[發明專利]熱電模塊和相關方法

有效

• 申請號: 201010205115.6
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101931044A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 羅伯特·邁克爾·斯邁思;杰弗里·杰拉德·赫什伯格
• 申請（專利權）人: 天津萊爾德電子材料有限公司
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34;H01L35/32
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年6月23日提交的美國專利申請12/490,204的權益和優先權。上述申請的整個公開內容通過引用結合于此。

技術領域

本公開總體上涉及熱電模塊和用于制造熱電模塊的方法。

背景技術

該部分提供與本公開相關的背景信息，該背景信息不一定為現有技術。

熱電模塊(TEM)是一種能夠作為熱泵或作為發電機操作的較小的固態裝置。當熱電模塊用作熱泵時，熱電模塊利用珀爾帖效應(Peltiereffect)來移動熱，因此可被稱作熱電冷卻器(TEC)。當熱電模塊用于發電時，熱電模塊可被稱作熱電發電機(TEG)。TEG可與例如電池充電器之類的能量存儲電路電連接，用于存儲由TEG產生的電。

關于熱電模塊作為TEC的使用，并且作為一般背景，珀爾帖效應是指在電流流過熱電材料時發生的熱傳遞。在電子進入材料時獲取熱并且在電子離開材料時貯存熱(如在N型熱電材料的情況下)，或者在電子進入材料時貯存熱并且在電子離開材料時獲取熱(如在P型熱材料的情況下)。作為示例，碲化鉍可用作半導體材料。TEC通常通過串聯電連接熱電材料(“元件”)的交替的N型和P型元件并將它們固定在兩個電路板之間而構成。N型和P型元件的交替布置的使用致使電流在所有N型元件中在一個空間方向上流動而在所有P型元件中在相反的空間方向上流動。結果，當與直流電源連接時，電流使得熱從TEC的一側移動到另一側(例如，從一個電路板移動到另一個電路板等)。自然地，這使TEC的一側變熱而另一側變冷。典型的應用將TEC的較冷側暴露于待冷卻的對象、物質或環境。

在制造熱電模塊(例如TEC、TEG等)時，可使用立方形、近似立方形和次立方形的N型和P型元件。為了正確操作，各N型和P型元件必須在兩個不同定向(可能共六個不同的定向)的其中一個定向上一致地定向。因此，各N型和P型元件可能有幾種錯誤定向。使用傳統工藝(例如網格或矩陣取向工藝等)定向N型和P型元件(尤其是立方形和近似立方形的元件)會難于一致地實現正確的定向，因此經常需要手動放置或重新操作N型和P型元件。

發明內容

該部分為本公開的總體概述，但并非是整個范圍或其所有特征的全部公開。

本公開的示例實施方式總體上涉及用于制造熱電模塊的方法。在一個示例實施方式中，一種示例方法大體包括：利用結合劑將第一晶片和第二晶片聯接在一起；加工所述第一和第二晶片，以形成第一熱電元件和第二熱電元件，其中所述第一熱電元件和所述第二熱電元件通過所述結合劑聯接在一起；將所述第一熱電元件聯接到第一導體；將所述第二熱電元件聯接到第二導體；分離所述第一熱電元件和所述第二熱元件；將所述第一熱電元件聯接到第三導體，由此所述第一熱電元件、所述第一導體以及所述第三導體形成熱電模塊的至少一部分；以及將所述第二熱電元件聯接到第四導體，由此所述第二熱電元件、所述第二導體以及所述第四導體形成另一個熱電模塊的至少一部分。

在另一個示例性實施方式方法中，一種示例方法大體包括：將第一半導體材料聯接到第二半導體材料，使得所述第一半導體材料大體以層疊方式設在第二半導體材料上方；加工所述第一和第二半導體材料，以形成多對相聯接的熱電元件，其中，每對相聯接的熱電元件包括由所述第一半導體材料形成的第一熱電元件和由所述第二半導體材料形成的第二熱電元件；將至少兩對相聯接的熱電元件中的所述第一熱電元件聯接到第一導體；將至少兩對相聯接的熱電元件中的所述第二熱電元件聯接到第二導體；分離所述至少兩對相聯接的熱電元件中的每個熱電元件的所述第一和第二熱電元件，將被分離的所述至少兩個第一熱電元件中的每個第一熱電元件聯接到第三導體，由此所述至少兩個第一熱電元件、所述第一導體以及所述第三導體形成熱電模塊的至少一部分；并且將被分離的所述至少兩個第二熱電元件中的每個第二熱電元件聯接到第四導體，由此所述至少兩個第二熱電元件、所述第二導體以及所述第四導體形成另一個熱電模塊的至少一部分。

本公開的示例性實施方式還大體涉及在形成熱電模塊中使用的疊置的熱電結構。在一個示例性實施方式中，示例性的疊置的熱電結構大體包括：第一熱電元件；第二熱電元件，該第二熱電元件由與所述第一熱電元件相同類型的材料形成；以及結合劑，該結合劑將所述第一熱電元件和所述第二熱電元件聯接在一起，由此形成熱電元件對。

本公開的示例性實施方式還大體涉及利用疊置的熱電結構構成的熱電模塊。

從本文提供的說明將清楚其他的應用范圍。該概述中的所述說明和具體示例僅旨在示意目的而不是想要限制本公開的范圍。

附圖說明