热电模块制造技术

本发明专利技术涉及热电设备且能够用在利用热电模块的各种设备中。热电模块包含通过切换母线(5)连接到电路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导体支路、以及保护性聚合物涂层(8)。保护性聚合物涂层(8)被涂覆到相互连接的支路(3，4)和母线(5)上，且该涂层为通过氟橡胶胶乳改性的电沉积的聚合物清漆涂料组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及热电设备且可用在利用热电模块的各种设备中。
技术介绍
已知包含通过切换母线连接到电路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导 体支路、W及保护性聚合物涂层的热电模块（参考2008年1月3日公开的美国申请 No. 2008000511 (Al)、2008年2月21 日公开的美国申请No. 2008041067(A1))。 该已知的热电模块的缺点在于，在热电模块的内部部件上(具体地在W框架(绝热 板)包围的N型半导体支路和P型半导体支路、W及母线上）的涂层的电沉积未提供均一的连 续的保护性聚合物涂层。运是由于如在最接近的类似申请中描述的用W制造热电模块的方 法(参考2008年1月3日公开的美国申请No. 2008000511 (Al )、2008年2月21日公开的美国申 请No. 2008041067(A1))。该方法包括热电模块的换热板和热电元件的连接过程W及将热电 模块浸入到电涂料浴内的过程。在完成连接过程后进行浸入。在涂覆保护性聚合物涂层后 在炉内进行热硬化。在全部组件彼此连接之后进行浸入过程是至关重要的。当由于不允许 完全绝缘的复杂几何结构而避免了涂料在热电模块的内部组件上的电沉积时，均一的连续 的保护性聚合物涂层只能够被形成在热电模块的外部组件(换热板)上。 通过使用缺乏所需要的高分散能力的基于环氧树脂的涂料，进一步增加了上述缺 点。此外，形成的基于保护性环氧聚合物的涂层是非弹性的，从而导致在热电模块运行期间 涂层断裂W及丧失绝缘完整性。
技术实现思路
本专利技术的技术效果是热电模块的改善的可靠性，运是由于通过借助弹性的保护性 聚合物涂层提供对模块的导电组件的充分保护而消除了上述缺点。例如:在湿度W=100% 且溫度T = 25°C下，在沿着边界未密封的情况下(在未密封换热板的情况下），热电模块的连 续故障时间超过36000小时。 根据本专利技术的第一实施方式，如下实现上述技术效果:热电模块包含通过切换母 线连接到电路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导体支路、W及保护性聚合物涂 层，在该热电模块中的该保护性聚合物涂层被涂覆到相互连接的支路和母线的全部暴露的 表面上，其中通过氣橡胶胶乳改性的电沉积的聚合物涂料组合物被用作该涂层。 热电模块可具有利用热传导粘结剂胶接在绝缘层上部的换热板。[000引根据本专利技术的第二实施方式，如下实现技术效果:在包含通过连接到对应换热板 的切换母线而连接到电路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导体支路、W及保护性 聚合物涂层的热电模块中，换热板由非传导材料制成，且保护性聚合物涂层仅仅被涂覆到 相互连接的支路和母线上，其中，通过氣橡胶胶乳改性的电沉积的聚合物涂料组合物被用 作该涂层。切换母线的外侧可基于DBC技术(通过化学反应将Cu与由Ah〇3制成的换热板直接 结合)附接至换热板，或者利用热传导柔性粘结剂胶接。 根据本专利技术的第=实施方式，如下实现技术效果:在包含通过切换母线连接到电 路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导体支路、换热板W及保护性聚合物涂层的热 电模块中，一个换热板由非传导材料制成且直接连接至母线，另一个换热板通过覆盖母线 和支路的保护性聚合物涂层连接至母线，其中，通过氣橡胶胶乳改性的电沉积的聚合物涂 料组合物被用作该涂层。 切换母线可W基于DBC技术连接至一个换热板，或者利用热传导柔性粘结剂胶接。 在本专利技术的全部的实施方式中，保护性聚合物涂层具有5微米至23微米的厚度、按 重量计1%至25%的含氣量、且通过阴极电沉积或阳极电沉积由水基聚合物涂料组合物制 成，该水基聚合物涂料组合物具有添加的氣橡胶胶乳且包含具有如下成分的功能单体:按 重量计高达70 %的氣、按重量计1%至2%的合成醇（syn thano 1)、按重量计1.5%至3%的聚 乙二醇。【附图说明】 通过【附图说明】本专利技术的本质。 图1示出单级热电模块和多级热电模块的总体布置； 图2示出热电模块的局部剖面(分解)视图用W详细说明。【具体实施方式】 单级热电模块1或多级热电模块2(图1)包括平行安装且彼此不接触的N型半导体 支路3和P型半导体支路4(图2);切换母线5,该切换母线5在端部6处将半导体支路3和半导 体支路4连接到电路中。切换母线将所有的半导体支路连接，且切换母线5在其外侧被附接 到换热板7。 热电模块的全部实施方式的特征在于利用保护性聚合物涂层8,该保护性聚合物 涂层8为电沉积的通过氣橡胶胶乳改性的聚合物涂料组合物。 根据第一实施方式的热电模块的特征在于，可W在不存在换热板7的情况下使用 该热电模块。在需要使用换热板7的场景中，使用热传导柔性粘结剂、通过预先涂覆的保护 性聚合物涂层8将运些换热板7与切换母线5连接。 根据第二实施方式的热电模块的特征在于使用由非传导材料制成的换热板7,从 而不允许在用水基聚合物涂料组合物进行涂层电沉积期间将保护性聚合物涂层8涂覆到换 热板7上。因此，在本专利技术的第二实施方式中，保护性聚合物涂层仅仅被涂覆到热电模块的 相互连接的支路和母线上。 根据第=实施方式的热电模块的特征在于使用运样一个(热的）换热板7:该换热 板7由非传导材料制成且在涂覆保护性聚合物涂层8之前利用DBC工艺或热传导柔性粘结剂 而被仅连接至切换母线5。通过覆盖母线和支路的保护性聚合物涂层，即在涂层电沉积之 后，将另一个(冷的)换热板7连接到母线5。 通过阴极电沉积方法或阳极电沉积方法来涂覆涂层8"P型导电支路材料为固溶体 (Bi2Te3)x(Sb2Te3) I-X 和（Bi2Te3)x(Sb2Te3)Y(Sb2Se3) I-X-YdN 型导电支路材料为固溶体 (Bi2Se3)x(Bi2Te3)i-x。半导体支路可具有各种不同的横截面（圆形的、方形的、矩形的等)和 尺寸。制作完成的支路3和支路4在其端部利用由金属(例如Ni)制成的防扩散涂层W及用于 W锡或金(Au)合金形式进行针焊的涂层来获得保护。母线5由铜(Cu)制成且可W具有保护 性金属(例如Ni)涂层W及用于W锡或金(Au)合金形式进行针焊的涂层。W低烙点为基础的 锡(Sn)和其它焊料用于将支路3和支路4与母线5连接。提出了通过阴极电沉积或阳极电沉 积来涂覆保护性聚合物涂层W保护组装的热电模块免受侵入性的环境冲击、高湿度、电短 路。 为了确保连续涂层与热电模块的导电部件的粘结是牢固的，必须使用 ZESTRON饭焊剂测试或类似测试来进行热电模块的去焊剂测试。如果结果是令人满意 的，则利用溶剂对热电模块进行处理:在T = 45°C-50°C下利用异丙醇t = 3分钟，然后在T = 25°C下利用丙酬t = l分钟，在t = 2分钟至5分钟期间，在T = 40°C-45°C下溶液将氧化物膜从 支路和铜母线材料中去除且包含有机酸和络合剂，W及在t=l分钟至3分钟期间，在T = 30 °0至35°0下在超声波浴中利用脱盐水进行充分冲洗。当热电模块的导电表面处理已经完成 时，将涂覆具有高分散能力的水基聚合物涂料组合物。该涂料组合物使得在复杂形状的产 品上提供厚度均一的、薄的、具有化学抗性的涂层。该组合物基于W所需的比例使用涂料系 统的组分。该组合物包括:粘结剂，其为通过封闭的甲苯二异氯酸醋而部当前第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电模块，所述热电模块包含通过切换母线连接到电路中的N型导电性半导体支路和P型导电性半导体支路、以及保护性聚合物涂层，其中，所述保护性聚合物涂层被涂覆到相互连接的支路和母线的全部暴露的表面上，且所述涂层为通过氟橡胶胶乳改性的电沉积的聚合物涂料组合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦列里·伊万诺维奇·格里施恩，塔特雅纳·尼古拉耶夫纳·玛伊瓦，
申请(专利权)人：阿弗托什塔姆普股份公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU