WO2015090903A1 - Thermoelectric device and method for producing a thermoelectric device - Google Patents

Thermoelectric device and method for producing a thermoelectric device Download PDF

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WO2015090903A1
WO2015090903A1 PCT/EP2014/075894 EP2014075894W WO2015090903A1 WO 2015090903 A1 WO2015090903 A1 WO 2015090903A1 EP 2014075894 W EP2014075894 W EP 2014075894W WO 2015090903 A1 WO2015090903 A1 WO 2015090903A1
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WO
WIPO (PCT)
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carrier
thermoelectric device
thermoelectric
plate
elastic material
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/075894
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German (de)
French (fr)
Inventor
Tobias ZOLLER
Ricardo Ehrenpfordt
Holger Rank
Frederik ANTE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric device and a method of manufacturing a thermoelectric device.
  • the Internet of Things is considered to be one of the most important future developments in information technology, which means that not only people have access to the internet and are connected through it, but also devices
  • One area of the "Internet of Things” is in the direction of production and home automation, eg. B. in the temperature measurement.
  • suitable sensors are already available, for.
  • the costs are very high at around 100 euros per sensor. Many are currently trying
  • TEG thermoelectric generators
  • thermoelektnschen device and a method for producing a thermoelektnschen device according to the main claims presented.
  • thermoelectric generator The energy obtained using a thermoelectric generator is directly related to the temperature gradient applied to the thermoelectric generator. To bring the temperature gradient to the thermoelektnschen generator can with the help of the construction and
  • thermoelectric generator a heat path within a housing or support of the thermoelectric generator are produced. This heat path should ideally have a low thermal resistance.
  • thermoelektnschen device or generator between two carriers or carrier substrates of a thermoelektnschen
  • thermoelectric generator using standard packaging processes mechanically largely decoupled and thermally largely low-loss in a construction and connection technology of an autonomous
  • thermoelektnschen device a good mechanical decoupling of a thermoelektnschen device or in a simple manner
  • thermoelektnschen device Manufacture of the two carrier planes is possible, ie a bottom formed by a first carrier and an upper side formed by a second carrier of the thermoelektnschen device can be made completely independent of each other with standard printed circuit board processes.
  • the construction and connection technology of the lower carrier adapted to the thermoelectric device can be carried out by thermal and mechanical stresses are kept as low as possible. Irrespective of this, the cost-effective standard construction and connection technology can be used for the upper support, where higher loads are possible.
  • thermoelectric device Possibility of high integration by passing the thermoelectric device through Officer, z. B. a circuit with other components, can be housed, so it can be dispensed with an insert of a metal lid. According to a continuation of the concept presented here can by the
  • thermoelectric device connection of the thermoelectric device by means of an elastic material also the problem of mechanical stress by z. B.
  • thermoelectric generators avoided or at least reduced.
  • thermoelectric device has the following features: a first carrier; a second carrier; a carrier connector disposed between the first carrier and the second carrier to form a predefined one
  • thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric electrodes extending between the first plate and the second plate
  • thermoelectric device is disposed in the predefined gap and connected to the first carrier and the second carrier.
  • the thermoelectric device can be used for example to generate an electrical voltage by utilizing a temperature difference.
  • a possible location of use of the thermoelectric device is thus, for example, a radiator.
  • the first carrier, the carrier connecting member and the second carrier may be stacked on each other in this order.
  • Each of the first and second supports may be rectangular plates having different thicknesses can have.
  • the carriers may be printed circuit boards.
  • the carrier connection element may be formed as a structure that connects the first and the second carrier only selectively, so that the predefined intermediate space can be understood as a sufficiently large air space for accommodating the thermoelectric component.
  • Carrier connection element may consist of a plastic material.
  • the thermoelectric device may be a thermoelectric generator for generating electrical energy from a temperature difference between the first and second plates.
  • the thermoelectric device may be constructed in the form of a Peltier element, wherein the first
  • the plates may for example be made of ceramic and
  • thermoelectric elements forming the intermediate region may comprise a semiconductor material.
  • the thermoelectric elements may be in the form of the first one spaced from the second plate
  • legss formed and be connected at their respective two ends fixed to the first and the second plate
  • Coupling of the thermoelectric device to the thermoelectric device may consist of connecting the first plate to the first carrier and connecting the second plate to the second carrier. These connections can be designed to be stress-decoupling.
  • the carrier connecting element may be frame-shaped and the
  • thermoelectric device can be arranged in a light of the carrier connecting element.
  • the frame shape can be round or angular.
  • Embodiment has the advantage that the thermoelectric device can be readily protected laterally from harmful effects.
  • the frame-shaped carrier connecting element can have a passage opening between an outer wall of the
  • Carrier connector sit, be created.
  • the Media access can also be defined by an interruption or structuring, a multi-part design of the carrier connection element. It can be created in this way, several media access.
  • the carrier connecting element may have at least one plated-through hole for electrically contacting the first carrier with the second carrier.
  • thermoelectric component can be connected to the first carrier by means of a first elastic material which is arranged between the first carrier and the first plate of the thermoelectric component.
  • a region of the first carrier, on which the thermoelektnsche element is applied may consist of a rigid material or an elastic carrier material such as polyimide or a bar or membrane-like structured rigid support material to store the thermal element stress-decoupling.
  • the thermoelectric component can be connected to the second carrier by means of a second elastic material which is arranged between the second carrier and the second plate of the thermoelectric component.
  • the elastic material may be structured or, for example, annular. Clearances in the structuring of the elastic material can during the building process with a rigid material, eg.
  • thermoelectric device As a sacrificial polymer, filled to lock the thermoelektnsche element on the first carrier. This can be advantageous for certain AVT processes such as wire bonding.
  • the sacrificial material can be taken as a final process step thermally or wet or dry chemical.
  • the first and second elastic materials may each be a plastic material. The materials may be identical and arranged as a layer between the thermoelectric device and the first and second carrier, respectively. Depending on the specification, the layers can be the same or different thicknesses. Alternatively, the first and second elastic materials may also differ, e.g. B. in terms of specific thermal conductivity or elasticity. About the elastic materials the thermoelectric device can advantageously be connected to the carrier stress-decoupling.
  • the first and / or the second elastic material may have a filler for increasing a thermal conductivity between the first carrier and the first plate or the second plate of the thermoelectric component.
  • the filler may be the first carrier with the first plate and / or the second carrier with the second plate of the thermoelectric device connecting structures -.
  • metallic spacers (balls) - act which are suitable, a plurality of
  • thermoelectric device Provide heat corridors between the support and the hot side or cold side of the thermoelectric device.
  • the heat gradient can thus be directed to the hot side or cold side in a particularly controlled and directional manner. Losses due to scattered heat can be minimized or completely eliminated.
  • the first and / or the second elastic material may have a metal layer on a side facing the first and / or the second plate of the thermoelectric device.
  • the metal layer may completely or partially cover the first and / or second elastic material and be formed, for example, from copper.
  • Conductivity or thermal contact resistances of the cold side and / or the hot side of the thermoelectric device can be improved in a simple manner.
  • the first carrier can have a depression which at least partially accommodates the thermoelectric component.
  • the recess may be at least partially covered by the first elastic material.
  • the depression can be trough-shaped and to
  • thermoelectric device Have dimensions as the thermoelectric device.
  • the bottom region of the depression may consist of a rigid material or of an elastic carrier material such as, for example, polyimide or a bar or membrane-like structured rigid carrier material in order to store the thermal element stress-decoupling.
  • an elastic carrier material such as, for example, polyimide or a bar or membrane-like structured rigid carrier material in order to store the thermal element stress-decoupling.
  • the thermoelectric device may further be configured such that a portion of the first carrier opposite the first plate of the thermoelectric component is formed as a metallic insert in the first carrier and / or a portion of the second carrier opposite the second plate of the thermoelectric component is metallic Insert is formed in the second carrier.
  • the first or second carrier can have an opening or passage opening into which the metallic insert can be inserted in the manufacturing process of the thermoelectric device.
  • the metallic insert can be glued, soldered or pressed in the manufacturing process of the carrier. It may be in the metal used for the use of a metal with particularly good thermal conductivity such. B. copper act.
  • the use of such inserts makes it possible that an efficiency of the hot side formed by the first plate and the cold side of the thermoelectric formed by the second plate
  • Component can be easily increased.
  • the described sections can be formed integrally with the carriers and each have at least one metallic through-connection.
  • a side of the first carrier facing away from the thermoelectric component may have a further metal layer.
  • the further metal layer may completely or partially cover a surface of the carrier side and, like the metal layer, may be formed on the second elastic material made of copper.
  • a side of the second carrier facing away from the thermoelectric component may have a cover.
  • This can be an area of Cover be attached by means of an adhesive on the side remote from the thermoelektnschen device side of the second carrier.
  • the lid can advantageously simultaneously act as a heat sink for the thermoelectric device.
  • an elastic connection of the lid can be realized with the second carrier.
  • a heat sink can also be arranged above the thermoelektnschen device on the second carrier.
  • thermoelective component may be encased in a molding compound or molding compound which may be disposed on a side of the second substrate facing away from the thermoelective component.
  • a molding compound or molding compound which may be disposed on a side of the second substrate facing away from the thermoelective component.
  • Thermoelektnschen device may be exempted from the molding compound to this z. B. to contact with a heat sink or to lead a fluid along.
  • Thermoelektnschen device opposite passage opening of the second carrier may be arranged. This brings space advantages and can improve the efficiency of the thermoelektnschen device when the lid acts as a heat sink.
  • the first carrier and / or the second carrier may comprise a thermosetting material.
  • thermosetting material In addition to a thereby advantageously increased thermo-mechanical strength of the carrier material is obtained as a further advantage a reduced specific gravity.
  • thermoelectric device A method of manufacturing a thermoelectric device comprising the steps of:
  • thermoelectric device composed of a first plate, a second plate and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate
  • thermoelectric device Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.
  • thermoelectric device A method of manufacturing a thermoelectric device comprises the following steps:
  • thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate;
  • thermoelectric device Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.
  • the method can be of a process-controlled
  • thermoelectric devices manufactured in a short time.
  • Thermoelectric device can be arranged on a second carrier facing the side of the first carrier and connected by means of a first elastic material to the first carrier. In the step of arranging, a material connection of the carrier connecting element to the first carrier and the second carrier can be produced.
  • thermoelectric device 1 is a sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of a thermoelectric device having a recess in the first carrier, according to an embodiment of the present invention
  • thermoelectric device 3 is a sectional view of a thermoelectric device having a heat sink, according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 4 is a sectional view of a thermoelectric device with filler and metallization, according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is a sectional view of a thermoelectric device with
  • Fig. 6 is a sectional view of a thermoelectric device with
  • thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
  • thermoelectric device 100 shows a sectional view of a thermoelectric device 100 according to an embodiment of the present invention. Shown is a first carrier 102 and a second carrier 104, which are interconnected by a carrier connecting element 106 arranged between them. In a space 108 formed by the carrier connection element 106 between the first carrier 102 and the second carrier 104, a thermoelectric component 110 is arranged.
  • the first carrier 102 and the second carrier 104 are each a printed circuit board.
  • the printed circuit boards 102, 104 are stacked with the carrier connecting member 106 positioned therebetween.
  • the second carrier 104 has a smaller thickness than the first carrier 102 and is equipped with additional components in the form of a component 1 12 and a sensor 1 14, which are covered by a molding compound 1 16.
  • the carrier connecting element 106 is designed here annular and has an electrical feedthrough 1 18 for the electrical connection of
  • the carrier connector 106 is formed of a polymer. According to alternative embodiments, the carrier connection element 106 may consist of a metal or be realized in the form of an adhesive or a solder. The carrier connector 106 may also be used as another circuit board, e.g. As a prepreg, executed and contacted by gluing, soldering or welding to the first carrier 102 and the second carrier 104. Of the
  • Gap 108 is defined by a light of the annular
  • Carrier connection element 106 is formed and is sufficiently large for receiving the thermoelectric device 1 10 dimensioned. As shown in FIG. 1, in the completed thermoelectric device 100, a free air space remains between the thermoelectric device 110 and an inner wall of the carrier connection member 106.
  • the carrier connection member 106 may have any frame shape and be, for example, rectangular.
  • the carrier connection element 106 can also be realized in several parts in the form of arbitrarily formed spacers between the first carrier 102 and the second carrier 104.
  • the carrier connection element 106 has at least in one area a passage opening to the gap 108 between the first carrier 102 and the second carrier 104, which serves as media access for in the gap 108 on the carrier 102 applied media sensors.
  • An electrical connection of the thermoelectric device 1 10 to the first carrier 102 is realized via wire bonds or wire bonds 120.
  • the thermoelectric device 110 is shown in FIG. 1,
  • thermoelectric device 100 Embodiment of the thermoelectric device 100 as a
  • thermoelectric generator or TEG and consists of a bottom or first plate 122, a top or second plate 124 and a disposed between the first plate 122 and the second plate 124 - not shown in the illustration in FIG. 1 - Intermediate area 126 together.
  • the first plate 122 here forms the hot side of the thermoelectric generator 110 facing the first carrier 102 and the second plate 124 forms the cold side of the second carrier 104 facing the first carrier 102
  • thermoelectric generator 1 10 The intermediate region 126 is formed by a plurality of thermoelectric elements not shown here, which in the form of "legs" here formed by the first plate 122 hot side and here formed by the second plate 124 cold side of the thermoelectric generator 1 10th connect.
  • thermoelectric device 1 10 by means of a first elastic material 128, the layered between the first carrier 102 and the first plate 122 of the thermoelectric
  • thermoelectric Device 1 10 is arranged, connected to the first carrier 102.
  • a second elastic material 130 which is sandwiched between the second carrier 104 and the second plate 124 of the thermoelectric device 1 10, the thermoelectric device 1 10 is connected to the second carrier 104.
  • the first elastic material 128 and the second elastic material 130 are identical here, wherein the layer of the first elastic material 128 is thicker than the layer of the second elastic material
  • the elastic material layers 128, 130 enable a stress-decoupling connection of the thermoelectric component 110 to the carriers 102, 104. For better heat conduction, one below the
  • thermoelectric element 1 10 lying portion of the first carrier 102 as a metallic insert 132 in the first carrier 102 is formed.
  • thermoelectric element 1 10 lying portion of the second carrier 104 is formed.
  • a thickness of the metal inserts or inserts 132, 134 is adapted to the respective thickness of the associated printed circuit boards 102, 104, so that the insert 132 is thicker than the insert 134.
  • the metal used for the inserts 132, 134 is copper. According to others
  • thermoelectric device 100 shown in FIG. 1 may be used as a
  • Sensor module or sensor system are used, in addition to the
  • thermoelectric generator 1 10 as already explained, the first carrier 102, the stacked second carrier 104 and possibly further carrier and also has the mechanical connection region between the carriers 102, 104 forming the carrier connecting member 106.
  • the sensor system 100 is characterized in that the thermoelectric generator 110 is introduced into the vertical spacing or stand-off formed by the carrier connection element 106 between the carrier substrates 102, 104 in such a way that via the elastic material layers 128, 130 a mechanical connection from an upper side of the first and / or lower carrier 102 to a lower side of the second or upper carrier 104.
  • the sensor node 100 shown in FIG. 1 comprises a typical sensor system in the upper portion of the arrangement shown including the second carrier 104 and an additional power supply portion represented by the lower portion of the assembly including the first carrier 102.
  • the two areas are using the circuit board ring 106, the electrical
  • Through contacts 1 18 contains, connected.
  • the circuit board ring 106 z As a possible variation, instead of the circuit board ring 106 z.
  • adhesive, solder or a seal can be used together with a screw or clamp connection.
  • the two printed circuit boards 102, 104 show the elastic materials 128, 130 in defined regions in order to couple the thermoelectric generator 110.
  • the elastic material used for both areas 128, 130 is characterized in that it forms a mechanical damper and a direct Power transmission to the thermoelectric generator 1 10 prevents.
  • the defined regions 128, 130 are likewise distinguished by the fact that the thermal coupling with respect to the normal printed circuit board material is optimized by the use of the Cu inserts 132, 134.
  • the upper circuit board 104 includes in the embodiment shown in Fig. 1, the component 1 12 and the sensor 1 14, which are covered with the molding compound 1 16. The illustrated Kupferinsert 134 on the top was released by a special tool during the molding process to a subsequent contact from above
  • the elastic materials 128, 130 which are at least partially pronounced in the region between the first substrate 102 and the thermoelectric generator 110 and in the region between the second substrate 104 and the thermoelectric generator 110, increase the elastic materials 128, 130 according to exemplary embodiments
  • the elastic materials 128, 130 may contain structures or fillers to increase the heat transfer. According to further embodiments, in the first carrier 102 and / or in the second carrier 104 in the region of
  • thermoelectric generator 1 10 embedded structures which serve to increase the heat transfer.
  • the structures may be at least one metallic insert or one metallic via.
  • the first carrier 102 may further electronic components z. B. in the light of the carrier connection element 106, which are embedded on the carriers 102, 104 in the potting compound or molding compound 1 16.
  • the second carrier 104 in the region of the thermally conductive structure 134 and the thermoelectric generator 1 10 of the molding compound 1 16 exempted.
  • a cooler is thermally conductive applied in the released area.
  • the components 1 12, 1 14 on the second carrier 104 are at least partially spanned by a cover having a thermally conductive connection to the structure 134 of increased thermal conductivity in the second carrier 104 in the region of the thermoelectric generator 1 10 or at least a part of this Structure 134 represents.
  • the lid can act as a cooler.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a further exemplary embodiment of the thermoelectric device 100.
  • the thermoelectric device 100 the thermoelectric
  • Device 100 as a sensor node with thermoelectric generator 1 10 and other components or sensors 1 12, 1 14 executed.
  • thermoelectric generator 1 10 is fitted between the two circuit boards 102, 104 and thermally contacted via the copper inserts 132, 134.
  • thermoelectric device 100 The peculiarity of this illustrated in Fig. 2 embodiment of the thermoelectric device 100 is that here the
  • thermoelectric generator 1 10 recessed in the lower or first carrier 102 inserted and thus partially surrounded by this. More specifically, the thermoelectric generator 110 is disposed in a recess 200 machined out of a surface 202 of the carrier 102. Thus, the thermoelectric element 110 is more securely fastened to the first carrier 102. In addition, a thickness or height of the carrier connecting element 106 can be reduced in a space-saving manner, as is the case with that shown in FIG.
  • the depression 200 is completely lined with the elastic material 128, so that the thermoelectric component 110 is bordered by the elastic material 128 as far as the intermediate region 126 and is stress-decoupled via this to the carrier or carrier substrate 102.
  • the depression 200 may be filled with the elastic material 128 only partially or up to a certain height.
  • FIG. 3 shows, on the basis of a further sectional view, the sensor node 100 from FIG. 2 with an additional element of a heat sink 300, which is connected to the
  • thermoelectric device 100 is attached to the second circuit board 104 in a suitable form.
  • the contacting of the cooler 300 may by different methods such. B. Gluing, soldering, welding, etc. done. In that shown in Fig. 3
  • the heat sink 300 is attached via a connecting element 302 to the copper insert 134 of the upper and second printed circuit board 104.
  • 4 again shows a further sectional view
  • thermoelectric device 100 Embodiment of the thermoelectric device 100. For better visibility of details of the sensor node 100 is here and in the
  • the first elastic material 128 has a filler 400 for increasing a thermal conductivity between the first carrier 102 and the first plate 122 of the thermoelectric component 110.
  • the second elastic material 130 has a metal layer 402 on a side facing the second plate 124 of the thermoelectric component 110.
  • the filler 400 is here below the thermoelectric generator 1 10 inserted in the form of a plurality of spacers, which are designed here as a copper spacer.
  • these spacers are made of copper or a material of similar good
  • Thermal conductivity is the thermal performance of the thermoelectric
  • thermoelectric generator 10 shows a sectional illustration of a further exemplary variation of the thermoelectric device 100 from FIG. 4.
  • this embodiment of the sensor node 100 has another
  • the further metal layer 500 is applied over the entire surface to a further surface 504 of the first carrier 102 facing away from the thermoelectric component 110.
  • the further metal layer 500 may be the further surface 504 of the circuit board 102 only partially cover.
  • the further metallization 500 is designed to increase the thermal contact area and improve the thermal path for the thermoelectric
  • the lid 502 is here formed of metal and on one of the
  • thermoelectric device 1 10 facing away side 506 of the second
  • thermoelectric device 100 Printed circuit board 104 of the thermoelectric device 100.
  • cover 502 in addition to the copper insert 134 arranged above the thermoelectric generator 110, also spans the cover
  • Embodiment of the metallic cover 502 is used as a heat sink with cooling fins, not shown).
  • This heat sink 502 is on the one hand coupled to the upper thermal path of the thermoelectric generator 1 10 and additionally enables the heat dissipation of the component 1 12.
  • the contacting of the lid 502 on the sides or on an edge region 508 is effected here by an adhesive or an adhesive 510 Alternatively, soldering to the printed circuit board 104 is also conceivable.
  • a layer of the adhesive material 510 is also arranged between the metallic insert 134 and an inner side of the cover 502.
  • Fig. 6 shows again in a sectional view a variant of
  • a passage opening 600 has been made in the upper or second printed circuit board 104 above the
  • thermoelectric generator 1 10 introduced.
  • the lid 502 is suitably shaped by a centrally lowered portion 602 to directly contact the thermoelectric generator 110 through the opening 600.
  • the thermoelectric generator 110 is mechanically decoupled in addition to the elastic material 130 with good thermal connection.
  • the inserted lid 502 acts in this
  • FIG. 7 shows a flow chart of an embodiment of a method 700 for producing a thermoelectric device.
  • a sensor module with stacked substrate planes and integrated thermoelectric generator as illustrated in Figures 1 to 6 by means of embodiments in large numbers
  • a first carrier of the thermoelectric device is provided.
  • the first carrier may be provided with or without a thermoelectric device already mounted thereon.
  • a second carrier of the thermoelectric device is provided. Steps 702 and 704 may be performed in any order or simultaneously.
  • a step 706 a first carrier of the thermoelectric device is provided.
  • the first carrier may be provided with or without a thermoelectric device already mounted thereon.
  • a second carrier of the thermoelectric device is provided. Steps 702 and 704 may be performed in any order or simultaneously.
  • Carrier connection element arranged between the first carrier and the second carrier, that between the first carrier and the second carrier, a gap for accommodating the thermoelectric device is formed. If the first carrier was in step 702 without the
  • thermoelectric device the thermoelectric device before the connection of the first and second carrier with the
  • Carrier connector to be suitably positioned on the first carrier.
  • the invention presented herein can be easily detected on the product by optical inspection.
  • Substrate layers and integrated thermoelectric devices will become necessary in the near future for (partially) autonomous sensors from the field of "Internet of Things" with a focus on cost reduction and the production of large quantities.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Abstract

The invention relates to a thermoelectric device (100). The thermoelectric device (100) comprises a first carrier (102), a second carrier (104), a carrier connecting element (106) which is arranged between the first carrier (102) and the second carrier (104) in order to connect the first carrier (102) to the second carrier (104), thereby forming a predefined intermediate space (108) between the first carrier (102) and the second carrier (104), and a thermoelectric component (110) which is composed of a first plate (122), a second plate (124) and an intermediate region (126) having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate (122) and the second plate (124), wherein the thermoelectric component (110) is arranged in the predefined intermediate space (108) and is connected to the first carrier (102) and the second carrier (104).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Thermoelektrische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer  Thermoelectric device and method for producing a
thermoelektrischen Vorrichtung thermoelectric device
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine thermoelektrische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung. The present invention relates to a thermoelectric device and a method of manufacturing a thermoelectric device.
Das„Internet der Dinge" (Internet of Things, loT) wird als eine der wichtigsten zukünftigen Entwicklungen in der Informationstechnologie bezeichnet. Unter dem loT versteht man, dass nicht nur Menschen Zugang zum Internet haben und über dieses vernetzt sind, sondern dass auch Geräte über das Internet miteinander vernetzt sind. Ein Bereich des„Internet der Dinge" zielt in Richtung Produktionsund Hausautomatisierung, z. B. im Bereich der Temperaturmessung. Hierfür sind geeignete Sensoren bereits verfügbar, z. B. gibt es Temperatursensoren an der Heizung unter Einsatz der Low-Energy-Funktechnologie. Jedoch liegen die Kosten mit ca. 100 Euro pro Sensor sehr hoch. Derzeit versuchen viele The Internet of Things (loT) is considered to be one of the most important future developments in information technology, which means that not only people have access to the internet and are connected through it, but also devices One area of the "Internet of Things" is in the direction of production and home automation, eg. B. in the temperature measurement. For this purpose, suitable sensors are already available, for. For example, there are temperature sensors on the heater using low-energy radio technology. However, the costs are very high at around 100 euros per sensor. Many are currently trying
Unternehmen, die Erfahrungen aus dem Bereich Consumer Electronics, speziell in Bezug auf Sensoren für Smartphones (Gyros, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Mikrofone), aufzugreifen und kostengünstige Sensoren für unter einen Euro herzustellen, die gleichzeitig die benötigte elektrische Energie mit sogenannten„Energy Harvestern" aus der Umwelt gewinnen. Klassische Companies that pick up on experiences in the field of consumer electronics, especially with regard to sensors for smartphones (gyros, acceleration sensors, pressure sensors, microphones), and produce cost-effective sensors for less than one euro, which at the same time the required electrical energy with so-called "energy harvesters" from to win the environment
Harvester sind zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht eingesetzte PV-Zellen und thermoelektrische Generatoren (TEG), die für eine Energiegewinnung aus einer Temperaturdifferenz, z. B. an einer Heizung, eingesetzt werden können. Harvester are used for energy production from sunlight PV cells and thermoelectric generators (TEG), which are used for energy production from a temperature difference, eg. B. on a heater can be used.
Die DE 10 201 1 075 661 A1 offenbart eine thermoelektrische Anordnung. DE 10 201 1 075 661 A1 discloses a thermoelectric arrangement.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung eine Disclosure of the invention Against this background, with the present invention, a
thermoelektrische Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektnschen Vorrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Thermoelectric device and a method for producing a thermoelektnschen device according to the main claims presented.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.
Die unter Verwendung eines thermoelektnschen Generators gewonnene Energie steht in direktem Zusammenhang mit dem an dem thermoelektnschen Generator anliegenden Temperaturgradienten. Um den Temperaturgradienten an den thermoelektnschen Generator zu führen, kann mithilfe der Aufbau- und The energy obtained using a thermoelectric generator is directly related to the temperature gradient applied to the thermoelectric generator. To bring the temperature gradient to the thermoelektnschen generator can with the help of the construction and
Verbindungstechnik ein Wärmepfad innerhalb eines Gehäuses oder Trägers des thermoelektnschen Generators hergestellt werden. Dieser Wärmepfad sollte im Idealfall einen niedrigen thermischen Widerstand aufweisen. Connection technology, a heat path within a housing or support of the thermoelectric generator are produced. This heat path should ideally have a low thermal resistance.
Mit einer Anordnung eines thermoelektnschen Bauelements bzw. Generators zwischen zwei Trägern bzw. Trägersubstraten einer thermoelektnschen With an arrangement of a thermoelektnschen device or generator between two carriers or carrier substrates of a thermoelektnschen
Vorrichtung kann der thermoelektrische Generator unter Einsatz von Standard- Verpackungsprozessen mechanisch weitgehend entkoppelt und thermisch weitgehend verlustarm in eine Aufbau- und Verbindungstechnik eines autonomenDevice, the thermoelectric generator using standard packaging processes mechanically largely decoupled and thermally largely low-loss in a construction and connection technology of an autonomous
Sensorsystems integriert werden. Sensorsystems be integrated.
Gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann auf einfache Weise eine gute mechanische Entkopplung eines thermoelektnschen Bauelements bzw. According to the approach presented here, a good mechanical decoupling of a thermoelektnschen device or in a simple manner
Generators realisiert werden. Als weiterer Vorteil gilt, dass eine separate Generators can be realized. Another advantage is that a separate
Fertigung der beiden Trägerebenen möglich ist, also eine durch einen ersten Träger gebildete Unterseite und eine durch einen zweiten Träger gebildete Oberseite der thermoelektnschen Vorrichtung komplett unabhängig voneinander mit Standard-Leiterplattenprozessen hergestellt werden können. So kann beispielsweise die Aufbau- und Verbindungstechnik des unteren Trägers angepasst auf das thermoelektrische Bauelement durchgeführt werden, indem thermische und mechanische Belastungen möglichst gering gehalten werden. Davon unabhängig kann beim oberen Träger, wo höhere Belastungen möglich sind, die kostengünstige Standard-Aufbau- und Verbindungstechnik zum Einsatz kommen. In einer Weiterführung des hier vorgestellten Konzepts besteht die Manufacture of the two carrier planes is possible, ie a bottom formed by a first carrier and an upper side formed by a second carrier of the thermoelektnschen device can be made completely independent of each other with standard printed circuit board processes. Thus, for example, the construction and connection technology of the lower carrier adapted to the thermoelectric device can be carried out by thermal and mechanical stresses are kept as low as possible. Irrespective of this, the cost-effective standard construction and connection technology can be used for the upper support, where higher loads are possible. In a continuation of the concept presented here is the
Möglichkeit der Hochintegration, indem das thermoelektrische Bauelement durch Funktionsträger, z. B. einen Schaltkreis mit weiteren Bauteilen, eingehaust werden kann, sodass auf einen Einsatz eines Metalldeckels verzichtet werden kann. Gemäß einer Weiterführung des hier vorgestellten Konzepts kann durch diePossibility of high integration by passing the thermoelectric device through Officer, z. B. a circuit with other components, can be housed, so it can be dispensed with an insert of a metal lid. According to a continuation of the concept presented here can by the
Anbindung des thermoelektrischen Bauelements mittels eines elastischen Materials zudem die Problematik des mechanischen Stresses durch z. B. Connection of the thermoelectric device by means of an elastic material also the problem of mechanical stress by z. B.
unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten verwendeter used different thermal expansion coefficients
Verbindungsmaterialien oder des chemischen Schrumpfs direkt an Connecting materials or chemical shrinking directly
thermoelektrischen Generatoren vermieden oder zumindest verringert werden. thermoelectric generators avoided or at least reduced.
Eine thermoelektrische Vorrichtung weist die folgenden Merkmale auf: einen ersten Träger; einen zweiten Träger; ein Trägerverbindungselement, das zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger angeordnet ist, um unter Bildung eines vordefinierten A thermoelectric device has the following features: a first carrier; a second carrier; a carrier connector disposed between the first carrier and the second carrier to form a predefined one
Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den erstenGap between the first carrier and the second carrier the first
Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden; und ein thermoelektrisches Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischenTo connect carrier with the second carrier; and a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric electrodes extending between the first plate and the second plate
Elementen zusammensetzt, wobei das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet und mit dem ersten Träger und dem zweiten Träger verbunden ist. Die thermoelektrische Vorrichtung kann beispielsweise zur Erzeugung einer elektrischen Spannung unter Ausnutzung einer Temperaturdifferenz eingesetzt werden. Ein möglicher Einsatzort der thermoelektrischen Vorrichtung ist somit beispielsweise ein Heizkörper. Der erste Träger, das Trägerverbindungselement und der zweite Träger können in dieser Reihenfolge einen Stapel bildend aufeinander angeordnet sein. Bei dem ersten und dem zweiten Träger kann es sich jeweils um rechteckige Platten handeln, die unterschiedliche Dicken aufweisen können. Beispielsweise kann es sich bei den Trägern um Leiterplatten handeln. Das Trägerverbindungselement kann als eine Struktur ausgeformt sein, die den ersten und den zweiten Träger nur punktuell verbindet, sodass der vordefinierte Zwischenraum als ein zur Unterbringung des thermoelektrischen Bauelements ausreichend großer Luftraum verstanden werden kann. DasAssembled elements, wherein the thermoelectric device is disposed in the predefined gap and connected to the first carrier and the second carrier. The thermoelectric device can be used for example to generate an electrical voltage by utilizing a temperature difference. A possible location of use of the thermoelectric device is thus, for example, a radiator. The first carrier, the carrier connecting member and the second carrier may be stacked on each other in this order. Each of the first and second supports may be rectangular plates having different thicknesses can have. For example, the carriers may be printed circuit boards. The carrier connection element may be formed as a structure that connects the first and the second carrier only selectively, so that the predefined intermediate space can be understood as a sufficiently large air space for accommodating the thermoelectric component. The
Trägerverbindungselement kann aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Bei dem thermoelektrischen Bauelement kann es sich um einen thermoelektrischen Generator zum Erzeugen elektrischer Energie aus einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Platte handeln. Das thermoelektrische Bauelement kann in Form eines Peltier-Elements aufgebaut sein, wobei die ersteCarrier connection element may consist of a plastic material. The thermoelectric device may be a thermoelectric generator for generating electrical energy from a temperature difference between the first and second plates. The thermoelectric device may be constructed in the form of a Peltier element, wherein the first
Platte eine Warmseite und die zweite Platte eine Kaltseite des Peltier-Elements bilden kann. Die Platten können beispielsweise aus Keramik sein und Plate a hot side and the second plate can form a cold side of the Peltier element. The plates may for example be made of ceramic and
Metall brücken zum Verbinden benachbarter thermoelektrischer Elemente aufweisen. Die den Zwischenbereich bildenden thermoelektrischen Elemente können ein Halbleitermaterial aufweisen. Die thermoelektrischen Elemente können in Form von die erste von der zweiten Platte beabstandenden Have metal bridges for connecting adjacent thermoelectric elements. The thermoelectric elements forming the intermediate region may comprise a semiconductor material. The thermoelectric elements may be in the form of the first one spaced from the second plate
sogenannten„Beinchen" ausgebildet und an ihren jeweiligen beiden Enden fest mit der ersten und der zweiten Platte verbunden sein. Die mechanische so-called "legs" formed and be connected at their respective two ends fixed to the first and the second plate
Ankoppelung des thermoelektrischen Bauelements an die thermoelektrische Vorrichtung kann über eine Verbindung der ersten Platte mit dem ersten Träger und eine Verbindung der zweiten Platte mit dem zweiten Träger bestehen. Diese Verbindungen können stressentkoppelnd gestaltet sein. Coupling of the thermoelectric device to the thermoelectric device may consist of connecting the first plate to the first carrier and connecting the second plate to the second carrier. These connections can be designed to be stress-decoupling.
Gemäß einer Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung kann das Trägerverbindungselement rahmenförmig ausgebildet sein und das According to one embodiment of the thermoelectric device, the carrier connecting element may be frame-shaped and the
thermoelektrische Bauelement in einer Lichte des Trägerverbindungselements angeordnet sein. Die Rahmenform kann rund oder eckig sein. Diese thermoelectric device can be arranged in a light of the carrier connecting element. The frame shape can be round or angular. These
Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass das thermoelektrische Bauelement ohne Weiteres seitlich vor schädlichen Einwirkungen geschützt werden kann. Embodiment has the advantage that the thermoelectric device can be readily protected laterally from harmful effects.
Beispielsweise kann das rahmenförmig ausgebildete Trägerverbindungselement eine Durchgriffsöffnung zwischen einer Außenwand des For example, the frame-shaped carrier connecting element can have a passage opening between an outer wall of the
Trägerverbindungselements und einer der Lichte zugewandten Innenwand des Trägerverbindungselements aufweisen. So kann auf einfache Weise z. B. ein Medienzugang für Mediensensoren, die in der Lichte des Have carrier connection element and a light-facing inner wall of the carrier connecting element. So can in a simple way z. B. a media access for media sensors, in the light of the
Trägerverbindungselementes sitzen, geschaffen werden. Alternativ kann der Medienzugang auch durch eine Unterbrechung bzw. Strukturierung, eine mehrteilige Bauweise des Trägerverbindungselements definiert werden. Es können auf diese Weise auch mehrere Medienzugänge geschaffen werden. Ferner kann das Trägerverbindungselement zumindest eine Durchkontaktierung zur elektrischen Kontaktierung des ersten Trägers mit dem zweiten Träger aufweisen. So können vorteilhafterweise beide Träger beliebig mit Bauteilen bestückt und der benötigten elektrischen Energie versorgt werden sowie zueinander, zu den Trägerbereichen oder nach außen (Lötlands) kontaktiert werden. Carrier connector sit, be created. Alternatively, the Media access can also be defined by an interruption or structuring, a multi-part design of the carrier connection element. It can be created in this way, several media access. Furthermore, the carrier connecting element may have at least one plated-through hole for electrically contacting the first carrier with the second carrier. Thus, advantageously both carriers can be equipped as desired with components and the required electrical energy can be supplied to each other and contacted to the carrier areas or to the outside (Lötlands).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das thermoelektnsche Bauelement mittels eines ersten elastischen Materials, das zwischen dem ersten Träger und der ersten Platte des thermoelektrischen Bauelements angeordnet ist, mit dem ersten Träger verbunden sein. Ein Bereich des ersten Trägers, auf dem das thermoelektnsche Element aufgebracht ist, kann aus einem starren Material oder einem elastischen Trägermaterial wie z.B. Polyimid bzw. einem balken- oder membranähnlich strukturierten starren Trägermaterial bestehen, um das thermische Element stressentkoppelnd zu lagern. Zusätzlich oder alternativ kann das thermoelektnsche Bauelement mittels eines zweiten elastischen Materials, das zwischen dem zweiten Träger und der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements angeordnet ist, mit dem zweiten Träger verbunden sein. Zusätzlich kann das elastische Material strukturiert oder z.B. ringförmig ausgeführt sein. Freiräume in der Strukturierung des elastischen Materials können während des Aufbauprozesses mit einem starren Material, z. B. einem Opferpolymer, ausgefüllt sein, um das thermoelektnsche Element an dem ersten Träger zu arretieren. Dies kann vorteilig für bestimmte AVT-Prozesse wie das Drahtbonden sein. Das Opfermaterial kann als ein abschließender Prozessschritt thermisch oder nass- bzw. trockenchemisch entnommen werden. Bei dem ersten und zweiten elastischen Material kann es sich jeweils um ein Kunststoffmaterial handeln. Die Materialien können identisch sein und als eine Schicht zwischen dem thermoelektrischen Bauelement und dem ersten bzw. zweiten Träger angeordnet sein. Spezifikationsabhängig können die Schichten gleich oder unterschiedlich dick sein. Alternativ können sich das erste und das zweite elastische Material auch unterscheiden, z. B. in Bezug auf die spezifische thermische Leitfähigkeit oder die Elastizität. Über die elastischen Materialien kann das thermoelektrische Bauelement vorteilhafterweise stressentkoppelnd an die Träger angebunden werden. According to a further embodiment, the thermoelectric component can be connected to the first carrier by means of a first elastic material which is arranged between the first carrier and the first plate of the thermoelectric component. A region of the first carrier, on which the thermoelektnsche element is applied, may consist of a rigid material or an elastic carrier material such as polyimide or a bar or membrane-like structured rigid support material to store the thermal element stress-decoupling. Additionally or alternatively, the thermoelectric component can be connected to the second carrier by means of a second elastic material which is arranged between the second carrier and the second plate of the thermoelectric component. In addition, the elastic material may be structured or, for example, annular. Clearances in the structuring of the elastic material can during the building process with a rigid material, eg. As a sacrificial polymer, filled to lock the thermoelektnsche element on the first carrier. This can be advantageous for certain AVT processes such as wire bonding. The sacrificial material can be taken as a final process step thermally or wet or dry chemical. The first and second elastic materials may each be a plastic material. The materials may be identical and arranged as a layer between the thermoelectric device and the first and second carrier, respectively. Depending on the specification, the layers can be the same or different thicknesses. Alternatively, the first and second elastic materials may also differ, e.g. B. in terms of specific thermal conductivity or elasticity. About the elastic materials the thermoelectric device can advantageously be connected to the carrier stress-decoupling.
Beispielsweise kann das erste und/oder das zweite elastische Material einen Füllstoff zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger und der ersten Platte bzw. der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements aufweisen. Bei dem Füllstoff kann es sich um den ersten Träger mit der ersten Platte und/oder den zweiten Träger mit der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements verbindende Strukturen - z. B. metallische Spacer (Kugeln) - handeln, die geeignet sind, eine Mehrzahl von For example, the first and / or the second elastic material may have a filler for increasing a thermal conductivity between the first carrier and the first plate or the second plate of the thermoelectric component. The filler may be the first carrier with the first plate and / or the second carrier with the second plate of the thermoelectric device connecting structures -. As metallic spacers (balls) - act, which are suitable, a plurality of
Wärmekorridoren zwischen dem Träger und der Warmseite bzw. Kaltseite des thermoelektrischen Bauelements bereitzustellen. So kann der Wärmegradient besonders kontrolliert und gerichtet an die Warmseite bzw. Kaltseite geleitet werden. Verluste durch Streuwärme können minimiert oder ganz ausgeschaltet werden. Provide heat corridors between the support and the hot side or cold side of the thermoelectric device. The heat gradient can thus be directed to the hot side or cold side in a particularly controlled and directional manner. Losses due to scattered heat can be minimized or completely eliminated.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung kann das erste und/oder das zweite elastische Material an einer der ersten und/oder der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements zugewandten Seite eine Metallschicht aufweisen. Die Metallschicht kann das erste und/oder zweite elastische Material ganz oder teilweise bedecken und beispielsweise aus Kupfer gebildet sein. Mit dieser Ausführungsform kann die thermische According to a further embodiment of the thermoelectric device, the first and / or the second elastic material may have a metal layer on a side facing the first and / or the second plate of the thermoelectric device. The metal layer may completely or partially cover the first and / or second elastic material and be formed, for example, from copper. With this embodiment, the thermal
Leitfähigkeit bzw. können thermische Übergangswiderstände der Kaltseite und/oder der Heißseite des thermoelektrischen Bauelements auf einfache Weise verbessert werden. Conductivity or thermal contact resistances of the cold side and / or the hot side of the thermoelectric device can be improved in a simple manner.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Träger eine das thermoelektrische Bauelement zumindest teilweise aufnehmende Vertiefung aufweisen. Die Vertiefung kann durch das erste elastische Material zumindest teilweise bedeckt sein. Die Vertiefung kann wannenförmig sein und zur According to a further embodiment, the first carrier can have a depression which at least partially accommodates the thermoelectric component. The recess may be at least partially covered by the first elastic material. The depression can be trough-shaped and to
Unterbringung des ersten elastischen Materials in der Vertiefung größere  Housing the first elastic material in the recess larger
Abmessungen als das thermoelektrische Bauelement aufweisen. Ein Have dimensions as the thermoelectric device. One
Bodenbereich der Vertiefung kann aus einem starren Material oder aus einem elastischen Trägermaterial wie z.B. Polyimid bzw. einem balken- oder membranähnlich strukturierten starren Trägermaterial bestehen, um das thermische Element stressentkoppelnd zu lagern. Diese Ausführung bietet den Vorteil, das thermoelektrische Bauelement sicherer und geschützter in der thermoelektrischen Vorrichtung anzuordnen. Dies gilt insbesondere, wenn das erste elastische Material sich über den empfindlichen Zwischenbereich des thermoelektrischen Bauelements hinaus erstreckt. Darüber hinaus kann hier das Trägerverbindungselement in geringerer Höhe realisiert werden, woraus sichThe bottom region of the depression may consist of a rigid material or of an elastic carrier material such as, for example, polyimide or a bar or membrane-like structured rigid carrier material in order to store the thermal element stress-decoupling. This version offers the Advantage to arrange the thermoelectric device safer and more protected in the thermoelectric device. This applies in particular if the first elastic material extends beyond the sensitive intermediate region of the thermoelectric component. In addition, the carrier connection element can be realized at a lower height, resulting in
Bauraumvorteile ergeben. Space advantages result.
Die thermoelektrische Vorrichtung kann ferner so ausgeführt sein, dass ein der ersten Platte des thermoelektrischen Bauelements gegenüberliegender Abschnitt des ersten Trägers als ein metallischer Einsatz in den ersten Träger ausgebildet ist und/oder ein der zweiten Platte des thermoelektrischen Bauelements gegenüberliegender Abschnitt des zweiten Trägers als ein metallischer Einsatz in den zweiten Träger ausgebildet ist. Hierzu kann der erste bzw. zweite Träger eine Öffnung oder Durchgangsöffnung aufweisen, in die im Herstellungsprozess der thermoelektrischen Vorrichtung der metallische Einsatz eingesetzt werden kann. Alternativ kann der metallische Einsatz im Herstellungsprozess des Trägers eingeklebt, eingelötet oder eingepresst werden. Es kann sich bei dem für den Einsatz verwendeten Metall um ein Metall mit besonders guter thermischer Leitfähigkeit wie z. B. Kupfer handeln. Der Einsatz derartiger Inserts ermöglicht es, dass ein Wirkungsgrad der durch die erste Platte gebildeten Warmseite bzw. der durch die zweite Platte gebildeten Kaltseite des thermoelektrischen The thermoelectric device may further be configured such that a portion of the first carrier opposite the first plate of the thermoelectric component is formed as a metallic insert in the first carrier and / or a portion of the second carrier opposite the second plate of the thermoelectric component is metallic Insert is formed in the second carrier. For this purpose, the first or second carrier can have an opening or passage opening into which the metallic insert can be inserted in the manufacturing process of the thermoelectric device. Alternatively, the metallic insert can be glued, soldered or pressed in the manufacturing process of the carrier. It may be in the metal used for the use of a metal with particularly good thermal conductivity such. B. copper act. The use of such inserts makes it possible that an efficiency of the hot side formed by the first plate and the cold side of the thermoelectric formed by the second plate
Bauelements auf einfache Weise erhöht werden kann. Alternativ können die beschriebenen Abschnitte einstückig mit den Trägern gebildet sein und jeweils zumindest eine metallische Durchkontaktierung aufweisen. Component can be easily increased. Alternatively, the described sections can be formed integrally with the carriers and each have at least one metallic through-connection.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandte Seite des ersten Trägers eine weitere Metallschicht aufweisen. Die weitere Metallschicht kann eine Oberfläche der Trägerseite ganz oder teilweise bedecken und wie die Metallschicht an dem zweiten elastischen Material aus Kupfer gebildet sein. Mit dieser Ausführungsform kann ein an dem thermoelektrischen Bauelement anliegender Temperaturgradient besonders effizient an die Warmseite des thermoelektrischen Bauelements herangeführt werden. According to a further embodiment, a side of the first carrier facing away from the thermoelectric component may have a further metal layer. The further metal layer may completely or partially cover a surface of the carrier side and, like the metal layer, may be formed on the second elastic material made of copper. With this embodiment, a temperature gradient applied to the thermoelectric component can be brought to the hot side of the thermoelectric component particularly efficiently.
Beispielsweise kann eine von dem thermoelektrischen Bauelement abgewandte Seite des zweiten Trägers einen Deckel aufweisen. Dabei kann ein Bereich des Deckels mittels eines Haftmittels an der von dem thermoelektnschen Bauelement abgewandten Seite des zweiten Trägers befestigt sein. Mit dem Einsatz des Deckels kann das thermoelektrische Bauelement bzw. ein in den zweiten Träger eingesetztes Metall-Insert sowie weitere Bauelemente wie Sensoren oder Elektroniken effektiv vor Beschädigungen geschützt werden. Über einen For example, a side of the second carrier facing away from the thermoelectric component may have a cover. This can be an area of Cover be attached by means of an adhesive on the side remote from the thermoelektnschen device side of the second carrier. With the use of the lid, the thermoelectric component or a metal insert used in the second carrier and other components such as sensors or electronics can be effectively protected from damage. About one
Abschnitt des Deckels, der z. B. auf dem metallischen Einsatz aufliegt, kann der Deckel vorteilhafterweise gleichzeitig als Kühlkörper für das thermoelektrische Bauelement fungieren. Über das Haftmittel kann eine elastische Verbindung des Deckels mit dem zweiten Träger realisiert werden. Anstelle des Deckels kann auch ein Kühlkörper oberhalb des thermoelektnschen Bauelements an dem zweiten Träger angeordnet sein.  Section of the lid, the z. B. rests on the metallic insert, the lid can advantageously simultaneously act as a heat sink for the thermoelectric device. About the adhesive, an elastic connection of the lid can be realized with the second carrier. Instead of the lid, a heat sink can also be arranged above the thermoelektnschen device on the second carrier.
Des Weiteren können weitere Bauelemente wie Sensoren oder Elektroniken in einer Moldmasse bzw. Pressmasse eingehüllt sein, die an einer von dem thermoelektnschen Bauelement abgewandten Seite des zweiten Trägers angeordnet sein kann. Ein Bereich oberhalb der zweiten Platte des Furthermore, further components such as sensors or electronics may be encased in a molding compound or molding compound which may be disposed on a side of the second substrate facing away from the thermoelective component. An area above the second plate of the
thermoelektnschen Bauelements kann von der Moldmasse freigestellt sein, um diesen z. B. mit einem Kühlkörper zu kontaktieren oder ein Fluid entlang zu führen. Thermoelektnschen device may be exempted from the molding compound to this z. B. to contact with a heat sink or to lead a fluid along.
Insbesondere kann zumindest ein Abschnitt des Deckels in einer dem In particular, at least a portion of the lid in a
thermoelektnschen Bauelement gegenüberliegenden Durchgangsöffnung des zweiten Trägers angeordnet sein. Dies bringt Bauraumvorteile und kann den Wirkungsgrad des thermoelektnschen Bauelements verbessern, wenn der Deckel als Kühlkörper fungiert. Thermoelektnschen device opposite passage opening of the second carrier may be arranged. This brings space advantages and can improve the efficiency of the thermoelektnschen device when the lid acts as a heat sink.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Träger und/oder der zweite Träger ein duroplastisches Material aufweisen. Neben einer dadurch vorteilhaft erhöhten thermomechanischen Festigkeit des Trägermaterials ergibt sich als weiterer Vorteil ein verringertes spezifisches Gewicht. According to a further embodiment, the first carrier and / or the second carrier may comprise a thermosetting material. In addition to a thereby advantageously increased thermo-mechanical strength of the carrier material is obtained as a further advantage a reduced specific gravity.
Ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektnschen Vorrichtung mit folgenden Schritten: A method of manufacturing a thermoelectric device comprising the steps of:
Bereitstellen eines ersten Trägers; Bereitstellen eines zweiten Trägers mit einem thermoelektrischen Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt, Providing a first carrier; Providing a second carrier having a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate,
Anordnen eines Trägerverbindungselements zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den ersten Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet wird. Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.
Ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung weist die folgenden Schritte auf: A method of manufacturing a thermoelectric device comprises the following steps:
Bereitstellen eines ersten Trägers mit einem thermoelektrischen Bauelement, das sich aus einer ersten Platte, einer zweiten Platte und einem Zwischenbereich mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt; Providing a first carrier having a thermoelectric device composed of a first plate, a second plate, and an intermediate region having a plurality of thermoelectric elements extending between the first plate and the second plate;
Bereitstellen eines zweiten Trägers; und Providing a second carrier; and
Anordnen eines Trägerverbindungselements zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger den ersten Träger mit dem zweiten Träger zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement in dem vordefinierten Zwischenraum angeordnet wird. Arranging a carrier connector between the first carrier and the second carrier to connect the first carrier to the second carrier to form a predefined gap between the first carrier and the second carrier such that the thermoelectric device is disposed in the predefined gap.
Das Verfahren kann von Einrichtungen einer prozessgesteuerten The method can be of a process-controlled
Fertigungsstrecke ausgeführt werden, sodass eine Vielzahl thermoelektrischer Vorrichtungen in kurzer Zeit produziert werden kann. In dem Schritt des Manufacturing run so that a variety of thermoelectric devices can be produced in a short time. In the step of
Bereitstellens des ersten Trägers oder vor diesem Schritt kann das Providing the first carrier or before this step can
thermoelektrische Bauelement auf einer dem zweiten Träger zuzuwendenden Seite des ersten Trägers angeordnet und mittels eines ersten elastischen Materials an den ersten Träger angebunden werden. Es kann in dem Schritt des Anordnens eine stoffschlüssige Verbindung des Trägerverbindungselements mit dem ersten Träger und dem zweiten Träger hergestellt werden. Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: Thermoelectric device can be arranged on a second carrier facing the side of the first carrier and connected by means of a first elastic material to the first carrier. In the step of arranging, a material connection of the carrier connecting element to the first carrier and the second carrier can be produced. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 is a sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit einer Vertiefung im ersten Träger, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; FIG. 2 is a sectional view of a thermoelectric device having a recess in the first carrier, according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit einem Kühlkörper, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 is a sectional view of a thermoelectric device having a heat sink, according to an embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Füllstoff und Metallisierung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 4 is a sectional view of a thermoelectric device with filler and metallization, according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Fig. 5 is a sectional view of a thermoelectric device with
Metallisierung und Deckel, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;  Metallization and lid, according to an embodiment of the present invention;
Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer thermoelektrischen Vorrichtung mit Fig. 6 is a sectional view of a thermoelectric device with
Metallisierung und Deckel, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und  Metallization and lid, according to another embodiment of the present invention; and
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer 7 is a flowchart of a method for producing a
thermoelektrischen Vorrichtung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.  thermoelectric device, according to an embodiment of the present invention.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of preferred embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt anhand einer Schnittdarstellung eine thermoelektrische Vorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein erster Träger 102 und ein zweiter Träger 104, die durch ein zwischen diesen angeordnetes Trägerverbindungselement 106 miteinander verbunden sind. In einem durch das Trägerverbindungselement 106 gebildeten Zwischenraum 108 zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 ist ein einem thermoelektrisches Bauelement 1 10 angeordnet. Bei dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 handelt es sich hier jeweils um eine Leiterplatte. Die Leiterplatten 102, 104 sind mit dem dazwischen positionierten Trägerverbindungselement 106 stapelartig übereinander angeordnet. Der zweite Träger 104 weist eine geringere Dicke als der erste Träger 102 auf und ist mit zusätzlichen Bauelementen in Form eines Bauteils 1 12 und eines Sensors 1 14 bestückt, die von einer Moldmasse 1 16 abgedeckt sind.Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted. 1 shows a sectional view of a thermoelectric device 100 according to an embodiment of the present invention. Shown is a first carrier 102 and a second carrier 104, which are interconnected by a carrier connecting element 106 arranged between them. In a space 108 formed by the carrier connection element 106 between the first carrier 102 and the second carrier 104, a thermoelectric component 110 is arranged. The first carrier 102 and the second carrier 104 are each a printed circuit board. The printed circuit boards 102, 104 are stacked with the carrier connecting member 106 positioned therebetween. The second carrier 104 has a smaller thickness than the first carrier 102 and is equipped with additional components in the form of a component 1 12 and a sensor 1 14, which are covered by a molding compound 1 16.
Das Trägerverbindungselement 106 ist hier ringförmig ausgeführt und weist eine elektrische Durchkontaktierung 1 18 zur elektrischen Verbindung von The carrier connecting element 106 is designed here annular and has an electrical feedthrough 1 18 for the electrical connection of
Leiterbahnen des ersten Trägers 102 mit Leiterbahnen des zweiten Trägers 104 auf. Das Trägerverbindungselement 106 ist aus einem Polymer gebildet. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann das Trägerverbindungselement 106 aus einem Metall bestehen oder in Form eines Klebers oder eines Lots realisiert sein. Das Trägerverbindungselement 106 kann auch als eine weitere Leiterplatte, z. B. ein Prepreg, ausgeführt und mittels Kleben, Löten oder Schweißen zu dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 kontaktiert sein. Der Conductor tracks of the first carrier 102 with conductor tracks of the second carrier 104. The carrier connector 106 is formed of a polymer. According to alternative embodiments, the carrier connection element 106 may consist of a metal or be realized in the form of an adhesive or a solder. The carrier connector 106 may also be used as another circuit board, e.g. As a prepreg, executed and contacted by gluing, soldering or welding to the first carrier 102 and the second carrier 104. Of the
Zwischenraum 108 wird durch eine Lichte des ringförmigen Gap 108 is defined by a light of the annular
Trägerverbindungselements 106 gebildet und ist ausreichend groß zur Aufnahme des thermoelektrischen Bauelements 1 10 dimensioniert. Wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt, verbleibt bei der fertiggestellten thermoelektrischen Vorrichtung 100 ein freier Luftraum zwischen dem thermoelektrischen Bauelement 1 10 und einer Innenwand des Trägerverbindungselements 106. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Trägerverbindungselement 106 eine beliebige Rahmenform aufweisen und beispielsweise rechteckig sein. Das Trägerverbindungselement 106 kann auch mehrteilig in Form beliebig ausgebildeter Abstandshalter zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 realisiert sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Trägerverbindungselement 106 zumindest in einem Bereich eine Durchgriffsöffnung zu dem Zwischenraum 108 zwischen dem ersten Träger 102 und dem zweiten Träger 104 auf, welche als Medienzugang für in dem Zwischenraum 108 auf dem Träger 102 aufgebrachte Mediensensoren dient. Eine elektrische Anbindung des thermoelektrischen Bauelements 1 10 an den ersten Träger 102 ist über Drahtverbindungen bzw. Drahtbonds 120 realisiert. Das thermoelektrische Bauelement 1 10 ist bei dem in Fig. 1 gezeigten Carrier connection element 106 is formed and is sufficiently large for receiving the thermoelectric device 1 10 dimensioned. As shown in FIG. 1, in the completed thermoelectric device 100, a free air space remains between the thermoelectric device 110 and an inner wall of the carrier connection member 106. According to embodiments, the carrier connection member 106 may have any frame shape and be, for example, rectangular. The carrier connection element 106 can also be realized in several parts in the form of arbitrarily formed spacers between the first carrier 102 and the second carrier 104. According to one embodiment, the carrier connection element 106 has at least in one area a passage opening to the gap 108 between the first carrier 102 and the second carrier 104, which serves as media access for in the gap 108 on the carrier 102 applied media sensors. An electrical connection of the thermoelectric device 1 10 to the first carrier 102 is realized via wire bonds or wire bonds 120. The thermoelectric device 110 is shown in FIG
Ausführungsbeispiel der thermoelektrischen Vorrichtung 100 als ein Embodiment of the thermoelectric device 100 as a
thermoelektrischer Generator bzw. TEG ausgeführt und setzt sich aus einer Unterseite bzw. ersten Platte 122, einer Oberseite bzw. zweiten Platte 124 und einem zwischen der ersten Platte 122 und der zweiten Platte 124 angeordneten - in der Darstellung in Fig. 1 nicht explizit dargestellten - Zwischenbereich 126 zusammen. Die erste Platte 122 bildet hier die dem ersten Träger 102 zugewandte Warmseite des thermoelektrischen Generators 1 10 und die zweite Platte 124 die dem zweiten Träger 104 zugewandte Kaltseite des thermoelectric generator or TEG and consists of a bottom or first plate 122, a top or second plate 124 and a disposed between the first plate 122 and the second plate 124 - not shown in the illustration in FIG. 1 - Intermediate area 126 together. The first plate 122 here forms the hot side of the thermoelectric generator 110 facing the first carrier 102 and the second plate 124 forms the cold side of the second carrier 104 facing the first carrier 102
thermoelektrischen Generators 1 10. Der Zwischenbereich 126 wird durch eine Mehrzahl hier nicht dargestellter thermoelektrischer Elemente gebildet, die in Form von„Beinchen" die hier durch die erste Platte 122 gebildete Warmseite und die hier durch die zweite Platte 124 gebildete Kaltseite des thermoelektrischen Generators 1 10 verbinden. thermoelectric generator 1 10. The intermediate region 126 is formed by a plurality of thermoelectric elements not shown here, which in the form of "legs" here formed by the first plate 122 hot side and here formed by the second plate 124 cold side of the thermoelectric generator 1 10th connect.
Wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt, ist das thermoelektrische Bauelement 1 10 mittels eines ersten elastischen Materials 128, das schichtartig zwischen dem ersten Träger 102 und der ersten Platte 122 des thermoelektrischen As the illustration in Fig. 1 shows, the thermoelectric device 1 10 by means of a first elastic material 128, the layered between the first carrier 102 and the first plate 122 of the thermoelectric
Bauelements 1 10 angeordnet ist, mit dem ersten Träger 102 verbunden. Mittels eines zweiten elastischen Materials 130, das schichtartig zwischen dem zweiten Träger 104 und der zweiten Platte 124 des thermoelektrischen Bauelements 1 10 angeordnet ist, ist das thermoelektrische Bauelement 1 10 mit dem zweiten Träger 104 verbunden. Das erste elastische Material 128 und das zweite elastische Material 130 sind hier identisch, wobei die Schicht des ersten elastischen Materials 128 dicker als die Schicht des zweiten elastischen Device 1 10 is arranged, connected to the first carrier 102. By means of a second elastic material 130, which is sandwiched between the second carrier 104 and the second plate 124 of the thermoelectric device 1 10, the thermoelectric device 1 10 is connected to the second carrier 104. The first elastic material 128 and the second elastic material 130 are identical here, wherein the layer of the first elastic material 128 is thicker than the layer of the second elastic material
Materials 130 ist. Die elastischen Materialschichten 128, 130 ermöglichen eine stressentkoppelnde Anbindung des thermoelektrischen Bauelements 1 10 an die Träger 102, 104. Zur besseren Wärmeleitung ist ein unterhalb des Material is 130. The elastic material layers 128, 130 enable a stress-decoupling connection of the thermoelectric component 110 to the carriers 102, 104. For better heat conduction, one below the
thermoelektrischen Elements 1 10 liegender Abschnitt des ersten Trägers 102 als ein metallischer Einsatz132 in den ersten Träger 102 ausgebildet. Ebenso ist ein oberhalb des thermoelektrischen Elements 1 10 liegender Abschnitt des zweiten Trägers 104 als ein weiterer metallischer Einsatz 134 in den zweiten Träger 104 ausgebildet. Eine Dicke der metallischen Einsätze bzw. Inserts 132, 134 ist an die jeweilige Dicke der zugeordneten Leiterplatten 102, 104 angepasst, sodass das Insert 132 dicker als das Insert 134 ist. Bei dem für die Einsätze 132, 134 verwendeten Metall handelt es sich hier um Kupfer. Gemäß weiteren thermoelectric element 1 10 lying portion of the first carrier 102 as a metallic insert 132 in the first carrier 102 is formed. Likewise is a formed above the thermoelectric element 1 10 lying portion of the second carrier 104 as a further metallic insert 134 in the second carrier 104. A thickness of the metal inserts or inserts 132, 134 is adapted to the respective thickness of the associated printed circuit boards 102, 104, so that the insert 132 is thicker than the insert 134. The metal used for the inserts 132, 134 is copper. According to others
Ausführungsbeispielen kann auch ein anderes Metall mit guten Embodiments may also be another metal with good
Wärmeleitungseigenschaften verwendet werden. Die in Fig. 1 gezeigte thermoelektrische Vorrichtung 100 kann als ein Heat conduction properties are used. The thermoelectric device 100 shown in FIG. 1 may be used as a
Sensormodul bzw. Sensorsystem eingesetzt werden, das neben dem  Sensor module or sensor system are used, in addition to the
thermoelektrischen Generator 1 10 wie bereits erläutert den ersten Träger 102, den darüber gestapelten zweiten Träger 104 und eventuell weitere Träger und zudem das den mechanischen Verbindungsbereich zwischen den Trägern 102, 104 bildende Trägerverbindungselement 106 aufweist. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Sensorsystem 100 dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator 1 10 in den durch das Trägerverbindungselement 106 gebildeten vertikalen Abstand bzw. Stand-off zwischen den Trägersubstraten 102, 104 in der Art eingebracht ist, dass über die elastischen Materialschichten 128, 130 eine mechanische Verbindung von einer Oberseite des ersten bzw. unteren Trägers 102 zu einer Unterseite des zweiten bzw. oberen Trägers 104 besteht. thermoelectric generator 1 10 as already explained, the first carrier 102, the stacked second carrier 104 and possibly further carrier and also has the mechanical connection region between the carriers 102, 104 forming the carrier connecting member 106. In particular, the sensor system 100 according to the invention is characterized in that the thermoelectric generator 110 is introduced into the vertical spacing or stand-off formed by the carrier connection element 106 between the carrier substrates 102, 104 in such a way that via the elastic material layers 128, 130 a mechanical connection from an upper side of the first and / or lower carrier 102 to a lower side of the second or upper carrier 104.
Der in Fig. 1 gezeigte Sensorknoten 100 umfasst ein typisches Sensorsystem im den zweiten Träger 104 beinhaltenden oberen Bereich der gezeigten Anordnung und einen zusätzlichen Energieversorgungsteil, der durch den den ersten Träger 102 beinhaltenden unteren Bereich der Anordnung dargestellt wird. Die beiden Bereiche werden mithilfe des Leiterplattenrings 106, der die elektrischen The sensor node 100 shown in FIG. 1 comprises a typical sensor system in the upper portion of the arrangement shown including the second carrier 104 and an additional power supply portion represented by the lower portion of the assembly including the first carrier 102. The two areas are using the circuit board ring 106, the electrical
Durchkontakte 1 18 enthält, verbunden. Als mögliche Variation kann anstelle des Leiterplattenrings 106 z. B. ein PrePreg, Klebstoff, Lot oder eine Dichtung zusammen mit einer Schraub- oder Klemmverbindung eingesetzt werden. Through contacts 1 18 contains, connected. As a possible variation, instead of the circuit board ring 106 z. As a PrePreg, adhesive, solder or a seal can be used together with a screw or clamp connection.
Die beiden Leiterplatten 102, 104 zeigen in definierten Bereichen die elastischen Materialien 128, 130, um den thermoelektrischen Generator 1 10 anzukoppeln. Das für beide Bereiche verwendete elastische Material 128, 130 zeichnet sich dadurch aus, dass es einen mechanischen Dämpfer bildet und eine direkte Kraftübertragung auf den thermoelektrischen Generator 1 10 verhindert. Die definierten Bereiche 128, 130 zeichnen sich ebenfalls dadurch ab, dass die thermische Ankopplung gegenüber dem normalen Leiterplattenmaterial durch die Verwendung der Cu-Inserts 132, 134 optimiert ist. Die obere Leiterplatte 104 beinhaltet bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel das Bauteil 1 12 und den Sensor 1 14, die mit der Moldmasse 1 16 überdeckt sind. Das dargestellte Kupferinsert 134 an der Oberseite wurde durch ein spezielles Werkzeug beim Moldprozess freigestellt, um eine spätere Kontaktierung von oben zu The two printed circuit boards 102, 104 show the elastic materials 128, 130 in defined regions in order to couple the thermoelectric generator 110. The elastic material used for both areas 128, 130 is characterized in that it forms a mechanical damper and a direct Power transmission to the thermoelectric generator 1 10 prevents. The defined regions 128, 130 are likewise distinguished by the fact that the thermal coupling with respect to the normal printed circuit board material is optimized by the use of the Cu inserts 132, 134. The upper circuit board 104 includes in the embodiment shown in Fig. 1, the component 1 12 and the sensor 1 14, which are covered with the molding compound 1 16. The illustrated Kupferinsert 134 on the top was released by a special tool during the molding process to a subsequent contact from above
ermöglichen, z. B. die Kontaktierung eines Kühlers, eines Kühlkörpers, einer Kühlung der eines Fluids. allow, for. B. contacting a cooler, a heat sink, a cooling of a fluid.
Die im Bereich zwischen dem ersten Substrat 102 und dem thermoelektrischen Generator 1 10 bzw. im Bereich zwischen dem zweiten Substrat 104 und dem thermoelektrischen Generator 1 10 zumindest teilweise ausgeprägten elastischen Materialien 128, 130 erhöhen gemäß Ausführungsbeispielen den The elastic materials 128, 130, which are at least partially pronounced in the region between the first substrate 102 and the thermoelectric generator 110 and in the region between the second substrate 104 and the thermoelectric generator 110, increase the elastic materials 128, 130 according to exemplary embodiments
Wärmetransport gegenüber den Trägermaterialien 102, 104. Ferner können die elastischen Materialien 128, 130 Strukturen oder Füllstoffe zur Erhöhung des Wärmetransports enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen sind im ersten Träger 102 und/oder im zweiten Träger 104 im Bereich des  Heat transfer to the carrier materials 102, 104. Further, the elastic materials 128, 130 may contain structures or fillers to increase the heat transfer. According to further embodiments, in the first carrier 102 and / or in the second carrier 104 in the region of
thermoelektrischen Generators 1 10 Strukturen eingelassen, die zur Erhöhung des Wärmetransportes dienen. Bei den Strukturen kann es sich um mindestens einen metallischen Einsatz oder einen metallischen Durchkontakt handeln. thermoelectric generator 1 10 embedded structures, which serve to increase the heat transfer. The structures may be at least one metallic insert or one metallic via.
Wie der zweite Träger 104 kann auch der erste Träger 102 weitere elektronische Bauteile z. B. in der Lichte des Trägerverbindungselementes 106 tragen, die auf den Trägern 102, 104 in die Vergussmasse bzw. Pressmasse 1 16 eingelassen sind. Gemäß Ausführungsbeispielen ist der zweite Träger 104 im Bereich der thermisch leitfähigen Struktur 134 bzw. des thermoelektrischen Generators 1 10 von der Pressmasse 1 16 freigestellt. Beispielsweise ist in dem freigestellten Bereich thermisch leitfähig ein Kühler appliziert. Gemäß weiteren Like the second carrier 104, the first carrier 102 may further electronic components z. B. in the light of the carrier connection element 106, which are embedded on the carriers 102, 104 in the potting compound or molding compound 1 16. According to embodiments, the second carrier 104 in the region of the thermally conductive structure 134 and the thermoelectric generator 1 10 of the molding compound 1 16 exempted. For example, a cooler is thermally conductive applied in the released area. According to others
Ausführungsbeispielen sind die Bauteile 1 12, 1 14 auf dem zweiten Träger 104 zumindest teilweise von einem Deckel überspannt, der eine thermisch leitfähige Verbindung zu der Struktur 134 erhöhter thermischer Leitfähigkeit im zweiten Träger 104 im Bereich des thermoelektrischen Generators 1 10 besitzt oder zumindest ein Teil dieser Struktur 134 darstellt. Beispielsweise kann der Deckel als Kühler fungieren. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der thermoelektrischen Vorrichtung 100. Auch hier ist die thermoelektrische Embodiments, the components 1 12, 1 14 on the second carrier 104 are at least partially spanned by a cover having a thermally conductive connection to the structure 134 of increased thermal conductivity in the second carrier 104 in the region of the thermoelectric generator 1 10 or at least a part of this Structure 134 represents. For example, the lid can act as a cooler. FIG. 2 shows a sectional view of a further exemplary embodiment of the thermoelectric device 100. Here too, the thermoelectric
Vorrichtung 100 als ein Sensorknoten mit thermoelektrischem Generator 1 10 sowie weiteren Bauteilen bzw. Sensoren 1 12, 1 14 ausgeführt. Die Träger bzw.Device 100 as a sensor node with thermoelectric generator 1 10 and other components or sensors 1 12, 1 14 executed. The carrier or
Leiterplatten 102, 104 sind übereinandergestapelt und über das auch hier als Leiterplattenring ausgebildete Trägerverbindungselement 106 mit elektrischen Durchkontakten 1 18 miteinander verbunden. Der thermoelektrische Generator 1 10 ist zwischen den beiden Leiterplatten 102, 104 eingepasst und thermisch über die Kupfer-Inserts 132, 134 kontaktiert. Durch den Einsatz des elastischenPrinted circuit boards 102, 104 are stacked and connected to each other via the carrier connecting element 106, which is also designed here as a printed circuit board ring, with electrical through contacts 1 18. The thermoelectric generator 1 10 is fitted between the two circuit boards 102, 104 and thermally contacted via the copper inserts 132, 134. By the use of the elastic
Materials 128, 130 wird der Stress auf den thermoelektrischen Generator 1 10 minimiert. Material 128, 130, the stress on the thermoelectric generator 1 10 is minimized.
Die Besonderheit an dieser in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der thermoelektrischen Vorrichtung 100 besteht darin, dass hier der The peculiarity of this illustrated in Fig. 2 embodiment of the thermoelectric device 100 is that here the
thermoelektrische Generator 1 10 vertieft in den unteren bzw. ersten Träger 102 eingelassen und somit teilweise von diesem umgeben ist. Genauer gesagt ist der thermoelektrische Generator 1 10 in einer Vertiefung 200 angeordnet, die aus einer Oberfläche 202 des Trägers 102 herausgearbeitet ist. So ist das thermoelektrische Element 1 10 sicherer an dem ersten Träger 102 befestigt. Zudem kann eine Dicke bzw. Höhe des Trägerverbindungselements 106 bauraumsparend reduziert werden, wie es bei dem in Fig. 2 gezeigten thermoelectric generator 1 10 recessed in the lower or first carrier 102 inserted and thus partially surrounded by this. More specifically, the thermoelectric generator 110 is disposed in a recess 200 machined out of a surface 202 of the carrier 102. Thus, the thermoelectric element 110 is more securely fastened to the first carrier 102. In addition, a thickness or height of the carrier connecting element 106 can be reduced in a space-saving manner, as is the case with that shown in FIG
Ausführungsbeispiel umgesetzt ist. Bei dem in der Darstellung gezeigten Embodiment implemented. In the one shown in the illustration
Ausführungsbeispiel ist die Vertiefung 200 mit dem elastischen Material 128 vollständig ausgekleidet, sodass das thermoelektrische Bauelement 1 10 bis hin zu dem Zwischenbereich 126 von dem elastischen Material 128 eingefasst und über dieses mit dem Träger bzw. Trägersubstrat 102 stressentkoppelnd verbunden ist. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen kann die Vertiefung 200 nur teilweise bzw. bis zu einer gewissen Höhe mit dem elastischen Material 128 gefüllt sein. In the exemplary embodiment, the depression 200 is completely lined with the elastic material 128, so that the thermoelectric component 110 is bordered by the elastic material 128 as far as the intermediate region 126 and is stress-decoupled via this to the carrier or carrier substrate 102. According to alternative embodiments, the depression 200 may be filled with the elastic material 128 only partially or up to a certain height.
Fig. 3 zeigt anhand einer weiteren Schnittdarstellung den Sensorknoten 100 aus Fig. 2 mit einem zusätzlichen Element eines Kühlkörpers 300, der zur FIG. 3 shows, on the basis of a further sectional view, the sensor node 100 from FIG. 2 with an additional element of a heat sink 300, which is connected to the
Verbesserung der thermischen Performance der thermoelektrischen Vorrichtung 100 an der zweiten Leiterplatte 104 in geeigneter Form angebracht ist. Die Kontaktierung des Kühlers 300 kann durch unterschiedliche Methoden wie z. B. Kleben, Löten, Schweißen, etc. erfolgen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Improved thermal performance of the thermoelectric device 100 is attached to the second circuit board 104 in a suitable form. The contacting of the cooler 300 may by different methods such. B. Gluing, soldering, welding, etc. done. In that shown in Fig. 3
Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 300 über ein Verbindungselement 302 an dem Kupfer-Insert 134 der oberen bzw. zweiten Leiterplatte 104 angebracht. Fig. 4 zeigt wiederum in einer Schnittdarstellung ein weiteres Embodiment, the heat sink 300 is attached via a connecting element 302 to the copper insert 134 of the upper and second printed circuit board 104. 4 again shows a further sectional view
Ausführungsbeispiel der thermoelektrischen Vorrichtung 100. Zur besseren Erkennbarkeit von Details ist der Sensorknoten 100 hier und in den  Embodiment of the thermoelectric device 100. For better visibility of details of the sensor node 100 is here and in the
nachfolgenden Figuren 5 und 6 auseinandergezogen dargestellt. Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels gleicht dem in Fig. 2 gezeigten, mit dem the following figures 5 and 6 shown exploded. The structure of this embodiment is similar to that shown in Fig. 2, with the
Unterschied, dass hier Strukturen zur Verbesserung der thermischen Difference that here structures to improve the thermal
Leitfähigkeit bzw. zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen sind. So weist das erste elastische Material 128 einen Füllstoff 400 zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger 102 und der ersten Platte 122 des thermoelektrischen Bauelements 1 10 auf. Das zweite elastische Material 130 weist an einer der zweiten Platte 124 des thermoelektrischen Bauelements 1 10 zugewandten Seite eine Metallschicht 402 auf. Der Füllstoff 400 ist hier unterhalb des thermoelektrischen Generators 1 10 in Form einer Mehrzahl Abstandshaltern eingefügt, die hier als Kupfer-Spacer ausgeführt sind. Durch diese als  Conductivity or are provided for electrical contact. Thus, the first elastic material 128 has a filler 400 for increasing a thermal conductivity between the first carrier 102 and the first plate 122 of the thermoelectric component 110. The second elastic material 130 has a metal layer 402 on a side facing the second plate 124 of the thermoelectric component 110. The filler 400 is here below the thermoelectric generator 1 10 inserted in the form of a plurality of spacers, which are designed here as a copper spacer. Through this as
Abstandshalter ausgeführte Metallfüllstoffe 400 wird eine z-Dämpfung der auf den thermoelektrischen Generator 1 10 wirkenden Kräfte verringert, während eineSpacer executed metal fillers 400 z-damping of the forces acting on the thermoelectric generator 1 10 forces is reduced while a
Dämpfungswirkung in der x-y-Richtung erhalten wird. Zusätzlich wird durch diese Abstandshalter aus Kupfer oder einem Material mit ähnlicher guter Damping effect in the x-y direction is obtained. In addition, these spacers are made of copper or a material of similar good
Wärmeleitfähigkeit die thermische Performance der thermoelektrischen Thermal conductivity is the thermal performance of the thermoelectric
Vorrichtung 100 verbessert. Mit der Erweiterung des oberen elastischen Device 100 improved. With the extension of the upper elastic
Kontaktes 130 um die Metallisierung 402, die sich als dünne Metallschicht nahezu komplett über die Unterseite des elastischen Materials 130 erstreckt, kann eine bessere Kontaktierung an der Oberfläche des thermoelektrischen Generators 1 10 erzielt werden. Fig. 5 zeigt in einer Schnittdarstellung eine weitere beispielhafte Variation der thermoelektrischen Vorrichtung 100 aus Fig. 4. Neben der Metallisierung 402 weist dieses Ausführungsbeispiel des Sensorknotens 100 eine weitere Contact 130 around the metallization 402, which extends as a thin metal layer almost completely over the underside of the elastic material 130, a better contact with the surface of the thermoelectric generator 10 can be achieved. 5 shows a sectional illustration of a further exemplary variation of the thermoelectric device 100 from FIG. 4. In addition to the metallization 402, this embodiment of the sensor node 100 has another
Metallisierung bzw. Metallschicht 500 sowie einen Deckel 502 auf. Die weitere Metallschicht 500 ist hier vollflächig auf eine von dem thermoelektrischen Bauelement 1 10 abgewandte weitere Oberfläche 504 des ersten Trägers 102 aufgebracht. Alternativ kann die weitere Metallschicht 500 die weitere Oberfläche 504 der Leiterplatte 102 nur teilweise bedecken. Die weitere Metallisierung 500 ist ausgebildet, um eine Vergrößerung des thermischen Kontaktbereichs und eine Verbesserung des thermischen Pfades für den thermoelektrischen Metallization or metal layer 500 and a cover 502 on. The further metal layer 500 is applied over the entire surface to a further surface 504 of the first carrier 102 facing away from the thermoelectric component 110. Alternatively, the further metal layer 500 may be the further surface 504 of the circuit board 102 only partially cover. The further metallization 500 is designed to increase the thermal contact area and improve the thermal path for the thermoelectric
Generator 1 10 zu erreichen. To reach generator 1 10.
Der Deckel 502 ist hier aus Metall gebildet und auf einer von dem The lid 502 is here formed of metal and on one of the
thermoelektrischen Bauelement 1 10 abgewandten Seite 506 der zweiten thermoelectric device 1 10 facing away side 506 of the second
Leiterplatte 104 der thermoelektrischen Vorrichtung 100 angeordnet. Wie die Darstellung in Fig. 5 zeigt, überspannt der Deckel 502 neben dem oberhalb des thermoelektrischen Generators 1 10 angeordneten Kupfer-Insert 134 auch dasPrinted circuit board 104 of the thermoelectric device 100. As the illustration in FIG. 5 shows, the cover 502, in addition to the copper insert 134 arranged above the thermoelectric generator 110, also spans the cover
Bauteil 1 12 sowie den Sensor 1 14. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Component 1 12 and the sensor 1 14. In the one shown in Fig. 5
Ausführungsbeispiel wird der metallische Deckel 502 als Kühlkörper mit nicht dargestellten) Kühlrippen eingesetzt. Dieser Kühlkörper 502 ist einerseits an den oberen thermischen Pfad des thermoelektrischen Generators 1 10 angekoppelt und ermöglicht zusätzlich die Entwärmung des Bauteils 1 12. Die Kontaktierung des Deckels 502 an den Seiten bzw. an einem Randbereich 508 erfolgt hier durch ein Haftmittel bzw. einen Klebstoff 510. Alternativ ist auch eine Lötung an der Leiterplatte 104 denkbar. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist auch zwischen dem metallischen Einsatz 134 und einer Innenseite des Deckels 502 eine Schicht des Haftmaterials 510 angeordnet. Embodiment of the metallic cover 502 is used as a heat sink with cooling fins, not shown). This heat sink 502 is on the one hand coupled to the upper thermal path of the thermoelectric generator 1 10 and additionally enables the heat dissipation of the component 1 12. The contacting of the lid 502 on the sides or on an edge region 508 is effected here by an adhesive or an adhesive 510 Alternatively, soldering to the printed circuit board 104 is also conceivable. In the exemplary embodiment shown in FIG. 5, a layer of the adhesive material 510 is also arranged between the metallic insert 134 and an inner side of the cover 502.
Fig. 6 zeigt wiederum in einer Schnittdarstellung eine Variante der Fig. 6 shows again in a sectional view a variant of
thermoelektrischen Vorrichtung mit Deckel aus Fig. 5. Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel des Sensorknotens 100 wurde in der oberen bzw. zweiten Leiterplatte 104 eine Durchgangsöffnung 600 oberhalb des In the embodiment of the sensor node 100 shown in FIG. 6, a passage opening 600 has been made in the upper or second printed circuit board 104 above the
thermoelektrischen Generators 1 10 eingebracht. Der Deckel 502 ist durch einen mittig abgesenkten Abschnitt 602 geeignet geformt, um durch die Öffnung 600 den thermoelektrischen Generator 1 10 direkt zu kontaktieren. Durch ein geeignetes Design des Deckels 502 wird der thermoelektrische Generator 1 10 zusätzlich zum elastischen Material 130 bei guter thermischer Verbindung mechanisch entkoppelt. Der eingesetzte Deckel 502 fungiert in dieser thermoelectric generator 1 10 introduced. The lid 502 is suitably shaped by a centrally lowered portion 602 to directly contact the thermoelectric generator 110 through the opening 600. By means of a suitable design of the cover 502, the thermoelectric generator 110 is mechanically decoupled in addition to the elastic material 130 with good thermal connection. The inserted lid 502 acts in this
Ausführungsvariante ebenfalls als Kühlkörper. Variant also as a heat sink.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung. Mithilfe des Verfahrens 700 kann ein Sensormodul mit gestapelten Substratebenen und integriertem thermoelektrischem Generator, wie es in den Figuren 1 bis 6 anhand von Ausführungsbeispielen veranschaulicht wurde, in großer Stückzahl FIG. 7 shows a flow chart of an embodiment of a method 700 for producing a thermoelectric device. By means of the method 700, a sensor module with stacked substrate planes and integrated thermoelectric generator, as illustrated in Figures 1 to 6 by means of embodiments in large numbers
beispielsweise in einer prozessgesteuerten Fertigungsstraße hergestellt werden. In einem Schritt 702 wird ein erster Träger der thermoelektrischen Vorrichtung bereitgestellt. Der erste Träger kann mit einem bereits darauf angeordneten thermoelektrischen Bauelement oder ohne dieses bereitgestellt werden. In einem Schritt 704 wird ein zweiter Träger der thermoelektrischen Vorrichtung bereitgestellt. Die Schritte 702 und 704 können in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden. In einem Schritt 706 wird ein for example, in a process-controlled production line. In a step 702, a first carrier of the thermoelectric device is provided. The first carrier may be provided with or without a thermoelectric device already mounted thereon. In a step 704, a second carrier of the thermoelectric device is provided. Steps 702 and 704 may be performed in any order or simultaneously. In a step 706, a
Trägerverbindungselement so zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger angeordnet, dass zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger ein Zwischenraum zur Unterbringung des thermoelektrischen Bauelements gebildet wird. Wurde der erste Träger in dem Schritt 702 ohne das Carrier connection element arranged between the first carrier and the second carrier, that between the first carrier and the second carrier, a gap for accommodating the thermoelectric device is formed. If the first carrier was in step 702 without the
thermoelektrische Bauelement bereitgestellt, kann das thermoelektrische Bauelement vor der Verbindung des ersten und zweiten Trägers mit dem provided thermoelectric device, the thermoelectric device before the connection of the first and second carrier with the
Trägerverbindungselement auf dem ersten Träger geeignet positioniert werden. Carrier connector to be suitably positioned on the first carrier.
Die hierin vorgestellte Erfindung kann am Erzeugnis bereits durch optische Inspektion sehr einfach nachgewiesen werden. The invention presented herein can be easily detected on the product by optical inspection.
Das hier vorgestellte Konzept eines Sensormoduls mit gestapelten The concept presented here of a sensor module with stacked
Substratebenen und integriertem thermoelektrischem Bauelement wird in naher Zukunft notwendig für (teil-)autonome Sensoren aus dem Bereich„Internet der Dinge" mit Fokus auf Kostensenkung bzw. die Produktion großer Stückzahlen. Substrate layers and integrated thermoelectric devices will become necessary in the near future for (partially) autonomous sensors from the field of "Internet of Things" with a focus on cost reduction and the production of large quantities.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. The embodiments described and shown in the figures are chosen only by way of example. Different embodiments may be combined together or in relation to individual features. Also, an embodiment can be supplemented by features of another embodiment.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated as well as carried out in a sequence other than that described.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, this is to be read such that the Embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1 . Thermoelektrische Vorrichtung (100) mit folgenden Merkmalen: einem ersten Träger (102); einem zweiten Träger (104); einem Trägerverbindungselement (106), das zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) angeordnet ist, um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums (108) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) den ersten Träger (102) mit dem zweiten Träger (104) zu verbinden; und einem thermoelektrischen Bauelement (1 10), das sich aus einer ersten Platte (122), einer zweiten Platte (124) und einem Zwischenbereich (126) mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte (122) und der zweiten Platte (124) erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt, wobei das thermoelektrische Bauelement (1 10) in dem vordefinierten Zwischenraum (108) angeordnet und mit dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) verbunden ist. 1 . A thermoelectric device (100) comprising: a first carrier (102); a second carrier (104); a carrier connector (106) disposed between the first carrier (102) and the second carrier (104) to form the first carrier to form a predefined gap (108) between the first carrier (102) and the second carrier (104) (102) to connect to the second carrier (104); and a thermoelectric device (110) comprising a first plate (122), a second plate (124) and an intermediate portion (126) having a plurality between the first plate (122) and the second plate (124). extending thermoelectric elements, wherein the thermoelectric device (1 10) in the predefined gap (108) arranged and connected to the first carrier (102) and the second carrier (104).
2. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 , bei der das 2. Thermoelectric device (100) according to claim 1, wherein the
Trägerverbindungselement (106) rahmenförmig ausgebildet ist und das thermoelektrische Bauelement (1 10) in einer Lichte des  Carrier connection element (106) is formed frame-shaped and the thermoelectric device (1 10) in a light of the
Trägerverbindungselements (106) angeordnet ist.  Carrier connection element (106) is arranged.
3. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der das 3. A thermoelectric device (100) according to claim 2, wherein the
rahmenförmig ausgebildete Trägerverbindungselement (106) eine  frame-shaped carrier connecting element (106) a
Durchgriffsöffnung zwischen einer Außenwand des  Passage opening between an outer wall of the
Trägerverbindungselements (106) und einer der Lichte zugewandten Innenwand des Trägerverbindungselements (106) aufweist. Carrier connection element (106) and a light-facing inner wall of the carrier connecting element (106).
4. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Trägerverbindungselement (106) zumindest eine Durchkontaktierung (1 18) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Trägers (102) mit dem zweiten Träger (104) aufweist. 4. Thermoelectric device (100) according to one of the preceding claims, wherein the carrier connecting element (106) has at least one through-hole (1 18) for electrically contacting the first carrier (102) with the second carrier (104).
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das thermoelektrische Bauelement (1 10) mittels eines ersten elastischen Materials (128), das zwischen dem ersten Träger (102) und der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) angeordnet ist, mit dem ersten Träger (102) verbunden ist und/oder mittels eines zweiten elastischen Materials (130), das zwischen dem zweiten Träger (104) und der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) angeordnet ist, mit dem zweiten Träger (104) verbunden ist. Thermoelectric device (100) according to one of the preceding claims, wherein the thermoelectric device (1 10) by means of a first elastic material (128) between the first carrier (102) and the first plate (122) of the thermoelectric device (10 ) is connected to the first carrier (102) and / or by means of a second elastic material (130) which is arranged between the second carrier (104) and the second plate (124) of the thermoelectric device (1 10), connected to the second carrier (104).
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, bei der das erste elastische Material (128) und/oder das zweite elastische Material (130) einen Füllstoff (400) zur Erhöhung einer thermischen Leitfähigkeit zwischen dem ersten Träger (102) und der ersten Platte (122) und/oder dem zweiten Träger (104) und der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Thermoelectric device (100) according to claim 5, wherein the first elastic material (128) and / or the second elastic material (130) comprises a filler (400) for increasing a thermal conductivity between the first carrier (102) and the first plate (100). 122) and / or the second carrier (104) and the second plate (124) of the thermoelectric
Bauelements (1 10) aufweist.  Component (1 10).
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 5 oder 6, bei der das erste elastische Material (128) an einer der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) zugewandten Seite und/oder das zweite elastische Material (130) an einer der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) zugewandten Seite eine Thermoelectric device (100) according to claim 5 or 6, wherein the first elastic material (128) on one of the first plate (122) of the thermoelectric device (1 10) facing side and / or the second elastic material (130) on one of second plate (124) of the thermoelectric device (1 10) side facing a
Metallschicht (402) aufweist.  Metal layer (402).
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Träger (102) eine das thermoelektrische Bauelement (1 10) zumindest teilweise aufnehmende Vertiefung (200) aufweist, wobei die Vertiefung (200) durch das erste elastische Material (128) zumindest teilweise bedeckt ist. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der ein der ersten Platte (122) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) gegenüberliegender Abschnitt des ersten Trägers (102) als ein metallischer Einsatz (132) in den ersten Träger (102) ausgebildet ist und/oder ein der zweiten Platte (124) des thermoelektrischen Bauelements (1 10) gegenüberliegender Abschnitt des zweiten Trägers (104) als ein weiterer metallischer Einsatz (134) in den zweiten Träger (104) ausgebildet ist. Thermoelectric device (100) according to one of the preceding claims, in which the first carrier (102) has a depression (200) which at least partially accommodates the thermoelectric component (110), wherein the depression (200) is formed by the first elastic material (128). is at least partially covered. A thermoelectric device (100) according to any one of the preceding claims, wherein a portion of the first carrier (102) opposite the first plate (122) of the thermoelectric device (110) is formed as a metallic insert (132) in the first carrier (102) is and / or one of the second plate (124) of the thermoelectric device (1 10) opposite portion of the second carrier (104) as a further metallic insert (134) in the second carrier (104) is formed.
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der eine von dem thermoelektrischen Bauelement (1 10) abgewandte Seite (506) des zweiten Trägers (104) einen Deckel (502) aufweist, wobei ein Bereich (508) des Deckels (502) mittels eines Haftmittels (510) an der von dem thermoelektrischen Bauelement (1 10) abgewandten Seite (506) des zweiten Trägers (104) befestigt ist. Thermoelectric device (100) according to one of the preceding claims, in which a side (506) of the second carrier (104) remote from the thermoelectric component (110) has a cover (502), wherein a region (508) of the cover (502 ) is fastened by means of an adhesive (510) to the side (506) of the second carrier (104) facing away from the thermoelectric component (110).
Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, bei der der Deckel (502) einen Kühlkörper zum Kühlen des thermoelektrischen A thermoelectric device (100) according to claim 10, wherein the lid (502) has a heat sink for cooling the thermoelectric
Bauelements (1 10) repräsentiert.  Component (1 10) represents.
12. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , bei der zumindest ein Abschnitt (602) des Deckels (502) in einer dem 12. A thermoelectric device (100) according to claim 10 or 1 1, wherein at least a portion (602) of the lid (502) in a the
thermoelektrischen Bauelement (1 10) gegenüberliegenden  thermoelectric device (1 10) opposite
Durchgangsöffnung (600) des zweiten Trägers (104) angeordnet ist.  Through opening (600) of the second carrier (104) is arranged.
13. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der erste Träger (102) und/oder der zweite Träger (104) ein duroplastisches Material aufweist. 14. Thermoelektrische Vorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen13. A thermoelectric device (100) according to one of the preceding claims, wherein the first carrier (102) and / or the second carrier (104) comprises a thermosetting material. 14. Thermoelectric device (100) according to one of the preceding
Ansprüche, bei der eine von dem thermoelektrischen Bauelement (1 10) abgewandte Seite (506) des zweiten Trägers (104) zumindest teilweise von einer Moldmasse (1 16) abgedeckt ist, wobei ein dem thermoelektrischen Bauelement (1 10) gegenüberliegender Bereich der Moldmasse (1 16) eine Aussparung zum Kontaktieren des thermoelektrischen Bauelements (1 10) aufweist. Claims in which a side (506) of the second carrier (104) facing away from the thermoelectric component (1 10) is at least partially covered by a molding compound (1 16), a region of the molding compound (1 10) lying opposite the thermoelectric component (1 10) being 1 16) has a recess for contacting the thermoelectric device (1 10).
15. Verfahren (700) zum Herstellen einer thermoelektrischen Vorrichtung (100) mit folgenden Schritten: 15. Method (700) for producing a thermoelectric device (100) with the following steps:
Bereitstellen (702) eines ersten Trägers (102) mit einem thermoelektrischen Bauelement (1 10), das sich aus einer ersten Platte (122), einer zweiten Platte (124) und einem Zwischenbereich (126) mit einer Mehrzahl von sich zwischen der ersten Platte (122) und der zweiten Platte (124) erstreckenden thermoelektrischen Elementen zusammensetzt; Providing (702) a first carrier (102) having a thermoelectric device (110) comprising a first plate (122), a second plate (124) and an intermediate region (126) having a plurality between the first plate (122) and the second plate (124) extending thermoelectric elements;
Bereitstellen (704) eines zweiten Trägers (104); und Providing (704) a second carrier (104); and
Anordnen (706) eines Trägerverbindungselements (106) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104), um unter Bildung eines vordefinierten Zwischenraums (108) zwischen dem ersten Träger (102) und dem zweiten Träger (104) den ersten Träger (102) mit dem zweiten Träger (104) zu verbinden, sodass das thermoelektrische Bauelement (1 10) in dem vordefinierten Zwischenraum (108) angeordnet wird. Placing (706) a carrier connector (106) between the first carrier (102) and the second carrier (104) to form the first carrier to form a predefined gap (108) between the first carrier (102) and the second carrier (104) (102) to connect to the second carrier (104), so that the thermoelectric device (1 10) in the predefined gap (108) is arranged.
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