Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Strukturierung einer auf einem Substrat angeordneten Lage in mehrere voneinander getrennte Bereiche.

Die Strukturierung von einer auf einem Substrat angeordneten Lage ist beispielsweise bei der Herstellung von Leiterplatten als Träger für elektronische Bauteile erforderlich. Das

Substrat besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, auf dem sich eine Kupferschicht befindet. Die Leiterbahnen und Lötflächen werden durch eine Strukturierung der

Kupferschicht hergestellt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Strukturierung der elektrisch leitfähigen Lagen auf

Substraten zur Herstellung von Modulen mit mehreren

elektrisch in Serie geschalteten Dünnschicht-Thermoelementen. In der EP 1 287 566 Bl wird ein Dünnschicht-Thermoelement offenbart, das aus mindestens einer n-dotierten und

mindestens einer p-dotierten Halbleiterschicht aus

thermoelektrischem Material unter Ausbildung wenigstens eines sich entlang einer Grenzschicht ausbildenden pn-Übergangs besteht. Ein Temperaturgradient ist parallel zur Grenzschicht zwischen einer heißen und einer kalten Seite des

Thermoelementes anlegbar. Um die Thermoelemente zu einem Modul miteinander zu verschalten, ist ein Substrat mit mehreren elektrisch und thermisch leitfähigen Bereichen erforderlich, die durch isolierende Trennfugen zwischen den Bereichen thermisch und elektrisch voneinander getrennt sind.

Insbesondere bei der Leiterplattenherstellung, jedoch auch in der Mikroelektronik kommen zur Strukturierung der Lage

Fotolacke zum Einsatz. Auf die vollflächig das Substrat abdeckende leitfähige Lage wird eine dünne Schicht des lichtempfindlichen Fotolacks aufgebracht. Nach der Belichtung des Fotolacks durch eine Maske mit der gewünschten Struktur, beispielsweise in Form eines Leiterplattenlayouts, werden abhängig von dem verwendeten Fotolack entweder die

belichteten oder die unbelichteten Teile des Fotolacks mit einer Entwicklerlösung entfernt. Bringt man das so

vorbehandelte Substrat in eine geeignete Ätzlösung, so wird nur der freigelegte Teil der elektrisch leitfähigen Lage angegriffen, während die vom Fotolack bedeckten Anteile der Lage erhalten bleiben, weil der Fotolack gegen die Ätzlösung beständig ist. Schließlich muss der Fotolack von den nunmehr getrennten Bereichen der elektrisch leitfähigen Lage wieder entfernt werden. Diesen Vorgang nennt man Veraschung. Die Veraschung kann beispielsweise nass-chemisch erfolgen.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten

Strukturierungsverfahren besteht darin, dass die Maskierung und deren Entfernung hohe Kosten und eine lange

Verfahrensdauer verursachen. Soweit chemische Ätzprozesse erforderlich sind, sind darüber hinaus Maßnahmen zum Schutz der Umwelt zu ergreifen.

Verfahren zur Strukturierung einer auf einem Substrat

angeordneten metallischen Lage in mehrere voneinander

getrennte Bereiche mit Hilfe von Zerspannungswerkzeugen vermeiden die vorgenannten Nachteile.

Die DE 10 2008 016 340 B3 offenbart eine auf einem Substrat angeordnete elektrisch leitfähige Lage, in die mit Hilfe eines Zerspanwerkzeugs eine Längsnut eingebracht wird.

Hierdurch wird die leitfähige Lage in zwei voneinander getrennte Bereiche strukturiert. Das Zerspanwerkzeug ist an einem in verschiedenen Raumachsen verfahrbaren

Bearbeitungskopf angeordnet, um das ortsfeste Substrat zu strukturieren. Die DE 10 76 212 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von elektrisch leitenden Schaltverbindungen aus einer

Metallfolie, die fest auf einer Isolierstoffplatte haftet. Zu diesem Zweck wird die Isolierstoffplatte mit der Metallfolie auf ein Fließband aufgegeben. Die auf dem Fließband

fortbewegte Schaltplatte erreicht zunächst eine erste

Bearbeitungsstufe mit mehreren Bohreinrichtungen. Sobald die Schaltplatte alle erforderlichen Bohrungen enthält, wird sie zu einer ersten Fräseinrichtung mit dem Fließband gefördert. Die Fräseinrichtung enthält mehrere ortsfeste Brücken, an denen Fräsköpfe angebracht sind. Die Fräsungen in

Längsrichtung der Schaltplatte werden während der Bewegung des Fließbandes ausgeführt. Zur Erzeugung von Fräsungen in der Metallfolie, die rechtwinklig zu den von der ersten

Fräseinrichtung erzeugten Fräsungen stehen, wird die

Schaltplatte in einer Bearbeitungsstufe zunächst um 90° gedreht, bevor sie einer zweiten Fräseinrichtung zugeführt wird .

Aus der GB 1,135,982 A ist schließlich ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Strukturierung einer auf einem flexiblem Substrat angeordneten elektrisch leitfähigen Metallfolie in mehrere voneinander getrennte Bereiche bekannt, wobei die Metallfolie mit Hilfe eines Zerspanwerkzeugs abgetragen wird. Das Substrat wird dabei über eine dem Zerspanwerkzeug

gegenüberliegende Stützfläche geführt.

Ausgehend von dem Stand der Technik nach der DE 10 76 212 A liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, das kostengünstig und mit kürzerer Verfahrensdauer eine Strukturierung der auf dem Substrat angeordneten Lage sowohl in einer Längsrichtung des Substrats als auch quer dazu in mehrere voneinander getrennte Bereiche ermöglicht, das insbesondere als kontinuierlicher Prozess automatisierbar ist, wobei während dieser

Strukturierung ein Unterbrechen des Vorschubs des Substrats nicht erforderlich ist. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Relativbewegung

mindestens eines der Zerspanwerkzeuge in der Ebene der abzutragenden Lage mit Hilfe eines Positioniersystems dadurch erzeugt wird, dass das mindestens eine Zerspanwerkzeug quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats bewegt wird, wobei das sich quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats bewegende Zerspanwerkzeug von dem Positioniersystem mit

übereinstimmender Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das Substrat bewegt wird und das abgetragene Material

entfernt wird.

Die elektrisch leitfähige, insbesondere metallische Lage weist eine Stärke im Bereich von 0,1 bis 1.000 [im auf. Das insbesondere aus elektrisch isolierendem Material bestehende Substrat weist eine Stärke in einem Bereich von 10 bis 10.000 [im auf. Die elektrisch leitfähige Lage zwischen den

voneinander zu trennenden Bereichen wird mechanisch mit Hilfe der Zerspanwerkzeuge abgetragen, ohne dabei das Substrat zu durchtrennen. Um dies zu erreichen liegt das Substrat auf der jedem Zerspanwerkzeug gegenüberliegenden Seite auf einer Oberfläche auf, die als Referenzfläche für die Positionierung der Zerspanwerkzeuge dient. Jedes Zerspanwerkzeug wird soweit in Richtung dieser Referenzoberfläche bewegt, dass die elektrisch leitfähige Lage zwischen den voneinander zu trennenden Bereichen stets vollständig abgetragen wird. Fertigungsbedingt weist das Substrat stets eine gewisse

Toleranz von der Nenn-Stärke auf. Sofern der Abstand jedes Zerspanwerkzeugs in Bezug zu der Referenzoberfläche kleiner als die geringste Stärke des Substrats gewählt wird, ist stets der vollständige Abtrag der elektrisch leitfähigen Lage gewährleistet. Der Abstand des Zerspanwerkzeugs von der

Referenzoberfläche wird vorzugsweise so gewählt, dass er nur geringfügig kleiner als die geringste Stärke (unteres

Grenzmaß) des Substrates ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass von dem tragenden Substrat so wenig Material wie möglich abgetragen und daher dessen Tragfunktion nicht beeinträchtigt wird .

Abhängig von der Breite des Zerspanwerkzeugs bilden sich zwischen den voneinander getrennten Bereichen isolierende

Stege, die der Breite des Zerspanwerkzeugs entsprechen. Die Breite kann durch das Zerspanwerkzeug beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 [im und einigen Millimetern gewählt werden .

Die Automatisierung des Verfahrens wird durch die Auflage des Substrats auf der Referenzoberfläche ermöglicht. Hierdurch kann das Zerspanwerkzeug mit an sich bekannten

Positioniersystemen zu der Referenzoberfläche ausgerichtet werden. Die Relativbewegung der Zerspanwerkzeuge in der Ebene der abzutragenden Lage wird ebenfalls mit Hilfe eines

Positioniersystems und durch eine gerichtete Bewegung des insbesondere bahnförmigen Substrats automatisiert. Während und/oder nach dem Abtragen der elektrisch leitfähigen Lage ist es erforderlich, dass das abgetragene Material von dem Substrat entfernt wird. Hierzu können Ultraschall- Reinigungsverfahren oder mechanische Reinigungsverfahren, beispielsweise mit rotierenden Bürsten, eingesetzt werden. Um die einwandfreie Funktion der hergestellten Strukturen zu überprüfen, kann dem Herstellungsverfahren eine optische oder taktile Inspektion nachgeordnet werden, mit der die

einwandfreie Trennung der Bereiche in der elektrisch

leitfähigen Lage überprüft wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zum Abtrag von Lagen mit einer relativ großen Stärke im Bereich von bis zu 100 [im, die sich mit den herkömmlichen

Ätztechnologien nicht oder nur in sehr langwierigen Prozessen entfernen lassen.

Eine einfache Möglichkeit die Relativbewegung zwischen mindestens einem der Spanwerkzeuge und der elektrisch

leitfähigen Lage zu erzeugen besteht darin, dass das

bahnformige Substrat über die als Referenz dienende

Oberfläche geführt wird. Es kann sich beispielsweise um die Oberfläche einer plattenförmigen Auflage oder einer

zylinderförmigen Rolle handeln. Das in einem definierten Abstand zu dieser Oberfläche positionierte Zerspanwerkzeug erzeugt längs der Bewegungsrichtung des Substrats die

Trennfuge zwischen den voneinander zu trennenden Bereichen der elektrisch leitfähigen Lage. Bei einer vorzugsweise gradlinigen Bewegung des Substrats über die Oberfläche weist die Trennfuge die Form eines Stegs in der Breite des

Zerspanwerkzeugs auf.

Für die quer zur Bewegungsrichtung des Substrats in die elektrisch leitfähige Lage einzubringenden Trennfugen, wird mindestens eines der Zerspanwerkzeuge quer zu der

Bewegungsrichtung in der Ebene der elektrisch leitenden Lage bewegt .

Um das Verfahren in einem Rolle- zu - Rollebetrieb zu

automatisieren, wird in vorteilhafter Ausgestaltung der

Erfindung ein bahnförmiges , flexibles Substrat verwendet. Das Substrat besteht vorzugsweise aus einer Trägerfolie mit einer Stärke in einem Bereich von 10 bis 10.000 [im. Um die

gewünschten isolierenden Eigenschaften zu gewährleisten, besteht die Trägerfolie beispielsweise aus Kunststoffen, wie Polyimid, Polypropylen, Teflon, Polyamid oder Polyester. Auf der Trägerfolie wird die elektrisch leitfähige Lage vor deren Strukturierung als festhaftende Schicht, insbesondere

vollflächig aufgebracht. Die Beschichtung kann beispielsweise im Wege eines Plasmabeschichtungsprozesses , galvanisch oder im Wege eines Druckverfahrens aufgebracht werden. Die

elektrisch leitfähige Lage kann jedoch auch als elektrisch leitfähige Folie auf die Trägerfolie auflaminiert werden. In beiden Fällen lässt sich das zu strukturierende, insbesondere bahnförmige Substrat mit metallischer Lage in großen Mengen kostengünstig herstellen und auf Rollen bevorraten.

Zur Herstellung der in Längs- und Querrichtung des

bahnförmigen Substrates verlaufenden Trennfugen eignen sich insbesondere rotierende Fräs- oder Sägewerkzeuge. Die

Schneiden des rotierenden Fräswerkzeugs können sich in

Bewegungsrichtung oder entgegen der Bewegungsrichtung des Substrats bewegen. Um einen einwandfreien Abtrag zu

gewährleisten, weicht die Vorschubgeschwindigkeit des

Substrats von der Bewegungsgeschwindigkeit der Schneiden des rotierenden Fräswerkzeugs ab. Vorzugsweise ist die

Bewegungsgeschwindigkeit der Schneiden wesentlich höher als die Vorschubgeschwindigkeit des Substrats. Dies gilt in gleicher Weise für ein rotierendes Sägeblatt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 7.

Jedes Zerspanwerkzeug ist an einem Positioniersystem

angeordnet, mit dem das Zerspanwerkzeug zumindest in Richtung der ortsfesten Positioniereinrichtung oder von deren

Oberfläche weg bewegbar ist. Mindestens eines der Zerspanwerkzeuge ist an einem Positioniersystem angeordnet ist, das ein mehrachsiges

Linearsystem ist, entlang dessen Achsen das mindestens eine Zerspanwerkzeug nicht nur in Richtung der Oberfläche der

Positioniereinrichtung oder von deren Oberfläche weg, sondern auch parallel zu deren Oberfläche bewegbar ist. Mit dem mehrachsigen Linearsystem, lässt sich das mindestens eine Zerspanwerkzeug quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats bewegen, wobei das sich quer zu der Bewegungsrichtung des Substrats bewegende Zerspanwerkzeug von dem

Positioniersystem zugleich mit übereinstimmender

Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung wie das Substrat bewegt wird. Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des

Verfahrens mit einem von Rolle zu Rolle geführten

bahnförmigen Substrat weist mindestens eine ortsfeste

Positioniervorrichtung mit einer Oberfläche auf, über die das Substrat in einer Bewegungsrichtung geführt wird. Für die Strukturierung quer zur Bewegungsrichtung des Substrats, muss zusätzlich mindestens ein quer zur Bewegungsrichtung

bewegliches Zerspanwerkzeug aktiviert werden.

Die Vorschubbewegung des Substrats kann beispielsweise durch Antriebsrollen erfolgen, die an dem Substrat anliegen. Ein flexibles Substrat kann beispielsweise auf eine angetriebene Spule aufgewickelt und dabei über die Positioniereinrichtung geführt und von dem gegenüberliegenden Zerspanwerkzeug dabei strukturiert werden. Um mehrere längs- bzw. quer zur Bewegungsrichtung des

Substrats verlaufende Trennfugen in elektrisch leitfähigen Bereichen gleichzeitig zu strukturieren, ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mehrere rotierende Zerspanwerkzeuge im Abstand zueinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnet sind. Durch die gemeinsame Antriebswelle teilen sich die rotierenden Zerspanwerkzeuge nicht nur einen Antrieb, sondern werden darüber hinaus synchronisiert, so dass bei übereinstimmenden Zerspanwerkzeugen auch übereinstimmende Trennfugen

gleichzeitig von den auf einer Antriebswelle angeordneten Zerspanwerkzeugen erzeugt werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur la eine Seitenansicht eines Substrats,

Figur lb eine Seitenansicht eines Substrats mit einer metallischen Lage,

Figur 1 c eine Seitenansicht eines aus einer Folie

bestehenden Substrats mit einer als elektrisch leitfähige Folie ausgestalten Lage, Figur 1 d eine Aufsicht auf das Substrat gem. Figur 1 b,

Figur 1 e dessen elektrisch leitfähige Lage mit einem in

Figur 1 e dargestellten Zerspanwerkzeug strukturiert wird,

Figur 1 f die in Längs- und Querrichtung strukturierte elektrisch leitfähige Lage in einer

Seitenansicht und Figur l g in einer Aufsicht,

Figur 2 a ein erstes Ausführungsbeispiel einer

Vorrichtung zur Strukturierung einer

leitfähigen Lage eines bahnförmigen Substrat in dessen Bewegungsrichtung, Figur 2 b eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Figur 2 a,

Figur 3 a ein zweites Ausführungsbeispiel einer

Vorrichtung zur Strukturierung einer

leitfähigen Lage eines bahnförmigen Substrats in dessen Bewegungsrichtung,

Figur 3 b eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Figur

3 a,

Figur 3 c die Vorrichtung nach Figur 3 a mit abgesenktem

Zerspanwerkzeug, Figur 3 d eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 3 c,

Figur 4 a ein drittes Ausführungsbeispiel einer

Vorrichtung zur Strukturierung einer

leitfähigen Lage eines bahnförmigen Substrats mit mehreren Zerspanwerkzeugen,

Figur 4 b eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 4 a,

Figur 5 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel

einer Vorrichtung zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem

weiteren, an einem separaten Positioniersystem angeordneten Zerspanwerkzeug, das quer und in

Bewegungsrichtung des Substrats beweglich ist,

Figur 6 a eine Aufsicht auf ein Substrat mit strukturier

Lage und Thermoelementen sowie Figur 6 b ein aus der Struktur nach Figur 6 a herausgelöster Streifen.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Strukturierung einer auf einem Substrat (1), insbesondere aus Kunststoff,

angeordneten Lage (2), insbesondere aus einem elektrischen und thermisch leitfähigen Material. Die Lage (2) kann wie in Figur 1 b dargestellt, im Wege eines Beschichtungsprozesses auf dem Substrat (1) abgeschieden werden. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass sowohl das Substrat (1) als auch die Lage (2) von einer Folie gebildet werden, die mittels einer Klebeschicht (3) miteinander verbunden werden (Figur lc) . Produktionstechnisch ist es vorteilhaft, wenn das Substrat (1) die Lage (2) an den Längsrändern geringfügig überragt, wie dies in Figur 1 d erkennbar ist.

Um die Lage (2) in mehrere voneinander getrennte Bereiche (4) zu unterteilen, wird diese mit Hilfe eines schematisch in Figur 1 e dargestellten rotierenden Zerspanwerkzeug (5) zwischen den voneinander zu trennenden Bereichen (4)

vollständig abgetragen, ohne jedoch das Substrat (1) zu durchtrennen .

Das Substrat (1) liegt auf der dem Zerspanwerkzeug (5) gegenüberliegenden Seite auf einer Oberfläche (6) auf. Diese Oberfläche (6) bildet eine Referenzoberfläche für das

Zerspanwerkzeug (5), das soweit in Richtung der Oberfläche (6) bewegt wird, dass die Lage (2) unabhängig von etwaigen Toleranzen der Stärke des Substrats (1) stets vollständig abgetragen wird.

Um auf dem beschichteten Substrat (1) Thermoelemente

platzieren zu können, wird die Lage (2) parallel und quer zur Längsrichtung der Lage (2) mit einem oder mehreren

Zerspanwerkzeugen (5) strukturiert, so dass sich allseitig voneinander getrennte Bereiche (4) ergeben. Durch den vollständigen Abtrag der Lage (2) zwischen den Bereichen (4) ergeben sich zwischen den Bereichen (4) isolierende

Trennfugen in Längs- und Querrichtung des Substrats (1) . Während und/oder nach dem Abtragen der Lage (2) wird das abgetragene Material beispielsweise mittels rotierender

Bürsten oder durch Ultraschall entfernt.

Figur 2 a zeigt eine Vorrichtung (8) zur Strukturierung der Lage (2) . Die Vorrichtung (8) weist einen drehbaren

Positionierzylinder (9) auf, über dessen Oberfläche (10) das flexible Substrat (1) in einer Bewegungsrichtung (11) geführt wird. Der Positionierzylinder (9) ist ortsfest in der

Vorrichtung (8) gelagert. Das als Fräswerkzeug ausgebildete Zerspanwerkzeug (5) ist über eine Welle (12) mit einem

Drehantrieb verbunden. Das Zerspanwerkzeug (5) ist an einem Positioniersystem (13) angeordnet, das im dargestellten

Ausführungsbeispiel als einachsiges Linearsystem ausgeführt ist, wobei das Zerspanwerkzeug (5) entlang der Z-Achse (23) des Linearsystems in Richtung der Oberfläche (10) des

PositionierZylinders (9) oder von dessen Oberfläche weg bewegbar ist.

In den Figuren 2 a, 2 b ist das Zerspanwerkzeug (5) außer Eingriff. Um das Zerspanwerkzeug (5) in Eingriff zu bringen, wie dies beispielsweise aus Figur 1 e erkennbar ist, wird das Zerspanwerkzeug mit dem Positioniersystem (13) in Richtung der Z-Achse (23) abgesenkt. Die Führung des flexiblen beschichteten Substrats (1,2) über den Positionierzylinder (9) erfolgt mit Hilfe von Führungs ^¬ und Antriebsrollen (15, 16), die vorzugsweise auf beiden Seiten des beschichteten Substrats (1,2) angeordnet sind.

Das zweite Ausführungsbeispiel einer in Figur 3 dargestellten Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Figur 2 dadurch, dass das flexible, beschichtete Substrat (1,2) nicht über einen Positionierzylinder (9), sondern eine ortsfeste Positionierplatte (17) geführt wird, deren

Oberfläche (10) als Referenzfläche für das an dem

Positioniersystem (13) angeordnete Zerspanwerkzeug (5) dient. Der Antrieb des bahnformigen Substrats (1,2) in

Bewegungsrichtung (11) erfolgt über die Antriebsrollen (16).

Figuren 3a, 3b zeigen die Vorrichtung bei abgehobenem

Zerspanwerkzeug (5) . Um die Strukturierung der Lage (2) auf dem Substrat (1) vorzunehmen, muss das Zerspanwerkzeug (5) soweit in Richtung der Oberfläche (10) bewegt werden, dass das Zerspanwerkzeug (5) die Lage (2), wie aus den Figuren

3 c, 3 d erkennbar, vollständig abträgt, ohne jedoch das darunter befindliche Substrat (1) im Bereich der Trennfugen (7) nachhaltig zu schwächen. Die in Längsrichtung des

bahnformigen Substrats (1) verlaufende Trennfuge (7) in der Lage (2) wird erzeugt, indem das Substrat (1) gegenüber dem ortsfesten, rotierenden Zerspanwerkzeug (5) in

Bewegungsrichtung (11) bewegt wird. Hierdurch wird das

Zerspanwerkzeug relativ zu der Lage (2) in deren Ebene bewegt. Mit der Vorrichtung nach Figur 3 lässt sich die Lage (2) auf dem bahnformigen Substrat (1) in zwei voneinander getrennte Bereiche (4) strukturieren.

Sofern in einem Arbeitsgang mehr als zwei getrennte Bereiche (4) erzeugt werden sollen, kommt beispielsweise eine

Vorrichtung gemäß Figur 4 zum Einsatz. Diese unterscheidet sich von der Vorrichtung nach Figur 3 dadurch, dass insgesamt neun Zerspanwerkzeuge (5) in gleichmäßigem Abstand zueinander auf einer gemeinsamen Antriebswelle (12) angeordnet sind, die mit einem Drehantrieb verbunden ist. Die senkrecht zur

Bewegungsrichtung (11) angeordnete Welle erzeugt mit den rotierenden Zerspanwerkzeugen (5) zehn durch die Trennfugen (7) voneinander getrennte Bereiche (4) in der Lage (2) . Das Positioniersystem (13) ist vorzugsweise zu beiden Seiten der aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten

Positionierplatte (17) angeordnet, um ein gleichmäßiges

Anheben bzw. Absenken der Welle (12) mit den

Zerspanwerkzeugen (5) sicherzustellen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Figur 5 entspricht im Aufbau der Vorrichtung nach Figur 4, so dass auf die dortigen Ausführungen Bezug genommen wird. Zusätzlich weist sie jedoch ein weiteres rotierendes Zerspanwerkzeug (18) auf, das auf einer rechtwinklig zu der Welle (12) verlaufenden Welle (19) angeordnet ist, die mit einem Antrieb verbunden ist. Dem Zerspanwerkzeug (18) ist ein separates Positioniersystem (20) zugeordnet. Es handelt sich um ein dreiachsiges Linearsystem, mit dem das Zerspanwerkzeug (18) quer und parallel zur

Bewegungsrichtung (11) des Substrats in der Ebene der Lage (2) und senkrecht hierzu bewegbar ist. Um die Bereiche (4) nicht nur parallel zur Bewegungsrichtung (11), sondern erfindungsgemäß darüber hinaus auch orthogonal dazu zu unterteilen, wird das Zerspanwerkzeug (18) mit dem

mehrachsigen Linearsystem (20) in Richtung der y-Achse (21) bewegt. Um während dieser Strukturierung den Vorschub des beschichten Substrats (1,2) nicht unterbrechen zu müssen, wird das sich entlang der y-Achse (21) bewegende

Zerspanwerkzeug (18) von dem Positioniersystem (20) in

Richtung der x-Achse (22) des Positioniersystems (20) mit übereinstimmender Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung (11) wie das Substrat (1) bewegt.

Vor der nächsten Strukturierung in Richtung der y-Achse (21) wird das Zerspanwerkzeug (18) von dem Substrat (1) in

Richtung der z-Achse (23) abgehoben und außer Funktion gebracht und entgegen der Bewegungsrichtung (11) mit dem Positioniersystem (20) in die Ausgangsposition verfahren. Sofern auf die x-Achse (22) des Positioniersystems (20) verzichtet werden soll, muss für die Strukturierung der Lage (2) in Richtung der y-Achse (21) der Vorschub des Substrats (1) kurzfristig unterbrochen werden. Hieraus resultiert ein quasi-kontinuierlicher Strukturierungsprozess mit kurzen Stillständen des Substrats (1). Eine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Figur 5 strukturierte Lage (2) auf einem Substrat (1) ist

insbesondere zur Herstellung eines Moduls mit mehreren elektrisch in Serie geschalteten Thermoelementen verwendbar. Jedes thermoelektrische Element (24 a, 24 b) ist als

Dünnschicht-Thermoelement ausgeführt, das jeweils aus

mindestens einer n-dotierten und mindestens einer p-dotierten Halbleiterschicht aus thermoelektrischem Material unter

Ausbildung wenigstens eines sich entlang einer Grenzschicht ausbildenden pn-Übergangs besteht. Ein Temperaturgradient ist parallel zur Grenzschicht zwischen einer heißen und einer kalten Seite jedes thermoelektrischen Elementes (24)

anlegbar .

Um diese thermoelektrischen Elemente (24) zu einem Modul miteinander zu verschalten, ist ein Substrat (1) mit mehreren elektrisch und thermisch leitfähigen Bereichen (4)

erforderlich, die durch isolierende Trennfugen (7) zwischen den Bereichen (4) thermisch und elektrisch voneinander getrennt sind.

Um nun eine nach außen weisende p-Schicht des

thermoelektrischen Elementes (24 a) mit einer nach außen weisenden n-Schicht des benachbarten thermoelektrischen

Elementes (24 b) leitend miteinander zu verbinden, werden jeweils zwei benachbarte thermoelektrische Elemente (24 a, 24 b) an deren kalter Seite (25) mit einer thermisch und

elektrisch leitenden Haftschicht mit einem der elektrisch und thermisch leitfähigen Bereiche (4) auf dem Substrat (1) elektrisch leitend verbunden. Auf der heißen Seite (26) werden jeweils zwei benachbarte thermoelektrische Elemente (24 a, 24 b) ausschließlich thermisch an den Bereich (4) gekoppelt. Mit einer erfindungsgemäß strukturierten Lage (2) können jeweils zwei thermoelektrische Elemente (24 a, 24 b) elektrisch leitend in Reihe geschaltet werden und zugleich die Kontaktflächen zur Ein- bzw. Auskopplung thermischer Energie bereit gestellt werden.

Bezugszeichenliste

Nr. Bezeichnung

1 Substrat

2 Lage

3 Klebeschicht

4 getrennte Bereiche

5 Zerspanwerkzeug

6 Oberfläche

7 Trennfugen

8 Vorrichtung

9 Posit ionier zylinder

10 Oberfläche

11 Bewegungsrichtung

12 Welle

13 Posit ionierSystem

14 —

15 Führungsrollen

16 Antriebsrollen

17 Positionierplatte

18 Zerspanwerkzeug

19 Welle

20 Posit ionierSystem

21 y-Achse

22 x-Achse

23 z-Achse

24 TE-Element

24 a, b benachbarte TE-Elemente

25 kalte Seite

26 heiße Seite