305) is disposed on a side adjacent to the first trench (303) and
der dritte Graben (302) zwischen dem ersten  the third trench (302) between the first
Graben (303) und dem zweiten Graben (301) auf der gegenüberliegenden Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet sind,  Trench (303) and the second trench (301) on the opposite side next to the first trench (303) are arranged,
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) und der unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des zweiten Grabens (301), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des zweiten Grabens (301) mit der unteren Kontaktschicht (111) in elektrisch leitender Verbindung steht,  an interruption of the dielectric layer (109) and the lower and upper thermoelectric layer (108, 110) along the second trench (301), wherein the upper contact layer (107) along the second trench (301) with the lower contact layer (111) in electrically conductive connection,
eine Unterbrechung der unteren thermoelektrischen Schicht (110), der unteren Kontaktschicht (111) und der weiteren Kontaktschicht entlang des dritten  an interruption of the lower thermoelectric layer (110), the lower contact layer (111) and the further contact layer along the third
Grabens (302) ,  Grabens (302),
eine Unterbrechung der weiteren Kontaktschicht entlang des ersten Grabens (303) und  an interruption of the further contact layer along the first trench (303) and
eine Unterbrechung der dielektrischen Schicht (109) und der unteren und oberen thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des vierten Grabens (305), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des vierten Grabens (305) mit der unteren Kontaktschicht (111) in elektrisch leitender Verbindung steht. Thermoelektrisches Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kontaktschicht in drei thermisch und elektrisch voneinander getrennte Kontakte (308,307,306) durch die Gräben (302, 303) aufgeteilt ist, wobei ein erster Kontakt (308) zur Ankopplung an eine Wärmequelle und ein zweiter und dritter Kontakt (306, 307) zur Ankopplung an eine Wärmesenke sowie als elektrischer Anschluss vorgesehen ist, wobei der dritte Kontakt (307) zwischen dem ersten und zweiten Kontakt (308,306) angeordnet ist und sämtliche Kontakte (306,307,308) durch das Substrat (106) hindurch thermisch und elektrisch mit der unteren Kontaktschicht (111) verbunden sind. an interruption of the dielectric layer (109) and the lower and upper thermoelectric layers (108, 110) along the fourth trench (305), wherein the upper contact layer (107) along the fourth trench (305) with the lower contact layer (111) in electrically conductive connection stands. Thermoelectric component according to claim 8, characterized in that the further contact layer is divided into three thermally and electrically separate contacts (308, 307, 306) through the trenches (302, 303), wherein a first contact (308) for coupling to a heat source and a second and third contact (306, 307) is provided for coupling to a heat sink and as an electrical connection, wherein the third contact (307) between the first and second contact (308,306) is arranged and all contacts (306,307,308) through the substrate (106). thermally and electrically connected to the lower contact layer (111).
Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Process for the preparation of a thermoelectric
Bauteils nach Anspruch 8 oder 9 mit einem ersten Graben (104) sowie einem zweiten, dritten und vierten Graben (301, 302, 305), Component according to Claim 8 or 9, having a first trench (104) and a second, third and fourth trench (301, 302, 305).
wobei sich sämtliche Gräben (301, 302, 303, 305) zwischen seitlichen Rändern des Bauteils erstrecken ohne sich zu schneiden,  wherein all the trenches (301, 302, 303, 305) extend between lateral edges of the component without cutting,
der vierte Graben (305) auf einer Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet ist und  the fourth trench (305) is disposed on a side adjacent to the first trench (303) and
der dritte Graben (302) zwischen dem ersten Graben (303) und dem zweiten Graben (301) auf der  the third trench (302) between the first trench (303) and the second trench (301) on the
gegenüberliegenden Seite neben dem ersten Graben (303) angeordnet sind,  opposite side next to the first trench (303) are arranged,
umfassend die Schritte: comprising the steps:
(a) Bereitstellen eines gereinigten Substrats (106), mit einer unteren Kontaktschicht (111) auf einer (a) providing a cleaned substrate (106) having a lower contact layer (111) on one
Oberseite und einer weiteren Kontaktschicht auf einer Unterseite des Substrats (106),  Top and another contact layer on a bottom side of the substrate (106),
(b) Abscheiden der unteren thermoelektrischen Schicht (b) depositing the lower thermoelectric layer
(110) auf die unterbrochene untere Kontaktschicht(110) on the broken lower contact layer
(111) , (c) Abscheiden der dielektrischen Schicht (109) auf die untere thermoelektrische Schicht (110), (111), (c) depositing the dielectric layer (109) on the lower thermoelectric layer (110),
(d) Trennen der dielektrischen Schicht (109) entlang des Verlaufs des ersten Grabens (303) ,  (d) separating the dielectric layer (109) along the course of the first trench (303),
(e) Abscheiden der oberen thermoelektrischen Schicht  (e) depositing the upper thermoelectric layer
(108) auf die getrennte dielektrische Schicht (109), (108) on the separate dielectric layer (109),
(f) Trennen der dielektrischen Schicht (109) und der (f) separating the dielectric layer (109) and the
oberen und unteren thermoelektrischen Schicht (108, 110) entlang des Verlaufs des zweiten Grabens (301) und des vierten Grabens (305) ,  upper and lower thermoelectric layers (108, 110) along the course of the second trench (301) and the fourth trench (305),
(g) Abscheiden der oberen Kontaktschicht (107) auf die getrennte obere thermoelektrische Schicht (108), wobei die obere Kontaktschicht (107) entlang des zweiten Grabens (301) und des vierten Grabens (305) durch die getrennte dielektrische Schicht (109) und die getrennte untere thermoelektrische Schicht (110) eine elektrisch leitende Verbindung zu der unteren Kontaktschicht (111) ausbildet,  (g) depositing the upper contact layer (107) onto the separated upper thermoelectric layer (108), wherein the upper contact layer (107) extends along the second trench (301) and the fourth trench (305) through the separate dielectric layer (109) and the separate lower thermoelectric layer (110) forms an electrically conductive connection to the lower contact layer (111),
(h) Trennen der oberen Kontaktschicht (107) entlang des Verlaufs des ersten Grabens (303) .  (h) separating the upper contact layer (107) along the path of the first trench (303).
Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Process for the preparation of a thermoelectric
Bauteils nach Anspruch 7 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Schichten einer Component according to claim 7 or 10, characterized in that the thermoelectric layers of a
Wärmebehandlung unterzogen werden. Be subjected to heat treatment.
Thermoelektrischer Generator umfassend mehrere thermisch parallel und elektrisch in Reihe geschaltete Thermoelectric generator comprising a plurality of thermally connected in parallel and electrically in series
thermoelektrische Bauteile nach Anspruch 5 oder 8, Thermoelectric components according to claim 5 or 8,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Substrat (400,410) erste und zweite characterized in that on a substrate (400,410) first and second
Kontaktflächen (401,402,403) angeordnet sind,  Contact surfaces (401,402,403) are arranged,
die ersten Kontaktflächen (402) in einer Reihe auf dem Substrat angeordnet und mit einer Wärmequelle verbindbar sind, die zweiten Kontaktflächen (401) in einer Reihe auf dem Substrat angeordnet und mit einer Wärmesenke verbindbar sind, the first contact surfaces (402) are arranged in a row on the substrate and connectable to a heat source, the second contact surfaces (401) are arranged in a row on the substrate and can be connected to a heat sink,
der erste Kontakt (308) jedes Bauteils mit einer ersten Kontaktfläche (402) des Substrats verbunden ist,  the first contact (308) of each component is connected to a first contact surface (402) of the substrate,
der zweite Kontakt (306) jedes Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche (402) verbunden ist und der dritte Kontakt (307) jedes Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche (402) in der Reihe verbunden ist, die benachbart zu der mit dem zweiten Kontakt the second contact (306) of each component is connected to a second contact surface (402) and the third contact (307) of each component is connected to a second contact surface (402) in the row adjacent to the second contact
(308) des Bauteils verbundenen zweiten Kontaktfläche(308) of the component connected second contact surface
(402) liegt. (402).
13. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 12, dadurch 13. Thermoelectric element according to claim 12, characterized
gekennzeichnet, dass das Substrat (400,410) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einer gegenüber den Kontaktflächen (401,402,403) geringeren  in that the substrate (400, 410) is made of an electrically insulating material having a smaller thickness than the contact surfaces (401, 402, 403)
Wärmeleitfähigkeit besteht.  Thermal conductivity exists.
14. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (401,402,403) eine hohe elektrische und eine hohe 14. Thermoelectric element according to one of claims 12 or 13, characterized in that the contact surfaces (401,402,403) have a high electrical and a high
Wärmeleitfähigkeit aufweisen.  Have thermal conductivity.
PCT/EP2014/050832 2013-01-24 2014-01-16 Thermoelectric component, methods for the production thereof, and thermoelectric generator WO2014114559A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013100692.2 2013-01-24
DE102013100692 2013-01-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014114559A1 true WO2014114559A1 (en) 2014-07-31

Family

ID=50064550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/050832 WO2014114559A1 (en) 2013-01-24 2014-01-16 Thermoelectric component, methods for the production thereof, and thermoelectric generator

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014114559A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1287566B1 (en) 2000-05-02 2003-10-22 Gerhard Span Thermoelectric element
US20110197942A1 (en) * 2009-01-20 2011-08-18 Shenzhen University Thin-film thermo-electric generator and fabrication method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1287566B1 (en) 2000-05-02 2003-10-22 Gerhard Span Thermoelectric element
US20110197942A1 (en) * 2009-01-20 2011-08-18 Shenzhen University Thin-film thermo-electric generator and fabrication method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012130900A1 (en) Optoelectronic semiconductor chip
DE19854269A1 (en) Thin-film solar cell arrangement and method for producing the same
DE102009053064A1 (en) Protective diode structure thin film semiconductor device and method of fabricating a thin film semiconductor device
DE102013217356B4 (en) Method for producing a solar cell segment and method for producing a solar cell
DE202015101360U1 (en) solar cell
DE102012108883A1 (en) Optoelectronic semiconductor chip and method for producing optoelectronic semiconductor chips
DE102009044597A1 (en) Semiconductor device and method of making the same
DE102008033632A1 (en) Solar cell and process for producing a solar cell
DE102007007142A1 (en) Benefits, semiconductor device and method for their production
DE102014108373A1 (en) Optoelectronic semiconductor chip
WO2016173841A1 (en) Optoelectronic component array and method for producing a plurality of optoelectronic component arrays
WO2017009285A1 (en) Component and method for manufacturing components
DE19934560B4 (en) Photovoltaic module with integrated series-connected cells and manufacturing method thereof
DE102004027176A1 (en) Semiconductor device manufacturing method e.g. for diode, involves performing electro-less plating of nickel on aluminum electrode, after forming insulation film on open electrode
EP2917944B1 (en) Thermoelectric element and method for the production thereof
EP2301088B1 (en) Module having a plurality of thermoelectric elements
WO2012156398A1 (en) Back-contact solar cell and method for producing such a back-contact solar cell
EP2301075A2 (en) Method for production of a thermoelectric apparatus
WO2012116858A1 (en) Carrier for an optoelectronic structure and optoelectronic semiconductor chip comprising such a carrier
EP2506309A1 (en) Schottky diode and corresponding production method
EP2599123B1 (en) Method for producing an optoelectronic semiconductor component, and optoelectronic semiconductor component
WO2014114559A1 (en) Thermoelectric component, methods for the production thereof, and thermoelectric generator
DE102008033223A1 (en) Contact-structure producing method for solar cell, involves tempering semiconductor-substrate with germination layer for diffusion of dopant from germination layer into semiconductor-substrate
DE102016101801B4 (en) LOAD CONNECTION OF A POWER SEMICONDUCTOR ELEMENT, POWER SEMICONDUCTOR MODULE WITH IT AND MANUFACTURING PROCESS FOR IT
DE102004019568A1 (en) Substrate for a power semiconductor module has electronic components and connections on metal conductor on an isolation layer and recesses beneath or next to these

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: 14702762

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14702762

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1