制造热电模块的方法及热电模块的制作方法_3

文档序号:8463188阅读:来源:国知局
以以与第一模具的形成步骤(S2)相同的模式来执行第二模具的形成步骤
(55)。可以以与第一铸造步骤(S3)相同的模式来执行第二铸造步骤(S6)。通过铸造步骤
(56)完成的铸造产品由第二热电材料制成,并且具有将布置的第二热电元件4与附件9结合的形状。
[0047]在结合步骤(S7)中,如图3所示,设置在第一热电元件I的连接部3a的末端处的连接表面的位置,使得该位置与在第二热电元件4的连接部6a的末端处的连接表面的位置匹配,同时设置在第一热电元件I的连接部3b的末端处的连接表面的位置,使得该位置与在第二热电元件4的连接部6b的末端处的连接表面的位置匹配,并且使这些位置结合。作为结合方式,所以可以合适地使用扩散接合、冷焊、熔融接合等。当完成连接时,全部第一热电元件I和第二热电元件4彼此串联地交替并电连接。
[0048]在附件的去除步骤(S8)中,切割或研磨待去除的除第一热电元件I和第二热电元件4之外的附件9。通过去除附件9,完成热电模块,在该热电模块中串联地交替布置第一热电元件和第二热电元件。
[0049]如上说明,根据本示例性实施方案制造热电模块的方法可以通过使每种热电材料一旦熔化就进行铸造来获得每个热电元件,并且相比于常规方法,该方法可以减少在制造中的能量消耗。因为对于制造热电模块的常规方法所必需的热电材料的切割过程在本发明的方法中是不必要的,所以提供了相对于原材料产量高的效果。因为在一个本体中铸造热电元件并且以预定形式布置热电元件的状态铸造热电元件,所以没必要使用精确定位来在基板上定位热电元件,由此提供了较高的大规模生产率。
[0050]<制造热电模块的优选方法>
[0051]下文将说明优选方法,其中在一个铸造步骤中形成多个热电元件的组,并且能够提高制造热电模块的效率。本示例性实施方案具有的特征是,使用其中以树状连接的多个蜡模的一体化的蜡模组合件来形成多个热电元件的组。将省略与上述示例性实施方案的步骤相同步骤的详细说明。
[0052]图10示出了在本示例性实施方案中指出的热电模块的制造方法的流程图。从蜡模的形成步骤到铸造产品的分离步骤,分开执行制造第一热电元件的过程和制造第二热电元件的过程。在蜡模的形成步骤(S11、S16)中,分别形成第一蜡模和第二蜡模。在这些步骤中形成的模型为使以预定形式布置的主体模型组31和沿水平方向延伸的浇道模型32 —体化的部分,并对应于图7中由标记30指出的部分。在本示例性实施方案中,接下来,执行对形成的蜡模连接的步骤(S12、S17)。在蜡模的连接步骤(S12、S17)中,通过将在蜡模30中的浇道模型32连接至浇口 /浇道模型33来以树状连接多个蜡模30,该浇口 /浇道模型33为支柱(prop)形状并且布置在中心。通过在例如使蜡变软的约100摄氏度的温度下加热两个蜡模的连接部分,浇道模型32与浇口 /浇道模型33连接。通过第一蜡模的连接步骤(S12),形成第一蜡模组合件35,其中多个第一蜡模30以树状连接(结合)。通过第二蜡模的连接步骤,形成第二蜡模组合件,其中多个第二蜡模以树状连接。
[0053]在模具的形成步骤(S13、S18)中,将每个得到的蜡模组合件35固定在金属容器中,并且将填充材料浇注至容器中以形成模具。执行铸造步骤(S14、S19)将用于热电材料的熔融金属浇注至得到的模具中,并且可以在一个铸造步骤中同时地铸造多个热电元件的组。将完成的铸造产品分离为热电元件的组(S15、S20)。可以通过执行第一热电元件的组与第二热电元件的组的结合步骤(S21)和附件的去除步骤(S22)来制造热电模块。根据基于本示例性实施方案的制造热电模块的方法,因为可以一次获得多个热电元件的组,所以进一步提高了制造效率(例如,产量),并且能够以较小的成本制造热电模块。
[0054]<根据另一示例性实施方案制造热电模块的方法>
[0055]图11示出了根据另一示例性实施方案的制造热电模块的过程的流程图,并且下文将说明每个步骤。在本示例性实施方案中,首先,顺次地执行第一蜡模的形成步骤(S31)、第一模具的形成步骤(S32)和第一铸造步骤(S33),由此形成其中第一热电元件的组与附件一体化的第一铸造产品。接下来,形成第二热电元件的组的蜡模(S34)。第二热电元件的组的蜡模呈现以预定形式布置的第二热电元件的组的布置和形状,使得将该第二热电元件的组串联地电连接至第一热电元件。接下来,将第一铸造产品的热电元件和第二蜡模的热电元件模型布置成如下状态:第一铸造产品的热电元件的连接表面的位置与第二蜡模的热电元件模型的连接表面的位置彼此匹配(S35)。在使用定位(例如,匹配的位置)来固定第一铸造产品和第二蜡模的状态下,通过在第二蜡模的热电元件模型的连接表面处加热蜡来执行该连接。相反地,可以通过加热在第一铸造产品中的热电元件的连接表面来实现连接。接下来,将中间组合件埋置入作为造型材料的填充材料中,在该中间组合件中,第一铸造产品的连接表面与第二蜡模的连接表面接触,并且使模型固化(硬化或固化),此后加热模型至熔化以去除(例如,熔出)第二蜡模。因此,在预定位置处形成对应于第二热电元件的组的第二模具,第一热电元件的组串联地电连接至该预定位置(S36)。将第二热电材料的熔融金属浇注至第二模具(的腔)中使该熔融金属凝固,由此制造热电模块,在该热电模块中第二热电材料的熔融金属接触第一热电元件的组的铸造产品,并且第一热电元件和第二热电元件以预定二维图案交替地排列并彼此接合(S37)。根据基于本示例性实施方案的制造热电模块的方法,可以省略在上文示例性实施方案中所说明的结合步骤。
[0056]〈根据本公开内容的热电模块〉
[0057]作为通过本公开内容的制造方法制造的热电模块的材料,通常使用合金。作为适合热电材料的材料,例如使用铁基哈斯勒(Heusler)合金的材料。然而,可以将能够转换为熔融金属的任意材料应用至本示例性实施方案的制造方法中。为了用作热电模块,如果第一热电元件的组为由P型热电材料制成的P型热电元件,则第二热电元件的组必须为由η型热电材料制成的η型热电元件,并且第一热电元件与第二热电元件彼此串联地连接。如果第一热电元件的组为由η型热电材料制成的η型热电元件,则第二热电元件的组必须为由P型热电材料制成的P型热电元件,并且第一热电元件与第二热电元件彼此串联地连接。特别优选的是,第一热电元件由P型半导体或η型半导体制成,并且第二热电元件由不同于第一热电元件的类型的半导体制成。
[0058]在本公开内容的热电模块中使用的热电元件具有通过精密铸造制造的特征。因此,形状的自由度比之前高,并且能够提供多种外部形状。作为一个示例性实施方案,如图8示出的,第一热电元件41可以为具有主体41a和沿主体的上部延伸的连接部41b的形状,而第二热电元件42可以为具有主体42a和沿主体的下部方向延伸的连接部42b的形状。第一热电元件41的连接部41b可以具有用于与第二热电元件42的主体的整个上表面接合所必需的长度。以相同的方式,第二热电元件42的连接部42b可以具有用于与第一热电元件41的主体的整个下表面接合所必需的长度。本示例性实施方案的热电元件41、42具有通过使连接部41b、42b更长而彼此具有较宽的接合区域的特征,由此具有稳定的连接强度。当形成其中布置具有长连接部的多个热电元件的蜡模时,可以形成具有减少量(在数目和/或长度方面)的浇道的模具。图5示出了呈现将多个第一热电元件41以预定形式布置的状态的第一蜡模50的透视图。复制第一热电元件41的形状作为第一热电元件的模型部51,复制主体41a作为主体模型51a,并且复制连接部41b作为连接部模型51b。在相邻的连接部模型51b、51b、…之间布置浇道模型52、52、…。在
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