Термоэлектрическое устройство и способ его изготовления

Термоэлектрическое устройство и способ его изготовления

Реферат

 

Изобретение относится к конструкции термоэлектрического устройства и способу его изготовления. Сущность: множество стержнеобразных элементов n-типа, состоящих из термоэлектрического полупроводника n-типа, и множество стержнеобразных элементов р-типа, состоящих из термоэлектрического полупроводника р-типа, расположено регулярно и зафиксировано посредством изолирующего слоя, образуя блок термоэлектрических элементов. Концевые части стержнеобразного элемента n-типа и стержнеобразного элемента р-типа соединены с помощью соединительного проводника на верхней и нижней торцевых поверхностях блока термоэлектрических элементов, чтобы создать множество соединенных последовательно термопар на поверхности, исключая верхнюю поверхность и нижнюю поверхность (53b), которые являются соединительными торцевыми поверхностями блока термоэлектрических элементов, создается пара выводных проводников, которые электрически соединены с стержнеобразными элементами, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части стержнеобразных элементов n-типа и р-типа, соединенных последовательно. Выводной провод подсоединяется к выводным проводникам. Технический результат: простой и эффективный отвод выводной шины. 2 с. и 18 з.п. ф-лы, 25 ил.

Данное изобретение относится к конструкции термоэлектрического устройства и способу изготовления этого термоэлектрического устройства и, в частности, к конструкции контактной площадки для выводной шины для подсоединения термоэлектрического устройства к другой цепи и способу его изготовления.

Для изготовления электрических компонентов используются различные металлические материалы, и с каждым годом возрастает миниатюризация этих электрических компонентов. Типичным примером является термоэлектрическое устройство. В термоэлектрическом устройстве напряжение генерируется за счет создания разности температур на его противоположных концах. Устройство, разработанное для отбора напряжения в виде электрической энергии, представляет собой термоэлектрогенератор. Такое термоэлектрическое устройство, в котором тепловая энергия может быть непосредственно преобразована в электрическую энергию, представляет большой интерес как эффективное средство использования тепловой энергии, как например, в случае утилизации отработанного тепла.

В то же время проходящий через термоэлектрическое устройство ток вызывает генерацию тепла на одном его конце и поглощение тепла на другом его конце. Это имеет место благодаря эффекту Пельтье и, воспользовавшись выгодой, которую можно извлечь из указанного явления теплового поглощения, можно изготовить охладитель. Охладитель такого типа, не содержащий механических элементов, и размеры которого могут быть уменьшены, находит применение в качестве портативного холодильника либо локализованного охладителя для лазеров, интегральных схем и тому подобного.

Термоэлектрическое устройство, в котором применяется термоэлектрогенератор или охладитель, имеет простую конструкцию и благоприятные условия для миниатюризации по сравнению с другими типами генераторов энергии, и здесь не возникает проблема утечки или обеднения электролита, как в случае с окислительно-восстановительным элементом. Следовательно, термоэлектрическое устройство имеет многообещающие перспективы использования в портативных электронных приборах, к примеру, электронных наручных часах.

Термоэлектрическое устройство создается из множества термопар, состоящих из термоэлектрических полупроводников p-типа и n-типа, располагаемых по одной линии последовательно.

В случае наличия разности температур 1.3^oC между холодным спаем и горячим спаем термоэлектрического устройства для того, чтобы получить напряжение свыше 1.5 В, которое необходимо для приведения в действие наручных часов, потребуется более 2000 термопар, даже если термопары выполнены на основе висмута-теллура, которые, как известно, имеют высокий коэффициент полезного действия.

Необходимо, чтобы термоэлектрическое устройство имело минимально возможные размеры, поскольку оно размещается в весьма ограниченном пространстве, к примеру, внутри наручных часов. Следовательно, имеется потребность в миниатюрном термоэлектрическом устройстве высокой плотности, с тем чтобы в ограниченной области можно было разместить много термопар.

Например, в открытом патенте Японии N 63-20880 раскрыт способ изготовления миниатюризированного термоэлектрического устройства с множеством термопар при высокой плотности.

В данной публикации упоминается способ изготовления, обеспечивающий создание стержнеобразного элемента p-типа и стержнеобразного элемента n-типа таким образом, что термоэлектрические материалы p-типа и n-типа в виде тонких листов укладываются слоями друг на друга с включением теплоизоляционного материала между соответствующими слоями термоэлектрического материала p-типа и n-типа, а в перпендикулярном направлении к прослоенной поверхности создаются прорезы с фиксированными интервалами. Стержнеобразный элемент p-типа и стержнеобразный элемент n-типа соединяются последовательно, имея на каждом конце электродные материалы.

Термоэлектрическое устройство, созданное вышеописанным способом, имеет размеры 30х20х3.5 (мм) и содержит 3500 термопар, что составляет в сумме 7000 стержнеобразных элементов при очень высокой плотности.

Однако, в случае подсоединения этого термоэлектрического устройства к другой цепи, ток должен отводиться от одной из показанных здесь конфигураций электрических соединений. Если с этой целью для отвода выводной шины использовать обычный припой, то необходимы высокоточная работа и специальное приспособление. Вдобавок, для создания большого электрода для выводной шины само термоэлектрическое устройство должно иметь большие размеры, что представляет неудобство при его размещении в ограниченном пространстве.

В основу настоящего изобретения положена задача преодолеть вышеописанные недостатки и создать конструкцию термоэлектрического устройства и способ его изготовления, где отвод выводной шины осуществляется легко и эффективно, причем конструкция содержит элементы с малыми размерами при высокой плотности.

Для решения вышеописанных задач в настоящем изобретении принята конструкция, раскрытая ниже в термоэлектрическом устройстве, и способ его изготовления.

Термоэлектрическое устройство, согласно настоящему изобретению, содержит блок термоэлектрических элементов, имеющий две соединительные торцевые поверхности, на которых регулярно расположено через изолирующий слой и закреплено множество стержнеобразных элементов n-типа, состоящих из термоэлектрических полупроводников n-типа, и множество термоэлектрических элементов p-типа, состоящих из термоэлектрических полупроводников p-типа, при этом обе торцевые поверхности каждого из стержнеобразных элементов n-типа и стержнеобразных элементов p-типа оголены, соединительный проводник, соединяющий каждую торцевую поверхность стержнеобразного элемента n-типа и стержнеобразного элемента p-типа на каждой соединительной торцевой поверхности блока термоэлектрических элементов, для соединения последовательно стержнеобразных элементов n-типа и стержнеобразных элементов p-типа, пару выводных проводников, предусмотренных на поверхности, исключая соединительную торцевую поверхность блока термоэлектрических элементов, и электрически подсоединенных каждый к стержнеобразному элементу, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части стержнеобразного элемента n-типа и стержнеобразного элемента p-типа, соединенных последовательно.

В то же время стержнеобразные элементы, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно, могут быть оголены на одной поверхности, исключая соединительную торцевую поверхность вышеописанного блока термоэлектрических элементов, и соответственно один и другой проводник из пары выводных проводников могут контактировать и быть предусмотрены на оголенной поверхности каждого стержнеобразного элемента.

Как вариант, каждый стержнеобразный элемент на вышеописанной одной концевой части и другой концевой части могут быть оголены с одной и другой из двух противоположных поверхностей, исключая соединительные торцевые поверхности, и один и другой из вышеописанной пары выводных проводников может находиться в контакте с оголенными поверхностями вышеописанной одной поверхности и другой поверхности каждого стержнеобразного элемента для образования термоэлектрического устройства.

Кроме того, также допустимо выполнить термоэлектрическое устройство таким образом, что каждый стержнеобразный элемент, предусмотренный, по меньшей мере, на одной концевой части и на другой концевой части стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно, будет соответственно оголен на скошенной поверхности с закругленными кромками, созданной между одной поверхностью, исключая соединительную торцевую поверхность, и соседней поверхностью, а один и другой выводные проводники будут соответственно находиться в контакте с оголенной поверхностью скошенной поверхности с закругленными кромками и оголенной поверхностью другой скошенной поверхности с закругленными кромками каждого вышеописанного стержнеобразного элемента.

Как вариант, можно также выполнить термоэлектрическое устройство таким образом, что вышеописанный блок термоэлектрических элементов будет иметь множество рядов элементов, в которых стержнеобразные элементы n-типа и стержнеобразные элементы p-типа расположены по одной линии попеременно, и будет состоять из первого соединительного проводника, соединяющего каждую торцевую поверхность соседних стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, которые содержатся в одном и том же ряду элементов среди множества рядов элементов параллельно данному ряду элементов, второго соединительного проводника, соединяющего каждую торцевую поверхность стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, переходя на соседний ряд элементов, и пары третьих соединительных проводников, подсоединенных к каждой торцевой поверхности каждого стержнеобразного элемента, предусмотренного, по меньшей мере, на одной концевой части и другой части стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно первым и вторым соединительными проводниками, и пару выводных проводников, подсоединенных соответственно к третьим соединительным проводникам.

Кроме того, термоэлектрическое устройство может иметь такую конструкцию, что, когда предусмотрено множество рядов элементов, подобных описанным выше, термоэлектрическое устройство снабжено первыми и вторыми соединительными проводниками, подобными описанным выше, и пара третьих соединительных проводников, подсоединенных к каждой торцевой поверхности первой группы стержнеобразных элементов, содержащей стержнеобразные элементы, по меньшей мере, на одной концевой части стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно первым и вторым соединительными проводниками, и к каждой торцевой поверхности второй группы стержнеобразных элементов, содержащей стержнеобразные элементы на другой его концевой части соответственно, и стержнеобразный элемент первой группы стержнеобразных элементов и стержнеобразный элемент второй группы стержнеобразных элементов оголены на поверхности, исключая вышеописанную соединительную торцевую поверхность вышеописанного блока термоэлектрических элементов, а пара выводных проводников подсоединяется к оголенным поверхностям стержнеобразных элементов из соответствующих вышеописанных групп.

В этом термоэлектрическом устройстве каждый стержнеобразный элемент, предусмотренный на одной концевой части и другой концевой части стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно, может быть расположен почти по диагонали по отношению к соединительной торцевой поверхности блока термоэлектрических элементов.

Кроме того, эти термоэлектрические устройства могут быть сконструированы таким образом, что пара выводных проводников образуется на одной поверхности, исключая соединительную торцевую поверхность блока термоэлектрических элементов, либо каждый образуется на двух противоположных поверхностях, исключая соединительную торцевую поверхность блока термоэлектрических элементов.

Вдобавок к вышесказанному, настоящее изобретение, характеризующееся способом изготовления термоэлектрического устройства, который включает шаг создания блока термоэлектрических элементов, шаг создания множества термопар путем соединения каждой торцевой поверхности стержнеобразных элементов n-типа и p-типа на соединительной торцевой поверхности с помощью соединительного проводника таким образом, что множество стержнеобразных элементов n-типа и p-типа соединяются попеременно последовательно, и шаг создания пары выводных проводников, электрически соединенных с соответствующими стержнеобразными элементами, предусмотренными, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части множества термопар, соединенных последовательно на поверхности, исключая соединительные торцевые поверхности.

В этом способе изготовления выводной проводник может быть создан на одной поверхности, исключая соединительную торцевую поверхность, либо на двух противоположных по отношению друг к другу поверхностях.

Как вариант, способ может содержать шаг оголения на поверхности, исключая соединительную торцевую поверхность, каждого стержнеобразного элемента, предусмотренного, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части множества термопар, соединенных последовательно, перед созданием выводного проводника, чтобы создать выводные проводники путем установления контакта одного и другого проводника из пары выводных проводников с одной и другой оголенной поверхностью каждого стержнеобразного элемента.

В этом случае создание выводных проводников может быть выполнено путем оголения каждого стержнеобразного элемента на двух противоположных поверхностях, исключая соединительную торцевую поверхность, и путем установления контакта одного и другого проводника из пары выводных проводников с каждой одной и другой оголенной поверхностью каждого стержнеобразного элемента.

Термоэлектрическое устройство может быть сконструировано с помощью шага создания каждой скошенной поверхности с закругленными кромками путем срезания или шлифования угловых частей, образованных поверхностью, исключая соединительную торцевую поверхность, и каждой поверхностью, соседней по отношению к обоим концам этой поверхности, и оголения стержнеобразных элементов, предусмотренных, по меньшей мере, на одной концевой части и другой концевой части множества термопар, соединенных последовательно, на одной и другой скошенных поверхностях с закругленными кромками, и шага установления соответствующего контакта одного и другого проводника из пары выводных проводников с каждым стержнеобразным элементом на оголенных поверхностях скошенных поверхностей с закругленными кромками.

В каждом вышеописанном способе изготовления шаги создания блока термоэлектрических элементов могут включать в себя шаг создания продольного прореза и продольной разделительной стенки в термоэлектрическом полупроводниковом блоке n-типа и термоэлектрическом полупроводниковом блоке p-типа, чтобы создать блок с прорезами n-типа и блок с прорезами p-типа, шаг создания объединенного блока путем объединения продольного прореза и продольной разделительной стенки, вставляемых друг в друга, чтобы соединить блок с прорезами n-типа и блок с прорезами p-типа, и путем создания изолирующего связующего слоя в пространстве между вставляющимися частями обоих блоков, шаг создания объединенного блока со стенками и прорезами путем создания поперечного прореза и поперечной перегородки в направлении, пересекающемся с вышеописанным поперечным прорезом в объединенном блоке, шаг создания блока путем образования изолирующего слоя в поперечном прорезе объединенного блока с прорезами и стенками, так что может быть создан блок, в котором множество стержнеобразных элементов n- типа и множество стержнеобразных элементов p-типа расположены регулярно через изолирующий слой, и шаг создания двух соединительных торцевых поверхностей путем срезания или шлифования двух поверхностей, пересекающихся с продольным направлением стержнеобразного элемента n-типа и стержнеобразного элемента p-типа, входящих в блок, для оголения как торцевых поверхностей каждого вышеупомянутого стержнеобразного элемента n-типа, так и торцевых поверхностей каждого вышеупомянутого стержнеобразного элемента p-типа.

В настоящем изобретении от поверхности, исключая соединительные торцевые поверхности, где соединяется каждая торцевая поверхность стержнеобразных элементов в термоэлектрическом устройстве, отходит выводная шина. Соответственно для обеспечения выводной шины не требуется дополнительного места, что делает термоэлектрическое устройство с этой точки зрения более эффективным. Это полезно для малогабаритных термоэлектрических устройств.

Даже в случае устройства с высокой плотностью для выводной шины может быть предусмотрен достаточно широкий участок независимо от тонкой конфигурации межсоединений электродов. Следовательно, достигаются высокая пригодность к работе и надежный электрический контакт.

Фиг. 1 показывает вид в перспективе на примере термоэлектрических полупроводниковых блоков n-типа и p-типа согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - вид в перспективе, показывающий пример блоков с прорезами n-типа и p-типа; фиг. 3 - вид в перспективе, показывающий блоки с прорезами n-типа и p-типа по фиг. 2 в объединенном состоянии; фиг. 4 - вид в перспективе, показывающий объединенный блок с прорезами, где в объединенном блоке по фиг. 3 образован поперечный прорез; фиг. 5 - вид в перспективе, показывающий состояние, при котором в объединенном блоке с прорезами по фиг. 4 образован изолирующий слой смолы; фиг. 6 - вид в перспективе, показывающий блок термоэлектрических элементов, который получают путем шлифования боковой грани объединенного блока с прорезами по фиг. 5; фиг. 7 - вид в плане на термоэлектрический блок; фиг. 8 - вид в плане на термоэлектрическое устройство, на котором образована конфигурация межсоединений; фиг. 9 - вид того же устройства в перспективе; фиг. 10 - вид сзади на то же устройство; фиг. 11 - вид в перспективе на блок термоэлектрических элементов, на котором создана другая конфигурация межсоединений; фиг. 12 - часть поперечного сечения для примера блока термоэлектрических элементов в процессе изготовления термоэлектрического устройства; фиг. 13 - часть поперечного сечения для другого примера блока термоэлектрических элементов; фиг. 14 - часть поперечного сечения для следующего примера блока термоэлектрических элементов; фиг. 15 - часть поперечного сечения для еще одного примера блока термоэлектрических элементов; фиг. 16 - вид в перспективе, показывающий модифицированный пример блока термоэлектрических элементов; фиг. 17 - вид в перспективе, показывающий другой модифицированный пример блока термоэлектрических элементов, на котором создана конфигурация межсоединений; фиг. 18 - вид в перспективе, показывающий еще один модифицированный пример термоэлектрического устройства; фиг. 19 - вид в перспективе, показывающий состояние, когда конфигурация межсоединений создана на блоке термоэлектрических элементов по фиг. 18; фиг. 20 - вид в перспективе, показывающий еще один модифицированный пример блока термоэлектрических элементов; фиг. 21 - вид в перспективе, показывающий состояние, при котором конфигурация межсоединений создана на блоке термоэлектрических элементов по фиг. 20; и фиг. с 22 по 25 - виды в плане, показывающие модифицированные примеры конфигураций межсоединений термоэлектрического устройства.

Далее со ссылками на чертежи раскрывается конструкция термоэлектрического устройства и способ его изготовления.

Первый вариант конструкции термоэлектрического устройства (фиг. 8 - 10) Сначала объясняется конструкция термоэлектрического устройства согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг. 9, конструкция термоэлектрического устройства по настоящему изобретению состоит главным образом из блока термоэлектрических элементов 53 и проводника 58, созданного на его поверхности.

Блок термоэлектрических элементов 53, как показано на чертеже, построен таким образом, что стержнеобразный элемент n-типа 51, в котором термоэлектрический полупроводник n-типа обработан в виде столбика с квадратным сечением, и стержнеобразный элемент p-типа 52, в котором термоэлектрический полупроводник p-типа обработан подобным же образом, расположены регулярно и зафиксированы, объединяясь друг с другом в одно целое в форме куба.

Блок термоэлектрических элементов 53 содержит изолирующий слой 50, выполненный из изолирующей смолы соответственно между каждым из стержнеобразных элементов n-типа 51 и между каждым из стержнеобразных элементов p-типа 52, для изоляции стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52 и для фиксации стержнеобразного элемента n- типа 51 и стержнеобразного элемента p-типа 52.

Блок термоэлектрических элементов 53 имеет верхнюю поверхность 53a и нижнюю поверхность 53b в виде двух соединительных торцевых поверхностей, которые выполняются путем оголения торцевых поверхностей как стержнеобразного элемента n-типа 51, так и стержнеобразного элемента p-типа 52, и имеет одну из поверхностей в виде боковой поверхности 53c, исключая соединительные торцевые поверхности.

Проводники 58 состоят из множества соединительных проводников 58a для соединения соответствующих торцевых поверхностей стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразного элемента p-типа 52 на верхней поверхности 53a и нижней поверхности 53b и выводных проводников 58b, предусмотренных на боковой поверхности 53c.

Соединительный проводник 58a, созданный на верхней поверхности 53a и нижней поверхности 53b, размещен так, как показано на фиг. 8 и 10. Каждая торцевая поверхность стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразного элемента p-типа 52 соединена соединительным проводником 58a для создания последовательности термопар, в которой множество стержнеобразных элементов n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52 соответственно соединены последовательно таким образом, чтобы можно было образовать максимально возможное количество термопар.

Выводные проводники 58b образованы в паре на боковой поверхности 53c блока термоэлектрических элементов 53, как показано на фиг. 9, и каждый выводной проводник 58b электрически соединен со стержнеобразными элементами, содержащими каждый из стержнеобразных элементов 51a, 52a, предусмотренных на одной концевой части и другой концевой части последовательности стержнеобразных элементов n-типа и p-типа, соединенных последовательно. Каждый выводной проводник 58b также электрически соединен с соединительными проводниками 58a. Выводной проводник 58b служит в качестве контактной площадки для выводной шины, к которой с помощью припоя или проводящего связующего вещества может быть подсоединен еще один выводной провод. Этот выводной провод используется для подсоединения к другим устройствам или цепям.

Первый вариант способа изготовления термоэлектрического устройства (фиг. 1 - 10) Далее объясняется способ изготовления термоэлектрического устройства согласно настоящему изобретению.

Сначала, как показано на фиг. 1, подготавливаются термоэлектрический полупроводниковый блок n-типа 1 и термоэлектрический полупроводниковый блок p-типа 2. Термоэлектрический блок n-типа 1 и термоэлектрический полупроводниковый блок p-типа 2 являются полупроводниковыми блоками, которые после обработки превращаются в стержнеобразные элементы соответственно n-типа и p-типа в виде столбиков с квадратным сечением, причем предпочтительно, чтобы все их размеры были одинаковыми, включая длину. Между прочим, на чертежах термоэлектрический полупроводниковый блок n-типа 1 имеет диагональную штриховку, что позволяет легко различить оба блока.

В данном варианте для термоэлектрического полупроводникового блока n-типа 1 используется синтерированное тело из BiTe (висмут-теллур) n-типа, то есть термоэлектрический полупроводник n-типа, а для термоэлектрического полупроводникового блока p-типа 2 используется синтерированное тело из BiTeSb (висмут-теллур-сурьма) p-типа, то есть термоэлектрический полупроводник p-типа, причем размеры обоих блоков установлены равными 12124 мм.

Затем, как показано на фиг. 2, в термоэлектрическом полупроводниковом блоке n-типа 1 создается множество параллельных прорезов с фиксированным шагом, и в то же время создается продольная разделительная стенка 27 для получения гребенчатого блока с прорезами n-типа 21. Подобным же образом из термоэлектрического полупроводникового блока p-типа 2 создается блок с прорезами p-типа 22. В то же самое время с тем же шагом выполняются продольные прорезы 26 в блоке с прорезами n-типа 21 и блоке с прорезами p-типа 22, и при этом ширина продольного прореза 26 на одном блоке выполняется большей, чем ширина продольной разделительной стенки 27.

Подходящее значение ширины продольного прореза 26 устанавливается с учетом необходимости взаимной фиксации блока с прорезами n-типа 21 и блока с прорезами p-типа 22 в последующем процессе обработки. Разница в ширине между продольным прорезом 26 и продольной разделительной стенкой 27 соответствует ширине участка, который далее служит в качестве изолирующего слоя смолы. С учетом надежной изоляции между блоком с прорезами n-типа 21 и блоком с прорезами p-типа 22 и эффективности обработки в процессе фиксации обоих блоков, который будет рассмотрен ниже, эта разница предпочтительно должна составлять более 10 мкм.

Между прочим, обработка продольного прореза 26 может выполняться полированием с помощью проволочной пилы.

Поперечное сечение проволоки проволочной пилы круглое, так что, строго говоря, форма дна обработанного продольного прореза 26 представляет собой искривленную поверхность, но для удобства вычерчивания дно на фиг. 2 изображено плоским.

Продольный прорез 26, имеющий глубину 3 мм (в качестве направления толщины берется длина внешнего профиля, равная 4 мм), шаг 120 мкм и ширину 70 мкм, создается с использованием проволочной пилы.

Далее, как показано на фиг. 3, блок с прорезами n-типа 21 и блок с прорезами p-типа 22, показанные на фиг. 2, соединяются в единое целое путем объединения и взаимной фиксации продольных прорезов 26 и продольных разделительных стенок 27. Эти два объединенных блока фиксируются с помощью изолирующего связующего слоя 62, обладающего изолирующим свойством, который создается в районе каждой сцепляющейся части, чтобы получить объединенный блок 3.

В процессе склеивания при изготовлении объединенного блока 3 особое внимание следует обратить на то, что связующий слой 62 должен выполнять не только функцию склеивания двух блоков, но также и обеспечивать электрические изолирующие свойства между блоком с прорезами n-типа 21 и блоком с прорезами p-типа 22.

Если внутренняя стенка продольного прореза 26 может быть обработана так, чтобы получилась весьма гладкая поверхность, посредством процесса полирования с помощью проволочной пилы, то объединенный блок 3 перед склеиванием частично погружается в связующее вещество, имеющее высокую текучесть (например, связующее вещество на основе эпоксисоединения термореактивного типа с низкой вязкостью при нормальной температуре), и связующее вещество благодаря капиллярному эффекту имеет возможность заполнить пространство между продольными прорезами 26 и продольными разделительными стенками 27, тем самым давая возможность создать связующий слой 62 с электрическими изолирующими свойствами.

Теперь, чтобы завершить выполнение объединенного блока с прорезами 43, укомплектованный объединенный блок 3 по фиг. 3 снабжается, как показано на фиг. 4, множеством поперечных прорезов 46 (на чертеже 4 прореза) с заранее заданным шагом, которые создаются в еще одном процессе выполнения прорезов.

Обработка поперечного прореза 46 может быть выполнена таким же образом, как и обработка продольных прорезов 26 на фиг. 2, с использованием процесса полирования с помощью проволочной пилы. Затем с заранее заданными интервалами создаются поперечные разделительные стенки 47 на остальной части. Между прочим, поперечные прорезы 46 могут быть образованы в таком направлении, чтобы они пересекались с продольным прорезом 26, но обычно наиболее удобно выполнить поперечные прорезы 46 таким образом, чтобы они пересекались с продольным прорезом 26 под прямыми углами, как показано на фиг. 4.

Поперечные прорезы 46 могут выполняться от любой поверхности: на стороне термоэлектрического полупроводника p-типа, или наоборот, на стороне термоэлектрического полупроводника n-типа. То есть, поперечные прорезы 46 могут выполняться либо с верхней, либо с нижней стороны объединенного блока 3. Поперечный прорез 46 предпочтительно создается на глубину, доходящую до основания продольных прорезов 26 или продольных разделительных стенок 27 термоэлектрического полупроводника n-типа и термоэлектрического полупроводника p-типа объединенного блока 3.

В отличие от продольного прореза 26 ширина поперечного прореза 46 предпочтительно должна быть как можно меньшей. Причина этого состоит в том, что, как понятно из следующего процесса, часть, которая обеспечивает способность генерации энергии, является частью поперечных разделительных стенок 47, и предпочтительно сделать площадь поперечного прореза 46 как можно меньшей с точки зрения качества термоэлектрического устройства.

Соответственно в данном варианте поперечный прорез 46 образован с размерами: длина шага 120 мкм, ширина 40 мкм и глубина 3 мм.

Между прочим, значение поперечной ширины 40 мкм является практически наименьшим значением ширины, которая получается в процессе обработки проволочной пилой.

Вслед за процессом на фиг. 4 создается изолирующий слой смолы 54, как показано на фиг. 5, путем заполнения изолирующей смолой на основе эпоксисоединения поперечного прореза 46 и ее отверждения. То есть, готовится форма (не показана), которая вмещает объединенный блок с прорезами 43, и после помещения объединенного блока с прорезами 43 в эту форму она заполняется изолирующей смолой. Затем форма удаляется. После этого путем шлифования или полирования удаляются верхняя и нижняя поверхности объединенного блока с прорезами 43, покрытого изолирующим слоем смолы 54. Таким образом выполняется заключительный процесс для оголения контактирующей части поперечных прорезов 26 с продольными разделительными стенками 27 (основанием продольных разделительных стенок 27) термоэлектрического полупроводника n-типа и термоэлектрического полупроводника p-типа, и создается блок термоэлектрических элементов 53, показанный на фиг. 6.

Поскольку вышеупомянутый связующий слой 62, показанный на фиг. 3, и изолирующий слой смолы 54, показанный на фиг. 5, являются слоями, которые выполняют одну и ту же функцию обеспечения электрической изоляции, оба слоя соединяются в изолирующий слой 50, как показано на фиг. 6 и последующих фигурах.

На фиг. 7 показан вид в плане на блок термоэлектрических элементов 53 в том положении, как он виден точно сверху. Заметим, что блок термоэлектрических элементов 53 в этом положении выглядит таким образом, что каждые три ряда располагаются регулярно, чередуясь, причем ряд содержит набор из пяти образцов, как они видны точно сверху, каждого из стержнеобразных элементов n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52. И горизонтальные поперечные сечения стержнеобразного элемента n-типа 51, и горизонтальные поперечные сечения стержнеобразных элементов p-типа 52 являются прямоугольниками, каждый из которых имеет размеры 5080 мкм. Таким образом, если блок термоэлектрических элементов 53 имеет размеры 62.42 мм, то блок 53 содержит по 1000 образцов стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52, имеющих размеры 50 80 2000 мкм, то есть 1000 термопар.

Далее, каждая торцевая поверхность стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразного элемента p-типа 52 электрически соединяются друг с другом с помощью соединительного проводника 58a на верхней поверхности 53a и нижней поверхности 53b блока термоэлектрических элементов 53, как показано на фиг. 6. Это делается таким образом, что выполненные из никеля металлические маскирующие пленки, имеющие отверстия, соответствующие каждой конфигурации межсоединений на верхней поверхности 53a и нижней поверхности 53b, размещаются в определенном положении по отношению к верхней поверхности 53a и нижней поверхности 53b и фиксируются при тесном контакте, а затем создается металлическая пленка посредством вакуумного напыления.

Затем на одной боковой поверхности 53c блока термоэлектрических элементов 53 создается пара выводных проводников 58b, которые служат в качестве контактной площадки для подсоединения выводной шины для других цепей. Эта пара создается таким образом, что металлические маскирующие пленки, имеющие отверстие, соответствующее выводному проводнику 58b, помещаются на боковой поверхности 53c и плотно фиксируются, а затем выполняется процесс вакуумного напыления металла с наклоном. Толщина пленки, полученной вакуумным напылением, составляет 100 нм для хрома и 900 нм для меди.

Как описано выше, конфигурация межсоединений соединительного проводника 58a, показанная на фиг. 8, для соединения стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52 создается на верхней поверхности 53a термоэлектрического устройства 53, а пара выводных проводников 58b, показанная на фиг. 9, выполняется на боковой поверхности 53c. Между прочим, поскольку каждый выводной проводник 58b и соединительный проводник 58a создаются одновременно посредством вакуумного напыления, они соединены друг с другом.

Далее на нижней поверхности 53b блока термоэлектрических элементов 53, показанного на фиг. 6, выполняется процесс межсоединения для соединения каждой торцевой поверхности стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52.

То есть, в заранее заданном положении на нижней поверхности 53b фиксируется металлическая маскирующая пленка, имеющая отверстие, соответствующее конфигурации межсоединений на нижней поверхности 53b, и путем подобного же процесса вакуумного напыления, которое было описано выше, создается пленка, имеющая толщину 100 нм для хрома и 900 нм для меди. Таким образом, на нижней поверхности 53b с помощью соединительного проводника 58a создается схема межсоединений, показанная на фиг. 10.

Как было описано выше, когда с помощью соединительного проводника 58a соединяются торцевые поверхности каждого стержнеобразного элемента n-типа и стержнеобразного элемента p- типа, выполняется процесс с целью получения множества термопар, которые создаются таким образом, что стержнеобразные элементы n-типа и p-типа 51, 52 соединяются попеременно последовательно. Выводной проводник 58b, а также соединительный проводник 58a могут быть электрически подсоединены к каждому из стержнеобразных элементов 51a, 52a, которые предусмотрены на одной концевой части и на другой концевой части множества образованных здесь термопар, а к каждому выводному проводнику 58b могут быть припаяны выводные провода (не показаны). Выводной провод может быть использован как выводная шина для других цепей или других термоэлектрических устройств.

Посредством вышеупомянутого процесса межсоединений электрически последовательно соединяются 1000 термопар, состоящих из стержнеобразного элемента n-типа 51 и стержнеобразных элементов p-типа 52. Поскольку каждый выводной пров