[發明專利]一種銻化鈷基熱電器件的制造方法

有效

• 申請號: 200710044771.0
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN101114692A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 陳立東;趙德剛;李小亞;夏緒貴;柏勝強;周燕飛;趙雪盈
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

1.一種銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于具體步驟是：

a)利用放電等離子體燒結方法在方形模具中制備出單對或多對的P-N型的CoSb₃基熱電半導體，

b)將步驟a)單對或多對燒結好的熱電塊體翻轉90°，將側面變為上、下端面，利用噴砂法采用細砂對其上、下端面進行處理，使其端面獲得一定的表面粗糙度，超聲清理掉端面的雜質顆粒；

c)在單對或多對P-N型的CoSb₃基熱電半導體的兩端面上等離子噴涂一擴散阻擋薄層，擴散阻擋薄層元素由Mo、W、Ti、Nb和Ta中至少一種元素組成，以防止熱電材料元素以及用于連接的Ag-Cu合金焊片元素或者Sn-Pb焊料元素的擴散；

d)高溫端選用Ag-Cu合金焊片載入等離子噴涂后的P-N型的CoSb₃基熱電端面之上，然后放入與CoSb₃基熱電材料熱膨脹系數相匹配的Mo-Cu合金電極，利用放電等離子體工藝，采用方形模具進行焊接，焊接工藝參數為真空度5-15Pa，燒結壓力為10-25MPa，在520-600℃焊接保溫，然后降溫；所述的Ag-Cu合金焊片中Cu元素的質量百分含量為30-60％，其余為Ag以及不可避免的少量雜質元素；所述的Mo-Cu合金電極中Cu的質量百分含量為30-60％，其余為Mo及不可避免的少量雜質；

e)在P-N型的CoSb₃基熱電元件的低溫端，在步驟c)形成的擴散阻擋薄層上電鍍或者真空濺射一層Ni層，然后采用Sn-Pb焊料將低溫端與陶瓷基板上Cu片進行錫焊連接；所述Sn-Pb焊料中Sn元素的質量百分含量為25-60％，其余為Pb以及不可避免的少量雜質元素；

f)利用線切割沿P型和N型熱電材料結合界面處切割出一寬度為0.5-2mm的空隙，切割完畢后，形成單對或多對π型熱電器件。

2.按權利要求1所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于步驟a)所述的放電等離子體燒結方法的參數是真空度5-15Pa，燒結壓力為50-60MPa，燒結溫度為580-600℃。

3.按權利要求2所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于放電等離子體燒結時的升溫速率為80-150℃/min，達到燒結溫度時的保溫時間為10-20min。

4.按權利要求1所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于所述的擴散阻擋薄層的厚度為10-40μm。

5.按權利要求1或4所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于采用等離子噴涂方法形成擴散阻擋薄層時的工作參數是：弧電壓70-80V，工作電流250-350A，噴距80-120mm，供粉量30-50g/min，供粉的氣流量為0.5-0.6m³/h。

6.按權利要求1所述的銻化鉆基熱電器件的制造方法，其特征在于高溫端使用Ag-Cu合金焊片厚度為0.05-0.2mm。

7.按權利要求1所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于合金焊片高溫端焊接時的升溫速率為200-250℃/min，520-600℃溫度時保溫1-5分鐘。

8.按權利要求1所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于步驟d)所述的降溫時的速率為100-150℃/min。

9.按權利要求1所述的銻化鈷基熱電器件的制造方法，其特征在于步驟e)所述的Ni層厚度為5-10μm。

10.按權利要求1所述的銻化鉆基熱電器件的制造方法，其特征在于所述的CoSb₃基熱電半導體以CoSb₃為基體，摻雜或填充Ce，Fe，Eu，Yb，Ba，K和Na中的一種或幾種元素。