傳感器、傳感器系統(tǒng)和用于制造傳感器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種傳感器，所述傳感器具有用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)（10）、用于接觸熱源和冷源的接觸面（14、16）和熱導(dǎo)體路徑（18、20），所述熱電發(fā)電機(jī)（10）具有熱力作用的上側(cè)和底側(cè)（10a、10b），所述熱導(dǎo)體路徑（18、20）將所述接觸面（14、16）與熱電發(fā)電機(jī)（10）的上側(cè)和底側(cè)（10a、10b）相連，以在所述熱電發(fā)電機(jī)（10）的上側(cè)與底側(cè)（10a、10b）之間產(chǎn)生熱梯度，其中第一和/或第二熱導(dǎo)體路徑（18、20）被構(gòu)造為：在將所述接觸面（14、16）中的至少一個相對于熱電發(fā)電機(jī)（10）的上側(cè)和底側(cè)（10a、10b）中的至少一個不同取向的情況下使傳感器中的熱梯度轉(zhuǎn)向。此外，本發(fā)明還涉及一種相對應(yīng)的用于制造傳感器的方法和一種傳感器系統(tǒng)。
【專利說明】
傳感器、傳感器系統(tǒng)和用于制造傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器、一種傳感器系統(tǒng)和一種用于制造傳感器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)被稱作信息技術(shù)領(lǐng)域中的最重要的未來的開發(fā)之一。物聯(lián)網(wǎng)被理解為:不僅人有到互聯(lián)網(wǎng)的入口并且通過該互聯(lián)網(wǎng)來聯(lián)網(wǎng)，而且設(shè)備也通過互聯(lián)網(wǎng)彼此聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域涉及例如用于溫度測量的制造和家庭自動化(Hausautomat isierung)。傳感器已經(jīng)是可支配的，然而具有很高的制造成本。此外，開發(fā)同時從環(huán)境獲得所必需的電能的傳感器的努力過去了。通過光電池以及通過從溫度差獲得能量的熱電發(fā)電機(jī)使這成為可能。
[0003]熱電發(fā)電機(jī)的所獲得的能量直接與隨附的溫度梯度有關(guān)聯(lián)。為了將溫度梯度引向熱電發(fā)電機(jī)，必須借助于建造和連接技術(shù)來制造在熱電發(fā)電機(jī)的外殼之內(nèi)的熱路徑。在理想情況下，該熱路徑應(yīng)該會具有低的熱阻，以便使得在外殼之內(nèi)的損耗最小化。
[0004]AT O 190 151 BI公開了一種具有熱電發(fā)電機(jī)的電壓發(fā)生器，所述熱電發(fā)電機(jī)在通過廢熱熱源被保持在高溫度上的區(qū)域與在較低的溫度上的、由多個被布置在冷卻空氣流中的肋條(Rippe)形成的區(qū)域之間延伸，以產(chǎn)生溫度梯度，其中所述肋條稍帶長形地被構(gòu)造并且被布置成具有基本上平行的軸線的組，其中每個肋條都具有與廢熱熱源有直接的熱接觸的第一縱向棱。因此，在第一棱的附近形成了肋條的高溫區(qū)域。此外，還相對于第一棱以距廢熱熱源隔一定距離地設(shè)置第二縱向棱，其中所述肋條的第二棱是未被包封的自由的棱并且所述肋條的組被布置在空氣流之內(nèi)，使得冷卻空氣可以自由地沿著肋條流動，以致所述肋條被冷卻并且在肋條的第二邊緣區(qū)的附近形成肋條的低溫區(qū)域;而且所述發(fā)電機(jī)包括多個被安置在每個肋條上的熱電偶，其中每個熱電偶都具有與肋條的高溫區(qū)域的連接和與肋條的低溫區(qū)域的連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種傳感器，所述傳感器具有:用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)，所述熱電發(fā)電機(jī)具有對置的上側(cè)和底側(cè);橫向地彼此錯移的用于接觸熱源和冷源的接觸面;和熱導(dǎo)體路徑，所述熱導(dǎo)體路徑將接觸面與熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)相連，以將熱梯度提供給熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)，其中第一和/或第二熱導(dǎo)體路徑這樣被構(gòu)造:使附在橫向地彼此錯移的接觸面上的熱梯度轉(zhuǎn)向(umlenken)到熱電發(fā)電機(jī)的對置的上側(cè)和底側(cè)。
[0006]此外，本發(fā)明還提出了一種用于制造傳感器的方法，所述方法具有如下步驟:構(gòu)造被布置在襯底上的具有對置的上側(cè)和底側(cè)的用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī);構(gòu)造橫向地彼此錯移的用于接觸熱源和冷源的接觸面;構(gòu)造熱導(dǎo)體路徑，所述熱導(dǎo)體路徑將接觸面與熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)相連，以將熱梯度提供給熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)，其中第一和/或第二熱導(dǎo)體路徑使附在橫向地彼此錯移的接觸面上的熱梯度轉(zhuǎn)向到熱電發(fā)電機(jī)的對置的上側(cè)和底側(cè)。此外，本發(fā)明還提出了一種傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)具有按照本發(fā)明的傳感器、用于切換由熱電發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電壓的功率電路、用于控制熱電發(fā)電機(jī)的微控制器、用于存儲由熱電發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的能量的蓄能器、用于無線傳輸傳感器數(shù)據(jù)的無線電模塊和天線。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)置一種熱電發(fā)電機(jī)，所述熱電發(fā)電機(jī)借助于標(biāo)準(zhǔn)包裝工藝的材料是可打包的并且外部的溫度梯度經(jīng)過熱傳導(dǎo)路徑有效地被引到熱電發(fā)電機(jī)的表面。通過在傳感器之內(nèi)的借助于熱導(dǎo)體路徑的相對應(yīng)的布局的熱梯度的可轉(zhuǎn)向性，所述傳感器可以被構(gòu)造為使得用于接觸熱源和冷源的接觸面可以被布置在傳感器的任意側(cè)上。針對溫度梯度沒有通過熱電發(fā)電機(jī)的外殼或裝置的所設(shè)置的方向下降的情況，可以根據(jù)溫度梯度來布置用于接觸熱源和冷源的接觸面并且緊接著通過熱傳導(dǎo)路徑的適當(dāng)?shù)牟季謱囟忍荻纫綗犭姲l(fā)電機(jī)的表面。
[0008]有利的實(shí)施形式和擴(kuò)展方案由從屬權(quán)利要求以及由參考附圖的描述得到。
[0009]優(yōu)選地設(shè)置:接觸面通過襯底相互被分開，并且該襯底具有比接觸面更低的導(dǎo)熱性。通過由襯底將接觸面分開可以制造如下溫度梯度:所述溫度梯度因此可輸送給熱電發(fā)電機(jī)的熱力作用的(thermisch aktive)上側(cè)和熱力作用的底側(cè)。
[0010]此外，還優(yōu)選地設(shè)置:該傳感器具有相對于熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)相鄰地和遠(yuǎn)離地被布置的壁面以及與所述熱電發(fā)電機(jī)的相應(yīng)的側(cè)面相鄰地被布置的側(cè)面，其中所述接觸面中的至少一個被布置在傳感器的與熱電發(fā)電機(jī)的要接觸的上側(cè)或者底側(cè)相鄰地被布置的壁面上或者被布置在傳感器的側(cè)面上。由此，可以使該傳感器與周圍或安裝位置的溫度梯度適配。
[0011]按照另一優(yōu)選的構(gòu)建方案設(shè)置:所述熱導(dǎo)體路徑通過外殼的澆注材料(Vergussmasse)或者被布置在澆注材料的表面上或者被布置在襯底的表面上，或者至少部分地被通入到襯底中，并且由金屬材料(優(yōu)選地銅)來構(gòu)造。由此，可以實(shí)現(xiàn)傳感器的緊湊的構(gòu)造形式。將銅用于熱導(dǎo)體路徑使得好的導(dǎo)熱性成為可能。
[0012]此外，還優(yōu)選地設(shè)置:該外殼由澆注材料、蓋或者印制電路板構(gòu)造，和/或到熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)的導(dǎo)體路徑構(gòu)造了外殼的至少一部分。因?yàn)樵摑沧⒉牧暇哂斜葻釋?dǎo)體路徑更低的導(dǎo)熱性，所以可以將熱梯度有效地引向熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)。針對其中到熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)的導(dǎo)體路徑構(gòu)造了外殼的至少一部分的情況，可以放棄外殼的至少一部分。
[0013]按照另一優(yōu)選的實(shí)施例設(shè)置:用于接觸熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)的熱導(dǎo)體路徑通過金屬托架(Metal Ibuegel)被構(gòu)造，所述金屬托架將熱電發(fā)電機(jī)壓到襯底上，其中金屬托架在熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)的固定通過導(dǎo)熱的粘合劑來構(gòu)造。這是用于接觸熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)或者底側(cè)的熱導(dǎo)體路徑的簡單的并且成本有利的構(gòu)建方案。此外，諸如通過設(shè)置澆注材料或者其它的外殼來分開地固定熱電發(fā)電機(jī)是不必要的。
[0014]根據(jù)另一優(yōu)選的構(gòu)建方案設(shè)置:在襯底或者接觸面中構(gòu)造通孔，以用流體穿流外殼側(cè)，其中流體流制造了在襯底中或者在襯底下面的區(qū)與熱電發(fā)電機(jī)的一側(cè)和/或?qū)w路徑(18、20)之間的熱連接。用于穿流外殼側(cè)的通孔例如可以與暖氣的進(jìn)口和出口相連。因此可以產(chǎn)生高的溫度梯度并且將高的溫度梯度輸送給熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)和底側(cè)。因此，熱電發(fā)電機(jī)具有被改進(jìn)的效率。
[0015]按照另一優(yōu)選的構(gòu)建方案設(shè)置:空腔被構(gòu)造在外殼中，其中所述空腔借助于被構(gòu)造在襯底或者接觸面中的通孔與傳感器的外部相連，并且其中所述空腔和所述通孔被構(gòu)造用于利用流體穿流外殼側(cè)。因此，同樣可以借助于用流體來穿流將空腔用于提高溫度梯度并且由此同樣提高熱電發(fā)電機(jī)的效率。
[0016]所描述的構(gòu)建方案和擴(kuò)展方案可以任意地相互被組合。
[0017]本發(fā)明的其它的可能的構(gòu)建方案、擴(kuò)展方案和實(shí)施方案也包括本發(fā)明的之前或者在下文關(guān)于實(shí)施例所描述的特征的未明確提到的組合。
【附圖說明】
[0018]附上的附圖應(yīng)該介紹本發(fā)明的實(shí)施形式的另一種理解。所述附圖闡明了實(shí)施形式并且與描述相關(guān)聯(lián)地用于解釋本發(fā)明的原理和概念。
[0019]其它的實(shí)施形式和很多所提到的優(yōu)點(diǎn)鑒于附圖而得到。附圖的所示出的要素不是必需彼此按正確比例地被示出。
[0020]圖1示出了按照本發(fā)明的第一實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖2示出了按照本發(fā)明的第二實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖3示出了按照本發(fā)明的第三實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖4示出了按照本發(fā)明的第四實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖5示出了按照本發(fā)明的第五實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖6示出了按照本發(fā)明的第六實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖7示出了按照本發(fā)明的第七實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖8示出了按照本發(fā)明的第八實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；
圖9示出了按照本發(fā)明的第九實(shí)施形式的傳感器的剖面圖；和圖10示出了用于制造按照本發(fā)明的第一實(shí)施形式的傳感器的方法的流程圖。
[0021]在所述附圖的圖中，只要不做相反說明，相同的參考符號就標(biāo)明相同的或者功能相同的元件、構(gòu)件、部件。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出了按照發(fā)明的第一實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0023 ]該傳感器具有用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)1。該熱電發(fā)電機(jī)1具有熱力作用的上側(cè)1a和熱力作用的底側(cè)10b。此外，該傳感器還具有一對用于接觸熱源和冷源的接觸面14、16。此外，該傳感器還具有一對熱導(dǎo)體路徑18、20，所述熱導(dǎo)體路徑18、20將接觸面14、16與熱電發(fā)電機(jī)的上側(cè)1a和底側(cè)1b相連。尤其是，第一接觸面14借助于第一熱導(dǎo)體路徑18與熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)1b相連，而第二接觸面16借助于第二熱導(dǎo)體路徑20與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a相連。
[0024]此外，熱電發(fā)電機(jī)10還被布置在襯底12上。襯底12例如通過由硅構(gòu)造的印制電路板來設(shè)置?？商鎿Q地，襯底12也可以由熱固性材料、玻璃或者聚酰亞胺來構(gòu)造。
[0025]襯底12具有比接觸面14、16以及熱導(dǎo)體路徑18、20更低的導(dǎo)熱性。因此，通過導(dǎo)體路徑18、20可以將熱梯度有效地引到熱電發(fā)電機(jī)1的上側(cè)和底側(cè)。
[0026]在本實(shí)施形式中，第一接觸面14在傳感器的下部區(qū)中被布置在與襯底12相同的水平平面中。第一熱導(dǎo)體路徑18在傳感器的水平方向上從第一接觸面14延伸到熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)I Ob，其中所述第一熱導(dǎo)體路徑18與熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob的整個表面形成接觸。此外，所述第一熱導(dǎo)體路徑還被通入到襯底12中，使得第一接觸面14的上棱和上棱12齊平地被構(gòu)造。在本實(shí)施例中，第二接觸面16被布置在傳感器的側(cè)壁或側(cè)面上。第二熱導(dǎo)體路徑20在傳感器的水平方向上從第二接觸面16的上棱延伸到熱電發(fā)電機(jī)1的上側(cè)I Oa，其中所述第二熱導(dǎo)體路徑20與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a的整個表面形成接觸。在本實(shí)施例中，傳感器的外殼8通過完全包圍熱電發(fā)電機(jī)的澆注材料被構(gòu)造。因此，該外殼的特點(diǎn)在于:溫度梯度可以均勻地與外殼垂直和水平地被引向熱電發(fā)電機(jī)，以便獲得能量。接觸面14、16以及熱導(dǎo)體路徑18、20由具有很好的導(dǎo)熱性的銅構(gòu)造。在本實(shí)施例中，第一熱導(dǎo)體路徑18在內(nèi)部被實(shí)施而第二熱導(dǎo)體路徑20在外部被實(shí)施，以便可靠地確保到熱電發(fā)電機(jī)的熱流。
[0027]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)10的熱傳遞成為可能的(在圖1中未示出的)接觸部(Kontaktierung)被布置在熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)1b上?？蛇x地，(在圖1中未示出的)接觸部同樣可以被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的上側(cè)上。
[0028]圖2示出了按照本發(fā)明的第二實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0029]在本實(shí)施形式中，該傳感器被封閉(einhausen)在兩個印制電路板之間，而不是澆注材料被封閉在兩個印制電路板之間。熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)1b被布置在第一襯底12a上，而熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a與第二襯底12b相鄰地被布置，其中所述第二襯底12b被布置在熱電發(fā)電機(jī)10之上。
[0030]此外，該傳感器還具有墊片28，所述墊片28被布置在傳感器的在第一襯底12a與第二襯底12b之間的水平平面中。
[0031]尤其是，該墊片28被布置在第一接觸面14以及在墊片28的底側(cè)上的第一襯底12a與在墊片28的上側(cè)上的第二襯底12b之間。優(yōu)選地，墊片28環(huán)形地被構(gòu)造?？商鎿Q地，墊片28也可以框形地被構(gòu)造或具有另一適當(dāng)?shù)男螤睢|片28具有增附的特性。可替換地，墊片28也可以借助于焊接或者粘接來被固定。優(yōu)選地，墊片28被構(gòu)造為印制電路板，其中該印制電路板在中間區(qū)中具有通孔?？商鎿Q地，墊片28也可以由預(yù)浸材料來構(gòu)造。此外，可替換地，墊片28例如還可以通過在第一襯底12a或者第二襯底12b中被構(gòu)造的凹部來設(shè)置。
[0032]此外，接觸部30被布置在第二熱導(dǎo)體路徑20與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a之間。優(yōu)選地，(在圖2中未示出的)接觸部同樣被布置在熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)1b上。優(yōu)選地，相應(yīng)的接觸部由具有好的導(dǎo)熱特性的膠粘劑來構(gòu)造?？商鎿Q地，也可以通過焊接來構(gòu)造接觸部。通過設(shè)置接觸部可以改進(jìn)到熱電發(fā)電機(jī)10的熱傳遞。
[0033]此外，制造了電連接的電接觸部31被布置在熱電發(fā)電機(jī)10的底側(cè)1b與襯底12a之間。在本實(shí)施例中，電接觸部3通過接合線(Bonddraht)來構(gòu)造。
[0034]圖3示出了按照本發(fā)明的第三實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0035]在本實(shí)施形式中，第一接觸面14和第二接觸面16被布置在相同的側(cè)、尤其是傳感器的底側(cè)上。接觸面14、16相互具有橫向的距離并且通過襯底12相互被分開。該襯底具有比接觸面14、16更低的導(dǎo)熱性。第二接觸面16與第二熱導(dǎo)體路徑20相連，所述第二熱導(dǎo)體路徑20又與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a相連。因此，第二接觸面16與第二熱導(dǎo)體路徑20的溫度在外部在傳感器或傳感器的外殼8上被輸送給熱電發(fā)電機(jī)1的上側(cè)I Oa。
[0036]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)1的熱傳遞成為可能的(在圖3中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)1b上。可選地，(在圖3中未示出的)接觸部同樣可以被布置在熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)上。
[0037]圖4示出了按照本發(fā)明的第四實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0038]在本實(shí)施形式中，第二熱導(dǎo)體路徑通過金屬托架22被構(gòu)造，所述第二熱導(dǎo)體路徑是在第二接觸面16與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)I Oa之間的連接環(huán)節(jié)。該金屬托架被構(gòu)造為使得該金屬托架將熱電發(fā)電機(jī)10壓到襯底12上。金屬托架22在壓電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a上的固定通過有傳導(dǎo)能力的粘合劑來構(gòu)造。因此，金屬托架22同樣具有外殼8的功能。因此，不設(shè)置附加的蓋或用于圍住或固定熱電發(fā)電機(jī)10的澆注材料。例如，也可以將具有適當(dāng)?shù)臒崽卣鞯慕雍暇€用作熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a的可替換的接觸部。在金屬托架22與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)I Oa之間的以及在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)1b與第一熱導(dǎo)體路徑18之間的在圖4中未示出的中間區(qū)域利用導(dǎo)熱良好的接觸材料(諸如焊錫、有導(dǎo)熱能力的膠粘劑等等)來被實(shí)現(xiàn)。
[0039]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)10的熱傳遞成為可能的(在圖4中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0040]圖5示出了按照本發(fā)明的第五實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0041]除了在圖4中所示出的實(shí)施形式之外，按照圖5的實(shí)施形式的傳感器還具有以被施加在相應(yīng)的接觸面14、16上的并且圍住熱電發(fā)電機(jī)10的蓋為形式的附加的外殼8。在該實(shí)施形式中，暫時的犧牲層(例如可熱分解的聚合物)作為占位裝置(Platzhalter)在成型法之前被施加并且在成型法之后通過另外的工藝被分解。所述另外的工藝?yán)缈梢允菬岬?、濕化學(xué)的或者干化學(xué)的。通過分解而形成空腔(例如空氣)，所述空腔是導(dǎo)熱不良的并且因此只微小地影響了經(jīng)過熱電發(fā)電機(jī)10的熱路徑?？傁到y(tǒng)相對于外部影響通過外殼8的造型材料被保護(hù)。
[0042 ]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)1的熱傳遞成為可能的(在圖5中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0043]圖6示出了按照本發(fā)明的第六實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0044]按照本實(shí)施形式，該傳感器具有第一通孔24以及第二通孔26，其中所述第一通孔24被構(gòu)造在第一接觸面14中，而第二通孔26被構(gòu)造在第二接觸面16中。通孔24、26有利于用流體穿流外殼側(cè)，其中流體流制造了在接觸面14、16中或者在接觸面14、16下面的區(qū)與熱電發(fā)電機(jī)10的一側(cè)之間的熱連接。此外，通孔24、26還將在外殼8中被構(gòu)造的空腔與傳感器的外部相連。
[0045]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)10的熱傳遞成為可能的(在圖6中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0046]圖7示出了按照本發(fā)明的第七實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0047]按照本實(shí)施形式，除了在圖6中示出的實(shí)施形式之外，傳感器的外殼8還被構(gòu)造為使得所述外殼8在這些側(cè)被流體完全穿流。例如可以連接暖氣的進(jìn)口和出口。因此，溫度梯度可以有效地被引向熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a和底側(cè)10b。因此，該傳感器可以被耦合到已經(jīng)存在的流體系統(tǒng)上。
[0048]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)1的熱傳遞成為可能的(在圖7中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0049]圖8示出了按照本發(fā)明的第八實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0050]按照本實(shí)施形式，通孔24、26被構(gòu)造在接觸面14、16中，其中所述接觸面14、16被嵌入到襯底12中。因此，流體接觸在襯底之內(nèi)被實(shí)現(xiàn)。以蓋為形式的外殼8被設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)上?？商鎿Q地，接觸部或者澆注材料同樣可以被設(shè)置在熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)上。[0051 ]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)1的熱傳遞成為可能的(在圖8中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0052]圖9示出了按照本發(fā)明的第九實(shí)施形式的傳感器的剖面圖。
[0053]按照本實(shí)施形式，接觸面14、16分別被壓入到襯底12中。通孔24、26如在關(guān)于圖8所描述的實(shí)施形式中那樣被構(gòu)造在接觸面14、16中。
[0054]優(yōu)選地，用于使得被改進(jìn)的到熱電發(fā)電機(jī)10的熱傳遞成為可能的(在圖9中未示出的)接觸部被布置在熱電發(fā)電機(jī)1的底側(cè)I Ob上。
[0055]圖10示出了用于制造按照本發(fā)明的第一實(shí)施形式的傳感器的方法的流程圖。
[0056]在用于制造傳感器的方法的第一步SI中，進(jìn)行被布置在襯底12上的具有熱力作用的上側(cè)1a和底側(cè)1b的用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)10的構(gòu)造。在第二步S2中，進(jìn)行用于接觸熱源和冷源的接觸面14、16的構(gòu)造。在第三步S3中，進(jìn)行熱導(dǎo)體路徑18、20的構(gòu)造，所述熱導(dǎo)體路徑18、20將接觸面14、16與熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a和底側(cè)1b相連，以在熱電發(fā)電機(jī)10的上側(cè)1a與底側(cè)1b之間產(chǎn)生熱梯度，其中所述熱導(dǎo)體路徑18、20使在外殼8之內(nèi)的熱梯度轉(zhuǎn)向。在第四步S4中，進(jìn)行用于容納熱電發(fā)電機(jī)1的外殼8的構(gòu)造。
[0057]盡管本發(fā)明已經(jīng)在前面依據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例被描述，但是本發(fā)明不限于此，而是以多種多樣的方式和方法是可修改的。尤其是，本發(fā)明可以以各式各樣的方式被改變或者被修改，而不偏尚本發(fā)明的核心。
[0058]所述熱導(dǎo)體路徑18、20例如可以由金屬的印制導(dǎo)線、金屬的層間電路接通、線接合或者金屬的夾持器(Kla_er)構(gòu)成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.傳感器，其具有:用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)(10)，所述熱電發(fā)電機(jī)(10)具有對置的上側(cè)和底側(cè)(10a、1b);橫向地彼此錯移的用于接觸熱源和冷源的接觸面(14、16)；和熱導(dǎo)體路徑(18、20 )，所述熱導(dǎo)體路徑(18、20 )將接觸面(14、16 )與所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的上側(cè)和底側(cè)(I Oa、I Ob )相連，以將熱梯度提供給所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的上側(cè)和底側(cè)(10a、10b)，其中第一和/或第二熱導(dǎo)體路徑(18、20)這樣被構(gòu)造:使附在橫向地彼此錯移的接觸面(14、16)上的熱梯度轉(zhuǎn)向到所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的對置的上側(cè)和底側(cè)(10a、10b)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述接觸面(14、16)通過襯底(12)相互被分開，并且所述襯底(12)具有比接觸面(14、16)更低的導(dǎo)熱性。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器具有相對于所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的上側(cè)和底側(cè)(10a、1b)相鄰地和遠(yuǎn)離地被布置的壁面以及與所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的相應(yīng)的側(cè)面相鄰地被布置的側(cè)面，其中所述接觸面(14、16 )中的至少一個被布置在傳感器的與所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的要接觸的上側(cè)或者底側(cè)(I Oa、I Ob )遠(yuǎn)離地被布置的壁面上或者被布置在所述傳感器的側(cè)面上。4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器，其特征在于，所述熱導(dǎo)體路徑(18、20)通過外殼(8)的澆注材料或者被布置在所述澆注材料(12)的表面上或者被布置在襯底的表面上或者至少部分地被通入到襯底(12)中并且由金屬的材料、優(yōu)選地銅來構(gòu)造。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于，所述外殼(8)由澆注材料、蓋和/或襯底(12)構(gòu)造，和/或到所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的上側(cè)(1a)的導(dǎo)體路徑(18、20)構(gòu)造了所述外殼(8)的至少一部分。6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器，其特征在于，用于接觸所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的上側(cè)(1a)的熱導(dǎo)體路徑通過金屬托架(22)被構(gòu)造，所述金屬托架(22)將所述熱電發(fā)電機(jī)(10)壓到襯底(12)上，其中所述金屬托架(22)在所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的上側(cè)(1a)上的固定通過有導(dǎo)熱能力的粘合劑來構(gòu)造。7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的傳感器，其特征在于，在所述襯底(12)或者所述接觸面(14、16 )中構(gòu)造通孔(24、26 )，以用流體穿流外殼側(cè)，其中流體流制造了在所述襯底(12 )中或者在所述襯底(12)下面的區(qū)與熱電發(fā)電機(jī)(10)的一側(cè)和/或?qū)w路徑(18、20)之間的熱連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器，其特征在于，空腔被構(gòu)造在所述外殼(8)中，其中所述空腔借助于在襯底(12)或者接觸面(14、16)中被構(gòu)造的通孔(24、26)與所述傳感器的外部相連，并且其中所述空腔和所述通孔(24、26)被構(gòu)造用于用流體穿流外殼側(cè)。9.用于制造傳感器的方法，所述方法具有如下步驟: 構(gòu)造(SI)被布置在襯底(12)上的具有對置的上側(cè)和底側(cè)(10a、10b)的用于將熱能轉(zhuǎn)換為電能的熱電發(fā)電機(jī)(10); 構(gòu)造(S2)彼此橫向地錯移的用于接觸熱源和冷源的接觸面(14、16); 構(gòu)造(S3)熱導(dǎo)體路徑(18、20)，所述熱導(dǎo)體路徑(18、20)將接觸面(14、16)與所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的上側(cè)和底側(cè)(I Oa、I Ob )相連，以將熱梯度提供給所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的上側(cè)和底側(cè)(I Oa、I Ob )，其中第一和/或第二熱導(dǎo)體路徑(18、20 )使附在橫向地彼此錯移的接觸面(14、16)上的熱梯度轉(zhuǎn)向到所述熱電發(fā)電機(jī)(10)的對置的上側(cè)和底側(cè)(10a、10b)。10.傳感器系統(tǒng)，其具有:根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的傳感器；用于切換由熱電發(fā)電機(jī)(10)所產(chǎn)生的電壓的功率電路；用于控制所述熱電發(fā)電機(jī)(1 )的微控制器；用于存儲由所述熱電發(fā)電機(jī)(10)所產(chǎn)生的能量的蓄能器；用于無線傳輸傳感器數(shù)據(jù)的無線電模塊;和天線。
【文檔編號】H01L35/30GK105874622SQ201480072653
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】T.措勒, T.皮爾克, J.肯特納, R.埃倫普福特, F.安特
【申請人】羅伯特·博世有限公司