[發(fā)明專利]半導體熱電器件及其制備方法

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• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113937208A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 屈春風;曾廣鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞先導先進科技有限公司
• 主分類號: H01L35/10
• 分類號: H01L35/10;H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 張向琨

本公開提供一種半導體熱電器件及其制備方法。半導體熱電器件包括基板、多個熱電粒子以及線路層，基板設有多個通孔；各熱電粒子位于一個通孔中，各熱電粒子直接在各通孔中由熱電粒子的材料的粉末熔融凝固形成，各熱電粒子的兩端分別處于基板的兩個表面；兩個線路層直接形成在基板的兩個表面并將多個熱電粒子電連接，各熱電粒子被兩線路層完全封閉。所述半導體熱電器件的制備方法包括：提供設有多個通孔的基板，在各通孔中填充并壓實熱電粒子的材料的粉末；熔融熱電粒子的材料之后凝固以在各通孔中形成熱電粒子，各熱電粒子兩端暴露；在基板的兩個表面各直接形成一個線路層。由此，有利于半導體熱電器件的小型化、微型化、甚至超微型化。

技術領域

本公開涉及半導體器件領域，尤其涉及一種半導體熱電器件及其制備方法。

背景技術

現(xiàn)有半導體熱電器件(Thermal Electric Cooler)一般包括兩陶瓷線路基板以及位于兩陶瓷線路基板之間的多個熱電粒子，多個熱電粒子通過焊料焊接于兩陶瓷線路基板之間而彼此串聯(lián)。其工藝實現(xiàn)通常包括以下步驟：步驟一，將半導體熱電晶棒切割成片，經(jīng)過打磨及鍍層工序后，再切割成要求大小的熱電粒子；步驟二，采用手動或排片機等方式將熱電晶粒子擺放到其中一個陶瓷線路基板上，再將另一個陶瓷線路基板通過定位針或目測等方式與貼在前述一個陶瓷線路基板上的熱電粒子進行對位，然后進行兩陶瓷線路基板與多個熱電粒子焊接。

在熱電粒子的制造過程中，由于多次線切割和打磨，會造成材料利用率不高。同時，切出熱電粒子的外形尺寸不規(guī)則，尺寸一致性差，會增加后面焊接工序的難度。隨著半導體熱電器件進入超微型階段，物理切割的方式因限于切割工藝而不利于小型化。同時超微型半導體熱電器件對上下陶瓷線路基板和熱電粒子的對位精度要求高，現(xiàn)有半導體制冷器件的制作工藝無法達到超微型半導體熱電器件制作的要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術中存在的問題，本公開的目的在于提供一種半導體熱電器件及其制備方法，其有利于半導體熱電器件的小型化、微型化、甚至超微型化。

由此，在一些實施例中，一種半導體熱電器件包括基板、多個熱電粒子以及線路層，基板為耐熱絕緣剛性隔熱材料，基板開設有沿厚度方向貫通的多個通孔；各熱電粒子位于對應一個通孔中，各熱電粒子直接在各通孔中由熱電粒子的材料的粉末熔融凝固形成，各熱電粒子在對應通孔的兩端分別處于基板的沿厚度方向的相反的兩個表面處；兩個線路層直接形成在基板的沿厚度方向的相反的兩個表面并將多個熱電粒子電連接，各熱電粒子被兩線路層完全封閉在對應的通孔中。

在一些實施例中，耐熱絕緣剛性隔熱材料為玻纖棉、玻璃棉或石棉。

在一些實施例中，行列布置的行之間和列之間的間距在0.1mm以下。

在一些實施例中，各線路層通過鍍覆、圖形轉(zhuǎn)移、顯影、蝕刻、再鍍上鍍層形成。

在一些實施例中，各熱電粒子的兩端面分別與基板的沿厚度方向的相反的兩個表面齊平，或者各熱電粒子的兩端面處于通孔的兩端內(nèi)。

在一些實施例中，一種半導體熱電器件的制備方法用于制備根據(jù)本公開所述的半導體熱電器件，包括步驟：步驟一，提供開設有沿厚度方向貫通的多個通孔的基板，步驟二，在各通孔中填充并壓實熱電粒子的材料的粉末；步驟三，熔融各通孔中的熱電粒子的材料之后凝固以在各通孔中形成熱電粒子，各熱電粒子在對應通孔的兩端分別向基板的沿厚度方向的相反的兩個表面暴露；步驟四，在基板的沿厚度方向的相反的兩個表面各直接形成一個線路層。

在一些實施例中，步驟四為：在基板的沿厚度方向的一個表面鍍覆面銅，之后進行線路圖形轉(zhuǎn)移，然后顯影、蝕刻，完成該表面的線路制作，此后再對基板的沿厚度方向的另一個表面進行同樣的處理。

在一些實施例中，在步驟三和步驟四之間還包括步驟：在步驟三之后且在步驟四之前，將多個通孔分組并從基板的厚度方向的一個表面切割至基板的厚度方向的另一表面，以分成多個單元；之后各單元執(zhí)行步驟四。