(57)【要約】  本発明は、電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体（１２）と、半導体（１２）の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１４）と、半導体（１２）の第１の面とは反対側の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）と、を伴う熱電デバイス（１０）であって、それにおいて、半導体（１２）の第１の面または第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）が、キャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる少なくとも１つの凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）を有し、かつ締着手段（２２ａ−２２ｄ）を受け入れるべく設計されることを特徴とする熱電デバイス（１０）に関する。
2020513695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電デバイス（１０）であって、
−  電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体（１２）と、
−  前記半導体（１２）の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１４）と、
−  前記半導体（１２）の前記第１の面とは反対側の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）と、を伴い、
前記半導体（１２）の前記第１の面または前記第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）が、前記キャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる少なくとも１つの凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）を有し、かつ締着手段（２２ａ−２２ｄ）を受け入れるべく設計されることを特徴とする熱電デバイス（１０）。
【請求項２】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１４）および前記半導体（１２）の前記第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）のそれぞれが、前記キャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる、締着手段（２２ａ−２２ｄ）を受け入れるべく設計された少なくとも１つの凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）を有することを特徴とする、
請求項１に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項３】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１４）の前記少なくとも１つの凹部（１８ａ−１８ｄ）、および前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の前記少なくとも１つの凹部（２０ａ−２０ｄ）が、互いに整列されて配されることを特徴とする、
請求項２に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項４】
前記半導体（１２）の前記第１の面および／または前記半導体（１２）の前記第２の面には１つのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）だけが配されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項５】
前記半導体（１２）の前記第１の面および／または前記半導体（１２）の前記第２の面にはいくつかのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）が配されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項６】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記キャリア基板（１４）の数は、前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記キャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の数より小さいことを特徴とする、
請求項４または５に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項７】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１４）の前記凹部（１８ａ−１８ｄ）の数と、前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記いくつかのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の前記凹部（２０ａ−２０ｄ）の数は、まったく等しい。
請求項６に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項８】
前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記いくつかのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）のそれぞれが、１つの凹部（２０ａ−２０ｄ）だけを有すること、および前記半導体（１２）の前記第２の面に配されるいくつかの前記キャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の前記凹部（２０ａ−２０ｄ）が、前記それぞれのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の実質的に中心に配されることを特徴とする、
請求項５乃至７のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項９】
前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記いくつかのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）は、互いから間隔が置かれることを特徴とする、
請求項５乃至８のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１０】
前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記いくつかのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）は、それぞれ、半導体グループ（２４ａ−２４ｄ）の上に延びることを特徴とする、
請求項５乃至９のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１１】
半導体グループ（２４ａ−２４ｄ）のうちのいくつかまたはすべてが、それぞれ同一サイズのエリアにわたって広がるか、かつ／またはまったく等しい数の半導体（１２）を有することを特徴とする、
請求項１０に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１２】
前記半導体グループ（２４ａ−２４ｄ）が、電気伝導的に相互接続されることを特徴とする、
請求項１１に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１３】
半導体グループ（２４ａ−２４ｄ）のうちのいくつかまたはすべてが、前記半導体（１２）への湿分の移入を低減または防止するシーリング材料（３４）を用いて周囲方向にシールされることを特徴とする、
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１４】
シーリング材料（３４）が、隣接する半導体グループ（２４ａ−２４ｄ）の間に配され、前記シーリング材料が、前記半導体（１２）への前記湿分の移入を低減または防止することを特徴とする、
請求項１０乃至１３のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１５】
前記シーリング材料（３４）が、シリコンとして設計されるか、またはシリコンを包含することを特徴とする、
請求項１３または１４に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１６】
１つの凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）、いくつかの、またはすべての凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）が、それぞれ、前記半導体（１２）への前記湿分の移入を低減または防止するシール（３６ａ−３６ｄ）を有することを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１７】
前記１つまたは複数のシール（３６ａ−３６ｄ）が、環状に設計されることを特徴とする、
請求項１６に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１８】
前記１つまたは複数のシール（３６ａ−３６ｄ）が、それぞれ、前記半導体（１２）の前記第１の面に配されるキャリア基板（１４）および前記半導体（１２）の前記第２の面に配されるキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）を互いに対して支持することを特徴とする、
請求項１６または１７に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項１９】
前記１つまたは複数のシール（３６ａ−３６ｄ）が、部分的に、または完全にプラスチックから形成され、かつ好ましくはエポキシ材料を包含することを特徴とする、
請求項１６乃至１８のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２０】
１つのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）、いくつかの、またはすべてのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）が、弾力的に変形可能に設計されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２１】
１つのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）、いくつかの、またはすべてのキャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）が、セラミック材料を実質的に含まないことを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２２】
それぞれが、前記半導体（１２）の前記第１の面に配されるキャリア基板（１４）および前記半導体（１２）の前記第２の面に配されるキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の、互いに整列して配される凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）を通って延びる１つまたは複数の締着手段（２２ａ−２２ｄ）を特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２３】
前記熱電デバイス（１０）が、基板材料によって取り囲まれる締着手段（２２ａ−２２ｄ）を排他的に有することを特徴とする、
請求項２２に記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２４】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１４）と、前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の間に、追加の安定化ピンまたは安定化バーが配されないことを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２５】
少なくとも１つの伝熱デバイス（４０、４２）が、それぞれ、前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記キャリア基板（１４）の、前記半導体（１２）とは反対側の面、および／または前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記１つまたは複数のキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の、前記半導体（１２）とは反対側の面に配されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２６】
１つの、または個別の、またはすべての伝熱デバイス（４０、４２）が、それぞれ、締着手段（２２ａ−２２ｄ）を受け入れるべく設計された少なくとも１つの凹部（４４ａ、４６ａ）を有することを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２７】
前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１４）の前記少なくとも１つの凹部（１８ａ−１８ｄ）、前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記少なくとも１つのキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の前記少なくとも１つの凹部（２０ａ−２０ｄ）、およびそれぞれの前記伝熱デバイス（４０、４２）の前記少なくとも１つの凹部（４４ａ、４６ａ）が、互いに整列して配されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２８】
それぞれの前記伝熱デバイス（４０、４２）の前記少なくとも１つの凹部（４４ａ、４６ａ）が、締着手段（２２ａ−２２ｄ）の頭部を受け入れるための凹み（５０）、または締着手段（２２ａ−２２ｄ）の対応するねじ山と螺合するためのねじ溝を有することを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項２９】
支持デバイス（５２ａ）が、前記半導体（１２）の前記第１および第２の面に配される前記キャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）の前記凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）の領域内に配されており、前記キャリア基板（１４、１６ａ−１６ｄ）および／または前記伝熱デバイス（４０、４２）を互いに対して支持することを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項３０】
前記１つまたは複数の支持デバイス（５２ａ）が、それぞれ、環状に設計されるか、かつ／または締着手段（２２ａ−２２ｄ）を取り囲むべく配されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項３１】
前記１つまたは複数の支持デバイス（５２ａ）が、それぞれ、前記半導体（１２）の前記第１の面に配される前記キャリア基板（１４）および／または前記半導体（１２）の前記第２の面に配される前記キャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の一体的な部品として設計されることを特徴とする、
先行する請求項のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）。
【請求項３２】
乗り物のためのカップ・ホルダであって、
−  飲料容器を受け入れるべく設計され、かつ前記飲料容器のための温度コントロール空間を提供する受け入れデバイスと、
−  前記温度コントロール空間と伝熱態様で結合された１つまたは複数の熱電デバイス（１０）を伴う、
少なくとも１つの熱電デバイス（１０）が、先行する請求項のいずれかに従って設計されることを特徴とする、カップ・ホルダ。
【請求項３３】
シート、特に乗り物のシートのための温度コントロール・デバイスであって、
−  流体、特に空気を、温度コントロール・エリアに対して搬送するべく設計された搬送デバイスと、
−  １つまたは複数の熱電デバイス（１０）を有し、かつ前記温度コントロール・エリアに搬送されるべき前記流体の温度をコントロールするべく設計された温度コントロール・デバイスと、を伴い、
少なくとも１つの熱電デバイス（１０）が、請求項１乃至３１のいずれかに従って設計されることを特徴とする、温度コントロール・デバイス。
【請求項３４】
請求項１乃至３１のいずれかに記載の熱電デバイス（１０）を製造するための方法であって、
−  異なってドーピングされたいくつかの半導体（１２）を第１のキャリア基板（１４）上に配されるいくつかの導電性コネクタ（３８）と堅固に接合するステップと、
−  異なってドーピングされたいくつかの前記半導体（１２）を第２のキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）上に配されるいくつかの導電性コネクタ（３８）と堅固に接合するステップと、を伴い、
異なってドーピングされたいくつかの前記半導体（１２）が、前記第１のキャリア基板（１４）および／または前記第２のキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）上に配される前記いくつかの導電性コネクタ（３８）と堅固に接合される前に、前記１つまたは複数の凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）の中にモールド部品が挿入されることを特徴とする、方法。
【請求項３５】
前記モールド部品が、ゴム、プラスチック、および／またはセラミックから作られることを特徴とする、
請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
異なってドーピングされたいくつかの前記半導体（１２）が、前記第１のキャリア基板（１４）および／または前記第２のキャリア基板上（１６ａ−１６ｄ）に配される前記いくつかの導電性コネクタ（３８）と堅固に接合された後に、プラスチック、特に、エポキシ材料が前記第１のキャリア基板（１４）と前記第２のキャリア基板（１６ａ−１６ｄ）の間、特に前記凹部（１８ａ−１８ｄ、２０ａ−２０ｄ）の領域内に注入されることを特徴とする、
請求項３４または３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板、および第１の面とは反対側の半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板を伴う熱電デバイスに関する。
【０００２】
また本発明は、飲料容器を受け入れるべく設計され、かつ飲料容器のための温度コントロール空間を提供する受け入れデバイス、および温度コントロール空間と伝熱態様で結合された１つまたは複数の熱電デバイスを伴う乗り物のためのカップ・ホルダにも関する。
【０００３】
さらに本発明は、流体、特に空気を、温度コントロール・エリアに対して搬送するべく設計された搬送デバイスを有する、シート、特に乗り物のシートのための温度コントロール・デバイス、および１つまたは複数の熱電デバイスを有し、かつ温度コントロール・エリアに搬送されるべき流体の温度をコントロールするべく設計された温度コントロール・デバイスに関する。
【０００４】
さらに本発明は、上で言及した熱電デバイスを製造するための方法および、異なってドーピングされたいくつかの半導体を、第１のキャリア基板上に配されるいくつかの導電性コネクタと堅固に接合し、異なってドーピングされたいくつかの半導体を、第２のキャリア基板上に配されるいくつかの導電性コネクタと堅固に接合するステップを伴う方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
一般的な熱電デバイス内において、２つの接触極の間に電位差が生成された場合には、熱電デバイスの第１の面から第２の面に熱が運ばれる。その結果として、熱電デバイスの２つの面は、したがって異なる温度を有する。このように熱電デバイスは、印加された電圧から温度勾配を生み出す。この場合においては、熱電デバイスがペルチェ素子として動作する。
【０００６】
一般的な熱電デバイスにおいて、熱電デバイスの第１の面と第２の面の間に温度差が生成された場合には、その熱電デバイスの第１の接触電極から第２の接触電極に電荷が運ばれる。その結果として、２つの接触電極は、したがって異なる電位を有する。このように熱電デバイスは、印加された温度勾配から電圧を生成する。この場合においては、熱電デバイスがゼーベック素子として動作する。
【０００７】
熱電デバイスは、熱交換が生じるべき対象物に規則正しく取り付けられなければならない。周知の熱電デバイスは、充分に小さく、外縁に対する取り付けが、熱電デバイスと対象物の全接触エリアにわたって満足できる熱交換を確保するに充分である。たとえば、熱電デバイスの外縁が対象物にクランプされるシステムが知られている。
【０００８】
しかしながら、大面積熱電デバイスの使用を必要とする応用が次第に知られるようになってきている。大面積熱電デバイスの場合においては、しかしながら、外縁に対する取り付けは、熱電デバイスと対象物の全接触エリアにわたって満足できる熱交換を確保するに適さない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の根底にあるねらいは、したがって、熱電デバイスと対象物の間における熱交換を過剰に損なうことなく、対象物に対する大面積熱電デバイスの取り付けを可能にする可能性を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このねらいは、初めに述べたタイプの熱電デバイスによって達成され、それにおいては、半導体の第１の面または第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板が、そのキャリア基板を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる、締着手段を受け入れるべく設計された少なくとも１つの凹部を有する。
【００１１】
本発明は、キャリア基板を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる凹部の結果として、熱電デバイスがその熱電デバイスの中程の位置にある締着手段を用いて対象物に取り付けることが可能であるという知識を使用する。熱電デバイスの側縁に取り付けるための必要性が、したがって、克服される。このようにして、熱電デバイスと対象物の接触エリア全体にわたって満足できる熱交換を確保するために、熱電デバイスの表面全体にわたって充分に均質な圧力分布を達成することが可能である。その種の熱電デバイスの取り付けの結果として、熱電デバイスと対象物の間における熱交換を過剰に損なうことなく、熱電デバイスが大面積を有するべく設計することも可能である。締着手段は、たとえば、ねじ、ボルト、ピン、またはクランプであってもよい。
【００１２】
好ましくは、熱電デバイスが、ペルチェ素子および／またはゼーベック素子として設計される。ペルチェ素子は、平たい半導体素子であり、電圧が印加されたときに１つの面において温熱を、反対側の面において冷熱を得る。ゼーベック素子は、平たい半導体素子であり、それの１つの面が加熱され、反対側の面が冷却されると電圧が生じる。
【００１３】
本発明に従った熱電デバイスの好ましい実施態様においては、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板およびその半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板のそれぞれが、そのキャリア基板を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる、締着手段を受け入れるべく設計された少なくとも１つの凹部を有する。半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板およびその半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の両方が、それぞれの凹部を有することから、キャリア基板をそれぞれ直接対象物に、たとえばそれぞれの凹部を通って延びる締着手段を使用して、取り付けることが可能である。
【００１４】
本発明に従った熱電デバイスの別の実施態様においては、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の少なくとも１つの凹部およびその半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の少なくとも１つの凹部が、互いに整列して配される。これらの凹部の整列された配置の結果として、その半導体の両方の面のキャリア基板を通って締着手段が延びることが可能である。したがって、対象物に対する熱電デバイスの取り付けが有意に単純化される。
【００１５】
さらにまた、本発明に従った熱電デバイスは、さらに開発されて、都合よくは半導体の第１の面および／または半導体の第２の面に１つのキャリア基板だけが配される。好ましくは、その１つだけのキャリア基板が、矩形または方形の基本形状を有し、本質的に、熱電デバイスの全幅にわたって、および／または全長にわたって延びる。
【００１６】
本発明に従った熱電デバイスの別の実施態様においては、半導体の第１の面および／または半導体の第２の面にいくつかのキャリア基板が配される。１つの面に配されるいくつかのキャリア基板は、好ましくは同一のサイズである。半導体の１つの面に配されるいくつかのキャリア基板の面積の和は、好ましくは、その熱電デバイスの合計の面積より小さい。特に、半導体の１つの面に配されるいくつかのキャリア基板のうちのいくつかまたは全部が、それぞれ、その熱電デバイスのコーナおよび／または縁に配されるか、あるいはその熱電デバイスのコーナまたは縁の少なくとも一部を形成する。半導体の１つの面に配されるいくつかのキャリア基板は、好ましくは互いから少し離れて配される。
【００１７】
また、半導体の第１の面に配されるキャリア基板の数が、その半導体の第２の面に配されるキャリア基板の数より小さい、本発明に従った熱電デバイスも好ましい。たとえば、半導体の第１の面に１つのキャリア基板だけが配され、その半導体の第２の面には、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１０を超えるキャリア基板が配される。
【００１８】
本発明に従った熱電デバイスの好ましい実施態様においては、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の凹部の数と、その半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板の凹部の数がまったく等しい。半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の凹部と、その半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板の凹部は、それぞれの場合において締着手段が、その半導体の第１の面のキャリア基板およびその半導体の第２の面のキャリア基板を通って延びることが可能となるように、好ましくは、互いに整列するべく設計される。
【００１９】
さらにまた、半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板のそれぞれが、１つの凹部だけを有し、その半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板の凹部が、それぞれのキャリア基板の実質的に中心に配される、本発明に従った熱電デバイスは好都合である。これらの凹部の中心配置は、キャリア基板表面全体にわたって向上した圧力分布を結果としてもたらす。このようにして、過剰な機械的ストレスが回避され、損傷のリスク、特に組み立てプロセスの間におけるそれがかなり低減される。
【００２０】
また好ましくは、本発明に従った熱電デバイスにおいて、半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板が、互いから少し離れて配される。半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板の表面と、距離が離される結果としてもたらされる空きの面積の和は、その半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の合計の面積に実質的に対応する。
【００２１】
本発明に従った熱電デバイスの好ましい実施態様においては、半導体の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板が、それぞれ半導体グループの上に広がる。半導体グループは、熱電デバイスの半導体の総数の一部を構成し、それにおいて半導体グループは、その半導体の第２の面に配されるキャリア基板によって覆われる。好ましくは、半導体グループの半導体が、互いから等距離に配される。
【００２２】
本発明に従った熱電デバイスの発展においては、半導体グループのうちのいくつかまたはすべてが、それぞれ同一サイズのエリアにわたって広がるか、かつ／またはまったく等しい数の半導体を有する。このようにすれば、同一の締着手段および同一のマウンティング・パラメータ、たとえば、ねじとして設計された締着手段の整合締め付けトルク等を使用することが可能である。したがって、組み立てが単純化され、製造コストが削減される。
【００２３】
それに加えて、半導体グループが電気伝導的に相互接続される本発明に従った熱電デバイスは好ましい。好ましくは、半導体グループが直列に接続される。この目的のために熱電デバイスは、特に、いくつかの導電性のグループ接続ブリッジを有する。好ましくは、最初の半導体グループおよび最後の半導体グループが、それぞれ、電気伝導体に接続されるべく設計された端子として働く接触電極を有する。直列接続に関して、最初の半導体グループと最後の半導体グループの間に、１つまたは複数のさらなる半導体グループを配することができ、それにおいては、直列接続される半導体グループの間における導電性の接続が、グループ接続ブリッジによって実装される。このようにすれば、内部的な電線の必要性もまた克服され、それによって熱電デバイスの損傷のリスクが低減され、かつ製造速度が向上する。
【００２４】
本発明に従った熱電デバイスの別の好ましい実施態様においては、いくつかの、またはすべての半導体グループが、シーリング材料を用いて周囲方向にシールされ、それが半導体への湿分の移入を低減するか、または防止する。湿分は、半導体素子の金属コネクタの腐蝕を導く可能性があり、その結果として熱電デバイスの機能が損なわれる可能性がある。強い腐蝕は、熱電デバイスの異常動作を導く可能性さえある。腐蝕プロセスは、シーリング材料によって有意に遅延されるか、または回避されることさえある。
【００２５】
また、隣接する半導体グループの間にシーリング材料が配され、そのシーリング材料が半導体への湿分の移入を低減するか、または防止する本発明に従った熱電デバイスも好都合である。隣接する半導体グループの間のシーリング材料は、結果として高い安定性、したがって、機械的強度の高い熱電デバイスももたらす。意図される目的にとって望ましい場合には、適切な材料選択の結果として、隣接する半導体グループの間のシーリング材料が熱電デバイスの硬直度を増加させることも可能である。
【００２６】
本発明に従った熱電デバイスの別の実施態様においては、シーリング材料が、シリコンとして設計されるか、またはシリコンを包含する。シリコンは、一方において湿分の移入に対する効果的な保護を提供し、他方において、熱電デバイス内に流体状態で導入可能であることから、シーリング材料として特に適している。シリコンを流体状態で導入することによって、シリコンの硬化または乾燥が生じる前にシールされるべきジオメトリに対してそれを適合させることが可能である。
【００２７】
本発明に従った熱電デバイスの別の好ましい実施態様においては、１つの凹部、いくつかの凹部、またはすべての凹部のそれぞれがシールを有し、それが半導体への湿分の移入を低減するか、または防止する。異なるキャリア基板の２つの凹部が互いに整列して配される場合には、シールが、整列された凹部にわたって好ましく延びる。対応するシールを伴わないと、凹部が、熱電デバイスへの湿分の入り込み、したがって、半導体および半導体を相互接続している金属ブリッジへの到達を可能にする。腐蝕に関連付けされるリスクを低減するために、凹部に配されるシールが、湿分の移入の効果的な低減または防止さえ可能にする。
【００２８】
本発明に従った熱電デバイスは、またさらに好都合に開発され、１つまたは複数のシールが環状に設計される。好ましくは、外径が凹部の直径と実質的に対応する少なくとも１つの部分を、その１つまたは複数のシールが有する。環状のシールは、丸い凹部のシーリングを可能にし、同時に、ねじ、ピン、ボルト、または丸いクランプといった、シールを通って延びる丸い締着手段の受け入れを可能にする。
【００２９】
本発明に従った熱電デバイスの好都合な実施態様においては、１つまたは複数のシールが、それぞれ、半導体の第１の面に配されるキャリア基板およびその半導体の第２の面に配されるキャリア基板を互いに対して支持する。この目的のために、キャリア基板のための接触表面が形成されるように、これも好ましくは、１つまたは複数のシールが、２つの対向するキャリア基板の間において部分的に延びる。したがって、１つまたは複数のシールは、支持要素として作用する。支持要素は、部分的に細孔を有してもよい。１つまたは複数のシールが、それぞれ、半導体の第１の面に配されるキャリア基板およびその半導体の第２の面に配されるキャリア基板を互いに対して支持することから、熱電デバイスの安定性および機械的強度がさらに増加する。
【００３０】
また、好ましくは、本発明に従った熱電デバイスでは、１つまたは複数のシールが、部分的に、または完全にプラスチックから形成され、かつ好ましくはエポキシ材料を包含する。プラスチックのシールは、コスト効果的に製造可能であり、大量に、かつ多様な設計で利用可能である。エポキシ樹脂等のエポキシ材料は、湿分の移入に対して信頼性のある保護を提供する。対応するシールを流体プラスチックの注入、およびその後に続く乾燥プロセスによって製造することも可能であり、それの結果として、多大な手間を伴わずに複雑なジオメトリをシールすることも可能である。
【００３１】
それに加えて、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が弾力的に変形可能であるように設計される本発明に従った熱電デバイスが好都合である。好ましくは、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が可撓性を有するべく設計される。それに代えて、またはそれに加えて、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板を、非破壊的に、かつ可塑的に変形可能にできる。特に好ましくは、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が、屈曲自在に設計される。これはまた、曲げられた表面の領域内における対応する熱電デバイスの組み込みも可能にする。特に、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が、少なくとも部分的に、弾力的に変形可能なプラスチックから形成される。それに代えて、またはそれに加えて、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板を、少なくとも部分的に、金属または金属合金等の導電性があり、かつ非破壊的に変形可能な材料から形成することが可能であり、かつそれに加えて、誘電性の変形可能絶縁層を有することが可能である。たとえば、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板を、少なくとも部分的に銅または銅合金から形成することが可能である。
【００３２】
また、１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が、セラミック材料を実質的に含まない本発明に従った熱電デバイスの実施態様も好ましい。セラミック材料の使用は、結果として対応するキャリア基板の高い脆性をもたらし、その結果、熱電デバイスの変形の間における脆性破壊のリスクが高まる。１つの、いくつかの、またはすべてのキャリア基板が、セラミック材料を実質的に含まないことから、このリスクがかなり低減される。
【００３３】
本発明に従った熱電デバイスの別の実施態様は、それぞれが、半導体の第１の面に配されるキャリア基板およびその半導体の第２の面に配されるキャリア基板の、互いに整列して配される凹部を通って延びる１つまたは複数の締着手段を有する。１つまたは複数の締着手段は、たとえば、ねじ、ピン、ボルト、またはクランプとして設計することが可能である。
【００３４】
本発明に従った熱電デバイスの好都合な発展においては、熱電デバイスが、基板材料によって取り囲まれる締着手段を排他的に有する。熱電デバイスの縁に配される締着手段による熱電デバイスの締着が、したがって回避される。このようにして、熱電デバイスの個別のキャリア基板にわたる一様な電圧分布が達成され、それによって熱交換が向上し、局所的な電圧ピークに起因する損傷のリスクが低減される。
【００３５】
本発明に従った熱電デバイスの別の好ましい実施態様においては、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板と、その半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の間に、追加の安定化ピンまたは安定化ウェブが配されない。このようにすれば、材料の使用および製造のコストが低減される。追加の安定化ピンまたは安定化ウェブは、構成要素の複雑性の増加も招き、これらの要素なしで済ませることによってそれが克服される。
【００３６】
本発明に従った熱電デバイスの発展においては、少なくとも１つの伝熱デバイスが、それぞれ、半導体の第１の面に配されるキャリア基板の、その半導体とは反対側の面、および／またはその半導体の第２の面に配される１つまたは複数のキャリア基板の、その半導体とは反対側の面に配される。好ましくは、１つまたは複数の伝熱デバイスは、それらが配されるそれぞれのキャリア基板からの熱を吸収するべく、および／またはそれらが配されるそれぞれのキャリア基板に熱を引き渡すべく設計される。特に、１つまたは複数の伝熱デバイスは、それぞれ、金属または金属合金等の熱伝導材料から形成される。それに加えて、１つまたは複数の伝熱デバイスが、それぞれ、平板として設計され、かつ／またはそれらが配されるそれぞれのキャリア基板と同一の底面積を有すると好ましい。熱伝導ペースト等の熱伝導媒体または熱伝導パッドを、１つまたは複数の伝熱デバイスとそれぞれのキャリア基板の間に配することが可能である。
【００３７】
本発明に従った熱電デバイスの別の好ましい実施態様においては、１つの、または個別の、またはすべての伝熱デバイスが、それぞれ、締着手段を受け入れるべく設計された少なくとも１つの凹部を有する。好ましくは、１つまたは複数の凹部が、スルーホールまたはブラインド・ホールとして形成される。これらの１つまたは複数の凹部は、１つまたは複数の伝熱デバイスをキャリア基板および半導体に取り付けるために使用してもよい。１つまたは複数の凹部がスルーホールとして設計されることから、１つまたは複数の伝熱デバイスの側辺または縁に配されるアタッチメントの必要性が克服され、その結果、１つまたは複数の伝熱デバイスの縁領域内における損傷のリスクが実質的に低減される。さらにまた、１つまたは複数の伝熱デバイスを熱交換器として設計することも可能である。
【００３８】
また、半導体の第１の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の少なくとも１つの凹部、その半導体の第２の面に配される少なくとも１つのキャリア基板の少なくとも１つの凹部、およびそれぞれの伝熱デバイスの少なくとも１つの凹部が互いに整列して配される本発明に従った熱電デバイスも有利である。凹部の整列の結果として、ねじ等の締着手段が、整列された凹部を通って延びることが可能になり、その結果、キャリア基板および伝熱デバイスの互いに対する安定した、かつ堅牢な取り付けを生じさせることが可能になる。
【００３９】
本発明に従った熱電デバイスの別の実施態様においては、それぞれの伝熱デバイスの少なくとも１つの凹部が、締着手段の頭部を受け入れるための凹み、または締着手段の対応するねじ山と螺合するためのねじ溝を有する。締着手段の頭部を、その凹みの中に沈めることが可能であり、その結果、たとえば温度コントロール流体を担持する熱交換器等の平らな対象物を、それぞれの伝熱デバイスの外向きに面する表面上に配置することが可能になる。ねじ溝は、それぞれの伝熱デバイスの外向きに面する表面上にナットを配する必要性を克服する。このこともまた、それぞれの伝熱デバイスの平らな外部表面の提供を可能にし、それが、温度コントロール流体を担持する熱交換器等の平らな対象物の配置を可能にする。
【００４０】
本発明に従った熱電デバイスの好都合な実施態様においては、キャリア基板および／または伝熱デバイスを互いに対して支持する支持デバイスが、半導体の第１および第２の面に配されるキャリア基板の凹部の領域内に配される。適切な支持デバイスを伴わない場合には、締着手段のクランプ力が、殆ど、または排他的に半導体を介して伝達されることになる。キャリア基板の弾性の結果として、負荷の伝達に必要な力が、凹部の領域内に配される半導体に対して支配的に印加される。実験およびシミュレーションの結果から、半導体を横切る力の分布が、主として伝熱デバイスの硬直度、キャリア基板の硬直度、半導体の弾性、半導体の分布および力印加点からのそれらの距離、および熱伝導媒体の弾性に依存することが示された。半導体の機械的過負荷は、半導体の損傷または破損をもたらす可能性がある。特に、半導体の直列接続の場合においては、したがって、熱電デバイスの著しい機能的障害または異常動作が生じる。支持デバイスは、結果として、半導体に対する負荷の軽減をもたらし、その結果、高いクランプ力における損傷のリスクおよび異常動作のリスクがかなり低減される。
【００４１】
伝熱デバイスおよびキャリア基板の硬直度には、それらの厚さまたは材料の厚さ、および／またはそれらの材料の弾性によって影響を与えることが可能である。半導体の弾性は、負荷の下における半導体の弾性を記述する。半導体が柔らかい場合には、半導体は、力の印加点の直下において降伏する。その結果として、隣接する半導体が負荷の一部を吸収する。半導体が硬い場合には、力の印加点の直下における半導体のみが負荷を吸収する。半導体の硬直度は、ゼーベック係数の増加を主たるねらいとする半導体材料の組成によって決定される。半導体の分布および力の印加点からのそれらの距離もまた、影響を有する。力の印加点の周囲に位置決めされる半導体が多いほど、それぞれ個別の半導体に掛かる負荷がより低くなる。力の印加点に対して半導体が近いほど、半導体の縁に作用するトルクがより低くなる。したがって、比較的小さい半径を有するスルーホールとして形成される凹部は、負荷の分布に積極的な影響を及ぼす。熱伝導媒体は、局所的に降伏し、この方法で負荷の印加点から離れる方向に力を伝達することから、熱伝導媒体の弾性は、負荷の分散を助ける。この場合においては、柔らかい熱伝導媒体が積極的な効果を有する。
【００４２】
本発明に従った熱電デバイスの別の好ましい実施態様においては、１つまたは複数の支持デバイスが、それぞれ、環状に設計されるか、かつ／または締着手段を取り囲むべく配される。環状の支持デバイスは、特に均質な力の流れを可能にし、その結果、ストレスのピークが低減されるか、または回避される。１つまたは複数の環状の支持デバイスは、たとえば、円形または多角形の内部表面、および／または円形または多角形の外部表面を有してもよい。１つまたは複数の支持デバイスは、好ましくは、少なくとも半導体の高さを有する。
【００４３】
それに代えて、１つまたは複数の支持デバイスが代替の形状、たとえば、矩形のボックスまたは直方体の形状を有してもよい。さらにまた、１つまたは複数の支持デバイスが、個別のリング・セグメントだけを包含することもできる。１つまたは複数の支持デバイスは、半導体より高いか、またはより低い硬直度および／または弾性を有してもよい。それに代えて、１つまたは複数の支持デバイスの硬直度および／または弾性は、半導体の硬直度および／または弾性と実質的に対応させることができる。
【００４４】
本発明に従った熱電デバイスの別の発展においては、１つまたは複数の支持デバイスが、それぞれ、半導体の第１の面に配されるキャリア基板および／またはその半導体の第２の面に配されるキャリア基板の一体的な構成要素として設計される。それに代えて、１つまたは複数の支持デバイスを、半導体の第１の面に配されるキャリア基板および／またはその半導体の第２の面に配されるキャリア基板とは別体に設計可能である。
【００４５】
本発明の根底にあるねらいは、初めに述べたタイプの乗り物のためのカップ・ホルダによっても達成され、それにおいては、少なくとも１つの熱電デバイスが、上に述べた実施態様のうちの１つに従って設計される。本発明に従ったカップ・ホルダの利点および修正に関しては、本発明に従った熱電デバイスの利点および修正が参照される。
【００４６】
本発明の根底にあるねらいは、さらに、初めに述べたタイプのシート、特に乗り物のシートのための温度コントロール・デバイスによって達成され、それにおいては、少なくとも１つの熱電デバイスが、上に述べた実施態様のうちの１つに従って設計される。本発明に従った温度コントロール・デバイスの利点および修正に関しては、本発明に従った熱電デバイスの利点および修正が参照される。
【００４７】
本発明の根底にあるねらいは、さらに、初めに述べたタイプの熱電デバイスを製造するための方法によって達成され、それにおいては、製造されるべき熱電デバイスが、上に述べた実施態様のうちの１つに従って設計され、異なってドーピングされたいくつかの半導体が、第１のキャリア基板および／または第２のキャリア基板上に配されるいくつかの導電性コネクタと堅固に接合される前に、１つまたは複数の凹部の中にモールド部品が挿入される。
【００４８】
導電性コネクタは、基本的に、堆積、コーティングおよび／または押圧、または接合プロセス、たとえば接着および／またはソルダリング等の追加の方法によってキャリア基板に、または温度がコントロールされるべき構成要素に、または熱交換器に適用することも可能である。導電性コネクタは、個別に、または連続フィルムとして半導体に、たとえばソルダリングによって接合することもでき、それにおいては、その後キャリア基板が追加される。
【００４９】
熱電デバイスは、堅固な接合の間にわたり発生する押圧負荷に起因する損傷のリスクが相当に減じられるように、堅固な接合の間にわたり、挿入されたモールド部品によって支持される。これは、特に、１つまたは複数の凹部の領域内の部分に対して適用される。堅固な接合は、特にソルダリング、好ましくは、ソフト・ソルダリングを含むことが可能である。
【００５０】
本発明に従った方法の好都合な実施態様においては、モールド部品が、ゴム、プラスチック、および／またはセラミックから形成される。特に、モールド部品は、堅固な接合の間に発生する熱によって損傷されないように、耐熱設計がなされる。
【００５１】
本発明に従った方法の別の実施態様においては、異なってドーピングされたいくつかの半導体が、第１のキャリア基板および／または第２のキャリア基板上に配されるいくつかの導電性コネクタと堅固に接合された後に、プラスチック、特にエポキシ材料が第１のキャリア基板と第２のキャリア基板の間、特に凹部のエリア内に注入される。流体プラスチックを注入することによって、シールされるべき形状にプラスチックが適合可能であり、したがって、乾燥の後は、湿分の移入に対する効果的な保護が確保される。
【００５２】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施態様をより詳細に説明し、記述する。次の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に従った熱電デバイスの例示的な実施態様の斜視図である。
【図２】図１の熱電デバイスの別の斜視図である。
【図３】図１および図２の熱電デバイスの部品の斜視図である。
【図４】本発明に従った熱電デバイスの例示的な実施態様の斜視断面図である。
【図５】本発明に従った熱電デバイスの半導体の配置を示した斜視図である。
【図６】本発明に従った熱電デバイスの部品の断面図である。
【図７ａ】本発明に従った熱電デバイスの負荷分配を示した断面図である。
【図７ｂ】本発明に従った別の熱電デバイスの負荷分配を示した断面図である。
【図８】本発明に従った熱電デバイスのさらなる実施態様の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
図１は、電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体（隠れている）、半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４、および第１の面とは反対側の半導体１２の第２の面に配される合計で４つのキャリア基板１６ａ−１６ｄを有する熱電デバイス１０を示している。したがって、半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４の数は、半導体１２の第２の面に配されるキャリア基板１６ａ−１６ｄの数より小さい。すべてのキャリア基板１４、１６ａ−１６ｄは、弾性変形可能に設計され、かつセラミック材料を実質的に含まない。
【００５５】
半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４は、キャリア基板１４を通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる合計で４つの凹部１８ａ−１８ｄを有する。締着手段２２ａ−２２ｄは、それぞれ凹部１８ａ−１８ｄを通って延び、それにおいて締着手段２２ａ−２２ｄは、ねじとして設計され、かつ対象物にねじ止めするべく設計される。したがって、熱電デバイス１０は、基板材料によって取り囲まれる締着手段２２ａ−２２ｄを排他的に有する。
【００５６】
すべての凹部１８ａ−１８ｄは、それぞれ、シール３６ａ−３６ｄを有し、それが半導体１２への湿分の移入を実質的に防止する。シール３６ａ−３６ｄは、環状に設計され、それぞれ、半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４およびその半導体１２の第２の面に配されるキャリア基板１６ａ−１６ｄを互いに対して支持する。シール３６ａ−３６ｄは、さらにまた、完全にプラスチックから形成され、そのプラスチックは、エポキシ材料を包含する。
【００５７】
電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体１２は、電気伝導体３０ａ、３０ｂに電気伝導的に接続される。電気伝導体３０ａ、３０ｂを介して、電圧を、たとえば、印加するか、または取り出すことができる。
【００５８】
図２は、半導体１２の第２の面に配される４つのキャリア基板１６ａ−１６ｄが、それぞれ、キャリア基板１６ａ−１６ｄを通って延び、かつ基板材料によって取り囲まれる凹部２０ａ−２０ｄを有することを示す。半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４の凹部１８ａ−１８ｄの数と、その半導体１２の第２の面に配されるキャリア基板１６ａ−１６ｄの凹部２０ａ−２０ｄの数は、その結果、まったく等しい。凹部２０ａ−２０ｄは、図１に示されている締着手段２２ａ−２２ｄを受け入れるべく設計される。
【００５９】
半導体１２の第２の面に配されるいくつかのキャリア基板１６ａ−１６ｄの４つの凹部２０ａ−２０ｄは、それぞれのキャリア基板１６ａ−１６ｄの中心に実質的に配される。半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４の４つの凹部１８ａ−１８ｄと、半導体１２の第２の面に配される４つのキャリア基板１６ａ−１６ｄの４つの凹部２０ａ−２０ｄは、互いに整列して配される。
【００６０】
半導体１２の第２の面に配される４つのキャリア基板１６ａ−１６ｄは、互いから間隔が置かれ、それぞれ熱電デバイス１０のコーナに配される。
【００６１】
図３を併せて参照すると、４つのキャリア基板１６ａ−１６ｄが、半導体１２の第２の面に配され、それぞれ、半導体グループ２４ａ−２４ｄの上に延びることが明らかになる。各半導体グループ２４ａ−２４ｄは、熱電デバイス１０の半導体１２の４分の１を包含する。４つの半導体グループ２４ａ−２４ｄは、したがって、まったく同数の半導体１２を有する。半導体グループ２４ａ−２４ｄは、また、それぞれ同じサイズのエリアにわたって延びる。
【００６２】
第１の半導体グループ２４ａは、端子２８ａに対して電気伝導的に接続され、前記端子２８ａは、ソルダ接続３２ａを介して電気伝導体３０ａに対して電気伝導的に接続される。第１の半導体グループ２４ａは、さらにまた、グループ接続ブリッジ２６ａを介して第２の半導体グループ２４ｂに対して電気伝導的に接続される。第２の半導体グループ２４ｂは、グループ接続ブリッジ２６ｂを介して第３の半導体グループ２４ｃに対して電気伝導的に接続される。第３の半導体グループ２４ｃは、グループ接続ブリッジ２６ｃを介して第４の半導体グループ２４ｄに対して電気伝導的に接続される。第４の半導体グループ２４ｄは、端子２８ｂに対して電気伝導的に接続され、前記端子２８ｂは、ソルダ接続３２ｂを介して電気伝導体３０ｂに対して電気伝導的に接続される。
【００６３】
図２からわかるとおり、半導体グループ２４ａ−２４ｄは、シーリング材料３４を用いて周囲方向にシールされ、それが半導体１２への湿分の移入を実質的に防止する。隣接する半導体グループ２４ａ−２４ｄの間にもまた、シーリング材料３４が配され、それもまた半導体１２への湿分の移入を実質的に防止する。シーリング材料３４は、シリコンとして形成される。
【００６４】
図３は、さらに、半導体１２の第１の面に配されるキャリア基板１４と、その半導体１２の第２の面に配されるキャリア基板１６ａ−１６ｄの間に、追加の安定化ピンまたは安定化バーが配されないことを示す。
【００６５】
図４および図５は、半導体１２および、半導体１２と電気伝導的に接続される金属コネクタ３８の配置を示す。半導体グループ２４ａ−２４ｄの半導体は、互いに等距離で間隔が置かれる。金属コネクタ３８は、それぞれ、半導体グループ２４ａ−２４ｄの２つの半導体１２を、半導体グループ２４ａ−２４ｄのすべての半導体１２を通って流れる電流が具現され得るように電気伝導的に相互接続する。端子２８ａ、２８ｂ、およびグループ接続ブリッジ２６ａ−２６ｃとともに、熱電デバイスのすべての半導体１２を通る電流の流れを実装することが可能である。
【００６６】
図６は、電気伝導的に相互接続される異なってドーピングされたいくつかの半導体１２を有する熱電デバイス１０を示す。半導体１２の第１の面には、キャリア基板１４が配されている。半導体１２の第２の面には、合計で４つのキャリア基板が配され、そのうちのキャリア基板１６ａが示されている。半導体１２とは反対側のキャリア基板１４の面、および半導体１２とは反対側のキャリア基板１６ａの面には、それぞれ、伝熱デバイス４０、４２が配されている。伝熱デバイス４０、４２は、平板として形作られ、それぞれのキャリア基板１４、１６ａからの熱を消散するべく、またはそれぞれのキャリア基板１４、１６ａに熱を供給するべく設計される。
【００６７】
キャリア基板１４と伝熱デバイス４０の間には、キャリア基板１４と伝熱デバイス４０の間における熱交換を促進する熱伝導媒体４８が配される。熱伝導媒体４８は、熱伝導パッドとして設計される。伝熱デバイス４０、４２およびキャリア基板１４、１６ａは、互いに整列された凹部４４ａ、４６ａ、１８ａ、２０ａを有し、ねじとして設計された締着手段２２ａが、それらを通って延びている。キャリア基板１４、１６ａの凹部１８ａ、２０ａは、スルーホールとして設計され、実質的に円形の断面を有する。伝熱デバイス４０の凹部４４ａもまたスルーホールとして設計されているが、凹み５０を有する。凹み５０は、締着手段２２ａの頭部を受け入れる働きを提供する。伝熱デバイス４２の凹部４６ａは、ブラインド・ホールとして形成され、ねじ溝を有する。締着手段２２ａの対応するねじ山が、凹部４６ａ内のねじ溝と螺合される。
【００６８】
支持デバイス５２ａが、半導体１２の第１および第２の面に配されるキャリア基板１４、１６ａの凹部１８ａ、２０ａの領域内に配されている。支持デバイス５２ａは、環状に設計され、締着手段２２ａを取り囲む。支持デバイス５２ａは、キャリア基板１４、１６ａと伝熱デバイス４０、４２を互いに対して支持する働きを提供し、キャリア基板１４およびキャリア基板１６ａの一体的な構成要素として設計される。
【００６９】
図７ａおよび図７ｂは、凹部４４ａ、４６ａ、１８ａ、２０ａの領域内における負荷分配Ｌに対する支持デバイス５２ａの影響を示す。
【００７０】
図７ａに示されている熱電デバイス１０は、支持デバイスを有してない。この場合においては、締着手段２２ａのクランプ力Ｆが専ら半導体１２によって吸収される。この場合においては、比較的大きな支持力Ｓ２、Ｓ３が、締着手段２２ａに直に配されている半導体１２の上に作用する。より低い支持力Ｓ１、Ｓ４が、締着手段２２ａの後ろの２番目の行に配されている半導体１２の上に作用する。締着手段２２ａに直に配されている、支持力Ｓ２、Ｓ３が作用する半導体１２は、高い機械的負荷を受ける。この高い機械的負荷に起因して、図７ｂに示されている実施態様と比較すると、損傷および破損のリスクが高まる。
【００７１】
図７ｂに示されている熱電デバイス１０は、締着手段２２ａの周囲に環状の支持デバイス５２ａを有する。この場合においては、締着手段２２ａのクランプ力Ｆの殆どが支持デバイス５２ａによって吸収される。この場合においては、比較的大きな支持力Ｓ２、Ｓ３が、支持デバイス５２ａの上に作用する。より小さい支持力Ｓ１、Ｓ４だけが、支持デバイス５２ａの後ろに配されている半導体１２の上に作用する。クランプ力Ｆの殆どが支持デバイス５２ａによって吸収されることから、半導体１２は、低い機械的負荷を受けるだけになり、そのことが、損傷および破損のリスクをかなり減ずる。半導体グループ２４ａ−２４ｄのための特に好ましい配置を図８に示す。これによれば、キャリア基板１６に、上で述べた態様で複数の半導体１２が備えられる。この場合においては、半導体２０が、いくつかの半導体グループ２４ａ−２４ｄで配される。半導体グループ２４ａ−２４ｄは、好ましくは、一定の長さおよび幅で互いに隣り合って配される。それらのそれぞれは、条片形状の、カバー・キャリア基板１６ａ−１６ｄによって覆われる。
【００７２】
２つの半導体グループ２４ａ−２４ｄは、それぞれ、中間に存在する分離ゾーン２５ａ−２５ｃによって互いに間隔が置かれ、グループ接続ブリッジ２６ａ−２６ｃによって相互接続される。この場合においては、２つの半導体グループ２４ａ−２４ｄが、いくつかのグループ接続ブリッジ２６ａ−ｃを介して相互接続もされること、または少なくとも１つの半導体グループ２４ａ−２４ｄといくつかの別の半導体グループ２４ａ−２４ｄの接続もなされることが提供できる。相互接続は、好ましくは、閉じた導体ループが形成されるように行われる。結果として、熱電デバイス１０のすべての半導体１２が、好ましくは、２つの端子２８ａ、ｂだけと電気的に接触する。この配置においては、カバー・キャリア基板１６ａ−１６ｄが、互いに実質的に平行に、かつそれぞれ所定距離だけ互いから間隔が置かれて配される。
【００７３】
熱電デバイスの取り付けは、複数の凹部２０ａ−２０ｉにおいてキャリア基板１４を貫通し、保持する締着ピン（たとえば、ねじ）によってもたらされる。
【００７４】
少なくとも１つの凹部２０ａ−２０ｉが、少なくとも１つの分離ゾーン２５ａ−２５ｃ内に提供される。好ましくは、少なくとも１つの凹部２０ａ−２０ｉが、少なくとも２つまたはそれより多くの分離ゾーン２５ａ−２５ｃ内に提供される。少なくとも１つの分離ゾーン２５ａ−２５ｃ内には、好ましくは、少なくとも２つまたはそれより多くの凹部２０ａ−２０ｉが提供される。
【００７５】
好ましくは、少なくとも２つまたはそれより多くの凹部２０ａ−２０ｉが、少なくとも２つまたはそれより多くの分離ゾーン２５ａ−２５ｃ内に提供される。
【００７６】
それとは対照的に、少なくとも１つの半導体グループの領域内には、凹部２０ａ−ｉがまったく提供されない。存在するすべての半導体グループ２４ａ−ｃは、好ましくは、凹部２０ａ−２０ｉを有してない。これは、キャリア基板１４を保持し、かつその負荷を等しく分散させるために、半導体グループの、またはカバー・キャリア基板１６ａ−１６ｄの領域内における貫通が必要でないことによる。
【００７７】
この実施態様においては、締着ピンおよび複数の凹部２０ａ−２０ｉがキャリア基板１４のみを貫通することから、凹部２０ａ−２０ｉのシールおよびその支持を省略することが可能である。これは、熱電デバイスの製造を簡略化し、かつそれの強度を増加する。
【００７８】
保持は、都合よく、２つの金属プレート（たとえば、熱交換器のプレート）の間において熱電デバイスをクランプすることによって行われる。この結果、キャリア基板の平面に関する摩擦クランプおよび積極的な据え付けさえもたらされる。
【符号の説明】
【００７９】
１０  熱電デバイス
１２  半導体
１４  キャリア基板
１６ａ−１６ｄ  キャリア基板
１８ａ−１８ｄ  凹部
２０ａ−２０ｉ  凹部
２２ａ−２２ｄ  締着手段
２４ａ−２４ｄ  半導体グループ
２５ａ−２５ｃ  分離ゾーン
２６ａ−２６ｃ  グループ接続ブリッジ
２８ａ、２８ｂ  端子
３０ａ、３０ｂ  電気伝導体
３２ａ、３２ｂ  ソルダ接続
３４  シーリング材料
３６ａ−３６ｄ  シール
３８  コネクタ
４０  伝熱デバイス
４２  伝熱デバイス
４４ａ  凹部
４６ａ  凹部
４８  熱伝導媒体
５０  凹み
５２ａ  支持デバイス
Ｌ  負荷分配
Ｆ  クランプ力
Ｓ１−Ｓ４  支持力
【図１】
2020513695.tif 000003
【図２】
2020513695.tif 000004
【図３】
2020513695.tif 000005
【図４】
2020513695.tif 000006
【図５】
2020513695.tif 000007
【図６】
2020513695.tif 000008
【図７ａ】
2020513695.tif 000009
【図７ｂ】
2020513695.tif 000010
【図８】
2020513695.tif 000011
【国際調査報告】
2020513695.tif 000012
2020513695.tif 000013
2020513695.tif 000014
2020513695.tif 000015
2020513695.tif 000016
2020513695.tif 000017