[實(shí)用新型]一種微型熱電器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202020174986.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN211529977U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邰凱平;趙洋
• 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;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 沈陽(yáng)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

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體為一種微型熱電器件。該熱電器件包括底部基板、頂部基板和熱電單元，熱電單元位于底部基板和頂部基板之間，底部基板通過(guò)其上的電極層和焊接涂層與熱電單元的底部連接，頂部基板通過(guò)其上的電極層和焊接涂層與熱電單元的頂部連接。利用掩膜沉積技術(shù)在底部基板和頂部基板上沉積圖案化的電極層和焊接涂層，將熱電單元模板、N型或P型熱電片依次疊于底部基板上，利用匯聚飛秒激光對(duì)其切割，使N型或P型熱電單元落入模板上的定位孔洞內(nèi)，與焊接涂層接觸；蓋上頂部基板，通過(guò)加熱實(shí)現(xiàn)熱電器件的電連通。該熱電器件將模板法和飛秒激光微納精準(zhǔn)加工技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高集成密度的微型熱電器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，具體為一種微型熱電器件。

背景技術(shù)

在眾多新能源技術(shù)中，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)因可直接利用日常生活生產(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(kāi)發(fā)微瓦-毫瓦級(jí)自供電技術(shù)，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。然而，熱電合金由于其本征脆性，傳統(tǒng)的制作熱電器件的方法很難實(shí)現(xiàn)微型化、高集成密度、高精度和有良好性能表現(xiàn)的熱電器件，大批量的制作目前更沒(méi)有可行性的解決方案。

目前，對(duì)于微型熱電器件的研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段。一般采用物理氣相沉積和電化學(xué)沉積的方法制備微型薄膜熱電器件。物理氣相沉積法需要通過(guò)繁雜的光刻、顯影技術(shù)。制備的薄膜熱電器件性能較好，但過(guò)程復(fù)雜，成品率低，薄膜應(yīng)力較大；電化學(xué)沉積方法簡(jiǎn)單，但制備的薄膜熱電器件性能較差，發(fā)電功率密度僅為nW～μW/cm²，遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際使用要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種微型熱電器件，該熱電器件將模板法和飛秒激光定位精準(zhǔn)切割相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高集成密度的微型熱電器件，并且可以實(shí)現(xiàn)熱電器件的小批量生產(chǎn)目的，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，本實(shí)用新型的技術(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，熱電單元位于底部基板和頂部基板之間，底部基板通過(guò)其上的電極層和焊接涂層與熱電單元的底部連接，頂部基板通過(guò)其上的電極層和焊接涂層與熱電單元的頂部連接。

所述的微型熱電器件，底部基板的頂部設(shè)置有圖案化的電極層和焊接涂層，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)置有圖案化的電極層和焊接涂層，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。

所述的微型熱電器件，底部基板完全的貼合于熱源表面，作為熱電器件的熱端；頂部基板貼合于散熱源或懸空，作為熱電器件的冷端。

所述的微型熱電器件，熱電單元分為N型熱電單元和P型熱電單元，N型熱電單元和P型熱電單元呈圖案化排布于底部基板和頂部基板之間。

所述的微型熱電器件，N型熱電單元和P型熱電單元沿橫向和豎向均呈間隔排列；底部基板上，每個(gè)電極層和焊接涂層與一個(gè)N型熱電單元和一個(gè)P型熱電單元連接為一組；頂部基板上，每個(gè)電極層和焊接涂層與底部基板上相鄰兩組之間的一個(gè)N型熱電單元和一個(gè)P型熱電單元連接為一組。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)思路如下：