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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Moduls sowie ein thermoelektrisches Modul, das vorzugsweise mittels dieses Verfahrens hergestellt ist.
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Thermoelektrische Elemente bestehen aus thermoelektrischen Halbleitermaterialien, die eine Temperaturdifferenz in eine Potentialdifferenz, also in eine elektrische Spannung wandeln und umgekehrt. Auf diese Weise kann ein Wärmestrom in einen elektrischen Strom umgewandelt werden und umgekehrt. Die thermoelektrischen Module beruhen auf dem Peltier-Effekt, wenn sie elektrische Energie in Wärme wandeln, und auf dem Seebeck-Effekt, wenn sie Wärme in elektrische Energie wandeln. Innerhalb eines thermoelektrischen Moduls sind p-dotierte und n-dotierte thermoelektrische Elemente mittels elektrischer Leiterbrücken, typischerweise aus einem Metall, miteinander verschaltet. Üblicherweise werden mehrere derartige thermoelektrische Module zu einem thermoelektrischen Generator zusammengeschaltet, der je nach Bestromung zum Kühlen oder zum Heizen genutzt werden kann oder aus einer Temperaturdifferenz in Verbindung mit einem entsprechenden Wärmestrom einen elektrischen Strom generieren kann.
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Beispielsweise können derartige thermoelektrische Module bzw. thermoelektrische Generatoren bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, zur Abwärme-Rückgewinnung zum Einsatz kommen, beispielsweise um im Abgas enthaltene Abwärme in elektrische Energie umzuwandeln. Problematisch bei derartigen Anwendungen sind die in einem großen Temperaturbereich variierenden Temperaturen in Verbindung mit der Anforderung, dass eine möglichst effiziente Wärmeübertragung innerhalb des thermoelektrischen Moduls zwischen den thermoelektrischen Elementen und den Substraten erwünscht ist, während gleichzeitig an dieser Stelle eine elektrische Isolation vorliegen muss. Materialien, die thermisch gut leiten, besitzen in der Regel eine schlechte elektrische Isolierung. Ferner besitzen Materialien, die thermisch gut isolieren, in der Regel eine schlechte elektrische Leitfähigkeit.
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Aus der
WO 2012/120060 A2 ist ein Herstellungsverfahren für ein thermoelektrisches Modul bekannt, bei welchem zur Ausbildung der Heißseite und der Kaltseite des Moduls zwei metallische Deckplatten bereitgestellt werden, die zur elektrischen Isolierung gegenüber den thermoelektrischen Elementen mit den Leiterbrücken mit einer dünnen keramischen Schicht mittels thermischem Spritzen beschichtet sind.
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Als nachteilig bei herkömmlichen Herstellungsverfahrens für ein thermoelektrisches Modul erweist sich dabei, dass die metallischen Deckplatten relativ dick ausgebildet sein müssen, um mechanische Spannungen beim Abkühlen der Isolationsschicht gering zu halten oder ganz zu vermeiden. Außerdem erweist es sich als technisch relativ aufwendig, auf eine solche elektrische Isolationsschicht die die thermoelektrischen Elemente miteinander verbindenden elektrische Leiterbrücken aufzubringen. insbesondere die Gefahr eines elektrischen Kurzschluss der Leiterbrücken den metallischen Deckplatten ist erheblich.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein thermoelektrisches Modul der vorstehend beschriebenen Art ein verbessertes Herstellungsverfahren anzugeben, welches insbesondere auf einfache Weise durchzuführen und somit kostengünstig ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, für die Herstellung eines thermoelektrischen Moduls ein geeignetes mehrschichtiges, reaktives Fügemittel zu verwenden. Das reaktive Fügemittel dient erfindungsgemäß dazu, zwischen den elektrischen Leiterbrücken und den beiden die Heißseite bzw. Kaltseite des Moduls ausbildenden Substraten - im Folgenden als „heißseitigen bzw. kaltseitiges Substrat“ bezeichnet - eine stoffschlüssige Verbindung herzustellen. Dies geschieht durch externes Aktivieren einer chemischen Reaktion in dem reaktiven Fügemittel, sodass die bei der Reaktion freiwerdende Energie zur Ausbildung besagter stoffschlüssiger Verbindung herangezogen werden kann.
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Erfindungswesentlich ist eine Wahl des reaktiven Fügemittels derart, dass es nach der exothermen Reaktion eine elektrisch isolierende Isolationsschicht zwischen den Leiterbrücken und dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat ausbildet. Die elektrische Isolationsschicht isoliert somit das jeweilige Substrat gegen die elektrischen Leiterbrücken. Das Fügemittel dient also zum einen dazu, eine dauerhafte feste Verbindung mittels Stoffschluss zwischen den elektrischen Leiterbrücken und den beiden Substraten zu schaffen. Andererseits fungiert das Fügemittel nach erfolgtem Aneinanderfügen auch als elektrische Isolation zwischen den Leiterbrücken und den beiden die Heiß- bzw. Kaltseite ausbildenden, metallischen Substraten. Auf diese Weise wird einerseits die Bereitstellung einer separaten elektrischen Isolationsschicht, beispielsweise in Form einer dielektrischen Folie oder eines anderen geeigneten Dielektrikums überflüssig. Zum anderen ist es möglich, die beiden Substrate wie vorgeschlagen metallisch auszubilden, sodass diese eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen.
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Im Ergebnis können somit die Wärmeübertragungseigenschaften des thermoelektrischen Moduls signifikant verbessert werden. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Verfahren technisch relativ einfach durchzuführen, da neben den beiden Fügepartnern, also den Leiterbrücken und den Substraten, nur das erfindungswesentliche Fügemittel vorgesehen werden muss. Im Ergebnis lässt sich somit unter Anwendung des hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Verfahrens ein konstruktiv sehr einfach aufgebautes und somit kostengünstig herzustellendes thermoelektrisches Modul herstellen, welches sehr gute Wärmeübertragungseigenschaften und folglich auch einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines thermoelektrischen Moduls werden in einem Schritt a) mehrere im Abstand zueinander angeordnete und elektrisch mittels elektrischer Leiterbrücke miteinander verbundene thermoelektrische Elementen bereitgestellt. Die thermoelektrischen Elemente einschließlich der Leiterbrücken werden gemäß Schritt a) zwischen einem heißseitigen metallischen Substrat und einem kaltseitigen metallischen Substrat, angeordnet. In einem Schritt b) wird zwischen zumindest einer Leiterbrücke, vorzugsweise zwischen mehreren Leiterbrücken, und/oder dem heißseitigen oder kaltseitigen Substrat ein mehrschichtiges reaktives Fügemittel bereitgestellt bzw. angeordnet. In einem Schritt c) wird in diesem Fügemittel eine exotherme chemische Reaktion aktiviert und die dabei freigesetzte Energie verwendet, die zumindest einer Leiterbrücke stoffschlüssig mit dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat zu verbinden. Erfindungsgemäß wird das in Schritt b) bereitgestellte reaktive Fügemittel dabei derart gewählt, dass es nach der exothermen Reaktion gemäß Schritt c) eine elektrisch isolierende Isolationsschicht zwischen den Leiterbrücken und dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat ausbildet.
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Vorzugsweise enthält die elektrisch isolierende Isolationsschicht zumindest teilweise Bestandteile des mehrschichtigen Fügemittels.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Aktivierung in Schritt c) durch, vorzugsweise lokale, Energiebeaufschlagung am reaktiven Fügemittel, vorzugsweise durch elektrische, optische, oder thermische Energiebeaufschlagung oder durch eine Kombination mindestens zweier der genannten Beaufschlagungsarten.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird die in Schritt c) erzeugte stoffschlüssige Verbindung mittels des aus dem Fügemittel durch die exotherme chemische Reaktion erzeugten Reaktionsprodukts gebildet. Dies vereinfacht die Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gegenüber herkömmlichen Verfahren erheblich.
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Zweckmäßig kann eine elektrische Energiebeaufschlagung durch Zuführen eines elektrischen Zündimpulses an das reaktive Fügemittel erfolgen. Ebenso zweckmäßig kann die optische Energiebeaufschlagung durch Ausrichten eines Laserstrahls auf das reaktive Fügemittel erfolgen. Im Falle einer thermischen Energiebeaufschlagung kann diese besonders zweckmäßig durch Zuführen eines Feuers oder Funkens in das reaktive Fügemittel. Alle vorangehend genannten Varianten sind technisch einfach zu realisieren und wirken sich somit vorteilhaft auf die Herstellungskosten für das thermoelektrische Modul aus.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Fügemittel jeweils wenigstens eine, vorzugsweise jeweils mehrere, alternierend aufeinander angeordnete erste und zweite Einzelschichten. Alternativ dazu kann das Fügemittel auch aus mehreren, alternierend aufeinander angeordneten ersten und zweiten Einzelschichten bestehen. In beiden Varianten dieser Weiterbildung sind die ersten Einzelschichten als Karbid oder Borid oder Nitrid oder Oxid ausgeführt und enthalten wenigstens eines Elemente Kupfer (Cu), Eisen (Fe) oder Nickel (Ni). Die zweiten Einzelschichten enthalten bei dieser Weiterbildung wenigstens eines der Elemente Chrom (Cr), Titan (Ti), Aluminium (Al), Si (Silizium).
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Zweckmäßig kann das Fügemittel in Schritt b) auf der zumindest einen Leiterbrücke und/oder dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat aufgebracht werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Fügemittel als mehrschichtige Folie ausgebildet, die in Schritt b), vorzugsweise sandwichartig, zwischen der zumindest einen Leiterbrücke, und dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat angeordnet wird.
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Der gesamte Fügeprozess kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung weiter vereinfacht werden, gemäß welcher vor dem Aneinanderfügen der zumindest einen Leiterbrücke und dem kaltseitige Substrat auf die Folie ein Lotmittel aufgebracht wird, das vorzugsweise Zinn (s) enthält oder aus Zinn (Sn) besteht. Durch Verwendung eines solchen Lotmittels wird eine besonders homogene Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung unterstützt.
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Vorzugsweise ist das in Schritt b) bereitgestellte Fügemittel, besonders bevorzugt die mehrschichtige Folie, vor dem Aneinanderfügen gemäß Schritt c), insbesondere bezüglich ihrer Schichtdicke und ihrer Materialzusammensetzung, derart ausgebildet, dass sie nach dem Fügeprozess gemäß Schritt c) einen spezifischen elektrischen Widerstand p von mehr als 5*10-2 Ohm*m, vorzugsweise von mehr als 5*10-3 Ohm*m, höchst vorzugsweise von mehr als 5*10-2 Ohm*m, aufweist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das sich nach der externen Reaktion aus dem Fügemittel ergebende Reaktionsprodukt die gewünschten, elektrisch isolierende Eigenschaft besitzt. Somit kann auch die Bereitstellung einer separaten elektrischen Isolation verzichtet werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das kaltseitige Substrat Kupfer (Cu) und/oder Aluminium (Al) enthalten oder aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform das heißseitige Substrat einen ferritischen Eisen (Fe)-Basiswerkstoff enthalten oder aus einem solchen ferritischen Eisen (Fe)-Basiswerkstoff bestehen.
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Vorzugsweise ist zumindest eines der beiden in Schritt a) bereitgestellten Substrate als Substratplatte mit einer Plattendicke von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,5 mm, höchst vorzugsweise von höchstens 0,3 mm, ausgebildet. Besonders bevorzugt sind sowohl das heißseitige Substrat als auch das kaltseitige Substrat derart ausgebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein thermoelektrisches Modul, insbesondere einen thermoelektrischen Generator oder eine thermoelektrische Wärmepumpe, das mittels des vorangehend erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Die voranstehend erläuterten Vorteile des Verfahrens übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße thermoelektrische Modul.
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Die Erfindung betrifft außerdem auch ein thermoelektrisches Modul, insbesondere einen thermoelektrischer Generator oder eine thermoelektrische Wärmepumpe, Das Modul umfasst mehrere thermoelektrische Elementen, die beabstandet voneinander zwischen einer Heißseite des Moduls und einer Kaltseite des Moduls angeordnet sind. Das Modul umfasst mehrere Leiterbrücken zum elektrischen Verschalten der thermoelektrischen Elemente. Das Modul umfasst außerdem ein die Heißseite bildendes heißseitiges Substrat und ein die Kaltseite bildendes kaltseitiges Substrat. Die Leiterbrücken sind mittels eines Fügemittels, in welchem eine exotherme Reaktion aktiviert wurde, stoffschlüssig an das heißseitige bzw. an das kaltseitige Substrat gefügt. Das Fügemittel bildet nach Aktivierung der exothermen Reaktion eine elektrische Isolationsschicht, welche das jeweilige Substrat elektrisch gegen die elektrischen Leiterbrücken isoliert. Das erfindungsgemäße thermoelektrische Modul kann bevorzugt das mittels des vorangehend erläuterten, erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Die voranstehen erläuterten Vorteile des Verfahrens übertragen sich in diesem Fall auf das thermoelektrische Modul.
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Das thermoelektrische Modul kann ein Gehäuse besitzen, das einen hermetisch verschlossenen Innenraum enthält, in dem die thermoelektrischen Elemente angeordnet sind. Hierdurch sind die thermoelektrischen Elemente im Innenraum vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt, beispielsweise vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit. Der Innenraum kann evakuiert oder mit einem Schutzgas befüllt sein. Alternativ dazu ist es grundsätzlich möglich, dass das heißseitige Substrat ein Bestandteil einer Wand eines Heizkanals zum Führen eines Heizfluids ist, wobei zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein kann, dass das kaltseitige Substrat ein Bestandteil einer Wand eines Kühlkanals zum Führen eines Kühlfluids ist. Durch die Integration des jeweiligen Substrats in die Wand eines solchen Kanals verbessert sich die Wärmeübertragung zwischen dem Substrat und dem jeweiligen Fluid, da eine direkte Kontaktierung des jeweiligen Fluids mit dem jeweiligen Substrat erfolgt.
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Das jeweilige thermoelektrische Modul ist zweckmäßig als ebener, plattenförmiger Körper konfiguriert. Dementsprechend sind die Substrate vorzugsweise ebenfalls plattenförmige Körper, die sich jeweils in einer Ebene erstrecken. Alternativ dazu ist es grundsätzlich möglich, ein derartiges thermoelektrisches Modul zylindrisch oder zylindersegmentförmig auszugestalten, so dass die Substrate entsprechende gekrümmte Formen besitzen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1, 2 das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren illustrierende Darstellungen.
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Gemäß 1 werden zur Herstellung eines erfindungsgemäßen thermoelektrischen Moduls 1 in einem Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens mehrere im Abstand zueinander angeordnete und elektrisch mittels Leiterbrücken 2 miteinander verbundene thermoelektrische Elemente 10 zwischen einem heißseitigen Substrat 3 aus einem metallischen Werkstoff und einem kaltseitigen Substrat 4 aus einem metallischen Werkstoff bereitgestellt. Die für die beiden Substrate 3,4 verwendeten werksmetallischen Werkstoffe sind vorzugsweise verschieden.
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In 1 sind rein exemplarisch genau drei derartige thermoelektrische Elemente 10 gezeigt. Es ist klar, dass ein derartiges Modul 1 grundsätzlich beliebig viele derartige thermoelektrische Elemente 10 aufweisen kann, die vorzugsweise zumindest zweidimensional angeordnet sind, also nicht nur entlang der Zeichnungsebene, sondern auch senkrecht dazu. Das heißseitige Substrat 3 kann einen ferritischen Eisen (Fe)-Basiswerkstoff enthalten oder aus einem solchen ferritischen Eisen (Fe)-Basiswerkstoff bestehen. Das kaltseitige metallische Substrat Kupfer (Cu) sowie, alternativ oder zusätzlich, Aluminium (Al) enthalten oder aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) bestehen. Sowohl das heißseitige als auch das kaltseitige Substrat 3, 4 können jeweils als Substratplatte 16, 17 mit einer Plattendicke von höchstens 1,0 mm ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine Plattendicke von höchstens 0,5 mm, besonders bevorzugt von höchstens 0,3 mm.
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Die Leiterbrücken 2 dienen zum elektrischen Verschalten der thermoelektrischen Elemente 10 sowie zum Anschließen von elektrischer Anschlüssen 15, von denen je Modul 1 zumindest zwei vorhanden sind, von denen jedoch in 1 nur ein einziger Anschluss 15 exemplarisch dargestellt ist. Die Leiterbrücken 2 können grundsätzlich aus jedem beliebigen elektrisch und thermisch leitenden Material hergestellt sein.
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Diejenigen Leiterbrücken 2, die dem heißseitigen Substrat 3 zugewandt sind, sind in den Figuren zusätzlich mit dem Bezugszeichen 2a bezeichnet. Diejenigen Leiterbrücken 2, die dem kaltseitigen Substrat 4 zugewandt sind, sind in den Figuren zusätzlich mit dem Bezugszeichen 2b bezeichnet. Eine von den thermoelektrischen Elementen 10 abgewandte Außenseite des heißseitigen Substrats 3 bildet eine Heißseite 12 des thermoelektrischen Moduls 1 aus. Eine von den thermoelektrischen Elementen 10 abgewandte Außenseite des kaltseitigen Substrats 4 bildet eine Kaltseite 13 des thermoelektrischen Moduls 1 aus.
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Die der Heißseite 12 zugewandten Außenseiten 9a der thermoelektrischen Elemente 10 können mit einer Adapterschicht 6 beschichtet sein, die mehrere Einzelschichten umfasst. Die Einzelschichten der Adapterschicht 6 können insbesondere der Haftvermittlung zwischen den thermoelektrischen Elementen 10 und den Leiterbrücken 2 dienen. In analoger Weise können die der Kaltseite 13 zugewandten Außenseiten 9b der thermoelektrischen Elemente 10 mit einer Adapterschicht 6 beschichtet sein, die ebenfalls mehrere Einzelschichten umfassen kann. Im Beispiel der Figuren besitzt die Adapterschicht 6 rein beispielhaft jeweils drei Einzelschichten 6a, 6b, 6c.
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Die Leiterbahnen 2a und 2b und die Substrate 3 und 4 können zur Verbesserung der Haftung des Fügemittels mit einer Adapterschicht versehen sein. Zu bevorzugen ist es allerdings, wenn das reaktive Fügemittel so viel Wärme entwickelt, dass die Substrate 3 und 4 an der Oberfläche angeschmolzen werden und so einen Haftung zwischen Substrat und Fügenaht hergestellt wird.
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In einem Schritt b) wird ein mehrschichtiges Fügemittel 7 zwischen den Leiterbrücken 2 mit den Adapterschichten 6 und den beiden Substraten 3, 4 bereitgestellt. Das reaktive Fügemittel 7 kann zunächst in Schritt b) auf den Leiterbrücken 2 mit den Adapterschichten 6 oder, alternativ dazu, auf dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat 3, 4 aufgebracht werden.
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Die 1 zeigt das thermoelektrische Modul 1 nach Ausführung der Verfahrensschritte a) und b). Das Fügemittel 7 mit den Einzelschichten 8a, 8b kann durch eine mehrschichtige Folie 14 gebildet sein.
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In einem dritten Schritt c) wird in dem reaktiven Fügemittel 7 eine exotherme Reaktion ausgelöst. Hierdurch werden die dem heißseitigen Substrat 3 zugewandten Leiterbrücken 2, 2a stoffschlüssig an das heißseitige Substrat 3 gefügt. Ebenso werden die dem kaltseitigen Substrat 4 zugewandten Leiterbrücken 2, 2b stoffschlüssig an das kaltseitige Substrat 4 gefügt. Zur Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung wird dabei die bei der exothermen chemischen freiwerdenden Energie zumindest teilweise verwendet.
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Das in Schritt b) bereitgestellte Fügemittel 7 wird nun derart gewählt, dass es nach der exothermen Reaktion gemäß Schritt c) eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 18 zwischen den Leiterbrücken 2 und dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat 3, 4 ausbildet.
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Die 3 zeigt das thermoelektrische Modul 1 nach Ausführung der Verfahrensschritte a) bis c). Das Aneinanderfügen der Leiterbrücke 2a, 2b und des heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrats 3, 4 erfolgt durch Aktivieren einer exothermen chemischen Reaktion in dem mehrschichtigen reaktiven Fügemittel 7. Dabei wird die bei der exothermen Reaktion freiwerdende Energie zur Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindung 5 zwischen den Fügepartnern, also zwischen den Leiterbrücken 2, 2a, 2b und dem heißseitigen bzw. kaltseitigen Substrat 3, 4 verwendet. Die Aktivierung der exothermen Reaktion kann in Schritt c) durch lokale Energiebeaufschlagung am reaktiven Fügemittel 7 durch elektrische, optische chemische oder thermische Energiebeaufschlagung von außen erfolgen. Die stoffschlüssige Verbindung 5 wird dabei mittels des aus dem Fügemittel 7 durch die exotherme chemische Reaktion erzeugten Reaktionsprodukts 11 gebildet, welches in 3 nur schematisch angedeutet ist.
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Eine elektrische Energiebeaufschlagung kann durch Zuführen eines elektrischen Zündimpulses an das reaktive Fügemittel 7 erfolgen. Eine optische Energiebeaufschlagung kann durch Zuführen eines Laserstrahls in das reaktive Fügemittel 7 erfolgen. Eine thermische Energiebeaufschlagung kann durch Zuführen eines Feuers oder eines Funkens in das reaktive Fügemittel 7 erfolgen.
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Die 2 zeigt beispielhaft einen möglichen Aufbau des mehrschichtigen Fügemittels 7 vor dem Aktivieren der exothermen Reaktion gemäß Schritt c). Das Fügemittel 7 umfasst im Beispiel der 2 mehrere alternierend aufeinander angeordnete erste und zweite Einzelschichten 8a, 8b. Die ersten Einzelschichten 8a sind als Karbid oder Borid oder Nitrid oder Oxid ausgeführt und enthalten zumindest eines der folgenden Elemente: Kupfer (Cu), Eisen (Fe) oder Nickel (Ni). Die zweiten Einzelschichten 8b enthalten jeweils wenigstens eines der folgenden Elemente: Chrom (Cr), Titan (Ti), Aluminium (AI), Si (Silizium).
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Vor dem Fügen der Leiterbrücken 2b an das kaltseitige Substrat 4 kann bei einer Weiterbildung des Verfahrens auf das mehrschichtige Fügemittel 7 ein (in den Figuren nicht dargestelltes) Lotmittel aufgebracht werden, das vorzugsweise Zinn (s) enthält oder aus Zinn (Sn) besteht.
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Das in Schritt b) bereitgestellte mehrschichtige Fügemittel 7 ist vor dem Aneinanderfügen gemäß Schritt c), insbesondere bezüglich ihrer Schichtdicke und ihrer Materialzusammensetzung, derart gewählt, dass sie nach dem Aneinanderfügen gemäß Schritt c) einen spezifischen elektrischen Widerstand von mehr als 5*10-2 Ohm*m, vorzugsweise von mehr als 5*10-3 Ohm*m, höchst vorzugsweise von mehr als 5*10-2 Ohm*m, aufweist.
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Das thermoelektrische Modul 1 kann außerdem ein in den Figuren nicht näher dargestelltes Gehäuse besitzen, das einen nach außen hermetisch verschlossenen Innenraum enthält. In diesem Innenraum sind die thermoelektrischen Elemente 10 angeordnet. Zweckmäßig sind zwei voneinander abgewandte bzw. zwei voneinander entfernte Wände des Gehäuses durch die beiden Substrate 3, 4 gebildet. Bei einer alternativen Bauweise kann das heißseitige Substrat 3 einen Bestandteil einer Wand eines Heizkanals bilden, in dem ein Heizfluid geführt ist. Zusätzlich oder alternativ kann das kaltseitige Substrat 4 einen Bestandteil einer Wand eines Kühlkanals bilden, in dem ein Kühlmittel geführt ist. Hierdurch lassen sich die thermoelektrischen Module 1 besonders einfach in einen Wärmetauscher integrieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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