WO2018108195A1 - Thermoelektrische vorrichtung - Google Patents

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WO2018108195A1
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thermoelectric device
carrier substrate
semiconductors
carrier
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Rüdiger SPILLNER
Viktor Martel
Margarita Preciado Rincon
Sandra Schicho
Vladimir Jovovic
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Gentherm Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Definitions

  • thermoelectric device having a plurality of differently doped and electrically conductive interconnected semiconductors, at least one carrier substrate, which is arranged on a first side of the semiconductor, and at least one carrier substrate, which is arranged on a second, the first side opposite side of the semiconductor ,
  • the invention also relates to a beverage holder for a vehicle, having a receiving device which is set up for receiving a drinking vessel and provides a temperature control chamber for the drinking vessel, and one or more thermoelectric devices which are heat-transmitting coupled to the temperature control.
  • the invention relates to a tempering device for seats, in particular vehicle seats, with a conveying device which is adapted to convey a fluid, in particular air, to a tempering region, and a tempering device, which has one or more thermoelectric devices and is set up to temper the fluid to be conveyed to the temperature control.
  • the invention relates to a method for producing a above-described thermoelectric device, comprising the steps: cohesively connecting the plurality of differently doped semiconductors with a plurality of electrically conductive connectors arranged on a first carrier substrate and materially connecting the plurality of differently doped semiconductors with a plurality of arranged on a second carrier substrate electrically conductive connectors.
  • thermoelectric device If a potential difference between two contact poles is produced in a generic thermoelectric device, heat is transported from a first side to a second side of the thermoelectric device. As a result, the two sides of the thermoelectric device therefore have different temperatures. The thermoelectric device thus generates a temperature gradient from the applied electrical voltage. The thermoelectric device operates in this case as a Peltier element.
  • thermoelectric device If a temperature difference between the first side and the second side of the thermoelectric device is produced in a generic thermoelectric device, electrical charge is transported from the first electrical contact pole to the second electrical contact pole of the thermoelectric device. As a result, the two electrical contact poles therefore have different electrical potentials.
  • thermoelectric device thus generates an electrical voltage from the applied temperature gradient.
  • the thermoelectric device operates in this case as Seebeck element.
  • thermoelectric devices are regularly attached to objects with which a heat exchange should take place.
  • Known thermoelectric devices are sufficiently small so that an attachment to the outer edges is sufficient to ensure a satisfactory heat exchange over the entire contact surface of the thermoelectric device and the object.
  • systems are known in which the outer edges of the thermoelectric device are jammed with the object.
  • thermoelectric devices are increasingly known which require the use of large-area thermoelectric devices.
  • An attachment to the outer edges is not suitable for large-area thermoelectric devices, however, to ensure a satisfactory heat exchange over the entire contact surface of the thermoelectric device and the object.
  • the object underlying the invention is therefore to provide a way to attach large-area thermoelectric devices to objects, without causing an excessive impairment of the heat exchange between the thermoelectric device and the object.
  • thermoelectric device of the aforementioned type, wherein at least one carrier substrate arranged on the first side or the second side of the semiconductor has at least one recess which extends through the carrier substrate and is completely surrounded by substrate material which is designed to receive a fastening means ,
  • thermoelectric device can be fastened to an object by means of a fastening means at a position which lies in the middle of the thermoelectric device.
  • the need for attachment to the side edges of the thermoelectric device is thus overcome.
  • a sufficiently homogeneous pressure distribution over the entire surface of the thermoelectric device can be achieved in order to ensure a satisfactory heat exchange over the entire contact surface of the thermoelectric device and the object.
  • the fastening means may be, for example, a screw, a bolt, a pin or a clamp.
  • the thermoelectric device is preferably designed as a Peltier element and / or as Seebeck element.
  • a Peltier element is a flat semiconductor element, which heats up when a voltage is applied to one side and cools down on an opposite side.
  • a Seebeck element is a flat semiconductor element which generates an electrical voltage when one of its sides is heated and an opposite side is cooled.
  • thermoelectric device in a preferred embodiment of the thermoelectric device according to the invention, at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and at least one carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor each have at least one recess extending through the carrier substrate and surrounded all around by substrate material, which serves to receive a Fastener is formed.
  • the carrier substrates can each directly with a fastening means, which extends through the respective recess to attached to the object.
  • thermoelectric device in a further embodiment, the at least one recess of the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and the at least one recess of the at least one carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor are arranged in alignment with one another. Due to the aligned arrangement of the recesses, a fastening means can extend through the carrier substrates on both sides of the semiconductor. The attachment of the thermoelectric device to the object is thus considerably simplified.
  • thermoelectric device according to the invention is further developed advantageously in that only one carrier substrate is arranged on the first side of the semiconductor and / or on the second side of the semiconductor.
  • the only one carrier substrate has a rectangular or square basic shape and extends substantially over the entire width and / or over the entire length of the thermoelectric device.
  • thermoelectric device in another embodiment, a plurality of carrier substrates are arranged on the first side of the semiconductor and / or on the second side of the semiconductor.
  • the plurality of carrier substrates arranged on one side each have the same size.
  • the sum of the areas of the plurality of carrier substrates arranged on one side of the semiconductors is smaller than the total area of the thermoelectric device.
  • several or all of the plurality of carrier substrates arranged on one side of the semiconductor are arranged in each case in a corner and / or on an edge of the thermoelectric device or form at least part of a corner or edge of the thermoelectric device.
  • the plurality of carrier substrates disposed on one side of the semiconductors are spaced apart from each other.
  • thermoelectric device in which the number of carrier substrates arranged on the first side of the semiconductor is smaller than the number of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor.
  • the number of carrier substrates arranged on the first side of the semiconductor is smaller than the number of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor.
  • only one carrier substrate is arranged on the first side of the semiconductor, and two, three, four, five, six, seven, eight, nine, ten or more than ten carrier substrates are arranged on the second side of the semiconductors.
  • the number of recesses of the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and the number of recesses of the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor are identical.
  • the recesses of the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and the recesses of the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor are aligned, so that a fastening means in each case by a carrier substrate on the first side of the semiconductor and a carrier substrate on the second side of the semiconductor can extend.
  • thermoelectric device is advantageous in which the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor each have only one recess and the recesses of the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor are arranged substantially centrally of the respective carrier substrate.
  • the central arrangement of the recesses leads to an improved pressure distribution over the carrier substrate surface. In this way, excessive mechanical stresses are avoided and the risk of damage, especially during the assembly process, is significantly reduced.
  • thermoelectric device in which the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductors are arranged at a distance from one another.
  • the sum of the free surfaces resulting from the spot and the areas of the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductor substantially coincides with the total area of the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor.
  • the plurality of carrier substrates arranged on the second side of the semiconductors each extend over a semiconductor group.
  • the semiconductor group has a part of total semiconductor number of the thermoelectric device, wherein the semiconductor groups are covered by a arranged on the second side of the semiconductor carrier substrates.
  • the semiconductors of a semiconductor group are arranged equidistantly from one another.
  • thermoelectric device In one development of the thermoelectric device according to the invention, several or all semiconductor groups each extend over an area of the same size and / or have an identical number of semiconductors. In this way, the same fasteners and the same mounting parameters, such as matching tightening torques of the fasteners designed as screws, can be used. The assembly is thus simplified and the production costs are reduced.
  • thermoelectric device in which the semiconductor groups are electrically conductively connected to one another.
  • the semiconductor groups are connected in series.
  • the thermoelectric device for this purpose has a plurality of electrically conductive group connection bridges.
  • a first semiconductor group and a last semiconductor group each have a terminal serving as electrical contact pole, which is adapted to be connected to an electrical conductor.
  • one or more further semiconductor groups may be arranged between the first semiconductor group and the last semiconductor group, wherein the electrically conductive connection between the series-connected semiconductor groups is implemented via the group connection bridges.
  • thermoelectric device in another preferred embodiment of the thermoelectric device according to the invention several or all semiconductor groups are circumferentially sealed with a sealing material, which reduces the moisture transport to the semiconductors prevented. Moisture can lead to corrosion of the metallic connectors of the semiconductor elements, whereby the function of the thermoelectric device can be impaired. Strong corrosion can even lead to a malfunction of the thermoelectric device.
  • the sealing material significantly slows or even eliminates the corrosion process.
  • thermoelectric device is advantageous in which between adjacent semiconductor groups sealing material is arranged, which reduces the moisture transport to the semiconductors prevented.
  • the sealing material between adjacent semiconductor groups also leads to a higher stability and thus to a higher mechanical load capacity of the thermoelectric device.
  • the sealing material between adjacent groups of semiconductors may, by appropriate choice of material, increase the rigidity of the thermoelectric device, if desired for its intended use.
  • the sealing material is formed as silicone or comprises silicone.
  • Silicone is particularly suitable as a sealing material, because on the one hand provides effective protection against moisture penetration and on the other hand can be introduced in a flowable state in the thermoelectric device. By incorporating the silicone in the flowable state, it can adapt to the geometries to be sealed before curing or drying of the silicone takes place.
  • a recess, a plurality of recesses or all recesses each have a seal which reduces the moisture transport to the semiconductor prevents. If two recesses of different carrier substrates are arranged in alignment with one another, the seal preferably extends over the aligned recesses. The recesses would permit moisture to enter the thermoelectric device and thus the semiconductors and the metal bridges interconnecting the semiconductors without a proper seal. To reduce the associated risk of corrosion, arranged in the recesses seals allow effective reduction or even avoidance of moisture.
  • thermoelectric device according to the invention is advantageously further developed in that the one or more seals are annular.
  • the one or more seals preferably have at least one section whose outer diameter substantially corresponds to the diameter of the recess. Annular seals allow the sealing of a circular recess and, at the same time, the reception of a round fastener extending through the seal, such as a screw, a pin, a bolt or a round clamp.
  • the one or more seals each support a carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and a carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor.
  • the one or more seals preferably also extend in sections between two opposite carrier substrates, so that a support surface is formed for the carrier substrates.
  • the one or more seals thus act as support elements.
  • the support elements can also have pores in sections.
  • thermoelectric device in which the one or more seals are partially or completely formed of plastic and preferably comprise an epoxy material.
  • Plastic seals are inexpensive to produce and available in large quantities and different designs.
  • Epoxy material, such as epoxy resin, provides reliable protection against the entry of moisture.
  • corresponding seals can also be produced by the injection of flowable plastic and a subsequent drying process, whereby even complex geometries can be sealed without much effort.
  • a thermoelectric device according to the invention is advantageous in which a carrier substrate, several or all carrier substrates are formed elastically deformable.
  • a carrier substrate, several or all carrier substrates are flexible.
  • a carrier substrate, several or all carrier substrates may be non-destructively plastically deformable.
  • a carrier substrate, several or all carrier substrates are formed bendable. This allows the integration of appropriate thermoelectric devices also in the area of curved surfaces.
  • a carrier substrate, several or all carrier substrates are at least partially formed of an elastically deformable plastic.
  • a carrier substrate, a plurality of or all carrier substrates may be formed at least in sections from an electrically conductive and non-destructively deformable material, such as a metal or a metal alloy, and additionally comprise a dielectric and deformable insulating layer.
  • a carrier substrate, several or all carrier substrates may be formed at least partially from copper or a copper alloy.
  • thermoelectric device according to the invention is preferred in which a carrier substrate, several or all carrier substrates are substantially free of ceramic material.
  • the use of ceramic material leads to a high brittleness of the corresponding carrier substrate, so that the risk of brittle fracture when deforming the thermoelectric device is increased. Due to the fact that a carrier substrate, several or all carrier substrates are substantially free of ceramic material, this risk is considerably reduced.
  • Another embodiment of the thermoelectric device according to the invention comprises one or more attachment means which extend in each case through recesses arranged in alignment with one another of a carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and a carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor.
  • the one or more attachment means may be formed, for example, as screws, pins, bolts or clamps.
  • thermoelectric device has exclusively fixing means surrounded by substrate material. An attachment of the thermoelectric device by fastening means, which are arranged at the edges of the thermoelectric device, is thus avoided. In this way, a homogeneous stress distribution over the individual substrates of the thermoelectric device is achieved, whereby the heat exchange is improved and the risk of damage due to local voltage spikes is reduced.
  • thermoelectric device in another preferred embodiment, no additional stabilizing pins or stabilizing webs are arranged between the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and the at least one carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor. In this way, the use of materials is reduced and the manufacturing costs are reduced. Additional stabilizing pins or stabilizing webs also lead to an increased component complexity, which is overcome by dispensing with these elements.
  • thermoelectric device in each case at least one heat transfer device is arranged on a side of the carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and / or on a side of the one or more carrier substrates arranged opposite the semiconductors ,
  • the one or more heat transfer devices are preferably configured to receive heat from the respective carrier substrate on which they are arranged and / or to deliver heat to the respective carrier substrate on which they are arranged.
  • the one or more heat transfer devices are each formed from a thermally conductive material, such as a metal or a metal alloy.
  • the one or more heat transfer devices are each formed as flat plates and / or have the same base surface as the respective carrier substrate on which they are arranged.
  • a heat conducting medium such as a thermal paste or a plante be arranged.
  • one or more individual or all heat transfer devices each have at least one recess, which is designed to receive a fastening means.
  • the one or more recesses are preferably formed as through holes or blind holes.
  • the one or more heat transfer devices may be attached to the carrier substrates and the semiconductors.
  • the one or more recesses as through-holes eliminates the need for attachment to the side edge or edges of the one or more heat transfer devices, thereby substantially reducing the risk of damage in the periphery of the one or more heat transfer devices becomes.
  • the one or more heat transfer devices may also be designed as heat exchangers.
  • thermoelectric device is advantageous in which the at least one recess of the at least one carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor, the at least one recess of the at least one carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor and the at least one recess of the respective heat transfer devices are arranged in alignment with each other.
  • the alignment of the recesses allows fasteners, such as screws, to extend through the aligned recesses so that a stable and robust attachment of the substrates and the heat transfer devices to each other can take place.
  • the at least one recess of the respective heat transfer devices has a countersink for receiving a head of a fastening means or a thread for screwing in a corresponding thread of a fastening means.
  • a flat object can be placed, for example, a tempering fluid leading heat exchanger.
  • the thread overcomes the need to locate a nut on the outwardly facing surface of the respective heat transfer device. This also allows the provision of a flat outer surface of the respective heat transfer device, which allows the placement of a sheet-like object, such as a heat exchanger leading a tempering fluid.
  • thermoelectric device in an advantageous embodiment, is arranged in the region of the recesses of the carrier substrates arranged on the first and second sides of the semiconductor, which supports the carrier substrates and / or the heat transfer devices against each other. Without a corresponding support means, the clamping force of a fastener would be transmitted largely or exclusively via the semiconductors. Due to the resilience of the carrier substrates, the introduction of force necessary for the transmission of the load takes place predominantly in the semiconductors arranged in the region of the recesses.
  • the stiffness of the heat transfer devices and the carrier substrates can be influenced by their thickness or material thickness and / or their material elasticity.
  • the elasticity of the semiconductors describes the compliance of the semiconductors under load. If the semiconductors are soft, the semiconductors give way directly to the force introduction point. As a result, adjacent semiconductors take over a portion of the load. If the semiconductors are stiff, only the semiconductors take over the load directly to the force application point.
  • the stiffness of the semiconductors is determined by their material composition, which is primarily aimed at increasing the Seebeck coefficient. The distribution of the semiconductors and their distance from the point of application of force also have an influence. The more semiconductors are positioned around the force introduction point, the lower the load on each individual semiconductor.
  • the one or the plurality of support devices are each designed annular and / or arranged to surround a fastening means. Ring-shaped support directions allow a particularly homogeneous force flow, so that voltage peaks are reduced or avoided.
  • the one or more annular support means may, for example, have a round or polygonal inner surface and / or a round or polygonal outer surface.
  • the one or more support means has at least the height of the semiconductors.
  • the one or more support means may also have alternative shapes, for example a cuboid or cube shape. Furthermore, the one or more support means may also comprise only individual ring segments. The one or more support means may have higher or lower stiffness and / or elasticity than the semiconductors. Alternatively, the stiffness and / or elasticity of the one or more support means may substantially correspond to the stiffness and / or elasticity of the semiconductors.
  • the one or more support devices are each formed as an integral part of the carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and / or of the carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor.
  • the one or more support means may also be formed separately from the carrier substrate arranged on the first side of the semiconductor and / or from the carrier substrate arranged on the second side of the semiconductor.
  • thermoelectric device for a vehicle of the type mentioned, wherein at least one thermoelectric device is formed according to one of the embodiments described above.
  • thermoelectric device for seats, in particular vehicle seats, of the aforementioned type, wherein at least one thermoelectric device is formed according to one of the embodiments described above.
  • thermoelectric device of the type mentioned at the outset
  • thermoelectric device to be produced being designed in accordance with one of the embodiments described above and prior to the integral connection of the several subassemblies.
  • the electrically conductive connectors could also be applied by additive processes, such as deposition, coating and / or printing, or joining processes, such as gluing and / or soldering, on a carrier substrate or on a component to be tempered or heat exchanger.
  • the electrically conductive connectors can also be joined individually or as a coherent foil to the semiconductors, for example by soldering, whereby the carrier substrate can then be supplemented later.
  • thermoelectric device By the inserted molding, the thermoelectric device is supported during the material-locking connection, so that the risk of damage is significantly reduced by a pressure load generated during the material-locking connection.
  • the cohesive bonding may in particular comprise soldering, preferably soft soldering.
  • the molded part is made of rubber, plastic and / or ceramic.
  • the molded part is made heat-resistant, so that it is not damaged by the heat generated during the material-locking connection.
  • plastic in particular epoxy material, is interposed between the first carrier substrate and the second carrier substrate. in particular in the region of the recesses, injected.
  • thermoelectric device 1 shows an embodiment of the thermoelectric device according to the invention in a perspective view
  • Fig. 2 shows the thermoelectric device of Fig. 1 in a further perspective
  • FIG. 3 parts of the thermoelectric device from FIG. 1 and FIG. 2 in a perspective view; FIG.
  • thermoelectric device 4 shows an embodiment of the thermoelectric device according to the invention in a sectional view
  • thermoelectric 5 shows an arrangement of semiconductors of a thermoelectric according to the invention
  • thermoelectric device 6 shows parts of a thermoelectric device according to the invention in a sectional representation
  • thermoelectric device 7a the load distribution in a thermoelectric device according to the invention in a sectional view
  • thermoelectric device 8 shows a further embodiment of the thermoelectric device according to the invention.
  • thermoelectric device 10 with a plurality of differently doped and electrically conductive interconnected semiconductors (hidden), a carrier substrate 14, which is arranged on a first side of the semiconductor 12, and a total of four carrier substrates 16a-16d, which on a second, the first side opposite side of the semiconductor 12 are arranged. Consequently, the number of carrier substrates 14 disposed on the first side of the semiconductors 12 is smaller than the number of the carrier substrates 16a-16d disposed on the second side of the semiconductors 12. All carrier substrates 14, 16a-16d are elastically deformable and substantially free of ceramic material.
  • the carrier substrate 14 arranged on the first side of the semiconductor 12 has a total of four recesses 18a-18d extending through the carrier substrate 14 and surrounded by substrate material all around.
  • Each of the recesses 18a-18d extends a fastening means 22a-22d, wherein the fastening means 22a-22d are designed as screws and are adapted to be screwed to an object.
  • the thermoelectric device 10 thus has exclusively around all surrounded by substrate material fastening means 22a-22d.
  • All the recesses 18a-18d each have a seal 36a-36d, which substantially prevents moisture transport to the semiconductors 12.
  • the seals 36a-36d are annular and each support one on the first side of the Semiconductor 12 arranged carrier substrate 14 and a arranged on the second side of the semiconductor 12 carrier substrate 16a-16d against each other. Furthermore, the seals 36a-36d are completely formed of plastic, wherein the plastic comprises an epoxy material.
  • the plurality of differently doped and electrically conductive interconnected semiconductors 12 are electrically conductively connected to the electrical conductors 30a, 30b. For example, a voltage can be applied or tapped off via the electrical conductors 30a, 30b.
  • FIG. 2 shows that the four carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductor 12 each have a recess 20a-20d extending through the carrier substrate 16a-16d and surrounded by substrate material all around. Consequently, the number of recesses 18a-18d of the carrier substrate 14 arranged on the first side of the semiconductor 12 and the number of the recesses 20a-20d of the carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductor are identical.
  • the recesses 20a-20d are designed to receive the fastening means 22a-22d shown in FIG.
  • the four recesses 20a-20d of the plurality of carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductor 12 are arranged substantially centrally of the respective carrier substrate 16a-16d.
  • the four recesses 18a-18d of the carrier substrate 14 arranged on the first side of the semiconductor 12 and the four recesses 20a-20d of the four carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductor 12 are arranged in alignment with one another.
  • the four carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductors 12 are spaced apart from one another and in each case arranged in a corner of the thermoelectric device 10.
  • each semiconductor group 24a-24d comprises a quarter of the semiconductors 12 of the thermoelectric device 10.
  • the four semiconductor groups 24a-24d have an identical number of semiconductors 12.
  • the semiconductor groups 24a-24d each extend over an equal area.
  • the first semiconductor group 24a is electrically conductively connected to the terminal 28a, wherein the terminal 28a is electrically conductively connected to the electrical conductor 30a via the solder connection 32a. Further, the first semiconductor group 24a is electrically conductively connected to the second semiconductor group 24b via the group connection bridge 26a. The second semiconductor group 24b is connected to the third via the group connection bridge 26b Semiconductor group 24c electrically conductively connected. The third semiconductor group 24c is electrically conductively connected to the fourth semiconductor group 24d via the group connection bridge 26c. The fourth semiconductor group 24d is electrically conductively connected to the terminal 28b, wherein the terminal 28b is electrically conductively connected to the electrical conductor 30b via the solder connection 32b.
  • the semiconductor groups 24a-24d are peripherally sealed with a sealing material 34, which substantially prevents moisture transport to the semiconductors 12.
  • a sealing material 34 is arranged between adjacent semiconductor groups 24a-24d, which also substantially prevents the moisture transport to the semiconductors 12.
  • the sealing material 34 is formed as silicone.
  • FIG. 3 also shows that no additional stabilizing pins or stabilizing webs are arranged between the carrier substrate 14 arranged on the first side of the semiconductor 12 and the carrier substrates 16a-16d arranged on the second side of the semiconductor 12.
  • FIGS. 4 and 5 show the arrangement of the semiconductors 12 and the metallic connectors 38 electrically connected to the semiconductors 12.
  • the semiconductors of a semiconductor group 24a-24d are arranged equidistantly from one another.
  • the metallic connectors 38 each electrically connect two semiconductors 12 of a semiconductor group 24a-24d, so that a current flow through all semiconductors 12 of a semiconductor group 24a-24d can be realized. Together with the terminals 28a, 28b and the group connection bridges 26a-26c, a current flow through all the semiconductors 12 of the thermoelectric device can be implemented.
  • thermoelectric device 10 with a plurality of differently doped and electrically conductively connected semiconductors 12.
  • a carrier substrate 14 is arranged on a first side of the semiconductor 12.
  • a total of four carrier substrates are arranged, of which the carrier substrate 16a is shown.
  • a heat transfer device 40, 42 is arranged in each case.
  • the heat transfer devices 40, 42 are formed as flat plates and adapted to dissipate heat from the respective carrier substrate 14, 16 a or to supply heat to the respective carrier substrate 14, 16 a.
  • a heat-conducting medium 48 is arranged, which promotes the heat exchange between the carrier substrate 14 and the heat transfer device 40.
  • the heat-conducting medium 48 is used as heat formed guiding pad.
  • the heat transfer devices 40, 42 and the carrier substrates 14, 16a have mutually aligned recesses 44a, 46a, 18a, 20a, through which extends a fastener 22a formed as a screw.
  • the recesses 18a, 20a of the carrier substrates 14, 16a are formed as through-holes and have a substantially round cross-section.
  • the recess 44a of the heat transfer device 40 is also formed as a through hole, but has a countersink 50 on.
  • the counterbore 50 serves to receive the head of the fastening means 22a.
  • the recess 46a of the heat transfer device 42 is formed as a blind hole and has a thread. In the thread in the recess 46a, a corresponding thread of the fastening means 22a is screwed.
  • a support means 52a is arranged in the area of the recesses 18a, 20a of the carrier substrates 14, 16a arranged on the first and second sides of the semiconductors 12.
  • the support means 52a is annular and surrounds the attachment means 22a.
  • the support means 52a serves to mutually support the carrier substrates 14, 16a and the heat transfer devices 40, 42 and is formed as an integral part of the carrier substrate 14 and the carrier substrate 16a.
  • FIGS. 7a and 7b show the influence of a support device 52a on the load distribution L in the region of the recesses 44a, 46a, 18a, 20a.
  • thermoelectric device 10 shown in Fig. 7a has no support means.
  • the clamping force F of the fastener 22 a is taken in this case exclusively by the semiconductors 12.
  • comparatively large supporting forces S2, S3 act on the semiconductors 12 arranged directly on the attachment means 22a.
  • Lower supporting forces S1, S4 act on the semiconductors 12, which are arranged in the second row behind the fastening means 22a.
  • the semiconductors 12 arranged directly on the fastening means 22a, on which the supporting forces S2, S3 act, are exposed to a high mechanical load. Due to the high mechanical load is compared to the embodiment shown in Fig. 7b an increased risk of damage and failure.
  • the thermoelectric device 10 shown in FIG. 7b has an annular support means 52a surrounding the fastening means 22a.
  • the clamping force F of the fastening means 22a is in this case largely absorbed by the support means 52a.
  • comparatively large supporting forces S2, S3 act on the support device 52a.
  • Only lower support forces S1, S4 act on the semiconductors 12, which are arranged behind the support means 52a. Since the clamping force F is largely absorbed by the support means 52a, the semiconductor 12 are exposed only to a low mechanical stress, whereby the risk of damage and failure is significantly reduced.
  • a particularly preferred arrangement for semiconductor groups 24a-24d is shown in FIG shown. Thereafter, a carrier substrate 16 is equipped with a plurality of semiconductors 12 in the manner already described.
  • the semiconductors 20 are arranged in a plurality of semiconductor groups 24a-24d.
  • the semiconductor groups 24a-24d are preferably arranged next to one another in constant length and width. They are each covered by a strip-shaped covering carrier substrate 16a-16d
  • Each two semiconductor groups 24a-24d are each spaced apart by an intermediate spacer zone 25a-25c and connected together by a group interconnect bridge 26a-26c. It can be provided that two semiconductor groups 24a-24d are also connected to one another via a plurality of group connection bridges 26a-c or that at least one semiconductor group 24a-24d is also connected to a plurality of other semiconductor groups 24a-24d.
  • the interconnection takes place in such a way that a closed conductor loop is formed.
  • all semiconductors 12 of the thermoelectric device 10 are electrically contacted with only two terminals 28 a, b.
  • the covering carrier substrates 16a-16d are arranged substantially parallel to each other and each separated by a distance.
  • thermoelectric device The attachment of the thermoelectric device is accomplished by having mounting pins (e.g., screws) penetrate and support the carrier substrate 14 at a plurality of recesses 20a-20i.
  • mounting pins e.g., screws
  • At least one recess 20a-20i is provided in at least one clearance zone 25a-25c.
  • at least one recess 20a-20i is provided in at least two or more clearance zones 25a-25c.
  • at least two or more recesses 20a-20i are provided in at least one clearance zone 25a-25c.
  • At least two or more recesses 20a-20i are provided in at least two or more clearance zones 25a-25c.
  • no recess 20a-i is provided in the region of at least one semiconductor group.
  • the existing semiconductor groups 24 a-c are all free from recesses 20a-20i. For a penetration in the region of the semiconductor groups or the covering carrier substrates 16a-16d is not necessary to hold the carrier substrate 14 and to distribute its load evenly.
  • thermoelectric device Since the fastening pins and the plurality of recesses 20a-20i penetrate only the carrier substrate 14 in this embodiment, a sealing of the recesses 20a-20i and their support can be dispensed with. This simplifies the production and increases the load capacity of the thermoelectric device.
  • the holding is advantageously carried out by the thermoelectric device between two metal plates (eg heat exchanger plates) is clamped. This results in a uniform frictional clamping and a positive fixation relative to the plane of the carrier substrate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Einrichtung (10), mit mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleitern (12), zumindest einem Trägersubstrat (14), welches auf einer ersten Seite der Halbleiter (12) angeordnet ist, und zumindest einem Trägersubstrat (16a-16d), welches auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Halbleiter (12) angeordnet ist, wobei zumindest ein auf der ersten Seite oder der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (14, 16a-16d) zumindest eine sich durch das Trägersubstrat (14, 16a-16d) erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung (18a-18d, 20a-20d) aufweist, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (22a-22d) ausgebildet ist.

Description

THERMOELEKTRISCHE VORRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Einrichtung mit mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleitern, zumindest einem Trägersubstrat, welches auf einer ersten Seite der Halbleiter angeordnet ist, und zumindest einem Trägersubstrat, welches auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Halbleiter angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Getränkehalter für ein Fahrzeug, mit einer Aufnahmeeinrichtung, welche zur Aufnahme eines Trinkgefäßes eingerichtet ist und einen Temperierraum für das Trinkgefäß bereitstellt, und einer oder mehreren thermoelektrischen Einrichtungen, welche wärmeübertragend mit dem Temperierraum gekoppelt sind.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Temperier-Vorrichtung für Sitze, insbesondere Fahrzeugsitze, mit einer Fördereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Fluid, insbesondere Luft, zu einem Temperierbereich zu fördern, und einer Temperier-Einrichtung, welche eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen aufweist und dazu eingerichtet ist, das zu dem Temperierbereich zu fördernde Fluid zu temperieren.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer oben bezeichneten thermoelektrischen Einrichtung, mit den Schritten: stoffschlüssiges Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter mit mehreren auf einem ersten Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern und stoffschlüssiges Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter mit mehreren auf einem zweiten Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern.
Erzeugt man bei einer gattungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung eine Potentialdifferenz zwischen zwei Kontaktpolen, so wird Wärme von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite der thermoelektrischen Einrichtung transportiert. In der Folge weisen die beiden Seiten der thermoelektrischen Einrichtung daher unterschiedliche Temperaturen auf. Die thermoelektrische Einrichtung erzeugt also aus der angelegten elektrischen Spannung ein Temperaturgefälle. Die thermoelektrische Einrichtung arbeitet in diesem Fall als Peltier-Element.
Erzeugt man bei einer gattungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung eine Temperaturdifferenz zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite der thermoelektrischen Einrichtung, so wird elektrische Ladung von dem ersten elektrischen Kontaktpol zu dem zweiten elektrischen Kontaktpol der thermoelektrischen Einrichtung transportiert. In der Folge weisen die zwei elektrischen Kontaktpole daher unterschiedliche elektrische Potentiale auf. Die thermo-
|Bestätigungskopie| elektrische Einrichtung erzeugt also aus dem angelegten Temperaturgefälle eine elektrische Spannung. Die thermoelektrische Einrichtung arbeitet in diesem Fall als Seebeck-Element.
Thermoelektrische Einrichtungen sind regelmäßig an Objekten zu befestigen, mit welchen ein Wärmeaustausch stattfinden soll. Bekannte thermoelektrische Einrichtungen sind ausreichend klein, damit eine Befestigung an den Außenkanten ausreicht, um einen zufriedenstellenden Wärmeaustausch über die gesamte Kontaktfläche der thermoelektrischen Einrichtung und dem Objekt zu gewährleisten. Bekannt sind beispielsweise Systeme, bei welchen die Außenkanten der thermoelektrischen Einrichtung mit dem Objekt verklemmt werden.
Es werden jedoch zunehmend Anwendungen bekannt, welche den Einsatz von großflächigen thermoelektrischen Einrichtungen erfordern. Eine Befestigung an den Außenkanten ist bei großflächigen thermoelektrischen Einrichtungen jedoch nicht geeignet, um einen zufriedenstellenden Wärmeaustausch über die gesamte Kontaktfläche der thermoelektrischen Einrichtung und dem Objekt zu gewährleisten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, eine Möglichkeit zu schaffen, großflächige thermoelektrische Einrichtungen an Objekten befestigen zu können, ohne dass es zu einer übermäßigen Beeinträchtigung des Wärmeaustausches zwischen der thermoelektrischen Einrichtung und dem Objekt kommt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine thermoelektrische Einrichtung der eingangs genannten Art, wobei zumindest ein auf der ersten Seite oder der zweiten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat zumindest eine sich durch das Trägersubstrat erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung aufweist, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels ausgebildet ist.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die sich durch das Trägersubstrat erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung eine Befestigung der thermoelektrischen Einrichtung an einem Objekts mittels eines Befestigungsmittels an einer Position erfolgen kann, welche inmitten der thermoelektrischen Einrichtung liegt. Die Notwendigkeit der Befestigung an den Seitenkanten der thermoelektrischen Einrichtung wird somit überwunden. Auf diese Weise kann eine ausreichend homogene Druckverteilung über die gesamte Fläche der thermoelektrischen Einrichtung erreicht werden, um einen zufriedenstellenden Wärmeaustausch über die gesamte Kontaktfläche der thermoelektrischen Einrichtung und dem Objekt zu gewährleisten. Durch eine solche Befestigung der thermoelektrischen Einrichtung kann diese auch großflächig ausgeführt werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Beeinträchtigung des Wärmeaustausches zwischen der thermoelektrischen Einrichtung und dem Objekt kommt. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Schraube, ein Bolzen, ein Stift oder eine Klemme sein. Die thermoelektrische Einrichtung ist vorzugsweise als Peltier-Element und/oder als Seebeck-Element ausgebildet. Ein Peltier-Element ist ein flaches Halbleiter-Element, welches sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung auf einer Seite erwärmt und auf einer gegenüberliegenden Seite abkühlt. Ein Seebeck-Element ist ein flaches Halbleiter-Element, welches eine elektrische Spannung erzeugt, wenn eine seiner Seiten erwärmt und eine gegenüberliegende Seite abkühlt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weist zumindest ein auf der ersten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat und zumindest ein auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat jeweils zumindest eine sich durch das Trägersubstrat erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung auf, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels ausgebildet ist. Dadurch, dass sowohl zumindest ein auf der ersten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat als auch zumindest ein auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat jeweils eine Ausnehmung aufweisen, können die Trägersubstrate beispielsweise jeweils direkt mit einem Befestigungsmittel, welches sich durch die jeweilige Ausnehmung erstreckt, an dem Objekt befestigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung sind die zumindest eine Ausnehmung des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und die zumindest eine Ausnehmung des zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats fluchtend zueinander angeordnet. Durch die fluchtende Anordnung der Ausnehmungen kann sich ein Befestigungsmittel durch die Trägersubstrate auf beiden Seiten der Halbleiter erstrecken. Die Befestigung der thermoelektrischen Einrichtung an dem Objekt wird somit erheblich vereinfacht.
Die erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass auf der ersten Seite der Halbleiter und/oder auf der zweiten Seite der Halbleiter nur ein Trägersubstrat angeordnet ist. Vorzugsweise weist das nur eine Trägersubstrat eine rechteckige oder quadratische Grundform auf und erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite und/oder über die gesamte Länge der thermoelektrischen Einrichtung.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung sind auf der ersten Seite der Halbleiter und/oder auf der zweiten Seite der Halbleiter mehrere Trägersubstrate angeordnet. Vorzugsweise weisen die mehreren auf einer Seite angeordneten Trägersubstrate jeweils die gleiche Größe auf. Vorzugsweise ist die Summe der Flächen der mehreren auf einer Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate kleiner als die Gesamtfläche der thermoelektrischen Einrichtung. Insbesondere sind mehrere oder sämtliche der mehreren auf einer Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate jeweils in einer Ecke und/oder an einer Kante der thermoelektrischen Einrichtung angeordnet oder bilden zumindest einen Teil einer Ecke oder einer Kante der thermoelektrischen Einrichtung aus. Vorzugsweise sind die mehreren auf einer Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate beabstandet voneinander angeordnet.
Außerdem ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung bevorzugt, bei welcher die Anzahl der auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate kleiner ist als die Anzahl der auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate. Beispielsweise ist auf der ersten Seite der Halbleiter nur ein Trägersubstrat angeordnet und auf der zweiten Seite der Halbleiter sind zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr als zehn Trägersubstrate angeordnet.
In einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist die Anzahl der Ausnehmungen des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und die Anzahl der Ausnehmungen der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate identisch. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und die Ausnehmungen der mehreren auf der zweiten Seite der Halbeiter angeordneten Trägersubstrate fluchtend ausgebildet, sodass sich ein Befestigungsmittels jeweils durch ein Trägersubstrat auf der ersten Seite der Halbleiter und ein Trägersubstrat auf der zweiten Seite der Halbleiter erstrecken kann.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung vorteilhaft, bei welcher die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate jeweils nur eine Ausnehmung aufweisen und die Ausnehmungen der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate im Wesentlichen mittig von dem jeweiligen Trägersubstrat angeordnet sind. Durch die mittige Anordnung der Ausnehmungen kommt es zu einer verbesserten Druckverteilung über die Trägersubstratfläche. Auf diese Weise werden übermäßige mechanische Beanspruchungen vermieden und das Beschädigungsrisiko, insbesondere beim Montageprozess, wird erheblich verringert.
Ferner ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung bevorzugt, bei welcher die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate beabstandet voneinander angeordnet sind. Vorzugsweise stimmt die Summe aus den aus der Beabstan- dung resultierenden Freiflächen und den Flächen der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate im Wesentlichen mit der Gesamtfläche des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats überein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung erstrecken sich die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate jeweils über eine Halbleitergruppe. Die Halbleitergruppe weist einen Teil der gesamten Halbleiteranzahl der thermoelektrischen Einrichtung auf, wobei die Halbleitergruppen von einem auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate überdeckt werden. Vorzugsweise sind die Halbleiter einer Halbleitergruppe äquidistant voneinander beabstandet angeordnet.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung erstrecken sich mehrere oder sämtliche Halbleitergruppen jeweils über eine gleichgroße Fläche und/oder weisen eine identische Anzahl von Halbleitern auf. Auf diese Weise können die gleichen Befestigungsmittel und die gleichen Montageparameter, wie beispielsweise übereinstimmende Anzugsmomente der als Schrauben ausgebildeten Befestigungsmittel, verwendet werden. Die Montage ist somit vereinfacht und die Herstellungskosten werden verringert.
Außerdem ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung bevorzugt, bei welcher die Halbleitergruppen elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind die Halbleitergruppen in Reihe geschaltet. Insbesondere weist die thermoelektrische Einrichtung hierzu mehrere elektrisch leitfähige Gruppenverbindungsbrücken auf. Vorzugsweise weist eine erste Halbleitergruppe und eine letzte Halbleitergruppe jeweils einen als Anschluss dienenden elektrischen Kontaktpol auf, welcher dazu eingerichtet ist, um mit einem elektrischen Leiter verbunden zu werden. Bezogen auf eine Reihenschaltung können zwischen der ersten Halbleitergruppe und der letzten Halbleitergruppe eine oder mehrere weitere Halbleitergruppen angeordnet sein, wobei die elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den in Reihe geschalteten Halbleitergruppen über die Gruppenverbindungsbrücken umgesetzt wird. Auf diese Weise wird auch die Notwendigkeit von internen elektrischen Leitungen überwunden, wodurch das Beschädigungsrisiko verringert und die Fertigung der thermoelektrischen Einrichtung beschleunigt wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung sind mehrere oder sämtliche Halbleitergruppen umlaufend mit einem Abdichtmaterial abgedichtet, welches den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern verringert der verhindert. Feuchtigkeit kann zu einer Korrosion der metallischen Verbinder der Halbleiterelemente führen, wodurch die Funktion der thermoelektrischen Einrichtung beeinträchtigt werden kann. Starke Korrosion kann sogar zu einem Funktionsausfall der thermoelektrischen Einrichtung führen. Durch das Abdichtmaterial wird der Korrosionsprozess erheblich verlangsamt oder sogar vermieden.
Außerdem ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung vorteilhaft, bei welcher zwischen benachbarten Halbleitergruppen Abdichtmaterial angeordnet ist, welches den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern verringert der verhindert. Das Abdichtmaterial zwischen benachbarten Halbleitergruppen führt auch zu einer höheren Stabilität und somit zu einer höheren mechanischen Belastbarkeit der thermoelektrischen Einrichtung. Außerdem kann das Abdichtmaterial zwischen benachbarten Halbleitergruppen durch eine geeignete Materialauswahl die Steifigkeit der thermoelektrischen Einrichtung erhöhen, wenn dieses für den beabsichtigen Einsatzzweck erwünscht ist.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist das Abdichtmaterial als Silikon ausgebildet oder umfasst Silikon. Silikon eignet sich besonders als Abdichtmaterial, weil es einerseits einen effektiven Schutz vor Feuchtigkeitsdurchtritt bietet und andererseits in einem fließfähigen Zustand in die thermoelektrische Einrichtung eingebracht werden kann. Durch die Einbringung des Silikons in dem fließfähigen Zustand kann dieser sich an die abzudichtenden Geometrien anpassen, bevor eine Aushärtung beziehungsweise Trocknung des Silikons stattfindet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weisen eine Ausnehmung, mehrere Ausnehmungen oder sämtliche Ausnehmungen jeweils eine Dichtung auf, welche den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern verringert der verhindert. Wenn zwei Ausnehmungen unterschiedlicher Trägersubstrate fluchtend zueinander angeordnet sind, erstreckt sich die Dichtung vorzugsweise über die fluchtend angeordneten Ausnehmungen. Die Ausnehmungen würden ohne eine entsprechende Dichtung einen Feuchtigkeitseintritt in die thermoelektrische Einrichtung und somit zu den Halbleitern und den Metallbrücken, welche die Halbleiter miteinander verbinden, erlauben. Zur Reduzierung des damit einhergehenden Korrosionsrisikos, erlauben die in den Ausnehmungen angeordneten Dichtungen eine effektive Verringerung oder sogar eine Vermeidung eines Feuchtigkeitseintritts.
Außerdem wird die erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die eine oder die mehreren Dichtungen ringförmig ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen die eine oder die mehreren Dichtungen zumindest einen Abschnitt auf, dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Ausnehmung entspricht. Ringförmige Dichtungen erlauben das Abdichten einer runden Ausnehmungen und gleichzeitig die Aufnahme eines sich durch die Abdichtung erstreckenden runden Befestigungsmittels, wie etwa einer Schraube, einem Stift, einem Bolzen oder einer runden Klemme.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung stützen die eine oder die mehreren Dichtungen jeweils ein auf der ersten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat und ein auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat gegeneinander ab. Vorzugsweise erstrecken sich die eine oder mehreren Dichtungen hierzu auch abschnittsweise zwischen zwei gegenüberliegenden Trägersubstraten, sodass sich eine Auflagefläche für die Trägersubstrate ausbildet. Die eine oder die mehreren Dichtungen wirken somit als Stützelemente. Die Stützelemente können ab- schnittsweise auch Poren aufweisen. Dadurch, dass die eine oder die mehreren Dichtungen jeweils ein auf der ersten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat und ein auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordnetes Trägersubstrat gegeneinander abstützen, werden die Stabilität und die mechanische Belastbarkeit der thermoelektrischen Einrichtung weiter erhöht.
Bevorzugt ist außerdem eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung, bei welcher die eine oder die mehreren Dichtungen teilweise oder vollständig aus Kunststoff ausgebildet sind und vorzugweise ein Epoxid-Material umfassen. Kunststoffdichtungen sind kostengünstig herstellbar und in großen Stückzahlen und verschiedenen Ausführungen verfügbar. Epoxid-Material, wie beispielsweise Epoxidharz, bietet einen zuverlässigen Schutz gegen den Eintritt von Feuchtigkeit. Außerdem lassen sich entsprechende Dichtungen auch durch das Einspritzen von fließfähigem Kunststoff und einem anschließenden Trocknungsprozess erzeugen, wodurch auch komplexe Geometrien ohne hohen Aufwand abgedichtet werden können. Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße thermoelektrischen Einrichtung vorteilhaft, bei welcher ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate elastisch verformbar ausgebildet sind. Vorzugsweise sind ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate flexibel ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate zerstörungsfrei plastisch verformbar sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate biegbar ausgebildet sind. Dies erlaubt die Integration entsprechender thermoelektrischer Einrichtungen auch im Bereich gebogener Flächen. Insbesondere sind ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate zumindest abschnittsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoff ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich können ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate zumindest abschnittsweise aus einem elektrisch leitenden und zerstörungsfrei verformbaren Material, wie etwa ein Metall oder einer Metalllegierung, ausgebildet sein und zusätzlich eine dielektrische und verformbare Isolationsschicht aufweisen. Beispielsweise kann ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate zumindest teilweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet sein. Außerdem ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung bevorzugt, bei welcher ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate im Wesentlichen frei von Keramikmaterial sind. Die Verwendung von Keramikmaterial führt zu einer hohen Sprödigkeit des entsprechenden Trägersubstrats, sodass das Risiko eines Spröd- bruchs beim Verformen der thermoelektrischen Einrichtung erhöht ist. Dadurch, dass ein Trägersubstrat, mehrere oder sämtliche Trägersubstrate im Wesentlichen frei von Keramikmaterial sind, wird dieses Risiko erheblich verringert. Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weist ein oder mehrere Befestigungsmittel auf, welche sich jeweils durch fluchtend zueinander angeordnete Ausnehmungen eines auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und eines auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats erstrecken. Das eine oder die mehreren Befestigungsmittel können beispielsweise als Schrauben, Stifte, Bolzen oder Klemmen ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weist die thermoelektrische Einrichtung ausschließlich rundum von Substratmaterial umgebene Befestigungsmittel auf. Eine Befestigung der thermoelektrischen Einrichtung durch Befestigungsmittel, welche an den Kanten der thermoelektrischen Einrichtung angeordnet sind, wird somit vermieden. Auf diese Weise wird eine homogene Spannungsverteilung über die einzelnen Trägersubstrate der thermoelektrischen Einrichtung erreicht, wodurch der Wärmeaustausch verbessert und das Beschädigungsrisiko wegen lokaler Spannungsspitzen verringert wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung sind zwischen dem zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrat und dem zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrat keine zusätzlichen Stabilisierungsstifte oder Stabilisierungsstege angeordnet. Auf diese Weise wird der Materialeinsatz verringert und die Fertigungskosten reduziert. Zusätzliche Stabilisierungsstifte oder Stabilisierungsstege führen außerdem zu einer gesteigerten Bauteilkomplexität, welche durch den Verzicht auf diese Elemente überwunden wird.
In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist auf einer den Halbleitern gegenüberliegenden Seite des auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und/oder auf einer den Halbleitern gegenüberliegenden Seite des einen oder der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate jeweils zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung angeordnet. Die eine oder die mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen sind vorzugsweise dazu eingerichtet, Wärme von dem jeweiligen Trägersubstrat, an welchem diese angeordnet sind, aufzunehmen und/oder Wärme an das jeweilige Trägersubstrat, an welchem diese angeordnet sind, abzugeben. Insbesondere ist die eine oder sind die mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen jeweils aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise einem Metall oder einer Metalllegierung, ausgebildet. Außerdem ist es bevorzugt, dass die eine oder die mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen jeweils als flache Platten ausgebildet sind und/oder die gleiche Grundfläche wie das jeweilige Trägersubstrat, an welchem diese angeordnet sind, aufweisen. Zwischen der einen oder den mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen und dem jeweili- gen Trägersubstrat kann ein Wärmeleitmedium, wie etwa eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitpad, angeordnet sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weist eine oder weisen einzelne oder sämtliche Wärmeübertragungseinrichtungen jeweils zumindest eine Ausnehmung auf, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels ausgebildet ist. Die eine oder die mehreren Ausnehmungen sind vorzugsweise als Durchgangslöcher oder Sacklöcher ausgebildet. Durch die eine oder die mehreren Ausnehmungen kann die eine oder können die mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen an den Trägersubstraten und den Halbleitern befestigt werden. Dadurch, dass die eine oder die mehreren Ausnehmungen als Durchgangslöcher ausgebildet sind, wird die Notwendigkeit einer am seitlichen Rand beziehungsweise an den Kanten der einen oder der mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen angeordneten Befestigung überwunden, sodass das Risiko einer Beschädigung im Randbereich der einen oder der mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen wesentlich verringert wird. Ferner kann die eine oder können die mehreren Wärmeübertragungseinrichtungen auch als Wärmetauscher ausgebildet sein.
Darüber hinaus ist eine erfindungsgemäße thermoelektrische Einrichtung vorteilhaft, bei welcher die zumindest eine Ausnehmung des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats, die zumindest eine Ausnehmung des zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und die zumindest eine Ausnehmung der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtungen fluchtend zueinander angeordnet sind. Durch die fluchtende Ausrichtung der Ausnehmungen können sich Befestigungsmittel, wie etwa Schrauben, durch die fluchtenden Ausnehmungen erstrecken, sodass eine stabile und robuste Befestigung der Trägersubstrate und der Wärmeübertragungseinrichtungen aneinander erfolgen kann.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung weist die zumindest eine Ausnehmung der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtungen eine Senkung zur Aufnahme eines Kopfes eines Befestigungsmittels oder ein Gewinde zum Eindrehen eines korrespondierenden Gewindes eines Befestigungsmittels auf. In der Senkung kann der Kopf eines Befestigungsmittels versenkt werden, sodass auf die nach außen gerichtete Oberfläche der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtung ein flächiges Objekt aufgesetzt werden kann, beispielsweise ein ein Temperierfluid führender Wärmetauscher. Durch das Gewinde wird die Notwendigkeit der Anordnung einer Mutter auf der nach außen gerichteten Oberfläche der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtung überwunden. Dies erlaubt ebenfalls die Bereitstellung einer planen Außenfläche der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtung, welche das Aufsetzen eines flächigen Objekts, wie etwa eines ein Temperierfluid führenden Wärmetauschers, erlaubt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist im Bereich der Ausnehmungen der auf der ersten und zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrate eine Stützeinrichtung angeordnet, welche die Trägersubstrate und/oder die Wärmeübertragungseinrichtungen gegeneinander abstützt. Ohne eine entspre- chende Stützeinrichtung würde die Klemmkraft eines Befestigungsmittels größtenteils oder ausschließlich über die Halbleiter übertragen werden. Die zur Übertragung der Last notwendige Krafteinleitung erfolgt aufgrund der Nachgiebigkeit der Trägersubstrate überwiegend in die im Bereich der Ausnehmungen angeordneten Halbleiter. Experimentelle und simulative Ergebnisse haben gezeigt, dass die Verteilung der Kräfte über die Halbleiter hauptsächlich von der Steifigkeit der Wärmeübertragungseinrichtungen, der Steifigkeit der Trägersubstrate, der Elastizität der Halbleiter, der Verteilung der Halbleiter und deren Abstand zur Krafteinleitestelle und der Elastizität der Wärmeleitmedien abhängt. Eine mechanische Überlastung der Halbleiter kann zu einer Beschädigung oder einem Ausfall eines Halbleiters führen. Insbesondere im Falle einer Reihenschaltung der Halbleiter kommt es somit zu einer erheblichen Funktionsbeeinträchtigung oder einem Funktionsausfall der thermoelektrischen Einrichtung. Die Stützeinrichtung führt zu einer Reduzierung der Last auf die Halbleiter, sodass das Beschädigungsrisiko und das Risiko eines Funktionsausfalls bei hohen Klemmkräften erheblich verringert werden.
Die Steifigkeit der Wärmeübertragungseinrichtungen und der Trägersubstrate kann durch deren Dicke beziehungsweise Materialstärke und/oder deren Materialelastizität beeinflusst werden. Die Elastizität der Halbleiter beschreibt die Nachgiebigkeit der Halbleiter unter Last. Sind die Halbleiter weich, geben die Halbleiter unmittelbar zur Krafteinleitungsstelle nach. Dadurch übernehmen benachbarte Halbleiter einen Anteil der Last. Sind die Halbleiter steif, so übernehmen nur die Halbleiter unmittelbar zur Krafteinleitungsstelle die Last. Die Steifig- keit der Halbleiter wird durch deren Materialzusammensetzung bestimmt, die vorrangig auf eine Erhöhung des Seebeck-Koeffizienten abzielt. Die Verteilung der Halbleiter und deren Abstand zur Krafteinleitungsstelle haben ebenfalls einen Einfluss. Je mehr Halbleiter um die Krafteinleitungsstelle positioniert werden, umso geringer die Last auf jeden einzelnen Halbleiter. Je dichter die Halbleiter an der Krafteinleitungsstelle sind, umso geringer ist auch das Moment, das auf die Halbleiterkanten wirkt. Dementsprechend wirken sich als Durchgangslöcher ausgebildete Ausnehmungen mit einem vergleichsweise kleinen Radius positiv auf die Lastverteilung aus. Die Elastizität der Wärmeleitmedien hilft bei der Verteilung der Lasten, indem die Wärmeleitmedien lokal nachgeben und die Kraft auf diese Weise vom Lasteinleitungsort weg übertragen. Hier wirkt sich ein weiches Wärmeleitmedium positiv aus. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist das eine oder sind die mehreren Stützeinrichtungen jeweils ringförmig ausgebildet und/oder dazu eingerichtet, ein Befestigungsmittel zu umgeben. Ringförmige Stützein- richtungen erlauben einen besonders homogenen Kraftfluss, sodass Spannungsspitzen verringert oder vermieden werden. Das eine oder die mehreren ringförmigen Stützeinrichtungen können beispielsweise eine runde oder mehreckige Innenfläche und/oder eine runde oder mehreckige Außenfläche aufweisen. Vorzugsweise weist die eine oder weisen die mehreren Stützeinrichtungen zumindest die Höhe der Halbleiter auf.
Alternativ kann die eine oder können die mehreren Stützeinrichtungen auch alternative Formen aufweisen, beispielsweise eine Quader- oder Würfelform. Ferner können die eine oder die mehreren Stützeinrichtungen auch lediglich einzelne Ringsegmente umfassen. Die eine oder die mehreren Stützeinrichtungen können eine höhere oder eine geringere Steifigkeit und/oder Elastizität als die Halbleiter aufweisen. Alternativ kann die Steifigkeit und/oder Elastizität der einen oder der mehreren Stützeinrichtungen im Wesentlichen der Steifigkeit und/oder Elastizität der Halbleiter entsprechen.
In einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung ist die eine oder sind die mehreren Stützeinrichtungen jeweils als integraler Bestandteil des auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats und/oder des auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrats ausgebildet. Alternativ kann die eine oder können die mehreren Stützeinrichtungen auch separat von dem auf der ersten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrat und/oder von dem auf der zweiten Seite der Halbleiter angeordneten Trägersubstrat ausgebildet sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch einen Getränkehalter für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei zumindest eine thermoelektrische Einrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Getränkehalters wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung verwiesen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Temperier-Vorrichtung für Sitze, insbesondere Fahrzeugsitze, der eingangs genannten Art gelöst, wobei zumindest eine thermoelektrische Einrichtung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen Temperier-Vorrichtung wird auf die Vorteile und Modifikationen der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung verwiesen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst, wobei die herzustellende thermoelektrische Einrichtung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt ist und vor dem stoffschlüssigen Verbinden der mehreren unter- schiedlich dotierten Halbleiter mit den mehreren auf dem ersten Trägersubstrat und/oder dem zweiten Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern ein Formteil in die eine oder die mehreren Ausnehmungen eingesetzt wird.
Grundsätzlich könnten die elektrisch leitfähigen Verbinder auch durch additive Verfahren, wie etwa Abscheiden, Beschichten und/oder Drucken, oder Fügeprozesse, wie etwa Kleben und/oder Loten, auf einem Trägersubstrat oder aber auch auf einem zu temperierenden Bauteil oder Wärmetauscher aufgebracht werden. Ferner können die elektrisch leitfähigen Verbinder auch einzeln oder als zusammenhangende Folie auf die Halbleiter gefügt werden, beispielsweise durch Löten, wobei das Trägersubstrat dann später ergänzt werden kann.
Durch das eingesetzte Formteil wird die thermoelektrische Einrichtung während des stoffschlüssigen Verbindens abgestützt, sodass das Risiko einer Beschädigung durch eine während des stoffschlüssigen Verbindens erzeugten Druckbelastung erheblich verringert wird. Dies gilt insbesondere für die Abschnitte in dem Bereich der einen oder der mehreren Ausnehmungen. Das stoffschlüssige Verbinden kann insbesondere das Löten, vorzugsweise das Weichlöten, umfassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Formteil aus Gummi, Kunststoff und/oder Keramik ausgebildet ist. Insbesondere ist das Formteil hitzebeständig ausgebildet, sodass dieses während des stoffschlüssigen Verbindens nicht von der erzeugten Wärme beschädigt wird.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach dem stoffschlüssigen Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter mit den mehreren auf dem ersten Trägersubstrat und/oder dem zweiten Trägersubstrat angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern Kunststoff, insbesondere Epoxid-Material, zwischen das erste Trägersubstrat und das zweite Trägersubstrat, insbesondere in dem Bereich der Ausnehmungen, eingespritzt. Durch das Einspritzen von fließfähigem Kunststoff kann dieser sich der abzudichtenden Form anpassen und gewährleistet somit nach dem Trocknen einen effektiven Schutz gegen Feuchtigkeitseintritt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 2 die thermoelektrische Einrichtung aus Fig. 1 in einer weiteren perspektivischen
Darstellung; Fig. 3 Teile der thermoelektrischen Einrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung in einer Schnittdarstellung;
Fig. 5 eine Anordnung von Halbleitern einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen
Einrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 6 Teile einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung in einer Schnittdarstellung;
Fig. 7a die Lastverteilung in einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung in einer Schnittdarstellung;
Fig. 7b die Lastverteilung in einer weiteren erfindungsgemäßen thermoelektrischen
Einrichtung in einer Schnittdarstellung; und
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen thermoelektrischen Einrichtung.
Fig. 1 zeigt eine thermoelektrische Einrichtung 10 mit mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleitern (verdeckt), einem Trägersubstrat 14, welches auf einer ersten Seite der Halbleiter 12 angeordnet ist, und insgesamt vier Trägersubstraten 16a-16d, welche auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Halbleiter 12 angeordnet sind. Folglich ist die Anzahl der auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 14 kleiner ist als die Anzahl der auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d. Sämtliche Trägersubstrate 14, 16a-16d sind elastisch verformbar ausgebildet und im Wesentlichen frei von Keramikmaterial.
Das auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordnete Trägersubstrat 14 weist insgesamt vier sich durch das Trägersubstrat 14 erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmungen 18a-18d auf. Durch die Ausnehmungen 18a-18d erstreckt sich jeweils ein Befestigungsmittel 22a-22d, wobei die Befestigungsmittel 22a-22d als Schrauben ausgebildet und dazu eingerichtet sind, mit einem Objekt verschraubt zu werden. Die thermoelektrische Einrichtung 10 weist somit ausschließlich rundum von Substratmaterial umgebene Befestigungsmittel 22a-22d auf.
Sämtliche Ausnehmungen 18a-18d weisen jeweils eine Dichtung 36a-36d auf, welche den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern 12 im Wesentlichen verhindert. Die Dichtungen 36a-36d sind ringförmig ausgebildet und stützen jeweils ein auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordnetes Trägersubstrat 14 und ein auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordnetes Trägersubstrat 16a-16d gegeneinander ab. Ferner sind die Dichtungen 36a- 36d vollständig aus Kunststoff ausgebildet, wobei der Kunststoff ein Epoxid-Material umfasst.
Die mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleiter 12 sind elektrisch leitfähig mit den elektrischen Leitern 30a, 30b verbunden. Über die elektrischen Leiter 30a, 30b kann beispielsweise eine Spannung angelegt oder abgegriffen werden.
Fig. 2 zeigt, dass die vier auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d jeweils eine sich durch das Trägersubstrat 16a-16d erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung 20a-20d aufweisen. Folglich ist die Anzahl der Ausnehmungen 18a-18d des auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrats 14 und die Anzahl der Ausnehmungen 20a-20d der auf der zweiten Seite der Halbleiter ^ angeordneten Trägersubstrate 16a-16d identisch. Die Ausnehmungen 20a-20d sind zur Aufnahme der in Fig. 1 gezeigten Befestigungsmittel 22a-22d ausgebildet.
Die vier Ausnehmungen 20a-20d der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d sind im Wesentlichen mittig von dem jeweiligen Trägersubstrat 16a-16d angeordnet. Die vier Ausnehmungen 18a-18d des auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrats 14 und die vier Ausnehmungen 20a-20d der vier auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d sind fluchtend zueinander angeordnet.
Die vier auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d sind beabstandet voneinander und jeweils in einer Ecke der thermoelektrischen Einrichtung 10 angeordnet.
In Zusammenschau mit Fig. 3 wird deutlich, dass die vier auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d sich jeweils über eine Halbleitergruppe 24a- 24d erstrecken. Jede Halbleitergruppe 24a-24d umfasst ein Viertel der Halbleiter 12 der thermoelektrischen Einrichtung 10. Somit weisen die vier Halbleitergruppen 24a-24d eine identische Anzahl von Halbleitern 12 auf. Außerdem erstrecken sich die Halbleitergruppen 24a-24d jeweils über eine gleichgroße Fläche.
Die erste Halbleitergruppe 24a ist elektrisch leitfähig mit dem Anschluss 28a verbunden, wobei der Anschluss 28a über die Lötverbindung 32a elektrisch leitfähig mit dem elektrischen Leiter 30a verbunden ist. Ferner ist die erste Halbleitergruppe 24a über die Gruppenverbindungsbrücke 26a mit der zweiten Halbleitergruppe 24b elektrisch leitfähig verbunden. Die zweite Halbleitergruppe 24b ist über die Gruppenverbindungsbrücke 26b mit der dritten Halbleitergruppe 24c elektrisch leitfähig verbunden. Die dritte Halbleitergruppe 24c ist über die Gruppenverbindungsbrücke 26c mit der vierten Halbleitergruppe 24d elektrisch leitfähig verbunden. Die vierte Halbleitergruppe 24d ist elektrisch leitfähig mit dem Anschluss 28b verbunden, wobei der Anschluss 28b über die Lötverbindung 32b elektrisch leitfähig mit dem elektrischen Leiter 30b verbunden ist.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Halbleitergruppen 24a-24d umlaufend mit einem Abdichtmaterial 34 abgedichtet, welches den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern 12 im Wesentlichen verhindert. Außerdem ist zwischen benachbarten Halbleitergruppen 24a-24d Abdichtmaterial 34 angeordnet, welches ebenfalls den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern 12 im Wesentlichen verhindert. Das Abdichtmaterial 34 ist als Silikon ausgebildet.
Fig. 3 zeigt außerdem, dass zwischen dem auf der ersten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrat 14 und den auf der zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 16a-16d keine zusätzlichen Stabilisierungsstifte oder Stabilisierungsstege angeordnet sind.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Anordnung der Halbleiter 12 und die mit den Halbleitern 12 elektrisch leitfähig verbundenen metallischen Verbinder 38. Die Halbleiter einer Halbleitergruppe 24a-24d sind äquidistant voneinander beabstandet angeordnet. Die metallischen Verbinder 38 verbinden jeweils zwei Halbleiter 12 einer Halbleitergruppe 24a-24d elektrisch leitfähig miteinander, sodass ein Stromfluss durch sämtliche Halbleiter 12 einer Halbleitergruppe 24a-24d realisiert werden kann. Zusammen mit den Anschlüssen 28a, 28b und den Gruppenverbindungsbrücken 26a-26c kann ein Stromfluss durch sämtliche Halbleiter 12 der thermoelektrischen Vorrichtung umgesetzt werden.
Fig. 6 zeigt eine thermoelektrische Einrichtung 10 mit mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleitern 12. Auf einer ersten Seite der Halbleiter 12 ist ein Trägersubstrat 14 angeordnet. Auf einer zweiten Seite der Halbleiter 12 sind insgesamt vier Trägersubstrate angeordnet, von welchen das Trägersubstrat 16a dargestellt ist. Auf der den Halbleitern 12 gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats 14 und auf der den Halbleitern 12 gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats 16a ist jeweils eine Wärmeübertragungseinrichtung 40, 42 angeordnet. Die Wärmeübertragungseinrichtungen 40, 42 sind als flache Platten ausgebildet und dazu eingerichtet, Wärme von dem jeweiligen Trägersubstrat 14, 16a abzuführen oder dem jeweiligen Trägersubstrat 14, 16a Wärme zuzuführen.
Zwischen dem Trägersubstrat 14 und der Wärmeübertragungseinrichtung 40 ist ein Wärmeleitmedium 48 angeordnet, welches den Wärmeaustausch zwischen dem Trägersubstrat 14 und der Wärmeübertragungseinrichtung 40 fördert. Das Wärmeleitmedium 48 ist als Wärme- leitpad ausgebildet. Die Wärmeübertragungseinrichtungen 40, 42 und die Trägersubstrate 14, 16a weisen miteinander fluchtende Ausnehmungen 44a, 46a, 18a, 20a auf, durch welche sich ein als Schraube ausgebildetes Befestigungsmittel 22a erstreckt. Die Ausnehmungen 18a, 20a der Trägersubstrate 14, 16a sind als Durchgangslöcher ausgebildet und weisen einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Die Ausnehmung 44a der Wärmeübertragungseinrichtung 40 ist ebenfalls als Durchgangsloch ausgebildet, weist jedoch eine Senkung 50 auf. Die Senkung 50 dient zur Aufnahme des Kopfes des Befestigungsmittels 22a. Die Ausnehmung 46a der Wärmeübertragungseinrichtung 42 ist als Sackloch ausgebildet und weist ein Gewinde auf. In das Gewinde in der Ausnehmung 46a ist ein korrespondierendes Gewinde des Befestigungsmittels 22a eingedreht.
In dem Bereich der Ausnehmungen 18a, 20a der auf der ersten und zweiten Seite der Halbleiter 12 angeordneten Trägersubstrate 14, 16a ist eine Stützeinrichtung 52a angeordnet. Die Stützeinrichtungen 52a ist ringförmig ausgebildet und umgibt das Befestigungsmittel 22a. Die Stützeinrichtung 52a dient zum gegenseitigen Abstützen der Trägersubstrate 14, 16a und der Wärmeübertragungseinrichtungen 40, 42 und ist als integraler Bestandteil des Trägersubstrats 14 und des Trägersubstrats 16a ausgebildet.
Fig. 7a und Fig. 7b zeigen den Einfluss einer Stützeinrichtung 52a auf die Lastverteilung L in dem Bereich der Ausnehmungen 44a, 46a, 18a, 20a.
Die in der Fig. 7a dargestellte thermoelektrische Einrichtung 10 weist keine Stützeinrichtung auf. Die Klemmkraft F des Befestigungsmittels 22a wird in diesem Fall ausschließlich von den Halbleitern 12 aufgenommen. Dabei wirken auf die unmittelbar an dem Bef estig ungs mittel 22a angeordneten Halbleiter 12 vergleichsweise große Stützkräfte S2, S3. Geringere Stützkräfte S1 , S4 wirken auf die Halbleiter 12, welche in zweiter Reihe hinter dem Befestigungsmittel 22a angeordnet sind. Die unmittelbar an dem Befestigungsmittel 22a angeordneten Halbleiter 12, auf weiche die Stützkräfte S2, S3 wirken, sind einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt. Aufgrund der hohen mechanischen Belastung besteht gegenüber der in der Fig. 7b dargestellten Ausführungsform ein erhöhtes Beschädigungs- und Ausfallrisiko.
Die in der Fig. 7b dargestellte thermoelektrische Einrichtung 10 weist eine ringförmige und das Befestigungsmittel 22a umgebende Stützeinrichtung 52a auf. Die Klemmkraft F des Befestigungsmittels 22a wird in diesem Fall größtenteils durch die Stützeinrichtung 52a aufgenommen. Dabei wirken auf die Stützeinrichtung 52a vergleichsweise große Stützkräfte S2, S3. Lediglich geringere Stützkräfte S1 , S4 wirken auf die Halbleiter 12, welche hinter der Stützeinrichtung 52a angeordnet sind. Da die Klemmkraft F größtenteils von der Stützeinrichtung 52a aufgenommen wird, sind die Halbleiter 12 lediglich einer geringen mechanischen Belastung ausgesetzt, wodurch das Beschädigungs- und Ausfallrisiko erheblich gesenkt wird. Eine besonders bevorzugte Anordnung für Halbleitergruppen 24a-24d ist in Fig. 8 gezeigt. Danach ist ein Trägersubstrat 16 ist mit einer Vielzahl von Halbleitern 12 in bereits beschriebener Weise bestückt. Die Halbleiter 20 sind dabei in mehreren Halbleitergruppen 24a-24d angeordnet. Die Halbleitergruppen 24a-24d sind vorzugsweise in gleichbleibender Länge und Breite nebeneinander angeordnet. Sie sind jeweils durch ein streifenförmiges abdeckendes Trägersubstrat 16a-16d abgedeckt.
Je zwei Halbleitergruppen 24a-24d sind jeweils durch eine dazwischen liegende Abstandszone 25a-25c voneinander beabstandet und durch eine Gruppenverbindungsbrücke 26a-26c miteinander verbunden. Dabei kann vorgesehen sein, dass zwei Halbleitergruppen 24a-24d auch über mehrere Gruppenverbindungsbrücken 26a-c miteinander verbunden sind oder dass mindestens eine Halbleitergruppe 24a-24d auch mit mehreren anderen Halbleitergruppen 24a-24d verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die Verschaltung so, dass eine geschlossene Leiterschleife gebildet ist. Dadurch sind vorzugsweise alle Halbleiter 12 der thermo- elektrischen Einrichtung 10 mit nur zwei Anschlüssen 28 a, b elektrisch kontaktiert ist. Bei dieser Anordnung sind die abdeckenden Trägersubstrate 16a-16d im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und jeweils durch einen Abstand voneinander getrennt.
Die Befestigung der thermoelektrischen Einrichtung erfolgt, indem an einer Vielzahl von Ausnehmungen 20a-20i Befestigungsstifte (z.B. Schrauben) das Trägersubstrat 14 durchdringen und halten.
Mindestens eine Ausnehmungen 20a-20i ist in mindestens einer Abstandszone 25a-25c vorgesehen. Vorzugsweise ist in mindestens zwei oder mehr Abstandszonen 25a-25c mindestens eine Ausnehmung 20a-20i vorgesehen. Vorzugsweise sind in mindestens einer Abstandszone 25a-25c mindestens zwei oder mehr Ausnehmungen 20a-20i vorgesehen.
Vorzugsweise sind in mindestens zwei oder mehr Abstandszonen 25a-25c mindestens zwei oder mehr Ausnehmungen 20a-20i vorgesehen.
Im Unterschied dazu ist im Bereich mindestens einer Halbleitergruppe keine Ausnehmung 20a-i vorgesehen. Vorzugsweise sind die vorhandenen Halbleitergruppen 24 a-c alle frei von Ausnehmungen 20a-20i. Denn ein Durchdringen im Bereich der Halbleitergruppen oder der abdeckenden Trägersubstrate 16a-16d ist nicht nötig, um das Trägersubstrat 14 zu halten und seine Belastung gleichmäßig zu verteilen.
Da die Befestigungsstifte und die Vielzahl von Ausnehmungen 20a-20i bei dieser Ausführungsform nur das Trägersubstrat 14 durchdringen, kann eine Abdichtung der Ausnehmungen 20a-20i und deren Abstützung entfallen. Das vereinfacht die Fertigung und erhöht die Belastbarkeit der thermoelektrischen Einrichtung. Das Halten erfolgt zweckmäßigerweise, indem die thermoelektrische Einrichtung zwischen zwei Metall-Platten (z.B. Wärmetauscher-Platten) eingespannt ist. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßige kraftschlüssige Einspannung und eine formschlüssige Fixierung relativ zur Ebene des Trägersubstrats.
Bezugszeichen
10 thermoelektrische Einrichtung
12 Halbleiter
14 Trägersubstrat
16a-16d Trägersubstrate
18a-18d Ausnehmungen
20a-20i Ausnehmungen
22a-22d Befestigungsmittel
24a-24d Halbleitergruppe
25a-25c Abstandszone
26a-26c Gruppenverbindungsbrücken
28a, 28b Anschlüsse
30a, 30b elektrischer Leiter
32a, 32b Lötverbindung
34 Abdichtmaterial
36a-36d Dichtungen
38 Verbinder
40 Wärmeübertragungseinrichtung
42 Wärmeübertragungseinrichtung
44a Ausnehmung
46a Ausnehmung
48 Wärmeleitmedium
50 Senkung
52a Stützeinrichtung
L Lastverteilung
F Klemmkraft
S1-S4 Stützkräfte

Claims

Ansprüche
1. Thermoelektrische Einrichtung (10), mit
mehreren unterschiedlich dotierten und elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Halbleitern (12),
zumindest einem Trägersubstrat (14), welches auf einer ersten Seite der Halbleiter (12) angeordnet ist; und
zumindest einem Trägersubstrat (16a-16d), welches auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der Halbleiter (12) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein auf der ersten Seite oder der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (14, 16a-16d) zumindest eine sich durch das Trägersubstrat (14, 16a-16d) erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung (18a-18d, 20a-20d) aufweist, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (22a-22d) ausgebildet ist.
2. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (14) und zumindest ein auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (16a-16d) jeweils zumindest eine sich durch das Trägersubstrat (14, 16a-16d) erstreckende und rundum von Substratmaterial umgebene Ausnehmung (18a-18d, 20a-20d) aufweist, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (22a-22d) ausgebildet ist.
3. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (18a-18d) des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14) und die zumindest eine Ausnehmung (20a-20d) des zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (16a-16d) fluchtend zueinander angeordnet sind.
4. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite der Halbleiter (12) und/oder auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) nur ein Trägersubstrat (14, 16a-16d) angeordnet ist.
5. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Seite der Halbleiter (12) und/oder auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) mehrere Trägersubstrate (14, 16a-16d) angeordnet sind.
6. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (14) kleiner ist als die Anzahl der auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d).
Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Ausnehmungen (18a-18d) des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14) und die Anzahl der Ausnehmungen (20a-20d) der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d) identisch ist.
8. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter ( 2) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d) jeweils nur eine Ausnehmung (20a-20d) aufweisen und die Ausnehmungen (20a-20d) der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d) im Wesentlichen mittig von dem jeweiligen Trägersubstrat (16a-16d) angeordnet sind. 9. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d) beabstandet voneinander angeordnet sind.
Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a-16d) sich jeweils über eine Halbleitergruppe (24a- 24d) erstrecken.
Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass sich mehrere oder sämtliche Halbleitergruppen (24a- 24d) jeweils über eine gleichgroße Fläche erstrecken und/oder eine identische Anzahl von Halbleitern (12) aufweisen.
Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitergruppen (24a-24d) elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind.
13. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche Halbleitergruppen (24a-24d) umlaufend mit einem Abdichtmaterial (34) abgedichtet sind, welches den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern (12) verringert der verhindert.
14. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Halbleitergruppen (24a-24d) Abdichtmaterial (34) angeordnet ist, welches den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern (12) verringert der verhindert.
15. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abdichtmaterial (34) als Silikon ausgebildet ist oder Silikon umfasst.
16. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (18a-18d, 20a-20d), mehrere oder sämtliche Ausnehmungen (18a-18d, 20a-20d) jeweils eine Dichtung (36a-36d) aufweisen, welche den Feuchtigkeitstransport zu den Halbleitern (12) verringert der verhindert.
17. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Dichtungen (36a-36d) ringförmig ausgebildet sind.
18. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Dichtungen (36a-36d) jeweils ein auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (14) und ein auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordnetes Trägersubstrat (16a-16d) gegeneinander abstützen.
19. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Dichtungen (36a-36d) teilweise oder vollständig aus Kunststoff ausgebildet sind und vorzugweise ein Epoxid- Material umfassen.
20. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägersubstrat (14, 16a-16d), mehrere oder sämtliche Trägersubstrate (14, 16a-16d) elastisch verformbar ausgebildet sind.
21. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trägersubstrat (14, 16a-16d), mehrere oder sämtliche Trägersubstrate (14, 16a-16d) im Wesentlichen frei von Keramikmaterial sind.
22. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein oder mehrere Befestigungsmittel (22a-22d), welche sich jeweils durch fluchtend zueinander angeordnete Ausnehmungen (18a-18d, 20a-20d) eines auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14) und eines auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (16a-16d) erstrecken.
23. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrische Einrichtung (10) ausschließlich rundum von Substratmaterial umgebene Befestigungsmittel (22a-22d) aufweist.
24. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrat (14) und dem zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrat (16a-16d) keine zusätzlichen Stabilisierungsstifte oder Stabilisierungsstege angeordnet sind.
25. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf einer den Halbleitern (12) gegenüberliegenden Seite des auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14) und/oder auf einer den Halbleitern (12) gegenüberliegenden Seite des einen oder der mehreren auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (16a- 16d) jeweils zumindest eine Wärmeübertragungseinrichtung (40, 42) angeordnet ist.
26. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine, einzelne oder sämtliche Wärmeübertragungseinrichtungen (40, 42) jeweils zumindest eine Ausnehmung (44a, 46a) aufweisen, welche zur Aufnahme eines Befestigungsmittels (22a-22d) ausgebildet ist.
27. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (18a-18d) des zumindest einen auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14), die zumindest eine Ausnehmung (20a-20d) des zumindest einen auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (16a-16d) und die zumindest eine Ausnehmung (44a, 46a) der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtungen (40, 42) fluchtend zueinander angeordnet sind.
28. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (44a, 46a) der jeweiligen Wärmeübertragungseinrichtungen (40, 42) eine Senkung (50) zur Aufnahme eines Kopfes eines Befestigungsmittels (22a-22d) oder ein Gewinde zum Eindrehen eines korrespondierenden Gewindes eines Befestigungsmittels (22a-22d) aufweist.
Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ausnehmungen (18a-18d, 20a-20d) der auf der ersten und zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrate (14, 16a-16d) eine Stützeinrichtung (52a) angeordnet ist, welche die Trägersubstrate (14, 16a-16d) und/oder die Wärmeübertragungseinrichtungen (40, 42) gegeneinander abstützt.
30. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Stützeinrichtungen (52a) jeweils ringförmig ausgebildet sind und/oder dazu eingerichtet sind, ein Befestigungsmittel (22a-22d) zu umgeben.
31. Thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder die mehreren Stützeinrichtungen (52a) jeweils als integraler Bestandteil des auf der ersten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (14) und/oder des auf der zweiten Seite der Halbleiter (12) angeordneten Trägersubstrats (16a-16d) ausgebildet sind.
32. Getränkehalter für ein Fahrzeug, mit
einer Aufnahmeeinrichtung, welche zur Aufnahme eines Trinkgefäßes eingerichtet ist und einen Temperierraum für das Trinkgefäß bereitstellt; und
einer oder mehreren thermoelektrischen Einrichtungen (10), welche wärmeübertragend mit dem Temperierraum gekoppelt sind;
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
33. Temperier-Vorrichtung für Sitze, insbesondere Fahrzeugsitze, mit
einer Fördereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein Fluid, insbesondere Luft, zu einem Temperierbereich zu fördern; und einer Temperier-Einrichtung, welche eine oder mehrere thermoelektrische Einrichtungen (10) aufweist und dazu eingerichtet ist, das zu dem Temperierbereich zu fördernde Fluid zu temperieren;
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine thermoelektrische Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 31 ausgebildet ist.
34. Verfahren zum Herstellen einer thermoelektrischen Einrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , mit den Schritten:
stoffschlüssiges Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter (12) mit mehreren auf einem ersten Trägersubstrat (14) angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern (38), und
stoffschlüssiges Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter (12) mit mehreren auf einem zweiten Trägersubstrat (16a-16d) angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern (38),
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem stoffschlüssigen Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter (12) mit den mehreren auf dem ersten Trägersubstrat (14) und/oder dem zweiten Trägersubstrat (16a-16d) angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern (38) ein Formteil in die eine oder die mehreren Ausnehmungen (18a-18d, 20a-20d) eingesetzt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil aus Gummi, Kunststoff und/oder Keramik ausgebildet ist.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35,
dadurch gekennzeichnet, dass nach dem stoffschlüssigen Verbinden der mehreren unterschiedlich dotierten Halbleiter (12) mit den mehreren auf dem ersten Trägersubstrat (14) und/oder dem zweiten Trägersubstrat (16a-16d) angeordneten elektrisch leitfähigen Verbindern (38) Kunststoff, insbesondere Epoxid-Material, zwischen das erste Trägersubstrat (14) und das zweite Trägersubstrat (16a-16d), insbesondere in dem Bereich der Ausnehmungen (18a-18d, 20a-20d) eingespritzt wird.
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