一种热电器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热电器件及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1、在陶瓷下基底表面设置下电极层，在陶瓷下基底表面沉积阻隔墙，相邻阻隔墙之间设有预留空间；S2、遮挡阻隔墙，在预留空间中的下电极层表面沉积下阻隔层；S3、在下阻隔层表面交替喷墨打印P型热电材料墨水以及N型热电材料墨水，真空干燥、烘烤干燥固化，分别形成P型热电臂以及N型热电臂；S4、在P型热电臂和N型热电臂表面分别沉积上阻隔层；S5、在上阻隔层表面沉积上电极层；S6、在陶瓷上基底表面涂覆有机粘接层，粘接于上电极层上，即得；本发明专利技术用喷墨打印方式制备P型热电臂以及N型热电臂，减少工艺步骤，简化制备流程，提供工作效率，提升产品良品率，提高材料利用率。提高材料利用率。提高材料利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种热电器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热电材料
，尤其涉及一种热电器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]热电制冷是一种基于帕尔贴效应，以热电器件为基础的半导体制冷方式。热电器件具有结构紧凑、无运动部件、冷却速度容易控制、无振动运行、温度控制精确、可反向加热和冷却等优点。近年来，随着热电制冷领域研究的不断深入，热电制冷装置在军事、航天、科研、微电子、光电器件等领域得到了较广泛应用。目前，热电器件采用切割、抛光、沉积、刷焊、固晶、回流焊等工艺制备，具有以下缺点：1、制备工艺比较复杂；2、工艺比较多且复杂，导致良率低，整体材料使用率低；3、采用摆模固晶贴片工艺，排列精度低，无法满足高精度Micro/Mini TEC器件工艺需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种热电器件的制备方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种热电器件的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1、取陶瓷下基底，在陶瓷下基底表面设置阵列排布的下电极层，在所述陶瓷下基底表面沉积矩阵化排列的阻隔墙，相邻所述阻隔墙之间设有预留空间；
[0006]S2、遮挡所述阻隔墙，在所述预留空间中的下电极层表面沉积下阻隔层；
[0007]S3、在所述下阻隔层表面交替喷墨打印P型热电材料墨水以及N型热电材料墨水，然后真空干燥、烘烤干燥固化，分别形成P型热电臂以及N型热电臂；
[0008]S4、在所述P型热电臂和所述N型热电臂表面分别沉积上阻隔层；
[0009]S5、在所述上阻隔层表面沉积上电极层，上电极层与所述P型热电臂和相邻的所述N型热电臂形成串联；
[0010]S6、取陶瓷上基底并在表面涂覆有机粘接层，将陶瓷上基底粘接于所述上电极层上，即得热电器件。
[0011]进一步地，优选在S1步骤中，所述阻隔墙采用SiC、AlN中的至少一种材料沉积形成，沉积厚度为0.5mm～1.0mm。
[0012]进一步地，优选在S2步骤中，所述下阻隔层采用镍合金沉积形成，沉积厚度为0.05mm
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0.1mm。
[0013]进一步地，优选在S3步骤中，所述P型热电材料墨水的打印厚度为0.25mm
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0.75mm，所述N型热电材料墨水的打印厚度为0.25mm
‑
0.75mm。
[0014]进一步地，优选在S3步骤中，所述P型热电材料墨水包括以下质量百分比的组分：10～30％Bi2Te3基P型热电材料、20～60％分散剂、余量为溶剂；所述N型热电材料墨水包括以下质量百分比的组分：10～30％Bi2Te3基N型热电材料、20～60％分散剂、余量为溶剂。
[0015]进一步地，优选所述分散剂为黄原胶、聚丙烯酸氨中的至少一种；所述溶剂为丙酮、丙三醇中的至少一种。
[0016]进一步地，优选在S3步骤中，真空干燥时，压力为≤0.6Pa，干燥时间10～30min；烘烤温度为230℃，时间30min。
[0017]进一步地，优选在S4步骤中，所述上阻隔层采用镍合金沉积形成，沉积厚度为0.05mm
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0.1mm。
[0018]进一步地，优选在S5步骤中，所述上电极层采用金属Cu、Ag和Au中的至少一种单质或合金沉积形成，沉积厚度为0.05mm
‑
0.1mm。
[0019]一种采用上述所述的制备方法获取的热电器件，包括陶瓷下基底、陶瓷上基底、P型热电臂、N型热电臂、阻隔墙、上电极层、下电极层、上阻隔层、下阻隔层；
[0020]所述P型热电臂和所述N型热电臂交替夹设于所述陶瓷下基底与陶瓷上基底之间，所述P型热电臂与所述N型热电臂之间通过设置所述阻隔墙进行阻隔；
[0021]所述P型热电臂与所述N型热电臂的顶端、底端均分别设置有所述上电极层、所述下电极层；所述P型热电臂与所述N型热电臂的同一端设置于同一所述上电极层或同一所述下电极层的两侧，所述P型热电臂与所述N型热电臂的另一端分别设置于相邻的两个下电极层上或相邻的两个所述上电极层上；
[0022]所述上电极层与所述陶瓷上基底连接，所述下电极层与所述陶瓷下基底连接；
[0023]所述上电极层分别与所述P型热电臂、所述N型热电臂之间均设置有上阻隔层，所述下电极层分别与所述P型热电臂、所述N型热电臂之间均设置有下阻隔层。
[0024]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的热电器件，采用喷墨打印(IJP)方式制备P型热电臂以及N型热电臂，减少了现有制备方法中切割、抛光、镀膜、固模、焊接等工艺，极大简化制备流程，提供工作效率，并提升产品良品率，提高材料利用率；采用喷墨打印(IJP)方式，通过喷墨打印机的粗对位以及精对位可实现喷墨打印机喷嘴(Nozzle)与陶瓷下基底的精准定位，对位精度可达1um，使P型热电材料墨水准确滴落在P型热电臂位置内，使N型热电材料墨水精准滴入到N型热电臂对应的位置，进而实现P型热电臂以及N型热电臂高精准排列，满足Micro
‑
TEC精度需求。
附图说明
[0025]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0026]图1是本专利技术中的热电器件的结构示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]在本说明书一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书一个或多个实施例。在本说明书一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本说明书一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0029]本专利技术提供一种热电器件的制备方法，热电器件如图1所示，制备方法包括以下步骤：
[0030]S1、取陶瓷下基底1，在陶瓷下基底1表面设置阵列排布的下电极层2，在陶瓷下基底1表面沉积矩阵化排列的阻隔墙4，相邻阻隔墙4之间设有预留空间；
[0031]具体地，陶瓷下基底1可直接购买具有下电极层2的标准件，也可以是并未设置有下电极层2的陶瓷下基底1，使用相应的模具覆盖在陶瓷下基底1上，该模具上预留有下电极层2的沉积空间，通过化学沉积法将下电极层2的材料沉积于沉积空间内，下电极层2阵列排布，每个下电极层2的两端分别连接一个P型热电臂5和与该P型热电臂5相邻的N型热电臂6。下电极层2的沉积厚度为0.05mm
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0.1mm，厚度可为0.05mm，也可为0.06mm，也可为0.07mm，也可为0.08mm，也可为0.09mm，或者0.1mm，具体不做限制。下电极层2的材料选用Cu、Ag、Au等金属单质或合金中的至少一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热电器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、取陶瓷下基底，在陶瓷下基底表面设置阵列排布的下电极层，在所述陶瓷下基底表面沉积矩阵化排列的阻隔墙，相邻所述阻隔墙之间设有预留空间；S2、遮挡所述阻隔墙，在所述预留空间中的下电极层表面沉积下阻隔层；S3、在所述下阻隔层表面交替喷墨打印P型热电材料墨水以及N型热电材料墨水，然后真空干燥、烘烤干燥固化，分别形成P型热电臂以及N型热电臂；S4、在所述P型热电臂和所述N型热电臂表面分别沉积上阻隔层；S5、在所述上阻隔层表面沉积上电极层，所述上电极层与所述P型热电臂和所述N型热电臂形成串联；S6、取陶瓷上基底并在表面涂覆有机粘接层，将陶瓷上基底粘接于所述上电极层上，即得热电器件。2.根据权利要求1所述的热电器件的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述阻隔墙采用SiC、AlN中的至少一种材料沉积形成，沉积厚度为0.5mm～1.0mm。3.根据权利要求1所述的热电器件的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述下阻隔层采用镍合金沉积形成，沉积厚度为0.05mm～0.1mm。4.根据权利要求1所述的热电器件的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，所述P型热电材料墨水的打印厚度为0.25mm～0.75mm，所述N型热电材料墨水的打印厚度为0.25mm～0.75mm。5.根据权利要求1所述的热电器件的制备方法，其特征在于，在S3步骤中，所述P型热电材料墨水包括以下质量百分比的组分：10～30％Bi2Te3基P型热电材料、20～60％分散剂、余量为溶剂；所述N型热电材料墨水包括以下质量百分比的组分：10～30％Bi2Te3基N型热电材料、20～60％分散剂、余量为溶剂。6.根据权利要求5所述的热电器件的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：段少锋，施翊璇，汤弢，
申请(专利权)人：纯钧新材料深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：