Technologie

Zwei Wafer Konzept

Die thermoelektrischen Elemente der Micropelt Thermogeneratoren und Peltierkühler bestehen aus n- und p-Typ Halbleitermaterialien auf Wismuttelluridbasis, die getrennt auf zwei Wafern hergestellt werden. Die Wafer werden dann gesägt und zusammengebondet, um so die thermoelektrischen Chips zu fertigen.

Konzept, Micropelt Chip aufgeklappt


Herstellung

Der Fertigungsprozess benutzt dabei die Standardmethoden der normalen Halbleiterfertigung. Siliziumwafer mit einer dünnen Oxidschicht werden als Substrate verwendet. Die thermoelektrischen Bi2Te3-Materialien werden durch Sputtern abgeschieden. Diese Schichten werden durch einen Trockenätzprozess strukturiert.

Die Wafer werden dann in einzelne n- and p-Typ Halbchips gesägt. Durch das Bonden dieser n- and p-Teile produziert Micropelt Thermogeneratoren und Peltierkühler.



Warum Bi2Te3?

Thermoelektrisches Material: KristallaufbauDiagramm für Leistung über Temperatur für diverse Materialien

Bi2Te3 ist das optimale Material für Einsatzgebiete im Raumtemperaturbereich (300 K).


Prozess Fluss

Die folgende Animation zeigt das Fertigungsprinzip in einer kurzen Zusammenfassung. Diese Animation setzt Flash ab Version 8 oder höher voraus. Das Plugin gib es hier auf der » Adobe Webseite. Beachten Sie bitte sorgfältig die Downloadoptionen.



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Der thermoelektrische Effekt

Thermoelektrische Effekte sind schon seit fast zwei Jahrhunderten bekannt. Im Jahr 1821 entdeckte Thomas Johann Seebeck (1770–1831) den nach ihm benannten Seebeckeffekt und 1834 Jean Charles Athanase Peltier (1785–1845) den Peltiereffekt. Der dritte thermoelektrische Effekt wurde von Sir William Thomson (1824–1907), besser bekannt als Lord Kelvin, beschrieben. In seiner thermoelektrischen Theorie, die er um 1860 veröffentlichte, hat Sir William Thomson alle drei Effekte erklärt – eine Erklärung, die noch heute gilt.

All diese Effekte fanden schon seit langem praktische Anwendungen: Thermogeneratorbauteile wandeln einen Wärmefluss in elektrische Energie um und Peltierkühler pumpen Wärme durch das Anlegen eines elektrischen Stroms.

Miniaturisierung und Micropelt

Der Trend zur Miniaturisierung in allen technischen Anwendungsfeldern verlangt auch nach neuen Fertigungskonzepten in der Thermoelektrik. Diese Verfahren müssen aber zur gleichen Zeit auch kostengünstig sein. Der Micropelt Ansatz ermöglicht dies, ganz im Gegensatz zur konventionellen Technologie.



Micropelt steht für eine neue Generation von thermoelektrischen Dünnfilmbauteilen. Micropelt erfüllt den steigenden Bedarf an immer kleineren Bauteilen in immer mehr Einsatzgebieten, in dem es die Methoden der Halbleiterfertigung auf die Thermoelektrik überträgt. Dies ist der fundamentale Unterschied zu der traditionellen Art der nahezu manuellen Fertigung der bisherigen Bauteile. Micropelt hält den Schlüssel für umfangreichere Anwendungen thermoelektrischer Komponenten auch in völlig neuen Märkten für » Thermogeneratoren und » Peltierkühlern wie z.B. dem » Energy Harvesting und » der genauen Temperaturkontrolle bereit.



Mikro-Thermoelektrische Dünnfilmbauteile

  • sind einen Faktor 10 oder mehr kleiner
  • bei vergleichbarer Leistung und Effektivität
  • ermöglichen Array-Anordnungen
  • machen Hybridaufbauten möglich
  • geben neue Eindesignmöglichkeiten
  • bieten Peltierkühler mit Kühlleistungsdichten > 100 W/cm2


Micropelt Peltierkühler auf Münzen