[發(fā)明專利]微型熱電器件及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011221000.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN112331760A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邰凱平;趙洋;喬吉祥;孫東明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): H01L35/04
• 分類號(hào): H01L35/04;H01L35/14;H01L35/16;H01L35/18;H01L35/22;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體為一種微型熱電器件及其制備方法。該熱電器件包括底部基板、頂部基板和熱電單元，底部基板的上方相對(duì)設(shè)置頂部基板，每個(gè)熱電單元與底部基板、頂部基板對(duì)應(yīng)的兩端分別設(shè)置過渡層，底部基板通過其上的功能層與熱電單元下端的過渡層連接，頂部基板通過其上的功能層與熱電單元上端的過渡層連接。利用掩膜技術(shù)在底部基板和頂部基板上制備圖案化的功能層，使用真空陣列吸附轉(zhuǎn)移和圖像識(shí)別技術(shù)，依次將N型熱電粒子和P型熱電粒子按設(shè)計(jì)好的排布規(guī)律轉(zhuǎn)移到底部基板上，與焊接涂層接觸；蓋上制備有鍍層的頂部基板，通過加壓、加熱的方法實(shí)現(xiàn)熱電器件的鍵合和電連接，可以實(shí)現(xiàn)高集成密度微型熱電器件的高效制作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體為一種微型熱電器件及其制備方法。

背景技術(shù)

在眾多新能源技術(shù)中，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)因可以利用生活生產(chǎn)中的各種廢熱發(fā)電而備受關(guān)注。同時(shí)，以可穿戴式、植入式為代表的新一代智能柔性微納電子系統(tǒng)迫切需求開發(fā)出微瓦-毫瓦級(jí)自供電技術(shù)，并與一次和二次電池技術(shù)相結(jié)合，提高器件運(yùn)行的穩(wěn)定性和使用壽命。而熱電材料因可利用人體體溫與周圍環(huán)境的溫差發(fā)電，成為便攜式智能柔性電子器件自供電技術(shù)的有效解決方案。但是，諸如人體體表、電子元器件和芯片等分散式熱源，其熱源品質(zhì)不高，且可利用尺寸均較小。這就對(duì)熱電技術(shù)的應(yīng)用提出了微型化和高集成化的新要求。

而隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、第5代移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能等應(yīng)用市場(chǎng)快速發(fā)展，汽車、能源、通信等垂直行業(yè)對(duì)光電子產(chǎn)品與服務(wù)的需求也必將進(jìn)一步擴(kuò)大，而光通訊激光器作為光纖傳輸模塊的主要組件，其功耗和發(fā)熱功率也隨著傳輸速率的增加而不斷提高。由于激光芯片發(fā)射的激光波長(zhǎng)與工作溫度成一定的線性關(guān)系，為了保障數(shù)據(jù)通訊的穩(wěn)定性和高效性，需要保障激光波長(zhǎng)在中心波長(zhǎng)的±3.5nm的范圍內(nèi)工作，這就需要對(duì)其工作溫度進(jìn)行精確的控溫，目前熱電器件是唯一一種可以滿足其需要，且可大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的控溫模塊。同時(shí)，目前的光通訊模塊集成密度較高、體積較小，這就需要熱電控溫器件具有微型化、高效的特點(diǎn)。

目前，微型熱電器件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)主要集中在美國(guó)、日本和俄羅斯的數(shù)家公司。國(guó)內(nèi)的主要市場(chǎng)也由日本的Ferrotec和KELK Ltd.、美國(guó)的II-VI MARLOW、Phononic和TE Technolog,Inc.、俄羅斯的RMT等公司占據(jù)，國(guó)內(nèi)的微型熱電器件產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)并不成熟，沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。生產(chǎn)的自動(dòng)化程度低、穩(wěn)定性和制冷性能還有待大幅度提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種微型熱電器件及其制備方法，該熱電器件將模板法、陣列吸附轉(zhuǎn)移和圖像自動(dòng)識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高集成密度的微型熱電器件的制作，并且可以滿足自動(dòng)化批量的要求，對(duì)利用微型低品質(zhì)熱源的廢熱回收發(fā)電和微小發(fā)熱單元精準(zhǔn)制冷控溫均有較大的應(yīng)用前景。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微型熱電器件，該熱電器件包括底部基板、頂部基板和熱電單元，底部基板的上方相對(duì)設(shè)置頂部基板，底部基板的頂部設(shè)置有圖案化的功能層，功能層包括電極層、焊接涂層，其中：電極層沉積于底部基板的頂部、焊接涂層沉積于電極層的頂部；頂部基板的底部設(shè)置有圖案化的功能層，功能層包括電極層、焊接涂層，其中：電極層沉積于頂部基板的底部、焊接涂層沉積于電極層的底部；

熱電單元排布于底部基板和頂部基板之間，每個(gè)熱電單元與底部基板、頂部基板對(duì)應(yīng)的兩端分別設(shè)置過渡層，底部基板通過其上的功能層與熱電單元下端的過渡層連接，頂部基板通過其上的功能層與熱電單元上端的過渡層連接。

所述的微型熱電器件，底部基板和頂部基板的長(zhǎng)、寬在0.5mm～10mm之間；熱電粒子的尺寸在0.05mm×0.05mm×0.05mm～2mm×2mm×5mm之間；微型熱電器件的厚度在0.2～8mm之間。