热电器件的制造方法和通过该方法得到的热电器件技术

本发明专利技术涉及热电器件（１０）尤其是热电发电机（１０）的制造方法，该热电器件（１０）包括其上形成两组（２、３）串联连接的带状部分（２Ａ、３Ａ）的挠性箔（１），其中两组部分（２Ａ、３Ａ）所选择的材料是具有不同热电系数的材料，以图案（１００）形成所述两组部分，以至于一组（２）的一部分（２Ａ）和另一组（３）的另一部分（３Ａ）之间的连接（４）交替位于箔（１）的两个隔开的区域（Ｇ１、Ｇ２）中，并且在基板（５）上形成部分（２Ａ、３Ａ）之后，将箔（１）附着到带状部分（２Ａ、３Ａ），此后去除基板（５）。根据本发明专利技术，基板（５）使用刚性（＝相对厚的）基板（５），并且在去除基板（５）之前，将刚性（＝相对厚的）载体板（６）附着到箔（１）上，在去除刚性基板（５）之后，从箔（１）再次去除刚性载体板。这样，该方法尤其适于可以通过化学机械抛光快速去除的半导体基板（５）的使用。优选地，在使用之前折叠或者卷绕具有器件（１０）的箔（１）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热电器件的制造方法，该热电器件包括挠性箔，其上设置两组串联连接的、带状部分，其中两组部分所选择的材料具有不同的热电系数，对所述组的部分进行布图，使得一组的一部分和另一组的另一部分之间的连接每次交替位于箔的两个区域之一中，这两个区域彼此隔开一定的距离，并且其中，在基板上设置带状部分之后，在带状部分上设置箔，此后去除该基板。通过这种方法得到的器件构成了引人注目的电池电源的替代品。在这种器件的情况下，仅使用在器件附近存在的温差来使得该器件作为发电机(generator)工作。不需要更换该器件或者通过电气网络、例如电力干线给该器件充电。从Wenmin Qu等人在Journal of Micromechanics andMicroengineering(缩写成J.Micromech.Microeng)，11(2001)pp.146-152中出版的名称为“Microfabrication of thermoelectric generators onflexible foil substrates as a power source for autonomous Microsystems”的公开文献中得知这种方法。在所述公开文献(参见147页左栏)中，描述了如何通过电沉积根据热电发电机(thermoelectric generator)所希望的图案为50μm厚的挠性铜箔设置锑(Sb)和铋(Bi)的带状部分组。接着，利用环氧树脂膜对带状部分进行旋涂，其中在环氧树脂膜固化之后掩埋(embed)带状部分。最后，通过蚀刻去除挠性铜箔。已知器件的缺陷在于，几乎不适合于取代铜箔的刚性基板例如半导体基板的使用。由于其厚度这种半导体基板相对较硬，所述厚度经常超过100μm，甚至频繁超过500μm。使用半导体基板具有下列好处，即可以更容易地形成其带状部分的一种或者多种材料包括半导体材料的器件。由于半导体基板的相对较大的厚度，因此蚀刻所述基板相对费时，这是所不希望的。因此本专利技术的目的是提供一种方法，其适合于相对硬并因此厚的基板例如半导体基板的使用，并且仍然允许高速。为了实现该目的，根据本专利技术，在第一段提到的那种方法的特征在于，基板使用刚性基板，在去除刚性基板之前，将刚性载体板附着到箔上，在去除刚性基板之后，再从挠性箔去除刚性载体板。本专利技术首先基于这样的认识，通过在去除基板之前在箔上设置刚性载体板，由于该刚性载体板的存在，在逐渐去除基板的过程中，该器件始终保持刚性。本专利技术进一步基于以下认识，即这允许使用研磨技术去除刚性基板。由于这样的技术远远快于化学蚀刻技术，所以可以非常快速地去除基板，或者至少其极大的部分。去除刚性基板之后，可以再去除刚性载体板，这得到包括带状部分组并且可以用作热电发电机的挠性(合成树脂)箔。对于刚性载体板，例如可以使用玻璃或者石英板。这里使用的术语“刚性”的含义是“不可弯曲或者至少不容易弯曲”。所述术语与术语“挠性”相对。使用相同的材料时，这意味着刚性体基本上厚于该材料的挠性体(箔)。在方法的优选实施例中，借助于研磨因此至少去除了刚性基板的较大部分。优选地，通过化学蚀刻技术仅去除刚性基板剩余的、仅相对较薄的部分。尽管如此，根据本专利技术的方法仍是非常快的。在该优选实施例中，优选使用半导体基板。优选地，通过粘接层将刚性载体板附着到箔上，并且在去除基板之后，通过从粘接层将其拉松来去除该箔。这种方法特别简单，因此引人注目。在该方法中，基于这样的认识，即一方面，适当选择粘接层能使粘接层、载体板和合成树脂箔之间的粘接足够强以便进行根据本专利技术的方法，而另一方面，粘接层和箔之间的粘接足够小，以至于通过从具有粘接层的载体板将其拉松就能去除该箔。证明特别适于该目的的粘接层包括1，6-己二醇二丙烯酸酯。使用该粘接层与包括聚酰亚胺的箔和玻璃基板结合，得到了很好的结果。如上所述，通过使用半导体基板，更容易由半导体材料制造一组或者多组带状部分。根据本专利技术的方法的特殊优点在于，带状部分还可以容易地由单晶半导体材料而非多晶半导体材料制成。这种单晶半导体材料的热电系数相对较高，而另一方面，电阻可以足够低。如此得到的器件形成适当的热电发电机，另外，它们的制造与器件的其它元件的制造兼容，其中由于这些元件经常包括诸如IC(集成电路)的半导体元件，因此热电发电机将作为电源而被并入。此外，与这种元件的集成相对容易。在对根据本专利技术的方法进行的引人注目的修改中，对于基板，使用设有隔离层的单晶硅基板，在所述隔离层上沉积多晶硅层。对于隔离层，可以使用氧化硅层或者氮化硅层，其可以通过热氧化或者CVD(化学汽相沉积)而形成。例如，通过CVD沉积多晶硅层。该修改具有方法和所得到的器件都相对便宜的优点。另外，还存在有利的修改，即通过氧离子注入在单晶硅基板中形成掩埋隔离层。然后通过硅基板位于掩埋层下面的部分形成刚性基板，而上覆的(单晶)部分用于形成带状部分组。由于掩埋隔离层形成了对于例如基于KOH蚀刻剂来说适当的蚀刻停止层，因此通过蚀刻可以容易地去除刚性基板(的最后部分)。掩埋层还可以(电)隔离带状部分。另外，在去除刚性基板之后，如果需要，可以使用在此阶段仍然存在的隔离层来进行该器件的技术适配(technologicaladaptation)。优选地，在形成在箔上的两个带状导体之间并行设置大量的两个串联连接的带状部分组。以这种方式，基本上可以增加由制造的器件可提供的功率，导致该器件的更大应用性。优选选择各个组的带状部分的图案及其并行设置的图案，使得在以某种方式折叠或者卷绕箔之后，所有带状部分的连接交替位于(折叠或者卷绕的)器件的两个隔开的部分或者区域中。这样该器件可以是紧凑的，并且可以容易地与存在的温度梯度接触。本专利技术还包括通过根据本专利技术的方法得到的热电器件，尤其是热电发电机。通过参考以下所述的实施例，本专利技术的这些和其它方面将是显而易见的并且将对其进行说明。附图说明图1是通过根据本专利技术方法制造的热电器件的示意平面图；图2是在厚度方向上沿着图1所示器件的线II-II上截取的示意截面图；图3至10是在通过根据本专利技术方法的第一实施例制造的连续步骤中垂直于图1所示器件的厚度方向的示意截面图；图11是图1所示器件的第一修改例的示意平面图；图12是在折叠状态下图1所示器件的示意透视图；图13是图1所示器件的第二修改例的示意平面图；以及图14是在卷绕状态下图13所示器件的示意透视图。这些图没有按比例绘制，为了清楚放大了一些尺寸，例如厚度方向上的尺寸。在不同的图中，只要可能，就利用相同的附图标记或者阴影表示相应的区域或者部分。图1是根据本专利技术方法制造的热电器件的示意平面图，而图2是图1所示器件在厚度方向上沿着线II-II截取的示意截面图。这里的器件10包括挠性合成树脂箔1，其在这种情况下是带状的，并且其中掩埋了通过连接4串联连接的两组2、3带状部分2A、3A。在这种情况下，部分2A包括铝带，而部分3A包括单晶硅。互连组2、3的之字形图案100使得连接4交替位于箔的两个隔开的区域G1、G2中。为此，可以容易地将连接4交替地引入到具有较低温度的区域和具有较高温度的区域中，当然倘若存在这种温度梯度的话。在这种情况下，带状半导体部分3A还掩埋在两个隔离层8、9之间，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造热电器件（１０）的方法，该热电器件（１０）包括挠性箔（１），其上设置两组（２、３）串联连接的、带状部分（２Ａ、３Ａ），其中两组部分（２Ａ、３Ａ）所选择的材料具有不同的热电系数，对所述组的部分进行构图，使得一组（２）的部分（２Ａ）和另一组（３）的另一部分（３Ａ）之间的连接（４）每次交替位于彼此离开一定距离的所述箔（１）的两个区域（Ｇ１、Ｇ２）之一中，并且其中在基板（５）上设置所述带状部分（２Ａ、３Ａ）之后，在所述带状部分（２Ａ、３Ａ）上设置所述箔（１），此后去除所述基板（５），该方法的特征在于，所述基板（５）使用刚性基板（５），并且在去除所述刚性基板（５）之前，将刚性载体板（６）附着到所述箔（１）上，在去除所述刚性基板（５）之后，再从所述挠性箔（１）去除该刚性载体板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2003-5-23 03101497.01.一种制造热电器件(10)的方法，该热电器件(10)包括挠性箔(1)，其上设置两组(2、3)串联连接的、带状部分(2A、3A)，其中两组部分(2A、3A)所选择的材料具有不同的热电系数，对所述组的部分进行构图，使得一组(2)的部分(2A)和另一组(3)的另一部分(3A)之间的连接(4)每次交替位于彼此离开一定距离的所述箔(1)的两个区域(G1、G2)之一中，并且其中在基板(5)上设置所述带状部分(2A、3A)之后，在所述带状部分(2A、3A)上设置所述箔(1)，此后去除所述基板(5)，该方法的特征在于，所述基板(5)使用刚性基板(5)，并且在去除所述刚性基板(5)之前，将刚性载体板(6)附着到所述箔(1)上，在去除所述刚性基板(5)之后，再从所述挠性箔(1)去除该刚性载体板。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过研磨至少去除所述刚性基板(5)的较大部分。3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，通过粘合剂层(7)将所述载体板(6)附着到所述箔(1)上，并且在去除所述基板(5)之后，通过从所述粘合剂层(7)将所述箔(1)拉松来去除它。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于所述粘合剂层(7)的材料，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁奥维尔克尔克，罗纳德德克尔，马克西姆RL梅利耶，塞巴斯蒂安埃格纳，克莱门丝JM拉桑斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]